Исследование процесса интенсивного цианирования золотосодержащих гравитационных концентратов

Гравитационное обогащение широко используется при переработке золотосодержащих руд [1, 2]. Концентраты, получаемые в операции основной концентрации золота, являются бедными, их обычно перечищают (доводят) на концентрационных столах, иногда после доизмельчения. Схемы переработки гравитационных концентратов достаточно разнообразны, и включают гравитационные, магнитные и другие методы. В результате применения указанных схем получают более богатый продукт («золотую головку»), который отправляют на плавку. Для плавки оптимальное содержание золота в «золотой головке» составляет 10−20% [3, 4, 5, 6]. При доводке черновых гравитационных концентратов появляются дополнительные золотосодержащие продукты, которые необходимо отправлять на дальнейшую переработку, это промпродукт, магнитная фракция, крупный скрап. При этом извлечение золота в «золотую головку» не превышает 70% (чаще всего на уровне 50%). В связи с этим определенными преимуществами обладает процесс интенсивного цианирования, позволяющий достигать высокого извлечения золота из гравиоконцентратов за приемлемое для общего технологического цикла время (6—24 ч) и локализовать продукты с высоким содержанием металла на охраняемом участке (золотой «комнате»).

Процесс под названием «интенсивное цианирование» начали применять.

25 лет назад в ЮАР в промышленных условиях для извлечения крупного свободного золота гравитационных концентратов [7, 8, 9]. В настоящее время по всему миру на золотодобывающих предприятиях применяются установки интенсивного цианирования, такие как линейный реактор «Gekko», установки «Acacia» и «Иргиредмет». Процесс интенсивного цианирования основан на использование высоких концентраций цианида, окислителя кислорода) и щелочи [1, 10, 11]. Для интенсификации процесса цианирования возможно применение следующих приемов: повышение температуры, снижение вязкости раствора [12], использование аэрации [13, 4.

14, 15, 16, 17, 18], а также возможно применение реагентов-ускорителей. В настоящее время значительное количество литературных данных посвящено ускорению процессов цианирования благородных металлов с использованием химических добавок. Преимуществами таких методов являются высокая технологичность — отсутствие необходимости менять технологию устоявшегося производственного процесса, не требуется применения специального оборудования и высококвалифицированного персонала. К недостаткам такого подхода следует отнести увеличение экологической нагрузки на окружающую среду, что, однако, является малозначимым при использовании экологически безопасных соединений. Поэтому поиск более дешевых, эффективных и экологически безопасных реагентов-ускорителей является актуальным направлением совершенствования процесса интенсивного цианирования гравиоконцентратов.

Целью работы являлось изучение кинетики растворения золота в крепких цианистых растворах с применением новых регентов-ускорителей, определение механизма действия реагентов-ускорителей на процесс выщелачивания золота, оценка их эффективности применения для процесса интенсивного цианирования гравиоконцентратов, получаемых на предприятиях золотодобывающей промышленности и разработка технологической схемы переработки гравиоконцентратов с применением реагентов-ускорителей.

Для достижения поставленной цели в работе выполнен комплекс исследований:

1. Проведен поиск новых реагентов-ускорителей для интенсификации процесса цианирования золотосодержащих гравитационных концентратов;

2. Изучена кинетика растворения золота в крепких цианистых растворах с применением новых реагентов ускорителей методом вращающегося диска и механизм действия реагентов-ускорителей;

3. Изучено влияние реагентов-ускорителей на процесс интенсивного цианирования на реальных гравиоконцентратах различного вещественного состава;

4. Проведены укрупненные лабораторные испытания процесса интенсивного цианирования с применением реагентов-ускорителей;

Научная новизна работы заключается в следующем:

Впервые с использованием метода вращающегося диска изучена кинетика растворения золота в крепких цианистых растворах. Установлены основные физико-химические закономерности растворения золота (порядок реакции, константа скорости растворения золота, энергия активации) с использованием реагентов-ускорителей и без введения последних.

Предложен возможный механизм действия реагентов-ускорителей.

Определены оптимальные концентрации цианида натрия и реагентовускорителей для процесса интенсивного цианирования.

Экспериментально подтверждено, что скорость растворения золота возрастает в присутствии реагентов-ускорителей.

Практическая значимость работы состоит в следующем:

По результатам исследований разработана технология интенсивного цианирования гравитационных концентратов с применением реагентовускорителей для месторождений «Токур» (Амурская область),.

Красивое" (Хабаровский край), «Верхне-Алиинское» и «Одолго» и выданы технологические регламенты.

— В 2012 г будет начато рабочее проектирование золотоизвлекательной фабрики по переработке руды месторождения «Верхне-Алиинское». На.

ЗИОФ ГОКа «Юбилейный» (месторождение «Красивое») в данный момент заканчивается монтаж технологического оборудования установки интенсивного цианирования ОАО «Иргиредмет», запуск установки запланирован на первый квартал 2012 г.

Методы исследований. При выполнении работы использованы методы титриметрического, потенциометрического, атомно-абсорбционного 6 и атомно-эмиссионного анализа растворовметод пробирного анализа рудных материаловметоды математической статистики, использованные при обработке результатовметод вращающегося диска для изучения кинетики растворения золота.

