Переработка золотомышьяковых концентратов

Золото и серебро встречаются в природе как в свободном состоянии, так и в виде вкраплений в кристаллических решетках сульфидных минералов, главным образом в арсенопирите (FeAsS) и пирите (FeS2). В рудных месторождениях сосредоточено 75% прогнозных запасов золота. Эти руды и будут в XXI в. основными его источниками. Золото, включенное в кристаллические решетки сульфидных минералов, как правило, извлекается традиционным цианированием. Для извлечения золота необходимо окислить сульфидные минералы, другими словами, вскрыть золото. Пирометаллургические технологии не пригодны для вскрытия золота, так как при обжиге выделяются ядовитые арсины (AsH3). Наиболее простой, эффективной и экологически чистой является комбинированная технология, включающая бактериальное окисление арсенопирита и пирита. Сначала из руды получают концентрат, при этом содержание золота увеличивается от нескольких грамм до 50—120 г/т. Концентрат измельчают до размеров частиц 95%-го класса — 0,044 мм. Затем готовят пульпу при соотношении концентрата к раствору 1:5 или около 20% по твердому веществу. Пульпу с pH ~ 2,0 помещают в каскад реакторов, снабженных мешалкой и системой аэрации воздухом, и вносят сообщество бактерий, выделенных изданного концентрата или руды и адаптированных к нему. В пульпе при 30 °C развивается сообщество бактерий, включающее обычно A. ferrooxidans и представителей родов Sulfobacillus, Leptospirillum и Ferroplasma. Это сообщество характерно для мезофильных условий (/ = 30 °С), при которых процесс проводится в России. В ряде стран (ЮАР, Австралия, Гана и др.) процесс вскрытия золота проводят при / = 45 °C. В этом случае сообщество бактерий включает L. ferrooxidans;, A. caldus и бактерии р. Sulfobacillus. Бактерии развиваются в плотной пульпе во всех реакторах, достигая стабильной плотности популяции 109— 1010 кл/мл. Время окисления сульфидных минералов в каскаде реакторов не превышает 100—120 ч. Промышленные технологии при более высоких температурах (50 — 70 °С) пока что отсутствуют. Для извлечения золота из продуктов бактериального окисления используется способ цианирования в присутствии ионообменной смолы:

Переработка продукта при pH 11 — 12 с целью снижения содержания соединений серы, увеличивающих расход 0₂ и CN', позволяет не только увеличить извлечение золота до 96 — 98%, но и повысить рентабельность производства. Эта биотехнология используется в промышленности ЮАР, Бразилии, Австралии, Ганы, США и Канады. В России в 2001 г. введена в эксплуатацию первая биогидрометаллургическая фабрика по переработке золотомышьяковых руд производительностью 5 млн т руды в год. Достоинство биогидрометаллургической технологии состоит также в том, что она позволяет перевести мышьяк в нетоксичные соединения.

Мышьяк в пульпе распределяется следующим образом. Около 70% его находится в твердой фазе, в том числе 65,0% — в форме арсенатов FeAs0₄, и 30% содержится в бактериальном растворе. При pH 1,5 —2,0 и молярном отношении Fe/As > 4 получается нерастворимый экологически безопасный твердый содержащий мышьяк продукт. Растворы, содержащие мышьяковую и мышьяковистую кислоты, поступают на осаждение мышьяка. При использовании известняка при pH = 4,8 —5,5 и извести при pH 7 — 8 также образуются практически нерастворимые осадки арсенатов железа. Концентрация ионов мышьяка в растворе снижается до 0,05 мг/л, т. е. до допустимой концентрации. Обезвреживание хвостов цианирования осуществляется с помощью гипохлорита. Однако разрабатывается и бактериально-химическая технология обезвреживания циансодержащих стоков, включающая перевод CN" в SCN" химическим способом и последующее бактериальное окисление тиоцианата и остаточных цианидов и их комплексов с металлами.

Исследования и большой практический опыт эксплуатации промышленных установок за рубежом показали, что биогидрометаллургическая технология по сравнению с окислительным обжигом и автоклавным выщелачиванием обладает высокой экономической эффективностью за счет снижения капитальных затрат и уменьшения эксплуатационных расходов при увеличении извлечения золота и высокой экологичности.