ышьякоЗЗолотомышьяковыйый
концентрат
Рис.26. Технологическая схема процесса чанового выщелачивания без очистки оборотных растворов
Схема без очистки оборотных бактериальных растворов отличается отсутствием цикла регенерации, включающего осаждение, сгущение, фильтрование и захоронение мышьяковистого осадка.
По этой схеме растворы, выделяемые после выщелачивания сгущением и фильтрованием, направляются на приготовление пульпы Эти растворы имеют рН 1,2-1,3, в них содержится до 8-9 г/л мышьяка, до 1 г/л биомассы, имеющей активность всего 1 г/л×ч.. При полном обороте выщелачивающих растворов плотность жидкой фазы пульпы изменяется с 1,04 до 1,09 г/см3, концентрация оксидного железа достигает 25-26 г/л, а мышьяка 8 г/л. Значение ОВП повысилось с 0,65 до 0,75 В. Нейтрализация этих оборотных растворов производилась в процессе подготовки исходной пульпы, где значение рН поддерживалось на уровне 2,0-2,2.
.. При этом около 75% железа и мышьяка осаждалось в виде труднорастворимых соединений и, пройдя все аппараты совместно с кеком бактериального выщелачивания, поступали на цианирование. В связи с этим по мере выщелачивания мышьяк в жидкую фазу поступает как из сульфидов, так и из переосажденных арсенатов. Таким образом, мышьяк и железо, перешедшие при выщелачивании в раствор, полностью возвращаются в процесс, где происходит их переосаждение и стабилизация их содержания в жидкой фазе. При этом количество биомассы в выщелачиваемой пульпе повышается до 9 г/л при максимальной удельной скорости роста около 0,038 ч -1. Причем большая часть биомассы (75%) ассоциирована с несульфидной частью твердой фазы. Определение удельной скорости роста биомассы свидетельствует о том, что в процессе бактериального выщелачивания в экстремальных условиях происходит не только отмирание популяции клеток, но и селективный отбор штаммов бактерий, резистентных к этим условиям. Это позволяет получать в начале процесса концентрированную биомассу, обладающую достаточно высокой дыхательной и окислительной активностью. Несмотря на то, что железо и, тем более, мышьяк, являются сильными ингибиторами жизнедеятельности бактерий, значение эффективной константы ингибирования с течением времени снижается, а удельное количество биомассы, отнесенное к единице массы сульфидов возрастает с 0,21 до 1,32. Поэтому эффект ингибирования при использовании концентрированной биомассы не сказывается отрицательно на процессе выщелачивания.
В настоящее время разработкой процессов бактериального окисления и выщелачивания занимается более 100 фирм и организаций в 25 странах. Построены крупные промышленные установки чанового процесса бактериального выщелачивания в 10 странах (ЮАР, Гана, Зимбабве, Австралия, США, Бразилия, Канада, Россия, Перу, Китай) производительностью до 1500 т концентрата в сутки (табл.5). Работают полупромышленные установки производительностью 1-10 т/сутки (Россия, Канада, США). Проектируются и строятся новые промышленные установки (Тасмания, Греция, Мексика). Образованы крупнейшие компании по разработке и внедрению биовыщелачивания: Gencor, International Bioleach, Us Gold Corp, Genmin, Sao Bento и др. В табл.6. приведены основные параметры чанового процесса бактериального выщелачивания на зарубежных промышленных установках.
Первая в мировой практике полупромышленная установка была сооружена в Тульском филиале ЦНИГРИ (см. рис.13), а затем в институте Гидроцветмет (г. Новосибирск) и на Балейской опытной ЗИФ. На этих установках, начиная с 1972 года, проводились исследования технологии бактериального выщелачивания золотомышьяковых концентратов, полученных при обогащении руд более 20 месторождений. Вещественный состав некоторых золотомышьяковых концентратов приведен в табл.3 и 4. Вещественный состав этих концентратов разнообразен. Содержание в них мышьяка колеблется от 2% (Зодское месторождение, Армения) до 16% (Зармитан, Узбекистан). Среднее содержание его составляет 4,6-9%. Мышьяк повсеместно представлен арсенопиритом (7-20%), содержание серы 10-25%, железа 10-27%. Основным сульфидным минералом в большинстве концентратов является пирит (до 40%), в некоторых концентратах помимо арсенопирита и пирита присутствует пирротин, иногда в больших количествах ( Олимпиадинский концентрат, до 25%). Бакырчикский и Нежданинский концентрат содержат 26 и 8 % углистых веществ. В концентратах Майского и Олимпиадинского месторождений присутствует сурьма в виде антимонита (2,8 и 1,5%).
