Рынки: 17.12.2017

Москва
Берлин
Лондон
Нью-Йорк
Токио

О целесообразности использования кластерных реагентных комплексов при выщелачивании сложноизвлекаемых форм золота

06.09.2017 в 21:01 - (Alex) Александр Волков Вернуться обычный режим
Просмотров : 783
Реагентные комплексы должны находиться в гидратированной кластерной форме ...
Золото и металлы платиновой группы концентрируются в рудных минералах не только в форме вкраплений, микронных и субмикронных включений, интерстиций и пленочных образований, но и в собственно дисперсной, химически связанной форме. Дисперсная форма нахождения этих металлов в сульфидных, сульфоарсенидных и сульфосолевых минералах-концентраторах в основном представлена полиэлементными или моноэлементными кластерами, в которых они прочно связаны с элементной серой и /или водородом. Эти соединения, в частности для золота, можно выразить общей формулой AunSm, Aun(SmНк ). При этом предполагается, что в таких кластерных образованиях их «ядерная» часть представлена моноэлементными соединениями атомов золота, а внешняя оболочка состоит из атомов серы. Наличие биэлементных золото-серных кластерных форм нахождения благородных металлов в рудах доказано не только снимками, полученными с помощью средств современной электронной микроскопии, но и значительным количеством экспериментов с искусственными растворами коллоидного золота и серу содержащего восстановителя[1,2]. Доказано также существование в рудах золото-кварцевой и золото-сульфидно-кварцевой формаций, и биэлементных кластеров золота и кремния (AunSim). Аналогичные золото-углеродные наноструктуры (AunСm) в углисто-глинистых сланцах могли образоваться в ходе биогеохимического рециклинга: часть золота при разрушении металоорганических комплексов в зонах тектоно-магматической активизации, мигрировала в твердофазной среде, часть-упрочняла связи с углеродом, формируя, в частности, фулереноподобные кластерные структуры. Возможно, что в продуктивном магнетите и гематите, входящих в состав шлиховой фракции песков россыпей и некоторых руд( например, руд Талатуйского месторождения Дарасунского рудного поля), золото находится в форме кластеров вида Au2nO3m( кластеризация атомов кислорода обеспечивается их связью с атомами железа). Для извлечения кластерных форм золота из руд, необходимо обеспечить доступ окислителей и комплексообразователей сначала к «оболочечным» (серным, кремниевым, углеродным, полиэлементным ) компонентам кластеров, а затем и к их «ядерной» части, т.е. к собственно золоту.. Поскольку атомы «оболочечных» элементов также кластеризованы, то золотосодержащие кластеры могут переходить на первом этапе выщелачивания в жидкую фазу в неизменном виде, т.е. сохраняя связи «ядерной» части, состоящей из атомов золота с атомами «оболочки». Дальнейшее растворение кластерного золота с образованием его комплексных анионов с цианидами , галогенами и другими известными комплексообразователями, может быть осуществлено путем декластеризации таких структур. Для этого необходимо обеспечить разрушение экситонных связей между атомами золота и атомами «оболочечных» элементов золотосодержащих кластеров, а затем и относительно прочно связанных атомов их«ядерной» части. При этом образование комплексных анионов золота проходит через промежуточный этап формирования кластерно-ионных структур с временно сохраненными металлическими связями золото-золото, унаследованными от первичного природного золотосодержащего кластера. Для решения этих задач выщелачивающие растворы, используемые в системах извлечения кластеризованного золота, должны не просто содержать соответствующие окислители и комплексообразователи. Эти реагентные комплексы должны находиться в гидратированной кластерной форме. Для перевода в растворенное состояние полиэлементных золотосодержащих кластеров, более эффективны не отдельные гидратированные анионы, в частности, nН2О*CN- или радикалы nН2О*CN*, а сложные полимерные, соответственно, кластеризованные структуры. Кластер, сформированный при гидратации цианида натрия, может быть представлен формулой общего вида m[(CN*)(OH–H+)CN-nН2О*(Na+)ОН–]. Коллективизированные протоны и гидроксил-ионы, в составе водных кластеров, не только трансформируют ионы CN– в реакционно-активные метастабильные радикалы CN*, но и приводят обобществленные электронные оболочки кластеров золота в возбужденное состояние, обеспечивая возможность их химического взаимодействия с кластеризованными комплексообразователями. Таким образом, осуществляется одноактное взаимодействие кластеров золота с кластеризованным цианидным( точнее цианидно-гидроксидным) комплексом с формированием кластерных гидратированных комплексных золото-циановых анионов. Взаимодействие между кластером золота и кластеризованным гидратным комплексом, включающим комплексообразователь и кислород, можно продемонстрировать на примере реакции 3-х атомарного кластера золота с ферроцианидом калия: Au3+K4(Fe(CN)6)nН2О*mO=HAu3(CN)6+4KOH+Fe(OH)3+(n-4)Н2О*(m-3)O. Наиболее интенсивно процесс кластерообразования протекает в гидратной оболочке кислородсодержащего клатрата, поскольку при этом в водной фазе происходит формирование кислород-кислородных связей. По теории проф. МГУ В.