Оловянно-сульфидные руды, перерабатываемые на Фабриках Солнечного ГОКа, отличаются большим разнообразием, минералогического состава и тонкой взаимной вкрапленностью касситерита, сульфидов меди и мышьяка. Арсенопирит, которым представлен в рудах мышьяк, удаляется из гравитационного концентрата флотогравитацией совместно с сульфидами меди. Полученный таким образом сульфидный концентрат содержит до 11-16 % мышьяка до 7,5-9 % меди и до 2 % олова, потери которого с этим концентратом достигают 15-20 % от руды. Сульфидные концентраты содержат 20-25 % арсенопирита, 10-12 % пирита, 25-20 % халькопирита, 5-7 % станнина, 2-3 % касситерита, а также гидроксиды и оксиды железа, турмалин, кварц и др. Следует отметить, что в этом концентрате зерна касситерита крупностью от 0,03 до 2-3 мм очень тесно ассоциируют с арсенопиритом, реже с халькопиритом и кварцем. Арсенопирит, крупность которого изменяется от сотых долей до 4-5 мм, содержит 0,28-0,3 % олова.

Существующая в настоящее время технология селективного разделения сульфидных медно-мышьяковых концентратов отличается сложностью, большими расходами флотационных реагентов (извести, активированного угля) и не позволяет получать медные концентраты, содержащие менее 4-5 % мышьяка.

Основной задачей, которую должна решать технология переработки этих сложных продуктов, является не только удаление мышьяка из гравитационно-флотационного или флотационного концентратов методом бактериального выщелачивания, но и получение из них кондиционных медных и оловянных концентратов.

В процессе БВ использовался производственный штамм Acidithiobacillus ferro-oxidans полученный путем длительной адаптации к выщелачиваемому продукту. Выщелачивание проводилось при плотности пульпы 16-17 % твердого и крупности исходного продукта 98 % – 0,08 мм, по прямоточной схеме с оборотом бактериальных растворов, из которых предварительно уделялись медь и мышьяк. Регенерация проводилась при температуре 25-30 °С и непрерывной аэрации. В качестве затравки в цементационные растворы, содержащие 4,5-5,5 г/л закисного железа добавляли около 25 % бактериального раствора после выщелачивания концентрата. После бактериального выщелачивания мышьяка и частично меди полученный кек подвергали обработке 20 %-ным раствором серной кислоты при Т:Ж=1:2 для удаления из него частично выпавших в осадок арсенатов железа. Полученный раствор затем I перемешивался с 5 %-ным известковым "молоком" для переосаждения мышьяка в виде арсенатов, а полученный олово-медный концентрат, содержащий до 0,2-0,4 % мышьяка, подвергается селективной флотации.

Испытаны различные варианты реагентных режимов флотации медных минералов и касситерита, которые позволили получить медный концентрат, содержащий около 10% меди при извлечении ее до 81 % и оловянный концентрат, содержащий до 13% олова при извлечении до 75-87 % (табл. 8).

Таблица 8 – Результаты Флотации оловянно-медного продукта после бактериального выщелачивания

Разработанная комбинированная схема была испытана на полупромышленной установке, где было переработано 1,5 т олово-медно-мышьякового концентрата, полученного флотогравитацией при обогащении руд Фестивального месторождения на ЦОФ Солнечного ГОКа. Содержание меди в концентрате составило 7,5 %, олова 1,41 % и мышьяка 11,0 %. Основными сульфидными минералами являются халькопирит (22,5 %), арсенопирит (24,7 %) и пирит (23,5 %), которые представляют основную массу минерального состава концентрата.

Перед процессом БВ флотофавитационный концентрат доизмельчался до 98 % класса минус 0,08 мм и обрабатывался в течение 1 часа серной кислотой при Т:Ж=1,5:1 для удаления растворимых соединений меди. В результате такой обработки в раствор переходит около 7 % меди. При этом расход кислоты составил 0,5 кг/т концентрата. Раствор, содержащий до 3 г/л меди отделяется от концентрата, который направлялся в пачуки для выщелачивания. Исходный бактериальный раствор содержал 0,5 г/л закисного железа, 5,6 г/л окисного железа, 106 кл/мл и имел кислотность 2-2,3. Производительность установки составляла 50 кг/сут, что соответствовало времени выщелачивания 100-120 часов.