Впервые в полупромышленных условиях разработана технология чанового бактериального выщелачивания золотомышьяковых концентратов месторождения Кок-Патасс (Узбекистан). Концентрат содержал 8,4% мышьяка, 26,8% железа, 24,3% серы и 31 г/т золота.
Для этих концентратов с довольно высоким содержанием мышьяка предусмотрена двухстадиальная схема (см.рис.23). Особенностью этой схемы является то, что после первой стадии выщелачивания пульпа направляется на классификацию, где выделяется материал крупностью -0,044 мм, направляемый на цианирование, а песковая часть поступает на вторую стадию выщелачивания. Из материала, выделяемого после первой стадии и имеющего крупность менее 0,044 мм, золото цианированием извлекается на 90-91%, в то время как из песковой фракции только на 81%. Использование такой двухстадиальной схемы позволяет снизить общее время выщелачивания почти в 2 раза, т.е. до 42 часов. В процессе выщелачивания значение рН снижается с 2,5 до 1,5, содержание мышьяка в растворе повышается до 4,5 г/л, железа - до 7 г/л. Извлечение золота из кеков бактериального выщелачивания составило 91-92%, в то время, как без бактериального вскрытия оно не превышает 11-12%.
Высокая эффективность применения бактериального выщелачивания для вскрытия тонковкрапленного золота показана при переработке особо упорных концентратов Бакырчикского и Нежданинского месторождений. Упорность этих концентратов объясняется высоким содержанием в них мышьяка в виде арсенопирита, чрезвычайно тонкой вкрапленностью золота, в основном, в арсенопирите и большим содержанием углистых сланцев.
Золотомышьяковые концентраты, выделяемые при обогащении руд Бакырчикского месторождения (табл.5) отличаются не только содержанием золота и мышьяка, но и углерода, который в основном связан с пиритной фракцией. Выщелачиванию подвергали смеси концентратов в соответствии с предполагаемой технологией их выделения из руды:
Таблица 3 – Химический состав золотомышьяковых концентратов
| Элементы, % | Месторождения | |||||||
| Зодское | Кок-патасское | Бакырчикское | Нежданинское | Олимпиа-динское | Майс-кое | Кючус | Зармитан | |
| Золото, г/т | 55,4 | 32,4 | 34-94,0 | 21-150 | 49.0 | 60,8 | 36,5 | 35 |
| Серебро, г/т | 42,5 | 7,4 | 15,4 | 120-1300 | 4,0 | 9,0 | 9,8 | 239 |
| Мышьяк | 2,08 | 9,96 | 5,7-7,9 | 9,1-20,3 | 3,73 | 5,7 | 4,6 | 16,4 |
| Железо | 27,09 | 26,6 | 10-13,8 | 14,7-19,2 | 21,98 | 19,8 | 10.1 | 30,17 |
| Сера | 26,15 | 24,1 | 10-12,1 | 15-19,5 | 14,5 | 18,3 | 5.56 | 29,47 |
| Углерод | 7,6 | 7,7 | 5,06 | 2.4 | 1.38 | 0,15 | ||
| Сурьма | 1,4 | |||||||
Таблица 4 – Минеральный состав золотомышьяковых концентратов
| Месторождение | Содержание минералов, % | ||||||||
| Пирит | Арсенопирит | Пирротин | Антимонит | Лимонит | Сфалерит | Халькопирит | Галенит | Уголь | |
| Кок-Патасское | 40,5 | 10,1 | - | - | - | - | - | - | - |
| Зодское | 35-55 | 2-20 | - | - | 1,5-10 | 2,0 | 0.2-2 | 5,0 | - |
| Бакырчикское | 14.8 | 21,8 | - | - | 1,0 | 0,4 | - | 0,5 | 26.7 |
| Нежданинское | 27,3 | 21,6 | - | - | 1,8 | 0,3 | 0,4 | 0,8 | 8.0 |
| Олимпиадинское | 6,4 | 7.2 | 25,3 | 1,5 | - | 0,3 | 0.3 | 0.3 | - |
