
На правах рукописи
ЗАЙЦЕВ Петр Викторович
АВТОКЛАВНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ
КОНЦЕНТРАТОВ ДВОЙНОЙ УПОРНОСТИ
Специальность 05.16.02 – Металлургия чёрных, цветных и редких
металлов
Авт ореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Санкт-Петербург — 2015

Работа выполнена в ООО «Институт Гипроникель».
Научный руководитель —
доктор технических наук Калашникова Мария Игоревна
Официальные оппоненты:
Набойченко Станислав Степанович — доктор технических наук,
профессор, ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени
первого Президента России Б. Н. Ельцина», кафедра металлургии
тяжёлых цветных металлов, заведующий кафедрой
Андреев Юрий Владимирович — кандидат технических наук,
ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет
Петра Великого», кафедра металлургических технологий, доцент
Ведущая организация — ФГБУН «Институт химии и технологии
редких элементов и минерального сырья имени И. В. Тананаева»
Кольского научного центра Российской академии наук
Защита состоится 18 марта 2016 года в 14 ч 30 мин на заседании
диссертационного совета Д 212.224.03 при Национальном минерально–
сырьевом университете «Горный» по адресу: 199106, Санкт-Петербург,
21-я линия, дом 2, аудитория 1163.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Национального
минерально-сырьевого университета «Горный» и на сайте
Автореферат разослан 18 января 2016 г.
УЧЁНЫЙ СЕКРЕТАРЬ
диссертационного совета
Бричкин
Вячеслав Николаевич
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы исследования
Современные тенденции в металлургии золота заключаются в расши-
рении переработки упорного золотосодержащего сырья. В настоящее время
до 80% всех ресурсов золота в России сосредоточено в упорных рудах. Упор-
ность руд обусловлена тесной ассоциацией золота с сульфидными минера-
лами (главным образом, арсенопиритом и пиритом), что препятствует пол-
ноценному извлечению металла на стадии цианирования. С целью обеспече-
ния доступа цианида к золоту применяют предварительное окислительное
разложение сульфидов. Наиболее распространёнными способами окисления
являются: окислительный обжиг, бактериальное окисление и автоклавное
окисление.
Автоклавное окисление широко применяется для извлечения золота из
сульфидных руд и концентратов их обогащения. На данный момент в мире
работает около 15 золотодобывающих заводов, успешно использующих ав-
токлавную технологию.
Практика работы этих предприятий и исследования процесса автоклав-
ного окисления свидетельствуют об особой сложности переработки суль-
фидного сырья, содержащего в своём составе углистое вещество. Такие ма-
териалы называют сырьём двойной упорности. Прямое цианирование угли-
стого сырья даёт низкое извлечение золота вследствие его ассоциации с
сульфидами, а также эффекта прег-роббинга — сорбции соединений золота
на органическом углероде. Автоклавное окисление позволяет разложить
сульфиды, а также подавить прег-роббинг, но извлечение золота при этом
остаётся на низком уровне.
Simmons обнаружил негативное влияние углистого вещества на извле-
чение золота в ходе разработки автоклавной технологии применительно к
рудам Twin Creeks для корпорации Newmont. Он заметил, что этот эффект
проявляется особенно сильно в присутствии хлорид-иона в автоклавной
пульпе и предложил реакции для описания процесса потерь золота. С анало-
гичной проблемой также столкнулись сотрудники Minproc (Giraudo и др.)
при разработке технологии завода Macraes; компании SGS Mineral Services
(Fleming и др.) и Agnico Eagle Mines при работе с концентратами Kittilä; а
также ряд других золотодобывающих и исследовательский компаний. Про-
ведённые ими исследования, хотя и имели важное значение для разработки
автоклавной технологии в каждом конкретном случае, носили в основном
прикладной и фрагментарный характер, а их результаты могли быть приме-
3
нены только к изученным материалам. В связи с этим, применённые для ре-
шения одной и той же проблемы технологические решения зачастую значи-
тельно отличались друг от друга и имели ряд недостатков.
Актуальной задачей является изучение процесса автоклавного окисле-
ния сульфидного сырья, содержащего в своём составе различное количество
органического углерода, изменяющееся в относительно широких пределах.
Очевидно, особый интерес представляет изучение автоклавного окисления
такого сырья в присутствии хлорид-иона. Полученные результаты должны
лечь в основу разработки эффективной технологии переработки сырья двой-
ной упорности.
Цель работы
Разработка способа автоклавно-гидрометаллургической переработки
сырья двойной упорности, содержащего различные количества углистого ве-
щества в своём составе, в присутствии хлоридов в автоклавной пульпе, обес-
печивающего достижение максимального извлечения золота на стадии циа-
нирования.
Основные задачи исследования
Анализ научно-технической литературы по автоклавно-гидрометаллур-
гической переработке материалов двойной упорности и практики ра-
боты действующих автоклавных предприятий.
