Исследования по гидрометаллургической переработке золотосодержащего концентрата месторождения "Джамгыр"

Основным реагентом в гидрометаллургии получения золота и серебра из руд является цианид натрия, который применяется уже более 100 лет. Цианистый процесс обеспечивает извлечение порядка 80-90 % золота и серебра. Этот способ обладает существенными технологическими и экономическими преимуществами по сравнению с прочими металлургическими технологиями [1, 2].

Однако цианид относится к категории сильнодействующих ядовитых веществ, и его применение сопровождается большим объемом комплексных мероприятий: обеспечение безопасности обслуживающего персонала, обезвреживание цианидов в хвостах, экологические требования при складировании отходов цианирования. Это все дополнительные затраты, ухудшающие экономику процесса [3–8].

В связи с этим ведутся интенсивные работы по изучению возможностей замены цианидов другими альтернативными растворителями. В настоящее время известны альтернативные выщелачивающие системы, способные переводить золото и серебро в растворимое состояние. Наиболее известны из них тиомочевина, тиосульфаты натрия и аммония, галоиды (хлор, бром, йод) [5–9]. Тем не менее ни один из технологических вариантов с использованием нецианистых растворителей золота и серебра пока не может претендовать на роль универсального гидрометаллургического процесса, каковым в настоящее время является цианирование [3, 10].

Опубликована информация, что в Китае запатентован новый экологически чистый реагент для выщелачивания золота и серебра без цианида. Реагент представляет собой химическую смесь, состоящую из натриевой соли, полимеризованного цианамида натрия, щелочного тиокарбамида и стабилизатора. Он изготовлен из обычных химических материалов, таких как мочевина, каустическая сода, карбонат натрия и сульфид натрия, смешанных с подходящим катализатором [10, 11].

Многочисленными исследованиями установлено, что растворение золота в цианистых растворах в присутствии кислорода протекает по следующей реакции:

2Au + 4NaCN + О2 + 2Н2О = 2NaAu(CN)2 + 2NaOH + Н2О2, (1)

золотоцианистый натрий диссоциирует на ионы:

Na(AuCN) 2 = Na⁺ + [Au(CN) 2 ? . (2)

Таким образом, золото в растворе находится в составе комплексного цианистого иона [Au(CN)2]-. Согласно современным представлениям процесс растворения золота в цианистых растворах электрохимический и подчиняется общим закономерностям электрохимической коррозии металлов [12, 13].

Важным предметом и направлением исследований в горнодобывающей и металлургической сфере является поиск нового выщелачивающего средства для золота вместо высокотоксичного цианида [2, 10, 11].

В целях разработки промышленной безопасной технологии выщелачивания золота и серебра с помощью экологически чистого выщелачивающего препарата вместо традиционного цианирования были изучены факторы, влияющие на процесс выщелачивания с помощью реагента JIN CHAN («Цзинь Чань»).

Реагент марки JIN CHAN – экологически чистый заменитель цианида, предназначен для ускорения процесса выщелачивания золота и серебра из руд и концентратов с большим содержанием серы, мышьяковистых, сернистых и окисленных руд и связывания металла в пульпе.

Экспериментальная часть

Для проведения исследований по выщелачиванию использовали концентрат из месторождения «Джамгыр» (Казахстан), его химический состав приведен в табл. 1.

Таблица 1. Содержание основных компонентов в черновом концентрате

Table 1. Content of main components in rough concentrate

Компоненты	Содержание, %	Компоненты	Содержание, %
Au, г/т	62,2	Pb	0,25
Ag, г/т	51,41	As, г/т	93,86
Cu	0,11	Al	8,07
Fe	1,58	Si	26,4
Zn	0,039	S	1,43

Исследования проводили в термостатированном реакторе марки «Minni-50–1» с перемешиванием (170 об/мин), изучали влияние концентрации реагента JIN CHAN в интервале от 3,3 до 46,66 г/дм3, продолжительности выщелачивания 1–5 ч и температуры раствора 30–50 °C при отношении Ж:Т-3:1, в раствор вводили Ca O.

Результаты и их обсуждение

Условия и полученные результаты по влиянию концентрации реагента JIN CHAN, продолжительности и температуры выщелачивания на извлечение золота, серебра и меди в раствор представлены в табл. 2.

Как демонстрируют данные рис. 1, концентрация реагента оказывает определенное влияние на извлечение компонентов в раствор.

При малой концентрации 3,3 г/дм3 извлечение золота и серебра составило 93,5, 93,14 % соответственно. Вероятно, нехватка выщелачивающего агента приводит к образованию поверхностных пленок, затрудняющих доступ к непрореагировавшим частицам.

Рис. 1. Влияние концентрации реагента JIN CHAN на извлечение золота, серебра и меди в раствор

Fig. 1. Effect of the concentration of the JIN CHAN reagent for the extraction of gold, silver and copper into solution

Концентрация реагента более 5 г/дм3 приводит к повышению показателей извлечения. Дальнейшее повышение концентрации реагента не оказывает влияние на извлечение золота и серебра. В результате экспериментов определена оптимальная концентрация реагента JIN CHAN – 10–12 г/дм3, при этом извлечение компонентов в раствор составило: Au – 96,0 %; Ag – 96,0 %; Cu – 29,31 %.

Изучено влияние температуры раствора в интервале 30–50 °C на извлечение ценных компонентов в следующих условиях:

• -    концентрация реагента JIN CHAN – 20 г/дм³;

• -    отношение Ж:Т=3:1;

• -    продолжительность выщелачивания – 5 ч.

Графики частных зависимостей влияния температуры раствора (t, °C) на извлечение золота (а), серебра (б) и меди (в) в раствор представлены на рис. 2 и в табл. 2.