| Майское | 41,2 | 7,0 | 2,4 | 2.8 | 2 | - | - | - | 2,18 |
Таблица 5 – Химический состав Бакырчикских концентратов
| Концентраты | Содержание, % | |||
| As | Au, г/т | Ag, г/т | С | |
| Гравитационный | 26,0 | 286 | 12 | 0,1 |
| Пиритный | 1,85 | 22 | 5 | 20 |
| Мышьяковистый | 14,6 | 172 | 16 | 1 |
Как показали проведенные исследования, из концентратов, содержащих 10% мышьяка, за 120 часов без использования концентрированной биомассы получен продукт с остаточным содержанием мышьяка около 1,8-2%. При выщелачивании высокомышьяковистых концентратов с содержанием мышьяка до 20 % с использованием биомассы, выделенной из оборотных растворов сепарированием, концентрация биомассы в выщелачивающем растворе повышается до 1-2 г/л при активности бактерий 1-3 г/л×ч. Такая концентрация активной
биомассы позволила за 80 часов снизить содержание мышьяка с 20 до 4 % и повысить содержание золота с 140 до 200 г/т.
Впервые была изучена возможность применения оборотных бактериальных растворов без предварительного удаления из них биомассы, мышьяка и железа. Для этого жидкая фаза после выщелачивания отделялась от твердой в сгустителе и сразу направлялась на приготовление исходной пульпы. Такая схема ( см. рис.26) исключает необходимость выделения мышьяка и железа из растворов осаждением с последующим сгущением, фильтрованием и захоронением мышьяксодержащих осадков. В таком варианте схемы продуктом бактериального выщелачивания является только кек, в котором мышьяк и значительная часть железа находятся в окисленной форме, а жидкая фаза полностью используется в виде оборотного раствора.
Среднее содержание сульфидного мышьяка в кеке выщелачивания снижается за 58-60 часов до 1,4%, а за 87-96 часов до 0,9% при извлечении мышьяка в раствор 82-85%. За это же время содержание сульфидного железа снизилось с 13,8 до 8,38, т.е. всего на 39%.
Значение рН на всех стадиях поддерживалось на уровне 1,98-1,84, а значение ОВП увеличивалось с 0,49 до 0,54В. Содержание биомассы в жидкой фазе пульпы возрастает по ходу процесса с 1,85 до 4,2 г/л, активность с 2,4 до 3,5 г/л×ч. Однако удельная активность снижается с 1,96 до 1,06, что вероятно связано с уменьшением содержания субстрата - сульфидных минералов. Это подтверждается тем, что если бактериальный раствор последней стадии выщелачивания направить в первую, то содержание биомассы снижается с 4,1 до 1,95 г/л, а удельная активность возрастает до 1,96 г/л×ч, т.е. почти в 2 раза.
Общее содержание мышьяка в жидкой фазе пульпы при выщелачивании с оборотным раствором возрастает с 3,5 до 6 г/л, количество пятивалентного мышьяка увеличивается с 39 до 48%. Содержание железа возрастает незначительно (с 7,9 до 9,4 г/л) причем на 98% это трехвалентное железо.
Подача оборотного раствора в процесс выщелачивания почти не влияет на удельную окислительную активность бактериальных растворов, которая снижается только на 8% отн., вероятно из-за накопления солей в этих растворах. Так, содержание сульфат-ионов постепенно увеличивается с 28 до 82 г/л. Однако содержание железа не повышается более 11-13 г/л, мышьяка 8,7 г/л.