Изучение закономерностей автоклавно-гидрометаллургической пере-
работки сырья двойной упорности в лабораторном масштабе при раз-
личных параметрах автоклавного окисления в присутствии хлоридов.
Изучение влияния добавки нейтрализаторов в процесс автоклавного
окисления сырья двойной упорности.
Математическое моделирование процесса непрерывного автоклавного
окисления сульфидного сырья; формирование исходных данных для
проведения пилотных испытаний.
Изучение процесса непрерывного автоклавного окисления сырья двой-
ной упорности; уточнение и подтверждение закономерностей, получен-
ных в лабораторном масштабе.
Разработка оптимальной технологической схемы переработки сырья
двойной упорности с использованием процесса автоклавного окисле-
ния; расчёт замкнутой схемы материальных и тепловых потоков техно-
логии.
4
Научная новизна работы
Экспериментально получена и описана зависимость извлечения золота
из ряда концентратов двойной упорности от комбинированного дей-
ствия двух факторов: содержания органического углерода в диапазоне
от 0,3% до 2,4% и концентрации хлорид-иона в жидкой фазе автоклав-
ной пульпы. Показано, что негативное влияние хлорид-иона на извле-
чение золота в ходе автоклавного окисления проявляется уже при кон-
центрации Cl– на уровне первых миллиграммов в кубическом деци-
метре автоклавного раствора и существенно зависит от содержания уг-
листого вещества в исходном материале.
Установлено и экспериментально продемонстрировано в ходе периоди-
ческого и непрерывного процессов автоклавного окисления, что потери
золота по хлоридно-углистому механизму формируются в конце про-
цесса — при высокой степени окисления сульфидов и высоком окисли-
тельно-восстановительном потенциале пульпы. Величина потерь опре-
деляется, в числе прочего, продолжительностью пребывания материала
в жёстких окислительных условиях.
Экспериментально получена зависимость извлечения золота из концен-
трата двойной упорности от кислотности окисленной автоклавной
пульпы, регулируемой добавкой нейтрализующих агентов.
Основные положения, выносимые на защиту
Органический углерод, содержащийся в составе концентратов двойной
упорности, и хлорид-ион, растворённый в жидкой фазе автоклавной
пульпы, оказывают комбинированное негативное влияние на извлече-
ние золота при цианировании автоклавных кеков. Увеличение содержа-
ния одного из компонентов усиливает негативное действие второго.
Необходимым условием реализации хлоридно-углистого механизма
потерь золота является наличие высокого окислительно-восстанови-
тельного потенциала, который достигается в автоклавном растворе в
конце процесса окисления. Существует интервал оптимальной продол-
жительности процесса автоклавного окисления, которая обеспечивает
разложение большей части сульфидов и при этом ограничивает рост
окислительно-восстановительного потенциала. Последнему также спо-
собствует смягчение условий окисления путём снижения температуры
и парциального давления кислорода и снижение кислотности автоклав-
ной пульпы.
Рекомендуемая технология автоклавно-гидрометаллургической пере-
работки сырья двойной упорности включает в себя отмывку исходного
5
материала от хлоридов перед подачей в автоклавы и организацию во-
дооборота, обеспечивающую минимальное содержание хлоридов в ав-
токлавной пульпе.
Методика исследований
Лабораторные (в периодическом режиме) и пилотные (в непрерывном
режиме) эксперименты проводились на базе ООО «НИЦ „Гидрометаллур-
гия“» и в Опытном цехе по обогащению руд ОАО «Покровский рудник».
Составы твёрдых и жидких проб определялись с использованием следую-
щих физико-химических методов анализа: гравиметрического, титриметри-
ческого и потенциометрического, атомно-эмиссионной, масс- и ИК-спектро-
метрии. Гранулометрические характеристики твёрдых материалов изуча-
лись с помощью лазерного анализатора крупности частиц. Математическое
моделирование основывалось на методе с использованием понятия кинети-
ческой функции. Обработка результатов и данных основывалась на методах
статистического и сравнительного анализа и физико-химическом моделиро-
вании.
Достоверность научных результатов
Достоверность научных результатов обеспечивается значительным
объёмом проведённых лабораторных экспериментов, результаты которых
были проверены и подтверждены в ходе непрерывных пилотных испытаний;
использованием современного технологического и аналитического оборудо-
вания, а также надёжных методов исследования и обработки данных.
Практическое значение работы
Экспериментально получена и описана зависимость извлечения золота
от содержания органического углерода в исходном концентрате и кон-
центрации хлорид-иона в жидкой фазе автоклавной пульпы, позволяю-
щая прогнозировать уровень извлечения драгоценного металла из сы-
рья двойной упорности.
Рекомендован способ контроля (ограничения) степени разложения
сульфидов и окислительных условий в автоклаве, устраняющий или
сводящий к минимуму совместное негативное влияние углистого веще-
ства и хлорид-иона.
Разработана технология автоклавно-гидрометаллургической перера-
ботки концентратов двойной упорности, защищённая патентом Россий-
ской Федерации № 2514900 от 04.07.2012 «Способ переработки золото-
содержащих концентратов двойной упорности».