Л. Воейкова[3], являющейся одной из «прорывных» в современной биохимии, растворенный кислород восстанавливается до воды путем окисления атомов водорода, причем радикальные и ион-радикальные формы кислорода существенно интенсифицируют этот процесс. При восстановлении водой активного кислорода, выделяется квант электромагнитного излучения, активирующий одну из соседних молекул воды, которая становится донором электронов для следующей молекулы растворенного кислорода. Образующиеся при этом положительно заряженные ионы-протоны, становятся акцепторами электронов по отношению к анионам растворенных веществ, переводя их в состояние реакционно-активных радикалов. Протоны, совместно с обобществленными электронными оболочками кластеризованных молекул воды и отрицательно заряженными ионами водорода, формируют локальные плазмообразные зоны, соответственно существенно повышается реакционная способность таких кластеризованных комплексов. Причем, в этом случае химические реакции протекают не только с участием электронов, но и протонов, разрушающих или «сшивающих» электронные оболочки взаимодействующих кластерных образований. При непосредственном контакте с минеральным веществом, такие системы кластеризованных ионов водорода и гидроксил-ионов возбуждают и перестраивают коллективизированные электронные оболочки кластерных включений, в том числе и золота.. Таким образом, существенно повышается вероятность обобществления электронных оболочек кластеров золота( преимущественно Au3, Au5) и, гидратных кластеров реагентов, а соответственно, переход их в раствор в составе объединенных кластеров. Кроме того, гидратные кластеры с активными формами кислорода, взаимодействую с активными центрами в области нахождения наноразмерных включений золота на поверхности кристаллов минералов-концентраторов, могут индуцировать в них формирование метастабильных кластерных участков, что обуславливает появление хемогенных микротрещин. Соответственно, развивается контактная поверхность и возрастает вероятность взаимодействия включений золота с реагентным комплексом. При наличии в составе кластеризованных реагентных комплексов соединений, взаимодействующих с железом, медью серой и другими минералообразующими элементами, ассоциирующими с золотом, развитие контактной поверхности обеспечивается за счет их растворения и перехода в поровые и микротрещинные растворы. Особенно интенсивно эти процессы протекают при механо-химической активации руды в мельницах. Например, при обработке активированными растворами в лабораторной мельнице хвостов обогащения Балейской ЗИФ-1( CAu= 1.1-1.4 г/т) извлечение золота при последующем 2-х стадийном сорбционном цианидном выщелачивании составило 92%, в то время как моделирование на стенде скважинной схемы активационного хлоридного выщелачивания почти за 2 месяца обеспечило его извлечение на уровне 52%. Кластеризованные комплексы наиболее технологично могут быть сформированы путем сочетания процессов электрохимической и фотохимической обработки растворов исходных кислород и/или хлорсодержащих регентов. Например, кластерные хлоридные комплексы могут быть сформированы при электролизе раствора хлорида натрия: в прианодной зоне образуются хлорноватистая (НClO)*nH2О и надхлорноватистая кислоты (Н2Cl4O4)*nH2О, в межэлектродном пространстве гипохлорит натрия (NaClO). При облучении УФ-светом водно-газовой эмульсии, формируемой при электролизе исходного раствора хлорида натрия в, в объеме газовых пузырьков образуется атомарный Cl*, который при гидратации при контакте с пленочной водой продуцирует активные затравочные центры кластерообразования. При аналогичной обработке растворов кислородсодержащих регентов образуются высокоактивные окислители, такие как атомарный кислород, супероксид - ион-радикал (О*-), озон(О3), гидроксил-радикал (ОН*). Таким образом, при электро-фотохимической обработке водных растворов исходных реагентов формируются кластеризованные гидратированные комплексы. Экспериментальное исследование эффективности использования фотоэлектроактивированных растворов, с цианидными и хлоридными кластеризованными реагентными комплексами, осуществлялось на рудах месторождения «Погромное» (Забайкальский край) и на материале отработанных штабелей . Золото в рудах этого месторождения представлено преимущественно тонковкрапленными, инкапсулированными и дисперсными формами нахождения в кварце и алюмосиликатных минералах, являющихся вещественной основой рудных метасоматитов. Сульфидные минералы в рудных метасоматитах присутствуют в количестве 2.5-3 % и представлены в основном пирротином, содержание золота в котором не превышает 10 г/т. Рудоподготовка для проведения экспериментов осуществлялось дроблением до класса – 10мм с последующим окомкованием навесок руды с добавлением растворов( 6л/100 кг), электро-фотоактивированных и контрольных: стандартного раствора цианида натрия и раствора цианида натрия с вводом перколятор