В кеке после бактериального выщелачивания содержание сульфидного мышьяка не превышает 0,4% (0,8% арсенопирита) и 2,5% железа (5,2% пирита). Таким образом, извлечение мышьяка достигает 90%, серы 80%. Если кек бактериального выщелачивания направляется на плавку, то он должен подвергаться кислотному выщелачиванию для удаления из него окисленных соединений мышьяка и железа. Принципиальная технологическая схема двухстадиального противоточного сернокислотного выщелачивания представлена на рис.27.
Выщелачивание кека бактериального выщелачивания проводится серной кислотой при соотношении Т:Ж = 1:5 и расходе ее 40 кг/т. Температура выщелачивания 20-250С, продолжительность каждой стадии составляет не более 1 часа. Выщелачивание кека бактериального выщелачивания проводится серной кислотой при соотношении Т:Ж = 1:5 и расходе ее 40 кг/т. Температура выщелачивания 20-250С, продолжительность каждой стадии составляет не более 1 часа. Выход кека кислотного выщелачивания- 60% от веса концентрата. Кислотное выщелачивание завершается в основном после первой стадии, когда содержание мышьяка в кеке снижается до 1,06%, а после второй стадии- до 0,93%. Полученные при кислотном выщелачивании растворы после первой стадии содержат 12 г/л мышьяка, 15 г/л
Схема кислотного выщелачивания кека бактериального выщелачивания и осаждения мышьяка
Рис. 27
железа, после второй стадии - 7,6 г/л мышьяка и 11 г/л железа. Содержание золота не превышает 0,01 мг/л.
Полученные при кислотном выщелачивании растворы после первой стадии содержат 12 г/л мышьяка, 15 г/л железа, после второй стадии - 7,6 г/л мышьяка и 11 г/л железа. Содержание золота не превышает 0,01 мг/л.
В процессе кислотного выщелачивания мышьяк на 93-94% переходит в раствор, а из него - на 80% в мышьяковистый кек.
Представляет интерес безреагентное осаждение мышьяка и железа из выщелачивающих растворов, которые подвергаются нагреванию до 900С в течение одного часа. При этом получается мышьяковистый осадок, содержащий более 23% мышьяка и 25% железа. Выход этого осадка в 2 раза меньше по сравнению с осадком, выделяемым известковым методом, содержание в нем мышьяка повышается в 2-2,5 раза. При этом извлечение мышьяка в осадок достигает 89-90%, а железа 78%.
| |
По схеме с частичной очисткой оборотных растворов доизмельченный до крупности 95-97% -0,074 мм концентрат сгущается в обезвоживающем конусе. Сгущенный продукт распульповывается в контактном чане до Т:Ж = 1:4 оборотными растворами, содержащими 3-4 г/л мышьяка, 6-8 г/л железа, 0,6 г/л биомассы. Окислительная активность этих растворов равна 0,2-0,5 г/л×ч при рН 2,3-2,4. В контактный чан подаются также биогенные элементы - сульфат аммония (2 кг/т) и двузамещенный фосфат калия (1 кг/т). Через пачук, в котором осуществляется культивирование бактерий проходило около 20-30% пульпы от общего потока. Значение рН при выщелачивании поддерживалось только в первые 70 часов выщелачивания на уровне 1,9-2,0, затем значение рН снижалось до 1,6. Такой режим приводит к усилению коррозионного взаимодействия между арсенопиритом и пиритом. Так, в первые 25 часов выщелачивается около 75% арсенопирита и только 30% пирита. За 100 часов арсенопирит разрушается на 95-96%, а пирит на 85-87%. Содержание мышьяка в жидкой фазе пульпы увеличивается с 4,4 до 5,7 г/л, железа с 10 до 17 г/л, а количество биомассы с 1,8 до 4 г/л при окислительной активности ее 3,9-2,6 г/л×ч.
Осаждение мышьяка и железа производилось из слива сгустителя и фильтрата известковым молоком (5 кг/т) при рН 2,3-2,5. После этого осаждения растворы направлялись на приготовление пульпы.