6
На основании разработанных технологических решений и результатов
расчётов материальных и тепловых потоков технологической схемы со-
ставлен и принят Технологический регламент на проектирование авто-
клавного производства золотодобывающего предприятия ОАО «По-
кровский рудник».
Реализация выводов и рекомендаций работы
Разработанные рекомендации, технология автоклавно-гидрометаллур-
гической переработки концентратов двойной упорности и результаты расчё-
тов схемы материальных и тепловых потоков могут быть использованы при
проектировании операций и переделов автоклавно-гидрометаллургического
комплекса ОАО «Покровский рудник», осуществляемого компаниями
ЗАО «Питер Хамбро Майнинг Инжиниринг» и Outotec Oyj.
Апробация работы
Содержание и основные положения работы докладывались и обсужда-
лись на четвёртом и пятом международных конгрессах «Цветные металлы»
(2012 и 2013), третьей региональной горно-геологической конференции
«Майнекс Дальний Восток» (2012), конференциях ALTA (2013 и 2014), седь-
мом международном симпозиуме Hydrometallurgy (2014).
По теме диссертации опубликовано 8 научных работ, в том числе 3 ра-
боты в журналах, рекомендованных ВАК при Минобрнауки России.
Личный вклад автора
Личный вклад автора состоит в анализе существующих способов пере-
работки золотосодержащего сырья двойной упорности; организации и про-
ведении экспериментов по автоклавному окислению концентратов в перио-
дическом и непрерывном режимах; обработке и анализе полученных резуль-
татов, их апробации и подготовке к публикации; разработке технологиче-
ских решений для автоклавно-гидрометаллургической переработки сырья
двойной упорности; проведении расчётов замкнутых схем материальных и
тепловых потоков разработанной технологической схемы.
Структура и объём работы
Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка ли-
тературы из 115 наименований и одного приложения, содержит 15 таблиц и
55 рисунков. Общий объём работы — 143 страницы машинописного текста.
7
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы исследования, изложены
цель и задачи работы, сформулированы основные положения, выносимые на
защиту, а также научная новизна и практическая значимость работы.
В первой главе приведено описание современного состояния золотодо-
бывающего комплекса в России и в мире. Рассмотрены особенности сырья
двойной упорности и способы его переработки. Выявлены и рассмотрены
основные критерии выбора технологии окисления упорного золотосодержа-
щего сырья. Подробно рассмотрен процесс автоклавного окисления угли-
стых материалов. Сформулированы задачи исследования.
Во второй главе дано описание концентратов флотации руды место-
рождения Маломыр, изученных в ходе настоящего исследования. Приве-
дены результаты опытов по автоклавной переработке указанных концентра-
тов при различной температуре, давлении кислорода и продолжительности
окисления, а также при добавке различных количеств хлорид-иона и извест-
няка в автоклавную пульпу. В ходе анализа параметров и показателей авто-
клавного процесса выявлены факторы, оказывающие наибольшее влияние
на извлечение золота.
В третьей главе приведены результаты математического моделирова-
ния непрерывного процесса автоклавного окисления. Рассмотрены резуль-
таты автоклавного окисления концентратов месторождения Маломыр в не-
прерывном режиме на пилотной установке. Проведено сравнение результа-
тов периодических и непрерывных опытов.
В четвёртой главе проведён выбор основных технологических реше-
ний, позволяющих наиболее эффективно перерабатывать сырьё двойной
упорности, в целом, и концентраты месторождения Маломыр, в частности.
Составлена и рассчитана схема материальных и тепловых потоков техноло-
гии.
В заключении приведено обобщение основных результатов настоящего
исследования, даны рекомендации по их практическому применению.
8

Концентрат флотации
24d
21b
26a
26b
24c
26c
24b
24a
26d
Ед.
изм.
Компонент
S сульфид.
As общ.
С орг.
Au
16
23
%
—
%
—
%
0,31
г/т
21,2
22,8
20,5
20,9
18,8
21,1
23,3
24,2
7,81
—
—
—
—
9,19
8,53
0,41
0,55
0,65
1,10
1,14
1,20
1,48
22
28,6
24,4
24,3
24,6
24,3
23,8
23,7
ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Органический углерод, содержащийся в составе концентратов
двойной упорности, и хлорид-ион, растворённый в жидкой фазе авто-
клавной пульпы, оказывают комбинированное негативное влияние на из-
влечение золота при цианировании автоклавных кеков. Увеличение со-
держания одного из компонентов усиливает негативное действие вто-
рого.
Изучение процесса автоклавного окисления сырья двойной упорности
в настоящей работе было проведено с использованием концентратов флота-
ции руды месторождения Маломыр. Содержание золота в изученных кон-
центратах составляло 21–29 г/т, сульфидной серы — 19–24%, мышьяка —
ритом и арсенопиритом, в свободноцианируемой форме находится не более
15% драгоценного металла.
