Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

В настоящее время степень извлечения золота из флотоконцентратов руд Акбакайского месторождения не превышает 50 % и от 7 до 20 г/т золота остается в хвостохралищах цианирования. До 80 % золота в них присутствует в виде тончайших вкраплений в зернах сульфидных минералов и не поддается цианированию [1].

Из рудника руда идет на обогатительную фабрику. На дробильном комплексе оно измельчается и поступает в бункеры мельниц, их пять. Здесь руда делится на крупную и мелкую фракции. Затем наступает процесс обогащения, он ведется на специальных столах В итоге получаются гравитационный и флотационный концентраты. Последний рабочий процесс – флотация, после чего флотоконцентрат направляется на Балхашский горно-металлургический комбинат для выплавки золота.

Целью исследования являлось бактериально-химический метод выщелачивания золотосодержащих хвостов обогащения с последующем применением способа цианирования для достижения глубокого доизвлечения золота.

Материалы и методы исследований

В работе применяли лабораторные штаммы бактерии Aciditiobacillus ferrooxidans, адаптированные к высоким концентрациям цветных металлов, мышьяка и серной кислоты в растворе.

Культуру бактерий Acid.ferrooxidans выращивали на среде 9К Сильвермана и Лундгрена следующего состава (г/л): (NH4)2SO4 – 2,0; К2НРО4– 1,0; MgSO4·7Н2О – 0,5; NaCl – 0,2; FeSO4·7Н2О – 44,2; рН среды доводили до 1,0 с H2SO4. О развитии бактерий Acid.ferrooxidans судили по появлению бурой окраски среды, вызванной образованием трехвалентного железа в бактериальном растворе [2]. Определение Fe+2 и Fe+3 проводилось объемным трилонометрическим методом [3].

Результаты исследований и их обсуждение

В Акбакайском золотоносном месторождений хвостохранилище обогатительной фабрики представлены в двух видах – залежалые и свежие. Для проведения исследований были использованы хвостохранилище после цианирования, химический состав которых представлены в табл. 1. Как видно из табл. 1, в составе залежавшегося хвоста обогащения в достаточно большом количестве серебро Ag – 17,3 г/т, вместе с тем, содержание золота составляет Au – 7,6 г/т. Тогда как в свежем хвосте этот показатель противоположено, т.е содержание золота составляет Au – 18,0 г/т, количество серебра Ag – 5,4 г/т.

Таблица 1

Химический состав хвостов цианирования завода Доре

Также в составе залежавшегося хвоста обогащения встречаются As, Sb, Fe, Sобщ, Sсульф, Cu, CaO, Al2O3, SiO2 в различных количествах, данные которого указанны в табл. 1. Свежие хвосты от залежавшегося отличается тем, что в составе первого не обнаружили Cu, CaO, Al2O3, SiO2. Вместе с тем отметим, что содержание окиси кремния составляет до SiO2 – 53,6 %. Это означает, что золото содержатся во взаимосвязанной форме с окисью кремния.

Для проведения эксперимента по бактериальному выщелачиванию хвостов отвала необходимо иметь в наличии активных культур A.ferrooxidans, адаптированная к производственным условиям Акбакайского ГОК. В связи с этим, для выращивания A. ferrooxidans использовали ингредиенты сред Сильвермана и Лундгрена (9К) приближенные к условиям производства. Для этого использовали вод с источника Бескемпир и Акбакайского месторождения. Кислотность среды подводили до рН 1,5 серной кислотой. Основной состав среды добавляли из расчета: FeSO4 – 3,0 г/л, (NH4)2SO4 – 0,5 г/л, MgSO4 – 0,5 г/л и K2HPO4 – 0,5 г/л. Для аэрации бактериальной среды использовали атмосферный воздух, которого подавали компрессором из расчета 1 объем воздуха на 1 объем среды в час.

Культивирование проводили периодическим способом, т.е. A.ferrooxidans выращивали на несменяемой среде от инокуляции до окончания роста клеток вследствие исчерпания питательных субстратов.

Как видно из рис. 1, в варианте эксперимента, где среда 9К, приготовленный шахтной водой Акбакай, окисление железа Fe (II) не происходит. Тогда как, в среде 9К, приготовленного в воде Бескемпир бактериальное окисление железа протекает интенсивно. Динамика окисление железа Fe (II) завершается на четвертые сутки. Необходима отметить, шахтная вода месторождения Акбакай по своему химическому и физическому составу непригодна для питья. В связи с этим, питьевую воду для поселка Акбакай поставляет водоводом из водоисточника Бескеапир, которая расположена в нескольких километрах.