По схеме бактериального выщелачивания без очистки оборотных растворов (см.рис.26) значение рН на уровне 2,0-2,2 поддерживалось первые 46 часов, что необходимо для роста бактерий. В дальнейшем кислотность среды не регулировалась и к концу процесса выщелачивания снизилась до 1,2-1,25. В этих условиях характерной является кинетика выщелачивания. Так, максимальная скорость выщелачивания мышьяка отмечается в первые 10 часов и составляет 0,7-1,0 г/л×ч, при скорости выщелачивания железа из пирита 0,05-0,1 г/л×ч. После 50 часов выщелачивания, когда практически весь арсенопирит уже разрушился, скорость выщелачивания железа из пирита достигает 0,4 г/л×ч.
Подача оборотных растворов без удаления железа и мышьяка в голову процесса повлияла не только на изменение рН, но и на рост и развитие культуры, а также на изменение состава жидкой фазы пульпы. Так, количество биомассы по мере выщелачивания снизилось с 9,8 до 4,5 г/л, а ее активность упала с 4,0 до 2,5 г/л×ч. Это вызвано повышением концентрации железа до 27 г/л и мышьяка до 8 г/л. Однако это не оказало сильного влияния на окисление арсенопирита и пирита. За 100 часов выщелачивания арсенопирит окислился на 98%, а пирит на 89%. При последующем цианировании золото из остатков выщелачивания извлекается на 92-94%, в то время как без бактериального вскрытия - только на 38-40%.
При бактериальном выщелачивании концентрата Майского месторождения, содержащего 5,7% мышьяка, 1,4% сурьмы, 19,8% железа, 18,3% серы и 60,8 г/т золота, степень окисления арсенопирита составила 96,2%, пирита 69,9%. Содержание мышьяка в кеке бактериального выщелачивания было снижено до 0,24%. При сорбционном цианировании остатков бактериального выщелачивания извлечение золота достигло 94,6%, в то время как из исходного концентрата золота цианированием извлекалось не более 10%.
Наиболее сложным объектом для бактериального выщелачивания оказались золотомышьяковые концентраты, получаемые при гравитационном и флотационном обогащении первичных руд Олимпиадинского месторождения (табл.6 и 7). Они отличаются высоким содержанием пирротина (более 30%) и антимонита (7%), что несомненно оказывает отрицательное влияние как на процесс бактериального окисления арсенопирита, так и на цианирование золота.
Таблица 6 – Химический состав концентратов Олимпиадинского месторождения
| Элементы | Содержание, % | |
| гравитационный концентрат | флотационный концентрат | |
| Мышьяк | 4,75 | 4,15-4,48 |
| Сера | 23,73 | 16,34-21,63 |
| Железо | 26,76 | 31,63-35,94 |
| Сурьма | 6,25 | 0,40-1,72 |
| Углерод органический | 0,04 | 0,40-0,68 |
| Золото, г/т | 60,8 | 182-226,1 |
Таблица 7 – Минералогический состав концентратов Олимпиадинского месторождения
| Минералы | Содержание, % | |
| гравитационный концентрат | флотационный концентрат | |
| Пирротин | 33,0 | 31-36,5 |
| Пирит | 12,0 | 5,0-6,0 |
| Арсенопирит | 8,0 | 9,1-10,0 |
| Антимонит | 7 | 0,5-1,5 |
| Кварц, алюмосиликаты и др. | 35 | 47,0-53,0 |
Основное количество золота (81-85%) находится в свободном состоянии и сростках и хорошо извлекается цианированием. Количество золота, связанного с арсенопиритом и пиритом, составляет всего 9,5-10%. Пирротин золота не содержит. Однако в хвостах цианирования исходных концентратов содержание золота не снижается ниже 24-28 г/т, вероятно из-за присутствия в концентрате антимонита.
Процесс бактериального выщелачивания концентратов осуществляется по схеме, представленной на рис.28, а схема цепи аппаратов на рис.29.
Дата: 2019-07-30, просмотров: 236.