Таблица 1 — Химический состав концентратов флотации руды Маломыр
—
7,1
2,04
2,40
25,7
23,5
7–9% (таблица 1). Бо́льшая часть золота в концентратах ассоциирована с пи-
Содержание органического углерода, обуславливающего вторичную
упорность материалов, варьировалось в более широких пределах: от 0,3% до
2,4%. Содержание С
является мерой количества углистого вещества в ма-
териале. Углистое вещество, в свою очередь, является причиной прег-роб-
бинга: сорбции соединений золота при цианировании (классический прег-
роббинг) и в процессе автоклавного окисления (автоклавный прег-роббинг).
Таким образом, содержание органического углерода в окисляемом матери-
але должно оказывать существенное влияние на ключевой показатель авто-
клавной технологии — извлечение золота при цианировании.
Автоклавное окисление концентратов Маломыр позволяет эффективно
подавить классический прег-роббинг в процессе цианирования. Одновре-
менно с этим, автоклавный прег-роббинг, напротив, проявляет себя в полной
мере и способствует формированию существенных потерь золота. Механизм
негативного влияния органического углерода связан с сорбцией золото-хло-
ридного комплекса в автоклавных условиях. Необходимым условием реали-
зации этого процесса является присутствие в автоклавном растворе хлорид-
9
орг

иона, способствующего растворению золота с образованием тетрах-
лороаурат(III)-иона. Последний — сорбируется на органическом углероде,
формируя потери золота с хвостами цианирования.
Опыты по автоклавному окислению концентратов Маломыр различ-
ного состава при температуре 225°С, давлении кислорода 700 кПа и мини-
мально возможной концентрации хлоридов продемонстрировали явную за-
висимость извлечения золота из автоклавных кеков при цианировании от со-
держания С
в изученных концентратах (рисунок 1).
Рисунок 1 — Зависимость извлечения
Рисунок 2 — Зависимость извлечения
золота от содержания органического уг-
золота от концентрации хлорид-иона в
лерода
автоклавном растворе
Увеличение содержания С
в десяти исследованных концентратах в
диапазоне от 0,3% до 2,4% приводит к заметному снижению извлечения зо-
лота по закону, близкому к линейному. Каждые 0,5% органического угле-
рода в материале приводят к падению извлечения драгоценного металла
приблизительно на 3%.
Концентрация Cl⁻ в автоклавных растворах, при этом, составила всего
от 2 до 5 мг/дм³, тогда, как в известной на данный момент литературе по теме
минимальный изученный уровень хлорид-иона составляет от нескольких де-
сятков миллиграммов на дециметр кубический и значительно выше. Источ-
ником хлорид-иона в описываемой серии опытов являлись сами концен-
траты: их породообразующие минералы, а также остаточная поровая влага.
Влияние повышенных концентраций Cl⁻ было изучено в специальной
серии опытов с добавкой различных количеств хлорида натрия в автоклав-
ную пульпу перед окислением. Результаты этих опытов приведены на ри-
сунке 2. Точки данных для концентратов с близким содержанием органиче-
ского углерода объединены на графике в четыре группы: С
= 0,3–0,6%
(24d, 21b, 21a, 26a, 26b), С
= 1,1–1,2% (24c, 26c, 24b), С
= 1,5% (24a),
С
= 2,0–2,4% (26d, 16).
10
орг
орг
орг
орг
орг
орг
Увеличение концентрации хлорид-иона в автоклавном растворе приво-
дит к снижению извлечения золота для всех исследованных концентратов.
Негативное влияние хлорид-иона на извлечение проявляется тем сильнее,
чем больше содержание органического углерода в исследованном материале.
Для высокоуглистых концентратов присутствие хлорида в автоклавном рас-
творе в количестве 3–5 мг/дм³ позволяет извлекать не более 80–85% золота
при последующем цианировании. Вместе с тем, извлечение золота из мало-
углистых концентратов остаётся выше 90% вплоть до содержаний хлорид-
иона более 15 мг/дм³.
Зависимость извлечения золота от содержания органического углерода
в концентратах Маломыр и концентрации хлорид-иона в автоклавном рас-
творе может быть описана следующим уравнением:
0
2
2
0
0
= + ∙ + ∙ орг + ∙ + ∙ орг + ∙ ∙ орг,
(1)
где — извлечение золота на цианировании (%),
— концентрация хлорид-иона в автоклавном растворе (мг/дм³),
орг — содержание органического углерода в концентрате (%),
, a, b, c, d, f — коэффициенты, имеющие следующие значе-
ния: = 97,21; a = -0,30, b = 0,48; c = 0,007; d = -2,02; f = -0,55.
Необходимым условием реализации хлоридно-углистого механизма
потерь золота является наличие высокого окислительно-восстанови-
тельного потенциала, который достигается в автоклавном растворе на
завершающей стадии процесса окисления. Существует интервал опти-
мальной продолжительности процесса автоклавного окисления, кото-
рая обеспечивает разложение большей части сульфидов и при этом
ограничивает рост окислительно-восстановительного потенциала. По-
следнему также способствует смягчение условий окисления путём сни-
жения температуры и парциального давления кислорода и уменьшение
кислотности автоклавной пульпы.
