Переработка высокосернистых упорных золотосодержащих концентратов биогидрометаллургическим методом

Шкетова Л.Е., старший научный сотрудник лаборатории металлургии АО "Иргиредмет", канд. техн. наук

Емельянов Ю.Е., ведущий научный сотрудник лаборатории металлургии АО "Иргиредмет", канд. техн. наук

Копылова Н.В., научный сотрудник лаборатории металлургии АО "Иргиредмет"

Одним из способов переработки упорного сырья является бактериальное окисление, которое используют на многих золотодобывающих предприятиях в России и мире. Исследование, проведенное АО "Иргиредмет" на материале высокосернистых концентратов, позволило добиться окисления арсенопирита в размере 98 %, пирита – 93 %. Последующее извлечение золота из полученного продукта сорбционным цианированием составило 95 %.

Прогрессивным способом подготовки упорного сырья к цианированию признано бактериальное окисление [1–2]. В настоящее время в АО "Иргиредмет" проводятся научно-исследовательские работы по биогидрометаллургической переработке упорных руд и концентратов на основе использования микроорганизмов [3–5].

Материал исследуемой руды содержал органический углерод, который отрицательно влияет на последующее извлечение золота цианированием из-за сорбционной активности. C целью вывода углистого компонента в хвосты обогащения предусматривается перечистка флотационного концентрата, при которой он обогащается сульфидами до 50 % (пирит, арсенопирит, халькопирит и ковеллин).

В концентрате содержалось 22 г/т золота. В упорной для цианированияформе присутствовало 54,4 % металла, из которых 48,7 % было ассоциировано с сульфидами.

Адаптация микроорганизмов Acidithiobacillus thiooxidans и Аcidithiobacillus ferrooxidans к концентрату, измельченному до крупности 90 % класса минус 15 мкм, проводилась в 9-литровом кислотостойком термостатированном чане с механической мешалкой и системой аэрации, с использованием питательной среды 9К при температуре 30–35 °С в течение 15 суток. Процесс адаптации оценивали по активности бактерий – скорости окисления Fe²⁺ до Fe³⁺ в бактериальном растворе, измеряемой в г/л∙ч.

На рис. 1 представлены результаты адаптации микроорганизмов к концентрату.

Рисунок 1. Результаты адаптации бактерий к концентрату

На первой стадии исследования избыток серной кислоты, образующейся при окислении сульфидов, нейтрализовали внесением в пульпу CaCO₃. Общий расход CaCO₃ составил 390 кг/т. Это привело к снижению содержания золота в кеке бактериального окисления с 22,0 до 9,6 г/т за счет разбавления гипсом. Степень окисления арсенопирита и пирита составила 77,4 и 71,4 % соответственно. Извлечение золота при последующем сорбционном цианировании увеличилось с 46 до 76 %.

Для доизвлечения золота и разрушения гипса продукт бактериального окисления был измельчен в бисерной мельнице до крупности 93 % класса минус 10 мкм, затем направлен на вторую стадию биоокисления, которая продолжалась десять суток. Степень окисления арсенопирита достигла 91 %, пирита – 89 %. Общее извлечение золота составило 93 % (прирост – 17 %).

На рис. 2 представлены основные показатели процесса двухстадиального биоокисления: pH, Eh, концентрация Fe³⁺ и Fe²⁺.

Рисунок 2. Показатели двухстадиального бактериального окисления концентрата (pH, Eh, концентрация Fe³⁺ и Fe²⁺)

Избыток серной кислоты требует нейтрализации, что приводит к образованию значительного количества гипса и оказывает негативное влияние на процесс окисления сульфидов.

Для решения проблемы гипсообразования был поставлен опыт с периодическим выводом (один раз в два-три дня) части кислых растворов и компенсацией выведенного раствора свежей водой. Методика эксперимента включала доизмельчение концентрата до крупности 90 % класса минус 10 мкм и использование активной биомассы с предыдущего опыта. Продолжительность процесса окисления составила 16 суток. На рис. 3 представлены основные показатели процесса.

Рисунок 3. Основные показатели процесса одностадиального окисления концентрата с заменой кислых растворов на свежую воду

Установлено, что удаление части кислых растворов позволяет эффективно проводить процесс бактериального окисления концентрата без внесения в пульпу карбоната кальция.

В процессе выщелачивания периодически отбирали пробы твердого для проведения анализа и цианирования. Сопоставление степени окисления сульфидов и показателей извлечения золота представлены на рис. 4.

Рисунок 4. Диаграмма зависимости извлечения золота от степени окисления пирита и арсенопирита

За 16 суток удалось достичь окисления 95 % арсенопирита и 93 % пирита. Извлечение золота сорбционным цианированием из продукта бактериального окисления составило 95 %.

С использованием полученной активной биомассы был поставлен опыт по схеме, приближенной к фабричным условиям.

Концентрат измельчали в шаровой мельнице до крупности 98 % класса минус 40 мкм. Бактериальное окисление первой стадии проводили в течение четырех суток, затем пульпа поступала на сгущение. Сгущенный продукт разбавляли водой и проводили вторую стадию биоокисления в течение трех суток. На рис. 5 представлены основные показатели процесса.

Рисунок 5. Показатели двухстадиального бактериального окисления концентрата (pH, Eh, концентрация Fe³⁺ и Fe²⁺)

После двух стадий выщелачивания за семь суток удалось добиться окисления 98 % арсенопирита и 93 % пирита. Извлечение золота сорбционным цианированием из полученного продукта составило 95 %. Сокращение продолжительности окисления от опыта к опыту объясняется формированием активного бактериального сообщества, адаптированного к конкретному рудному материалу.

Исследования показали, что при бактериальном окислении высокосернистых концентратов целесообразно проводить межстадиальное удаление кислых железистых растворов, что позволяет создать благоприятные условия для жизнедеятельности бактерий, количественно окислить сульфидные минералы и достичь высокой степени извлечения золота при последующем сорбционном цианировании.

Список использованной литературы

1. Гудков С.С., Шкетова Л.Е., Михайлова А.Н. Бактериальное выщелачивание упорных руд и концентратов // Горный журнал. 2011. №4. С. 27–29.
2. Sergey S. Gudkov, Yuri Ye. Yemelianov, Luidmila Ye. Shketova. Heap Bioleaching of Gold-bearing Refractory // Ores XXVI International Mineral Processing Congress – IMPC 2012, New Delhi, India, September 24–28, 2012, volume 2.
3. Шкетова, Л.Е., Селезнев А.Н. Применение биогеотехнологии при извлечении золота из сульфидных углистых руд // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2014. № 1. С. 34–42.
4. Mauricio Latorre, Nicole Ehrenfeld, María Paz Cortés, Dante Travisa-ny, Marko Budinich, Andrés Aravena, Mauricio González, Roberto A. Boba-dilla-Fazzini, Pilar Parada, Alejandro Maass. Global transcriptional responses of Acidithiobacillus Ferrooxidans wenelen under different sulfide Minerals // 21st International Biohydrometallurgy Symposium (IBS) 2015. Bali. P. 425–429.
5. Luidmila Ye. Shketova, Yuri Ye. Emelianov, Natalia V. Kopylova. Testing of heap bacterial oxidation of refractory gold ores from a number of deposits // World Gold Conference Shenyang, China, Sep. 4–7, 2023.

© АО "Иргиредмет", 2024