Использование данной сероокисляющей ассоциации

«Инновационные процессы комплексной и глубокой
переработки минерального сырья»
Использование данной сероокисляющей ассоциации ацидохемолитотрофных микроорганизмов при 40°С способствует активному окислению сульфидных минералов, что
позволяет добиться 94,59% извлечения золота из биокеков при расходе 52,8 кг/т цианида натрия. Для сравнения, расход цианида на биокеки, полученные при окислении
промышленной ассоциацией, используемой для переработки таких концентратов, может составлять более 70 кг/т цианида натрия при содержании серы до 10%.
Н.В. Фомченко, М.И. Муравьев, Т.Ф. Кондратьева
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт микробиологии им. С.Н.
Виноградского Российской академии наук, г. Москва, Россия; natalya.fomchenko@gmail.com
ПЕРЕРАБОТКА СУЛЬФИДНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ И ПРОМПРОДУКТОВ,
СОДЕРЖАЩИХ ЗОЛОТО И ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ, С ПРИМЕНЕНИЕМ
БИОГИДРОМЕТАЛЛУРГИИ
Производство цветных металлов из сульфидных руд с использованием пирометаллургии связано со значительными газовыми выбросами (главным образом, двуокиси серы) в атмосферу, что наносит ущерб окружающей среде.
В золотодобывающей промышленности России отмечается снижение доли россыпных месторождений в общем объеме добычи, что приводит к увеличению производства золота из коренных руд. Извлечение золота традиционными гидрометаллургическими способами из руд многих месторождений сдерживается «упорным» составом получаемых при их обогащении концентратов, а присутствие в большинстве из
них минерала арсенопирита практически исключает пирометаллургию из-за образования ядовитых газообразных соединений мышьяка.
Извлечение, как цветных металлов, так и золота из сульфидных концентратов
основано на разрушении сульфидных минералов, обеспечивающее перевод цветных
металлов в раствор или вскрытие золота для его последующего извлечения традиционным способом цианирования. Это разрушение может эффективно осуществляться с
помощью технологии биоокисления (биовыщелачивания), основанной на использовании окислительной активности ацидофильных хемолитотрофных микроорганизмов.
Биогидрометаллургия является наиболее перспективной отраслью производства золота и цветных металлов из сульфидных концентратов.
Главными недостатками современных промышленных биогидрометаллургических технологий извлечения золота и цветных металлов из сульфидных концентратов
являются низкая скорость процесса биоокисления и затраты на охлаждение реакторов, саморазогрев которых является следствием экзотермических реакций окисления
сульфидных минералов. Продолжительность биоокисления по традиционной техно-
281
Международное совещание «Плаксинские чтения 2013»
16-19 сентября 2013, г. Томск Россия
логии в среднем составляет, в зависимости от состава концентрата, 4–6 суток. Поэтому актуальной проблемой для совершенствования технологии биоокисления сульфидных концентратов является ее интенсификация, которая позволит снизить себестоимость получаемых металлов, и, вследствие этого, расширить сырьевую базу для
развития биогидрометаллургии.
Традиционно процесс бактериального выщелачивания (биоокисления) проводят
таким образом, что все реакции протекают в цепи биореакторов. При этом эффективность данного процесса лимитируется рядом факторов (содержанием твердой фазы в
суспензии, концентрацией в жидкой фазе растворенных компонентов, температурой
процесса), определяющих жизнеспособность и активность микроорганизмов. Так, скорость химических реакций увеличивается с возрастанием температуры, однако, температурный режим процесса биоокисления ограничен оптимумом температуры для микроорганизмов – 25–35ºС для мезофиллов, 40–50ºС для умеренных термофилов.
Ранее нами была предложена концепция бактериально-химического окисления
сульфидных концентратов, заключающаяся в разделении процесса выщелачивания на
химическую стадию и стадию биоокисления. При этом на химической стадии предполагалось обеспечение как максимально возможной температуры, так и плотности, и
использование в качестве окислителя раствора сульфата трехвалентного железа, полученного на биологической стадии. В процессе химического окисления трансформируется поверхностная структура сульфидных минералов. Мы предположили, что
это может интенсифицировать их последующее биоокисление. На биологической
стадии, где происходит окисление микроорганизмами всех поступающих с первой
стадии продуктов, образуется активный окислитель сульфидных минералов – раствор, содержащий ионы Fe3+ и серную кислоту.
При экспериментальной проверке предложенной концепции для получения
цветных металлов из медно-цинкового некондиционного концентрата (промпродукта)
и медных концентратов на химической стадии выщелачивалось основное количество
цветных металлов. При этом на стадии биоокисления была проведена регенерация
окислителя для химической стадии и довыщелачивание цветных металлов из твердой
фазы. Это позволит исключить ингибирование процесса биоокисления повышенными
концентрациями цветных металлов из-за возможности их удаления после химической
стадии при реализации технологии в промышленном варианте. При этом выделение
цветных металлов в товарной форме из получаемых растворов может быть осуществлено с использование известных технологических способов (цементация, жидкостная
экстракция и др.).
Были проведены исследования стадий химического выщелачивания (окисления)
и последующего биоокисления, которые являются основными элементами двухстадийной технологии, с использованием золотосодержащих арсенопиритных и пиритном сульфидных концентратах. Проведено также сравнение эффективности предла282
«Инновационные процессы комплексной и глубокой
переработки минерального сырья»
гаемого процесса с традиционным одностадийным процессом.