Степень реализации хлоридно-углистого механизма, а, значит, и уро-
вень потерь золота при цианировании автоклавных кеков, зависит, помимо
содержания органического углерода в материале и концентрации хлорид-
иона в автоклавном растворе, от температуры и величины ОВП. Увеличение
последних приводит к росту растворимости золота в виде тетрах-
лороаурата(III).
Максимальное достижимое значение ОВП автоклавного раствора в со-
ответствие с уравнением Нернста зависит от температуры окисления, парци-
ального давления кислорода, а также — активности протона. Фактическая
11

же величина ОВП в процессе автоклавного окисления сульфидов определя-
ется степенью завершённости процесса, т. е. степенью окисления сульфидов
и двухвалентного железа.
С увеличением продолжительности окисления концентратов Маломыр
ожидаемо увеличивается степень окисления сульфидов и уменьшается доля
железа(II). Последнее определяет величину ОВП, которая, как следствие, по-
вышается.
В рассматриваемом примере окисления концентрата пробы 16 (таб-
лица 1) в присутствии 10–11 мг/дм³ в периодическом режиме (рисунки 3 и 4)
при времени окисления 67 минут достигается практически полное окисление
сульфидной серы (99–100%). Одновременно с ростом степени вскрытия
сульфидов увеличивается извлечение золота при последующем цианирова-
нии за счёт его «освобождения» из сульфидной матрицы (рисунок 4). Однако
при степени окисления 90–95%, которая достигается за 50–55 минут, проис-
ходит резкое уменьшение доли двухвалентного железа в автоклавном рас-
творе и связанное с этим увеличение окислительно-восстановительного по-
тенциала до уровня более 500 мВ (рисунок 3). Высокий ОВП способствует
растворению золота и его последующей сорбции на углистом веществе. Зна-
чительные потери золота по хлоридно-углистому механизму нивелируют
рост извлечения золота за счёт разложения оставшихся 4–5% сульфидной
серы и приводят к значительному падению извлечения с 77% до 56%.
Рисунок 4 — Зависимость извлечения
золота и степени окисления сульфидной
серы от продолжительности автоклав-
ного окисления в присутствии Cl⁻
Полученные в лаборатории данные были подтверждены и уточнены в
ходе пилотных испытаний автоклавного окисления в непрерывном режиме
проб концентратов Маломыр А1 и А3, состав которых приведён в таблице 2.
12
Рисунок 3 — Зависимость ОВП и доли
железа(II) от продолжительности авто-
клавного окисления в присутствии Cl⁻

Ед.
изм.
Компонент
Концентрат флотации
А1
А3
S сульфид.
%
24,7
22,5
As общ.
%
9,3
8,2
C орг.
%
0,31
1,07
Au
г/т
33,8
25,5
Изучение влияния продолжительности окисления на извлечение золота
проводили путём изменения производительности пилотного автоклава по
сульфидной сере в пределах от 100% до 170% от выбранного базового зна-
чения. Концентрация хлорид-иона в опытах данной серии поддерживалась
на уровне 5–7 мг/дм³.
Продолжительность пребывания концентрата в автоклаве при 100-про-
центной производительности составляла 32–34 минуты, что обеспечивало
практически полное вскрытие сульфидов. Производительности 170% соот-
ветствовало время пребывания равное 22–23 минутам. Результаты проведён-
ных опытов показали, что этого времени достаточно для вскрытия большей
части сульфидной серы (98,0–98,5%). Таким образом, во всех опытах данной
серии в разгрузке автоклава достигалась высокая степень окисления сульфи-
дов. Несмотря на это, извлечение золота при сорбционном цианировании ке-
ков из разгрузки автоклава заметно различалось (рисунок 5).
Рисунок 5 — Зависимость извлечения
Рисунок 6 — Зависимость ОВП авто-
золота от продолжительности окисления
клавного раствора от продолжительно-
сти окисления
В изученном диапазоне времени пребывания материала в пилотном ав-
токлаве извлечение увеличивалось на 2–4% с уменьшением продолжитель-
ности с 32–34 до 22–24 минут. В этом же диапазоне с увеличением времени
пребывания наблюдался заметный рост ОВП автоклавного раствора: с
13
Таблица 2 — Химический состав концентратов флотации руды Маломыр
510 мВ до 560 мВ (рисунок 6), что, как было отмечено ещё в ходе лаборатор-
ных исследований, способствует формированию потерь золота в связи с его
растворением и полностью нивелирует возможный рост извлечения драго-
ценного металла в связи с его вскрытием из оставшихся 1–2% сульфидов.