Как показали проведенные испытания при БВ общее содержание железа в пульпе возрастает с 5,1 до 12,25 г/л. В результате окисления арсенопирита и халькопирита в растворе накапливается до 6,4 г/л мышьяка и до 2 г/л меди. По ходу процесса рН раствора снижается до 1,5 и даже до 1,3, что несколько снижает окислительную активность бактерий. В начале процесса выщелачивания соотношение Fe3+ : Fe2+ составляло 1:1, в дальнейшем содержание закисного железа снижается с 2,88 до 0,25 г/л, а содержание окисного железа повышается с 2,54 до 12 г/л. /табл. 9/. Увеличение содержания в пульпе окисного железа указывает на то, что процесс выщелачивания идет активно, несмотря на высокие концентрации в растворе мышьяка, меди и железа.

Таблица 9 – Характеристика жидкой фазы пульпы при БВ олово-медно-мышьякового концентрата

Наиболее интенсивно мышьяк выщелачивается в первые 28 часов, когда степень окисления его достигает 60 %. Затем скорость выщелачивания несколько снижается и после 58 часов извлечение мышьяка составляет 80,9 %, а через 100 часов более 91 % при содержании сульфидного мышьяка в остатках выщелачивания менее 2 %. За это же время извлечение меди в раствор не превысило 20 %. Это еще раз подтверждает возможность селективного окисления сульфидов при БВ.

Количество бактерий и их окислительная активность изменялись по ходу процесса. В начальный период количество бактерий возрасло с 1,3×108 кл/мл в первом пачуке до 1,3×109 кл/мл в девятом пачуке, т.е. в конце процесса. Активность бактериальных растворов в первых пачуках составляла 0,2-0,3 г/л-ч, в середине процесса она повысилась в 2-2,5 раза, а к концу испытаний при накоплении в пульпе таких ингибиторов как мышьяк, медь и железо активность снизилась до 0,18 г/л-ч при высокой концентрации клеток
(109 в мл).

Переработка бактериальных растворов включала осаждение мышьяка, цементацию меди и регенерацию сульфата окиси железа бактериями перед подачей их в оборот. Нейтрализацию бактериальных растворов, имеющих рН 1,5-1,6 проводили 10 %-ным известковым "молоком". Осаждение мышьяка достигается на 97 % уже при рН 2,8-3,1. Полученный осадок арсенатов и гидроксидов железа отправляется на захоронение. Выход его составляет 30 % от исходного концентрата. После осаждения мышьяка растворы содержат 1,0-2,9 г/л железа, 0,5-0,9 г/л мышьяка и 2-2,7 г/л меди. Они подкисляются до рН 1,8-2 и направляются на цементацию меди железной стружкой. Извлечение меди из раствора за 1,5-2 часа составляет до 90 %.

После удаления основного количества мышьяка методом бактериального выщелачивания олово-медный концентрат подвергается разделению на медный и оловянный, для чего испытаны различные технологические схемы и режимы.

Медная флотация проводится после предварительной обработки кека бактериального выщелачивания соляной кислотой для удаления окисленных соединений мышьяка и обновления поверхности минералов. Для снижения извлечения касситерита в медный концентрат медная Флотация проводилась в две стадии. Перед первой стадией подава-лись жидкое стекло, кремнефтористый натрий или щавелевая кислота. Флотация проводилась при рН 2,5 в присутствии алифатических изоспиртов C12–C16. Полученный медный концентрат содержал от 14,5 до 22 % меди при извлечении 41-43 % и 0,33-0,4 % олова при извлечении 5-10 %. Для извлечения более окислившихся труднофлотируемых зерен халькопирита проводилась вторая медная флотация после подачи сернистого натрия и ксантогената. Полученный медный концентрат содержал 10-15 % меди при извлечении
12-27 %. Извлечение меди в суммарный медный концентрат, содержащий 18 % меди, составило 93 %.

Для извлечения касситерита из хвостов медной флотации применялась как флотация, так и обогащение на концентрационном столе. При прямой флотации касситерит извлекается только на 65 %. При обратной флотации, когда в камерном продукте остается касситерит, пустая порода извлекается в щелочной среде катионным собирателем АНП-14. В этом случае оловянный концентрат содержит около 9 % олова при извлечении 73-74 % от операции. Однако наилучшие показатели по извлечению касситерита получены при обогащении на шламовом концентрационном столе. Извлечение олова на нем составило 85 % от операции в концентрат, содержащий 18-20 % олова /рис. 30 табл. 10/.