Определены параметры стадии химического выщелачивания арсенопиритных
(золотомышьяковых) концентратов и показано, что наибольшее влияние на ее эффективность оказывает температура. Установлено, что продолжительность процесса биоокисления арсенопиритных концентратов в предложенной двухстадийной технологии
снижалась в 2 раза, а извлечение золота цианированием увеличивалась более чем на
10% (до 93%) по сравнению контрольным одностадийным процессом. Продолжительность процесса биоокисления пиритного концентрата в двухстадийном процессе
снижалась более чем в 5 раз при извлечении золота почти 77%, что на 3,8% выше, чем
извлечение золота в контрольном одностадийном процессе.
Был предложен новый вариант двухстадийного бактериально-химического выщелачивания медно-цинкового промпродукта, содержащего 15,25% цинка в виде
сфалерита и 1,5% меди в виде халькопирита. Выщелачивание проводили в непрерывном режиме. При этом на первой стадии проходило химическое выщелачивание твердой фазы раствором трехвалентного железа (~10 г/л) при температуре 70°С и плотности пульпы 33%. В данном процессе осуществлялась непрерывная рециркуляция
жидкости между первой и второй стадиями, при этом регенерация окислителя осуществлялась при 30°С мезофильным сообществом микроорганизмов с доминированием
бактерий Acidithiobacillus ferrooxidans. За 24 часа выщелачивания было достигнуто
92% и 62% извлечения цинка и меди соответственно. Кроме того, в данном промпродукте содержалось 4 г/т золота, которое цианированием извлекалось на 95% из осадков (кеков) биоокисления, полученных в биореакторе. Следует отметить, что традиционный одностадийный процесс, испытанный на этом же сырье, продолжался 120
часов при извлечении цинка всего 70% и меди – 40%.
Перспективным объектом для двухстадийного бактериально-химического выщелачивания может служить медно-цинковый концентрат Тарньерской медноцинковой руды с содержанием меди 13,5%, цинка 4,9%. Медь в концентрате присутствует в составе халькопирита, цинк – в составе сфалерита. По предлагаемой схеме
бактериально-химического выщелачивания возможно селективное разрушение сфалерита, как минерала с меньшим электродным потенциалом по сравнению с халькопиритом. Это позволит получить медный концентрат, практически не содержащий
цинка, что исключит потери цинка в шлаках при пирометаллургической переработке
медного концентрата.
После интенсивного химического выщелачивания в течение 2-х часов в раствор
переходило 9,8% меди и 79,5% цинка. Содержание цинка в концентрате снизилось с
4,9 до 1,3%. Извлечение железа в раствор составило 40,6% и его содержание снизилось с 38,4 до 21,6%, а содержание меди повысилось с 13,5 до 16,9%. Полученный
медный концентрат отвечал требованиям, предъявляемым к медным концентратам
для пирометаллургической переработки. Медь и цинк из растворов после выщелачи283
Международное совещание «Плаксинские чтения 2013»
16-19 сентября 2013, г. Томск Россия
вания могут быть также выделены в товарной форме, а растворы, содержащие ионы
железа, использованы в качестве оборотных.
Полученные результаты указывают на перспективность удаления из процессов
обогащения низкокачественных промпродуктов с целью переработки их в отдельном
цикле с применением предлагаемой биогидрометаллургической технологии.
Внедрение предлагаемой технологии в обогатительно-металлургический комплекс может привести к модернизации существующих технологий производства
цветных металлов, к повышению их извлечения из перерабатываемого сырья, а также
утилизации серной кислоты на стадии химического выщелачивания сульфидных концентратов цветных и благородных металлов.
Е.В. Миронова, В.В. Лимберова
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального
образования «Забайкальский государственный университет», г. Чита, Россия; Mironova20-11@mail.ru
ИССЛЕДОВАНИЕ ХИМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПОВЕРХНОСТЬ
МИНЕРАЛОВ ЛЮБАВИНСКОГО И БАЛЕЙСКО-ТАСЕЕВСКОГО
МЕСТОРОЖДЕНИЙ
Запасы минералов в Забайкальском крае огромны, для эффективного применения минеральной базы необходимы комплексные исследования. В данной работе изложены физико-химические подходы исследования образцов минералов месторождений Любавинское ( среднеглубинное золото-кварцевое ) и уникальное по запасам золота Балейско - Тасеевское ( малоглубинное золото-серебряно-кварцевое ).
При микроскопическом исследовании для кварца малоглубинных формаций типично тонкозернистое и микрозернистое строение, отдельные зёрна при наблюдении
под бинокулярным микроскопом не идентифицируются.
Детальное исследование проводилось в аншлифах на электронном микроскопе
AXIO Scope.A1 при большом увеличении. В жильном кварце отмечаются полости с
мелкими головками кристаллов кварца, ассоциирующими с выделениями высокопробного золота, участки блёклой руды. Для исследования подверженности поверхности минерала в заданных условиях среды мы подвергли образцы выдержке в жидких средах ( травителях ): смесь KOH 9% (2 части) и H2O2 30% (1 часть); H2O дистиллированная; HCl 1н.
После обработки образца минерала щелочным травителем сростки золота не
претерпевают изменений, а на участке блёклой руды наблюдались новообразования
красных, синих цветов. После дальнейшей выдержки образца в воде в течение 19 часов новообразования не наблюдались (вероятно, вследствие растворения в водной
284