На рисунке 5 обращает на себя внимание тот факт, что при переходе от
пробы разгрузки (Р) к кондиционированной пробе разгрузки (РК) извлече-
ние золота увеличивается. Характер зависимости извлечения от продолжи-
тельности при этом сохраняется. Наиболее вероятная причина состоит в том,
что вторичные фазы железа (в т. ч. основной сульфат), образующиеся в ходе
гидролиза в автоклаве, экранируют золото, вскрытое из сульфидов, физиче-
ски препятствуя его цианированию. Кондиционирование позволяет раство-
рить эти соединения и делает золото доступным для действия цианида. Это
косвенно подтверждается тем, что уровень прироста извлечения золота по-
сле кондиционирования тем выше, чем меньше производительность. С
уменьшением производительности, возрастает время пребывания пульпы в
автоклаве, следовательно, увеличивается время гидролиза железа и количе-
ство образующихся вторичных соединений. Большее количество вторичной
фазы экранирует большее количество золота.
Извлечение золота при времени пребывания менее 22–24 минут, полу-
ченных на выгрузке из автоклава, также представляет интерес и может быть
оценено при цианировании проб из его четырёх секций (С1–С4) (совокуп-
ность точек для всех проведённых опытов приведена на рисунке 7). Зависи-
мость извлечения от продолжительности имеет экстремальный характер:
максимум извлечения приходится на интервал от 20 до 25 минут. Время пре-
бывания менее 20 минут не обеспечивает достаточного окисления сульфи-
дов, тогда как при продолжительности более 25 минут уже явно заметен
негативный эффект от действия хлоридно-углистого механизма.
Таким образом, максимальное извлечение золота из автоклавных кеков
достигается при работе в интервале оптимальной продолжительности окис-
ления. Окисление исследованного углистого концентрата в течение 34 ми-
нут позволяет извлечь менее 85% золота на выходе из автоклава (рисунок 8,
опыт М38). Однако этот уровень извлечения далёк от максимально достижи-
мого: уже во второй секции обеспечивается вскрытие большей части суль-
фидов и извлечение в рассматриваемом опыте максимально (88%), дальней-
шее окисление приводит только к потерям растворяемого золото-хлорид-
ного комплекса. Увеличение производительности до уровня, позволяющего
сместить время пребывания в оптимальную область (23 минуты в опыте
М46), приводит к «смещению» максимума извлечения (91%) из второй сек-
цию в четвёртую. Экстремум извлечения по секциям автоклава, равно как и
14

заметные потери золота по хлоридно-углистому механизму, при этом отсут-
ствуют.
Рисунок 7 — Зависимость извлечения зо- Рисунок 8 — Извлечение золота по сек-
лота от продолжительности окисления
циям автоклава
Как отмечалось ранее, помимо контроля степени окисления сульфидов
и железа(II), ОВП можно изменять, варьируя кислотность автоклавной
пульпы. В соответствии с уравнением Нернста, значение ОВП снижается с
уменьшением активности протона, что должно способствовать снижению
растворимости золота и количества его последующих потерь. Действи-
тельно, в ходе лабораторных исследований было показано, что снижение
концентрации серной кислоты в автоклавном растворе с помощью добавки
известняка или извести (отношение кальция, содержащегося в добавке, к
сульфидной сере концентрата Ca/S составляло 0,31–0,33) приводит к росту
извлечения золота (рисунок 9).
Рисунок 9 — Зависимость извлечения золота от концентрации серной кислоты в ав-
токлавном растворе
15

Рекомендуемая технология автоклавно-гидрометаллургической пе-
реработки сырья двойной упорности включает в себя отмывку исход-
ного материала от хлоридов перед подачей в автоклавы и организацию
водооборота, обеспечивающую минимальное содержание хлоридов в ав-
токлавной пульпе.
Закономерности, обнаруженные в ходе лабораторных и пилотных ис-
следований процесса автоклавного окисления концентратов месторождения
Маломыр, были приняты во внимание при разработке технологии перера-
ботки этого сырья.
Корректировка содержания органического углерода в концентрате фло-
тации выходит за рамки автоклавной технологии, однако оказывает сильное
влияние на извлечение золота при цианировании автоклавных кеков. В связи
с этим, целесообразно при разработке технологии обогащения углистой
руды предусмотреть операцию удаления углистого вещества. Минимизация
содержания органического углерода на стадии обогащения позволит значи-
тельно упростить эксплуатацию передела автоклавного окисления.
Концентраты Маломыр содержат в своём составе до 30 г/т хлорид-иона,
выщелачиваемого из концентрата в ходе автоклавного окисления. Хлориды
содержатся в породообразующих минералах концентратов, а также в их
остаточной поровой влаге. Около 1/3 от этого количества можно удалить из
концентрата до стадии окисления путём отмывки его водой после предвари-
тельной кислотной обработки. Таким образом, содержание хлоридов в авто-
клавном растворе уменьшается и негативный хлоридно-углистый эффект
проявляется в меньшей степени (рисунок 10).