параллельно перекиси водорода( из расчета достижения ее концентрации в рабочих растворах 30 мг/л) . Концентрация цианида натрия в рабочих растворах, используемых при окомковании руды составляла 1 г/л, при последующем орошении оборотными растворами – 0.3 г/л для всех перколяторов. После помещения навесок (100 кг) окомкованной руды в перколяторы, выдерживалась пауза продолжительностью 3-е суток, для отвердения окатышей и реализации первой (диффузионной) стадии выщелачивания золота.. Стандартный раствор цианида натрия и растворы цианида натрия и перекиси водорода не подвергались никаким активационным воздействиям (контрольные перколяторы № 1, №4). Фотоэлектрохимическая подготовка раствора цианида натрия проводилась методом последовательного электролиза и УФ-облучения исходного раствора (экспериментальные перколяторы № 2 и № 3). После окончания диффузионной стадии выщелачивания золота, окомкованная рудная масса в каждом из перколяторов орошалась раствором соответствующего состава. Орошение рудной массы в экспериментальных перколяторах № 2, 3 осуществлялась первоначально свежеприготовленными электро-фотоактивированными растворами, а затем оборотными растворами, полученными путем реактивации в фотоэлектрохимическом реакторе маточных растворов. Причем для орошения рудной массы перколятора № 2 активация растворов осуществлялась с их предварительным барботажем воздухом, а для орошения рудной массы перколятора № 3 – без предварительного барботажа. Диффузионно-конвективная стадия выщелачивания продолжалась 39 суток для каждой из навесок. Продуктивный раствор подавался на сорбцию активированным углем, помещенным в сорбционные колонки ( с загрузкой по 80 г). После сорбции золото-цианистых комплексов обеззолоченные маточные растворы контрольные (цианидный и цианидно-перекисный) доукреплялись соответствующими реагентами, а экспериментальные маточные растворы повторно активировались в фотоэлектрохимическом реакторе перед доукреплением их цианидом натрия. Эксперимент по активационному перколяционному выщелачиванию показал, что прирост извлечения золота, относительно стандартной цианидной схемы, используемой на предприятии по экспериментальным (фотоэлектрохимическим) схемам составил 20.4 % и 18.1 % (для накислороженных и не накислороженных перед электрофотохимической обработкой растворов соответственно). Прирост извлечения золота по перекисно-цианидной схеме (с использованием в качестве окислителя ХЧ перекиси водорода) составил 12,4 % относительно стандартной цианидной (рис. 1). Важно заметить, что выход золота в продуктивный раствор по экспериментальным схемам происходил дискретно. Как видно из графиков, приведенных на рис. 2, кривая изменения содержания золота в продуктивном растворе после активационного выщелачивания, в отличие от стандартной схемы , имеет 2 пика, что свидетельствует об извлечении на втором этапе именно дисперсной формы золота Хлоридная экспериментальная (активационная) схема обеспечила извлечение золота в жидкую фазу 78.9 % (среднее по 2-м навескам), на уголь – 93.4 %. Контрольная гипохлоритно-хлоридная схема – соответственно 48.8 % (среднее по 2-м навескам), на уголь – 65.7 %. Данные лабораторных исследований свидетельствуют о более высоком уровне извлечения золота, достигнутом в результате активационного хлорид-гипохлоритного (ХГХ) выщелачивания по сравнению с цианидной схемой (рис. 3). Однако для промышленных испытаний по ряду понятных причин была принята схема цианидного выщелачивания. На руднике Апрелково, производившем в 2007-2026 гг разработку месторождения Погромное, для проведения опытно-промышленных испытаний, авторами, совместно с инженерами ЗАО «Нордголд», была разработана аппаратурно-технологическая схема электро-фотоактивационного кучного выщелачивания[4].Для опытно-промышленных испытаний были приобретены дополнительные насосы. Для обработки исходного раствора в цехе летней сорбции были смонтированы электрохимические и фотохимические реакторы (рис.4). Далее был разработан следующий порядок подготовки и использования рабочих растворов при проведении опытно-промышленных испытаний кучного выщелачивания. 1 этап – подача на сформированную карту из руды текущей добычи и бедной руды со склада (общей массой m = 215500 т) в течение 3-х суток фотоэлектроактивированного пероксидно-карбонатного раствора V = 2100 м3 (без ввода цианида натрия). 2 этап – в водный раствор добавляется цианид натрия до концентрации 0,35 г/л. Орошение в течении 8 дней оставшегося цикла работы установки по одной секции. Не смотря на сложности организации отдельного пробоотбора экспериментальных продуктивных растворов, специалистами ЗАО "Нордголд" было признано, что прирост извлечения золота в продуктивный раствор составил по усредненным данным не менее 3.5%. При оптимизации параметров подготовки активного раствора, окомкования и орошения им руды, прирост извлечения золота может быть существенно большими.
Подробнее в журнале "Золотодобывающая промышленность" №4(82) август 2017 г.

Подкаст



Подкаст о события в золотодобыче от 16.05.2016

Ваш выбор