Личный вклад автора заключается в обосновании задач исследования, планировании и проведении лабораторных и полупромышленных испытаний, анализе и обработке полученных результатов.

Апробация работы. Основные материалы работы изложены и обсуждены на всероссийской научно-практической конференции «Перспективы развития технологии, экологии и автоматизации химических, пищевых и металлургических производств» (Иркутск, 2009), «Инновационное развитие горно-металлургической отрасли» (Иркутск, 2009), на международных совещаниях «Научные основы и современные процессы комплексной переработки труднообогатимого минерального сырья» (Плаксинские чтения, Казань, 2010), на кафедре металлургии цветных металлов НИ ИрГТУ. на кафедре металлургии цветных металлов ИрГТУ.

Публикации. По материалам выполненных исследований имеется 5 публикаций, в том числе две статьи в научных журналах, рекомендованных ВАК, два тезиса докладов на научно-практических конференциях, один на международном совещании.

Структура и объем диссертации

Работа изложена на 124 страницах, содержит 34 рисунков, 30 таблиц, и состоит из введения, 7 глав, заключения, списка литературы из 108 наименований и приложения.

Выводы.

1. Результаты укрупненных испытаний подтвердили экспериментальные данные, полученные на лабораторной стадии: исследуемый реагент-ускоритель позволяет интенсифицировать процесс выщелачивания золота из гравиоконцентратов в 1,5 раза при степени извлечения золота 80−97%;

2. Результаты исследований показывают, что использование нового реагента-ускорителя (NBA-A) позволяет сократить продолжительность выщелачивания в 1,5 раза по сравнению с ускорителем Leach Well;

3. Разработана технологическая схема процесса интенсивного цианирования гравиоконцентратов с применением реагентов-ускорителей;

4. На основании результатов укрупненных испытаний разработаны технологические регламенты с использованием процесса интенсивного цианирования гравиоконцентратов для проектирования предприятий по переработке руды месторождений «Токур», «Красивое», «Верхне-Алиинское» и «Одолго».

Глава 6 Исходные данные для проектирования узла интенсивного цианирования.

6.1 Исходные данные для проектирования узла интенсивного цианирования на ЗИФ «Юбилейная» и «Верхне-Алиинское».

Исходные данные к технологическому регламенту составлены на основании результатов укрупненных лабораторных испытаний (глава 5).

Гравиоконцентрат полученный при обогащении руды месторождения «Верхне-Алиинское» перерабатывают в конусном реакторе в соответствии со схемой, приведенной на рис. 6.1, месторождения «Красивое" — рис. 6.2.

Интенсивное цианирование является периодическим процессом с общей продолжительностью цикла обработки одной партии гравиоконцентрата (массой 3 т) 12 часов. При этом сам процесс выщелачивания протекает в автоматическом режиме и его длительность составляет 10 часов и 2 часа отводится для проведения подготовительно-заключительных работ, требующих участия оператора (загрузка концентрата, отмывка и выгрузка хвостов).

Аппарат позволяет совместить операции — выщелачивание, отмывку растворенных металлов и реагентов от твердой фазы.

Для упрощения и ускорения операции загрузки гравиоконцентрата в конусный реактор, накопительный бункер (6) целесообразно разместить над реакторами и подачу концентрата производить с помощью перекидного желоба. Уровень загрузки концентрата должен строго контролироваться.

Исходные данные для проектирования процесса интенсивного цианирования применительно к одному циклу обработки приведены в таблице 6.1.

Гравиоконцентрат.

Масса твердого, т Содержание Аи, г/т Концентрация Аи, мг/л Извлечен ие Аи, %.

Масса жидкого, м3 Содержание Ag, г/т Концентрация A. g, мг/л Извлечен ие Ag, %.

Вода 0,9 м" .

3,0 212,7 0 0.

0,3 125,2 0 0.

Загрузка конуса.

3,0 212,7 0 0.

1,2 125,2 0 0.

Вытеснение воды.

Вода.

0 0 0,8 0,2.

1,6 0 0,5 0,2.

Кек.

3,0 212,7 3,8 1,0.

1,6 125,2 1,9 0,8.

ИаОН, ШСЫ, ША-А.

В общий ЦИКЛ гидрометаллургии.

Выщелачивание.

3,0 42,5 287,0 81,0.

1,8 50,1 126,9 60,8.

Промывка 1.

Раствор

0 0 172,6 81,4.

3,0 0 76,8 61,35.

Кек.

3,0 42,5 25 7,0.

1,8 50,1 15 7,2.

Электролиз.

Осадок.

Раствор

0 0 3,0 1,4.

3,0 0 2,0 1,6.

Промывка 2.

Кек.

3,0 42,5 4,5 1,76.

1,8 50,1 2,2 1,05.

Вода 2 м³.

Раствор

0 0 15,2 7,14.

3,0 г 0 9,7 7,75 -ь.

Сушка.

Плавка.

Металл в кассу.

Промывка 3.

Кек.