Рисунок 10 — Зависимость извлечения золота от условий предварительной обра-
ботки
16
Автоклавная технология является потребителем значительного количе-
ства воды, необходимой, в первую очередь, для компенсации тепла экзотер-
мических реакций окисления сульфидов. Природные источники воды могут
сильно различаться по своему составу в зависимости от их месторождения,
времени года и прочих факторов. Пригодной для использования в техноло-
гии автоклавного окисления сырья двойной упорности можно считать воду,
содержащую не более 5–10 мг/дм³ хлорид-иона. При более высоких концен-
трациях хлоридов необходимо применение дополнительной очистки свежей
воды до её подачи в технологию (например, способом обратного осмоса). То
же справедливо и для оборотной воды или растворов. Наличие циклов обо-
рота технологических потоков приводит к накоплению хлорид-иона в обо-
ротных растворах. В связи с этим необходимо организовывать мониторинг
его содержания. Отсечка (вывод) определённой части растворов с продук-
тами технологии, с промпродуктами на другие переделы или на утилизацию
позволит поддерживать концентрацию хлорид-иона на приемлемом уровне.
Выше были рассмотрены технологические способы снижения содержа-
ния органического углерода и хлорид-иона в питании автоклава. Однако
определённое количество указанных компонентов будет неизбежно присут-
ствовать в автоклавной пульпе, способствуя формированию потерь золота.
Тем не менее, в процессе автоклавного окисления потери золота можно ми-
нимизировать путём снижения его растворимости в виде золото-хлоридного
комплекса. Существенное растворение золота начинается при достаточно
высоком уровне ОВП и температуры окисления. Для концентратов Мало-
мыр этот уровень соответствует значениям ОВП более 500–520 мВ при тем-
пературе 225°С. Снизить ОВП можно, понизив температуру и парциальное
давление кислорода. Однако при этом заметно замедлится кинетика про-
цесса окисления, а, следовательно, вырастет объём и/или количество доро-
гостоящего и сложного в эксплуатации автоклавного оборудования. С дру-
гой стороны, даже в условиях быстрой кинетики окисления возможно обес-
печить поддержание ОВП на оптимальном уровне. Для этого необходим гра-
мотный расчёт объёма автоклава и его производительности по сульфидам,
обеспечивающих оптимальную продолжительность окисления концентрата
при заданных условиях.
Расчеты показывают, что применительно к переработке концентратов
Маломыр проведение автоклавного окисления при соблюдении условий ми-
нимизации воздействия прег-роббинга обеспечивает извлечение золота при
сорбционном цианировании не менее 92%.
17
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В диссертации изложены результаты исследований процесса автоклав-
ного окисления золотосодержащих концентратов двойной упорности в при-
сутствии хлорид-иона в жидкой фазе автоклавной пульпы. Приведены и об-
суждены результаты лабораторного тестирования процесса в периодиче-
ском режиме, выполнена проверка и уточнение полученных результатов в
непрерывном режиме на автоклавной пилотной установке. На основании
анализа различных протестированных режимов окисления произведён вы-
бор основных показателей процесса, определяющих уровень извлечения зо-
лота из сырья двойной упорности, а также указаны параметры автоклавного
окисления, позволяющие управлять выбранными показателями. Предло-
жено решение актуальной для золотодобывающей промышленности про-
блемы — разработана технология автоклавно-гидрометаллургической пере-
работки сульфидно-углистого золотосодержащего сырья.
Основные результаты настоящего исследования состоят в следующем:
1.
Автоклавное окисление золотосодержащих концентратов двойной
упорности Маломыр приводит к формированию потерь золота вслед-
ствие автоклавного прег-роббинга. Сущность явления состоит в раство-
рении золота с образованием тетрахлороаурата(III), который затем сор-
бируется органическим углеродом. Сорбированное золото не извлека-
ется при последующем цианировании и остаётся в хвостах.
2.
Зависимости, полученные для концентратов Маломыр с различным со-
держанием органического углерода, показывают, что потери золота
увеличиваются с ростом содержания органического углерода и концен-
трации хлорид-иона в автоклавном растворе.
3.
Каждые 0,5% органического углерода в окисляемом материале (в диа-
пазоне от 0,3% до 2,4%) приводят к снижению извлечения золота на 3%
в присутствии уже первых (2–5) миллиграммов хлорид-иона в кубиче-
ском дециметре раствора.
4.
С увеличением концентрации хлорид-иона величина потерь золота уве-
личивается. Степень негативного влияния хлорида увеличивается с ро-
стом содержания органического углерода в окисляемом материале.
5.
Формирование существенных потерь золота происходит в конце про-
цесса окисления сульфидов (степень окисления 95–98%), когда значе-
ние ОВП автоклавного раствора достигает 500–520 мВ. Высокий ОВП
является необходимым условием для растворения золота в форме тет-
рахлороаурата(III) в присутствии хлорид-иона. Окисление сульфидов
сверх указанной степени приводит не только к вскрытию оставшегося
золота, но и к существенному прег-роббингу образующегося золото-
18
хлоридного комплекса органическим углеродом. Величина потерь зо-
лота при этом существенно превышает количество «освобождённого»
золота.
