Новые методы повышения извлечения золота в процессе автоклавного окисления концентратов двойной упорности

Современная сырьевая база вынуждает золотодобытчиков вовлекать в переработку первичные золотосульфидные руды, характеризующиеся низким содержанием золота и сложностью минералогического состава. Такие материалы принято называть упорными в связи с трудностями, связанными с их эффективной переработкой. Ассоциация золота с сульфидами является результатом образования твёрдых растворов или коллоидных вкраплений в сульфидную матрицу, что часто приводит к невозможности извлечения золота без разложения сульфидов. Для разложения сульфидных минералов и вскрытия золота одной из наиболее эффективных и опробованных в промышленности технологий является автоклавное окисление. В ысокотемпературное автоклавное окисление широко используется для вскрытия упорных золотосодержащих концентратов. Автоклавное окисление проводят в многосекционных аппаратах при температурах от 190 до 230°С и избыточном давлении кислорода до 7 бар. С развитием технологии автоклавного окисления золотосодержащего сырья был обнаружено, что присутствие галогенидов, за исключением фторидов, (на практике это хлориды) и псевдогалогенидов (CN-, CNS-, металлоцианиды) в автоклавном растворе приводит к существенному снижению извлечения золота в случае переработки углеродсодержащих материалов. В некоторых случаях концентрация Cl⁻ на уровне даже первых миллиграммов в литре раствора приводила к заметным потерям золота с углистым веществом. Механизм потерь золота в автоклавном процессе связан с образованием растворимых комплексных форм золота и их последующей необратимой сорбцией на углистом веществе. Известно, что золото в виде катионов Au⁺ и Au³⁺ образует устойчивые комплексные соединения с галогенидами, в том числе с хлорид-ионом Cl⁻: [AuCl2]⁻aq и [AuCl4]⁻aq, устойчивость которых значительно возрастает с увеличением температуры(9)(10)(11). В автоклавных условиях их концентрация, помимо температуры, определяется также активностью лиганда и величиной ОВП системы, увеличиваясь с ростом указанных параметров (12)(13). Необходимый достаточно высокий ОВП обеспечивается в конце процесса автоклавного окисления, когда концентрация Fe³⁺ в растворе значительно превышает концентрацию Fe²⁺. При температуре 225°С даже 5-10 мг/л хлорид-иона достаточно для стабилизации в растворе золота в концентрациях, приводящих к его значительным потерям(8). В работе Liu и Nicol (12) проводилось исследование поведения золота в условиях близких к автоклавным. В результате чего была показана возможность ограниченного растворения золота под воздействием Fe³⁺ при повышенных температурах и концентрациях иона хлора более 5 г/л. В то же время, исследования, проведенные в НИЦ Гидрометаллургия (14), показали, что при более низких концентрациях иона хлора потери золота по хлоридно-углистому механизму связаны с формой нахождения золота в материале. Авторы этой работы полагают, что в процессе высокотемпературного автоклавного окисления в присутствии 20–30 мг/л Cl⁻ потери золота формируются только за счёт золота, изначально находящегося в окисленном состоянии. В этой же работе был предложен метод определения окисленного золота в сульфидных концентратах, заключающийся в автоклавном окислении концентрата с последующим выщелачиванием окисленного золота раствором сульфита натрия. По мнению авторов этой работы, в автоклавных условиях при относительно низких концентрациях хлорид-иона в растворе существенного окисления металлического золота не происходит. Образовавшиеся растворимые комплексы золота с галогенидами непосредственно в процессе автоклавного окисления вступают во взаимодействие с природным углистым веществом. Механизм этого взаимодействия в автоклавных условиях, а также причины, почему связанное с углем золото впоследствии не извлекается при цианировании остатков автоклавного окисления, в настоящее время не до конца понятны. Тем не менее, известна и хорошо изучена адсорбция золото-хлоридных комплексов на активированном угле (15). Установлено, что сорбция хлоридных комплексов золота на поверхности угля сопровождается его восстановлением до металла по уравнению реакции: 4[AuCl4]⁻aq+3С+H2O=4Auads↓+3CO2↑+16Cl⁻+12H+ Считается, что аналогичный процесс преимущественно ответственен за потери золота при автоклавном выщелачивании, однако есть и другие предположения о причинах данных потерь(16). В этом случае объём потерянного золота будет определяться как свойствами углистого вещества (концентрация, ёмкость, активность), так и концентрацией комплексов золота в растворе. К числу наиболее очевидных способов борьбы с автоклавным прег-роббингом золота относятся: снижение концентрации хлорид-иона в растворе (например, за счёт правильной организации оборота технологических растворов) и снижение содержания углистого вещества в перерабатываемом материале (за счёт применения угольной флотации). Однако на практике эти методы не всегда применимы. Например, значительное количество хлорида может выделяться в раствор в процессе окисления непосредственно из перерабатываемого материала. Применение угольной флотации может быть ограничено или вовсе недопустимо, если углистое вещество тесно ассоциировано с сульфидными минералами и его флотация приводит к существенным потерям золота (17). В связи с этим, на практике при реализации автоклавных проектов практически неизбежно присутствие определенной концентрации хлорид-иона в технологических растворах и углистого вещества в перерабатываемом материале. В указанных условиях необходимо искать решение проблемы автоклавного прег-роббинга путём оптимизации параметров автоклавного окисления. В большинстве случаев эффективным оказывается смягчение условий автоклавного окисления с целью ограничения окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) в системе, что препятствует образованию растворимых форм золота (8)(18). В особых случаях, напротив, более жёсткие условия автоклавного окисления и увеличение длительности окисления материала способствуют улучшению извлечения золота за счет окисления и/или пассивации углистого вещества (19)(20). Известно, что некоторые металлы в водных растворах способны образовывать прочные комплексные соединения с хлорид-ионом, либо способствуют его осаждению в виде малорастворимых соединений. Подобный подход к решению проблемы автоклавного прег-роббинга обсуждался в патенте Gathje и Simmons (18). В развитие этого направления в настоящей работе изучали влияние добавок в автоклавную пульпу соединений серебра, висмута, свинца и ртути на извлечение золота при цианировании автоклавных остатков. Данные металлы были выбраны в расчете на сильное химическое взаимодействие их катионов с хлорид ионами и существенного снижения активности последних.