Таким образом, на основе полученных данных выяснили, что для выщелачивания золота из руд и продуктов их обогащения Акбакайского ГОК считаем, необходимым использовать воду из источника Бескемпир.

Рис. 1. Динамика окисления Fe (II) культурой A. ferrooxidans в зависимости от различия источников воды

Хвосты обогащения можно наблюдать на предприятиях по добычи металлов (Горно обогатительные комбинаты). При добыче руды предприятие оставляет руду для переработки с определенным содержанием интересующего металла, а то, что не проходит по кондициям отправляется в «хвосты».

Как правило, ГОК строится с расчетом работы не менее 50 лет, и за это время в «хвостах» накапливается достаточное количество некондиционной руды. Так же может быть вариант, что под воздействием окружающей среды, в «хвостах» произошло вымывание ценного компонента, но например, в нижней части этих отвалов, произошло его накопление (барьер). Таким образом, в какой-то части «хвостов» скопился ценный компонент и теперь его можно извлечь.

Но обычно для извлечения ценного компонента из «хвостов» необходима другая технология, отличающаяся от основной, которая используется на ГОКе.

Пробы залежавшегося и свежего хвостов завода Доре Акбакайского ГОК представлены с содержанием 2,18 и 2,49 % мышьяка, 0,03 и 0,3 % сурьмы, 7,6 и 13,62 г/т Au соответственно (табл. 1). Мышьяк в пробах представлены в виде арсенопирита, сурьма – антимонитом, а железо – арсенопиритом и пиритом.

Для проведения лабораторного исследования отобрали пробу в количестве 100 г залежавщего хвоста, содержащего 7,6 г/т Au 2,18 % мышьяка(табл. 1). Предварительно пробу промывали раствором 1,0 % серной кислотой, объемом 0,5 л в течение одного часа.

После процесса фильтрации, твердый остаток кек подвергался к бактериально-химическому способу выщелачивания с целью удаления мышьяка с его состава. Процесс проходил с бактериальным раствором в объеме 500 мл с продолжительностью 4,0 суток.

Рис. 2. Динамика изменения концентрации железа и извлечение мышьяка при бактериальном выщелачивании залежавщих хвостов (Au – 7,6 г/т)

Как видно из рис. 2, процесс активного восстановления железа Fe(III) проходит в первые сутки. Исходное содержание железа, которое составляет всего 6,8 г/л, через час снижается до 4,8 г/л. Начиная со второй сутки, наблюдается его замедление, т.е. на третью сутки содержание Fe(III) снижается всего до 4,0 г/л. Соответственно в первые трое суток мышьяк активно переходит в раствор, его максимальное количество (2,5 г/л) достигает на третьесутки.

Следующим этапом работы являлся глубокое извлечение золота методом цианирования из кека после бактериального вскрытия мышьяка. Опыты проводили при соотношении тяжелого к житкому Т:Ж = 1:5 с продолжительностью агитации 24 часа на качалке с оборотом 180 об/мин. В качестве контрольного варианта опыта брали исходную пробу залежавщих хвостов обогащения не подвергший к бактериальной обработке. В качестве растворителей использовали NaOH – 0,4 % и NaCN – 0,1 %.

Таблица 2

Извлечение золота из кека бактериального выщелачивания хвостов (Au-7.6 г/т)

Как видно из табл. 2, в варианте опыта с исходной пробой (контрольный вариант) при выщелачивании 0,4 % растворителем NaOH переход в раствор золота составляет 30,2 %. Тогда как, при выщелачивании кека с 0,1 % раствором NaCN после бактериального вскрытия, извлечение золота составляет 92,1 %.

Таким образом, сравнительные результаты извлечения золота цианированием показали, что золото из кека после бактериальной обработки переход в раствор составляет на 61,9 % больше, чем в контрольном варианте.

Следующий вариант исследовании проводили со свежими хвостами, отобранные из пульпопровода завода, где твердый материал содержал в количестве 13,62 г/т Au, 2,49 % мышьяка и 0,03 % сурьмы. Продолжительность опыта составлял шесть суток.