3,0 42,5 0,2 0,06.

1,8 50,1 од 0,05.

В цикл доизмельчения.

Раствор

0 0 3,8 1,2.

2,0 0 1,9 1,0.

Рисунок 6.1 — Качественно-количественная и водно-шламовая схема одного цикла переработки гравиоконцентрата Месторождения «Верйе-Алиинское» на импульсно-перколяционной конусной установкеОАО «Иргиредмет».

Гравиоконцентрат.

Вода 12 м.

11,93 1,8.

66 у, т/сут. IV, м3/сут.

Р, г/т С, г/м3 е,%.

Загрузка в конусный реактор слив пески.

В цикл доизмельчения.

ЫаСК МаОН, КВА-А.

11,93 7,2.

Интенсивное цианирование.

— 5.

— 17,2.

— 2,73 промывной раствор продуктивный раствор пески.

— 12.

— 136.

— 51,9.

11,93.

11,4.

7,2.

Электролиз.

В цикл доизмельчения.

— 12.

— 5.

— 1,9 катодный осадок.

На плавку у.

В цикл гидрометаллургии.

Рисунок 6.2- Качественно-количественная и водно-шламовая схема одного цикла переработки гравиоконцентрата месторождения «Красивое» на импульсно-перколяционной конусной установке ОАО «Иргиредмет».

1 г.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Анализ литературных данных показал, что существующие методы переработки гравитационных концентратов по сравнению с интенсивным цианированием, являются менее эффективными. Интенсификация процесса интенсивного цианирования с помощью реагентов-ускорителей является актуальным.

Основные научные и практические результаты диссертационной работы состоят в следующем:

На основании анализа литературных данных были выбраны основные группы соединений, способные интенсифицировать процесс растворения золота: ароматические кислоты и их соли.

Установлено, что, наряду с промышленным образцом Leach Well, наиболее перспективными в качестве реагентов-ускорителей являются ароматические нитросоединения Российского производства «NBA», «NBA-А» и «К».

Методом вращающегося диска изучена кинетика растворения золота в области высоких концентраций цианида с применением реагентов-ускорителей и без применения последних.

— Установлены лимитирующие стадии процесса растворения золота: при числе оборотов до 15,8 рад/с процесс протекает в диффузионной области, свыше 15,8 рад/с процесс переходит в кинетическую область.

Определены константы скорости в диффузионной области-0,68−10″ 9 л-см" 2-с" ½рад" ½ и в кинетической — 2,55 10″ 9 л-см" 2-с" ½ без реагентов-ускорителей.

— Определена энергия активации, которая составила в кинетическом режиме 42,3 кДж/моль, в диффузионной области — 13,9 кДж/моль.

— Определен порядок реакции — первый.

— Изучено влияние добавок неорганических (кислород, воздух) и органических соединений (LeachWell, NBA, NBA-A, «К»).

— Определены константы скорости растворения золота с использованием реагента NBA-A, которые составили при концентрации цианида натрия 0,2 моль/л-1,0−10″ 6 л-см" 2-с" шпри 0,4 моль/л- 3,6−10″ 6 л-см" 2-с" ½.

Проведены исследования по оптимизации процесса выщелачивания золота из гравиоконцентратов различного вещественного состава при различной загрузке реагентов-ускорителей. Определено, что использование реагентов-ускорителей NBA, NBA-A и «К» при продолжительности выщелачивания 6 ч в цианистый раствор извлекается 95,5−99,7% ценного компонента, что на 4,1−18,3% выше в сравнении с данными, полученными при цианировании гравиоконцентрата в отсутствии добавок, и позволяет сократить продолжительность выщелачивании в два раза. Показатели извлечения золота соответствуют данным, полученным при использовании добавки Leach Well.

Проведенные укрупненные лабораторные испытания на гравиоконцентратах ряда месторождений показали, что извлечение золота из гравиоконцентрата составило 80−97,6%, замкнутый водооборот не оказывает вредного влияния на процесс выщелачивания золота, использование реагента-ускорителя NBA-A позволяет интенсифицировать процесс растворения золота и сократить продолжительность выщелачивания в 1,5 раза по сравнению с ускорителем Leach Well. На основе результатов укрупненных испытаний была разработана технологическая схема процесса интенсивного цианирования гравитационных концентратов и разработаны технологические регламенты для переработки руды месторождений «Токур», «Красивое», «Верхне-Алиинское» и «Одолго».

Проведены промышленные испытания процесса интенсивного цианирования с применением реагентов-ускорителей в конусном аппарате согласно разработанной технологической схеме на ЗИФ ОАО «Покровский рудник». Результаты промышленных испытаний показали работоспособность схемы. Извлечение во время испытаний составило 92,1% при продолжительности выщелачивания 20 ч.

В настоящие время на основании технологического регламента ведется проектирование технологии интенсивного цианирования на месторождении «Верхне-Алиинское». На ЗИОФ ГОКа «Юбилейный» (месторождение «Красивое») в данный момент заканчивается монтаж технологического оборудования установки интенсивного цианирования ОАО «Иргиредмет». Запуск запланирован на первый квартал 2012 г.