ЗАЙЦЕВ Петр Викторович

Санкт-Петербург — 2015

Работа выполнена в ООО «Институт Гипроникель».

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

24d

21b

26a

26b

24c

26c

24b

24a

26d

Ед.

изм.

Компонент

S сульфид.

As общ.

С орг.

Au

16

23

%

—

%

—

%

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

22

28,6

24,4

24,3

24,6

24,3

23,8

23,7

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

25,7

23,5

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

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 2 — Зависимость извлечения

золота от содержания органического уг-

золота от концентрации хлорид-иона в

лерода

автоклавном растворе

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%.

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.

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

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:

2

2

0

0

(1)

Необходимым условием реализации хлоридно-углистого механизма

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%.

золота и степени окисления сульфидной

серы от продолжительности автоклав-

ходе пилотных испытаний автоклавного окисления в непрерывном режиме

проб концентратов Маломыр А1 и А3, состав которых приведён в таблице 2.

12

железа(II) от продолжительности авто-

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

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 6 — Зависимость ОВП авто-

золота от продолжительности окисления

клавного раствора от продолжительно-

сти окисления

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.

лота от продолжительности окисления

циям автоклава

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).

токлавном растворе

Рекомендуемая технология автоклавно-гидрометаллургической пе-

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).

ботки

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.

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