Рис. 3. Динамика изменения концентрации железа и извлечение мышьяка при бактериальном выщелачивании свежих хвостов (Au – 13,62 г/т)

Как видно из рис. 3, при шестисуточной бактериальной обработке в течение трое суток концентрация железа Fe(III) снижается от 7,5 до 4,5 г/л. При этом, переход мышьяка в раствор составляет 2,9 г/л. Как известно, при в кислой выщелачивающией среде пятивалентный мышьяк связывается с ионами Fe+3 и выпадает в осадок в виде FeAsO4.

В следующем варианте опыта изучали глубокое извлечение золота из кека хвостов после бактериального выщелачивания. Для проведения эксперимента отобрали пробы из расчета Т:Ж = 1:5, продолжительность опыта составлял 24 часа. В качестве растворителей использовали 0,5 % NaOH и 0,2 %NaCN.

Таблица 3

Извлечение золота из кека хвостов цианированием после бактериального выщелачивания

Таблица 4

Бактериальному выщелачиванию золотосодержащих хвостов перед цианированием (Au – 18 г/т)

Как видно из табл. 3, в растворах выщелачивания наблюдаем плавное снижение концентрации Fe+3 и As+5, извлечение мышьяка в раствор составило As+5 – 56,2 %. При этом и степень извлечения золота составила в количестве Au – 95 %, а в контрольном варианте Au – 32,3 %.

Результаты цианирования исследуемого кека подтвердили выводы предыдущих опытов, что в варианте опыта после процедуры бактериального выщелачивания способом цианирования больше извлекается в раствор золота против контрольного варианта.

На основе данных полученного при постановке лабораторного исследования, проводили укрупненный эксперимент. Для проведения опыта использовали емкость объемом на 20 л с агитатором в виде пропеллера (табл. 5). Отобрали хвосты обогащения в количестве 3,0 кг и промывали 1,0 % раствором серной кислоты. Общее количество расхода кислоты для промывания составлял – 15,0 л. После фильтрации в исследуемом твердом материале золото составлял Ag – 18,0 г/т. Процесс выщелачивания проводили с бактериальным раствором объемом 15 л, приготовленного на основе воды Бескемпир.

Содержание железа в бактериальном растворе составлял Fe+3 – 6,2 г/л, количество A. ferrooxidans – 108 кл/мл. В течение семи суточного выщелачивания в растворе Fe2+ железо окисляется до Fe3+ и в раствор переходит 42,7 г мышьяка, т.е. извлечение его составляет 57,3 %. Извлечение сурьмы незначительно – всего 3,66 %.

Таблица 5

Извлечение золота из кека укрупненного опыта (Au – 18 г/т; Ag – 5,4 г/т)

Результаты цианирования кека укрупненного опыта (табл. 5) показали, что бактериальное вскрытие золота способствует увеличения степень извлечения до 90 %, а извлечение серебра 81,4 %.

Результаты атомно-адсорбционных анализов также подтвердили преимущество применение бактериальной обработки твердого материала. В контрольном варианте извлечение золота составляло всего 19–22 %, а в вариантах, где кек обработали культурой бактерии A.ferrooxidans извлечение золота на 60 % больше, т.е. более 82 % (табл. 6 и рис. 4).

Таблица 6

Сравнительные результаты глубокого извлечения золота из кека методом цианирования после бактериального выщелачивания мышьяка

1 2 3

Рис. 4. Степень извлечения золота при цианировании:1,2 – лабораторные опыты; 3 – укрупненный опыт; 1, 3– контрольные варианты(без бактериальной обработки); 2, 4, 5 – опытные варианты(после бактериальной обработки)

Таким образом, химический cостав шахтной воды Акбакайского рудника отрицательно действует на рост и развития культуры A. ferrooxidans. Вода водоисточника Бескемпир благоприятно влияет на жизнедеятельность бактерий A. ferrooxidans, что ее можно применять в технологических процессах связанных с окислительной способностью бактерий A. ferrooxidans.

При бактериальном выщелачивании хвостов степень извлечения мышьяка в раствор составляет 50–68 %. В дальнейшем увеличении рН среды до 2,0 количество извлеченного мышьяка от 15 до 30 % выпадает в осадок в виде FeAsO4. Поэтому, после завершения опыта во всех проведенных опытах наблюдается процесс снижение количество Fe + 3.

После бактериальной обработки кека степень извлечения золота методом цианирования составляет 90–95 % (по раствору), 80–82,7 % (по твердому) и этот показатель на 60–65 % больше чем в контрольном опыте.