Из литературных источников известно [5], что при цианировании повышение температуры имеет двоякое воздействие: с одной стороны, интенсивность растворения золота несколько возрастает за счет повышения скорости химического взаимодействия и в некоторой степени увеличения скорости диффузии реагентов, с другой – также увеличивается скорость протекания побочных реакций, что ведет к загрязнению раствора и перерасходу реагента. В свою очередь, снижается растворение кислорода в растворе, что вызывает разложение цианидов. По-видимому, эти особенности проявляются и в данном случае.

С ростом температуры от 30 до 50 оС извлечение золота, серебра в раствор увеличивается, что обусловлено увеличением скорости диффузии. При этом извлечение ценных компонентов в исследуемом интервале повышается: Au – 97,0 %; Ag – 97,0 %; Cu – 31,4 %.

SAu, %

100 -1

Рис. 2. Зависимости влияния температуры раствора на извлечение золота (а), серебра (б) и меди (в) в раствор

Fig. 2. Dependences of the influence of the temperature of the solution for the extraction of gold (a), silver (б) and copper (в) into solution

Влияние продолжительности выщелачивания изучено в интервале от 1 до 5 ч на извлечение золота, серебра и меди в раствор при следующих условиях:

• -    отношение Ж:Т=3:1;

• -    температура (t) 40 °C;

• -    концентрация реагента JIN CHAN 20 г/дм³.

Результаты проведенных исследований представлены в табл. 2 и на рис. 3.

Результаты экспериментов (табл. 2) показывают, что с увеличением продолжительности выщелачивания с 1 до 3 ч извлечение ценных компонентов возрастает и далее практически не меняется. Таким образом, наибольшая скорость и полнота растворения золота и серебра достигается при продолжительности 3 ч; большая скорость растворения серебра в начальный момент (первые 2–3 ч) объясняется взаимодействием реагента JIN CHAN с минералом, в котором содержится почти 50 % всего серебра, находящегося в концентрате.

Аналогично проведены исследования по выщелачиванию золота и серебра из концентрата «Джамгыр» с использованием цианида натрия. Исследования проводили при следующих условиях:

• -    отношение Ж:Т=3:1;

• -    температура (t) 40 °C;

• -    продолжительность 4 ч.

Концентрацию цианида натрия задавали в интервале 3,3 и 6,7 г/дм3.

Условия и полученные результаты представлены в табл. 3.

Согласно полученным данным, выщелачивание с использованием реагента JIN CHAN обеспечивает сопоставимые с процессом цианирования значения извлечения золота и серебра – 171 –

100 п

80 -

60 -

Рис. 3. Зависимости по влиянию продолжительности выщелачивания на извлечение золота (а), серебра (б) и меди (в) в раствор

Fig. 3. Dependences on the effect of leaching duration on the extraction of gold (a), silver (б) and copper (в) into solution

Таблица 3. Зависимость извлечения золота, серебра и меди в раствор от концентрации цианистого натрия

Table 3. Dependence of the extraction of gold, silver and copper into solution on the concentration of sodium cyanide

СNaCN Выход кека, % Содержание в кеке εAu, % εAg, % εCu, % βAu, г/т βAg, г/т βCu, % βFe, % βZn, % βPb, % βAl, % 3,3 99,0 3,92 2,7 0,079 1,67 0,036 0,253 8,85 93,76 94,8 28,9 6,7 99,0 4,3 1,8 0,075 1,53 0,047 0,240 8,53 93,15 96,53 32,5 в раствор. По золоту, с учетом максимальной положительной погрешности, извлечение составляет не менее 97,5 %. Указанное позволяет рекомендовать данный реагент для использования в процессах извлечения золота и серебра из концентрата месторождения «Джамгыр».

Сорбционное извлечение золота и серебра из раствора выщелачивания проводили на ионообменной смоле МА940BG (gold).

Сорбционный каскад представляет собой две последовательно соединенные колонки (1-я – на насыщение; 2-я – на проскок) в следующих условиях:

• –    удельный объем сорбционной колонны – 0,18 дм³;

• –    скорость сорбции – 7,5 уд. об/ч или 1,35 дм³/ч;

• –    направление продуктивного раствора снизу-вверх;

• –    температура комнатная.

Для контроля степени насыщения ионита в процессе сорбции каждый час проводился отбор проб раствора после прохождения каскада.

После окончания процесса сорбции в каскад дозирующим насосом подавалась вода для промывки ионообменной смолы.

Водная промывка проводилась в следующих условиях:

• –    скорость промывки – 7,5 уд. об/ч или 1,35 дм³/ч;

• –    объем промывной воды – 4 уд. об или 0,72 дм³;

• –    температура комнатная.

После водной промывки из 1-й колонны каскада было отобрано 10 см3 смолы для проведения химического анализа.

Насыщенный сорбент направляли на десорбцию золота и серебра сернокислым раствором тиомочевины [14, 15].

На основании полученных данных в процессе сорбции извлечение целевых компонентов из раствора в ионообменную смолу составило: Au – 100,0 %, Ag – 77,5 %.

Заключение

Проведены лабораторные исследования по переработке золотосодержащего концентрата месторождения «Джамгыр». Изучали влияние концентрации реагента JIN CHAN в интервале от 3,3 до 46,66 г/дм3; продолжительность выщелачивания – от 1 до 5 ч; температура раствора 30–50 °C. В результате проведенных экспериментов достигнуты показатели по извлечению в раствор по бесцианидной технологии:

• •    Au – 97,5 %;

• •    Ag – 96,0 %.

Переработка полученных растворов методом сорбции на активированный уголь или ионообменную смолу позволит получить сплав Доре с извлечением золота и серебра не менее 95 % для последующего аффинажа.