6.
Минимизация потерь золота достигается путём недопущения избыточ-
ного окисления сульфидов сверх уровня, гарантирующего оптимальное
извлечение золота.
7.
Добавка нейтрализатора кислотности также является эффективным
способом контроля потерь золота по хлоридно-углистому механизму.
Внесение известняка в питание автоклава вместе с исходным концен-
тратом (до отношения Ca/S в полученной смеси от 0,3 до 0,6) позволяет
снизить кислотность автоклавного раствора, а также парциальное дав-
ление кислорода за счёт выделения диоксида углерода. Оба фактора
приводят к снижению ОВП автоклавного раствора, что позволяет за-
метно снизить количество потерь золота и повысить его извлечение при
последующем цианировании.
8.
Концентраты двойной упорности являются источниками хлорид-иона,
который содержится в их поровой влаге и минералах. Содержание хло-
рида в изученных концентратах Маломыр составляет 15–30 г/т.
9.
Кислотная обработка концентратов позволяет растворить часть хлорид-
содержащих минералов и перевести хлориды в раствор, а последующая
отмывка удаляет хлорид-ион из процесса. Применение такой предвари-
тельной обработки позволяет отмыть до 10 г/т хлорид-иона и увеличить
извлечение золота.
10. Технология, позволяющая эффективно перерабатывать руду двойной
упорности Маломыр, включает в себя стадию удаления углистого ве-
щества в процессе обогащения, кислотную обработку и промывку кон-
центрата. Автоклавное окисление концентрата проводится с использо-
ванием воды, содержащей не более 2 мг/дм³ хлорид-иона. Объём и кон-
фигурация автоклава рассчитываются с использованием математиче-
ской модели таким образом, чтобы гарантировать оптимальное время
пребывания, обеспечивающее степень окисления сульфидов и значение
ОВП, при которых достигается максимальное извлечение золота для
выбранной производительности.
Результаты диссертационной работы могут быть использованы для
прогнозирования извлечения золота при автоклавно-гидрометаллургиче-
ской переработке концентратов двойной упорности, основываясь на содер-
жании органического вещества в них, концентрации хлорид-иона в жидкой
фазе автоклавной пульпы и условиях окисления. Кроме того, результаты ра-
боты позволяют идентифицировать и оценить значения основных показате-
19
лей процесса окисления, определяющих извлечение золота (например, окис-
лительно-восстановительного потенциала и кислотности), и использовать их
для управления процессом окисления и снижения потерь золота с хвостами
цианирования.
Результаты, изложенные в диссертации, были взяты за основу при раз-
работке технологий обогащения руд Маломыр и автоклавной переработки
концентратов Маломыр и Пионер, а также при проектировании автоклавно-
гидрометаллургического комплекса на базе ОАО «Покровский рудник».
По теме диссертации опубликованы следующие работы:
1. Зайцев, П. В. Особенности автоклавного окисления золотосульфидных
углеродсодержащих концентратов в присутствии хлоридов / П. В. Зайцев
[и др.] // Цветные металлы. — 2014. — № 4. — С. 11–16.
2. Zaytsev, P. V. Process development for refractory gold concentrates treatment
on Pokrovsky POX hub / P. V. Zaytsev [et al.] // Journal of Siberian Federal
University. Engineering & Technologies. — 2014. — Vol. 5, № 7. — P. 533–
543.
3. Зайцев, П. В. Автоклавное окисление сырья двойной упорности в
присутствии известняка / П. В. Зайцев [и др.] // Цветные металлы. — 2015.
— № 8 — С. 29–37.
4. Зайцев, П. В. Автоклавное окисление золотосодержащих концентратов
двойной упорности / П. В. Зайцев [и др.] // Четвертый Международный
Конгресс «Цветные Металлы – 2012». — Красноярск, 2012. — С. 561–
567.
5. Zaytsev, P. Pokrovskiy pressure oxidation (POX) hub / P. Zaytsev [et al.] //
Proceedings of ALTA 2013 Gold Session. — Perth, 2013. — P. 33–71.
6. Zaytsev, P. Special aspects of continuous pressure oxidation of double
refractory concentrates / P. Zaytsev [et al.] // Proceedings of ALTA 2014 Gold-
Precious Metals Session. — Perth, 2014. — P. 226–234.
7. Fomenko, I. The oxidized gold and its role in pressure oxidation of double
refractory gold concentrates / I. Fomenko, S. Polezhaev, P. Zaytsev [et al.] //
Proceedings of ALTA 2014 Gold-Precious Metals Session. — Perth, 2014. —
P. 194–202.
8. Zaytsev, P. Specifics of double refractory gold concentrates pressure oxidation
in the presence of chlorides / P. Zaytsev [et al.] // Proceedings of the 7th
International Symposium Hydrometallurgy 2014. — Victoria, BC, 2014. — P.
501–514.
20