Технологические процессы извлечения золота Золото Физико-химические

Технологические процессы извлечения золота

Золото Физико-химические свойства Латинское название Aurum (Au) Химический элемент I группы периодической таблицы Менделеева Атомный номер 79 Атомная масса 196. 9665 Плотность 19. 32 г/см 3 Точка плавления 10640 С Драгоценный желтый металл, мягкий Химически инертный, не меняет своих свойств в воздушной среде, даже при нагреве Чистое золото чрезвычайно мягкое и подвержено быстрому износу

Золото (Au)

Золото свободное сложной пластинчатой формы размером 0, 2 мм (СФУ)

Технологическая характеристика и факторы, определяющие выбор технологии извлечения золота В коренных рудах основные формы золота тесно ассоциированы с рудообразующими (сульфиды) и породообразующими (кварц) минералами и лишь незначительная часть приходится на свободное золото и собственные минеральные формы В рудах россыпных месторождений основная масса золота представлена в самородной форме, оно свободно от сростков с другими минералами (кварц, карбонаты, шеелит, касситерит, циркон, вольфрамит, пирит, ильменит, магнетит) В конгломератах основная масса золота представлена плотным сцементированным кварц- сульфидным горным массивом с тонковкрапленным свободным золотом, не связанным с жильными минералами и сульфидами

Технологическая характеристика и факторы, определяющие выбор технологии извлечения золота в коренных рудах, мкм в россыпных месторождениях, мм

По запасам, содержанию золота в рудах, объему производства и себестоимости добычи месторождения и предприятия разделяют на группы Месторождение По содержанию Месторождение По запасам золота, тонн золота, г/т Очень богатые Более 10 Очень крупные Более 1000 крупные 100 -1000 богатые 5 -10 средние 10 -100 средние 2 -5 мелкие 1 -10 бедные 0, 5 -2 Очень мелкие Менее 1 Очень бедные Менее 0, 5 Предприятия По объему Предприятия По себестоимости производства, т/год добычи и переработки, $/г Очень крупные Более 50 Высокорентабельные Менее 4 крупные 10 -50 рентабельные 4 -6 средние 5 -10 средней рентабельности 6 -10 мелкие 1 -5 низкорентабельные 10 -14 Очень мелкие Менее 1 Убыточные (на грани) Более 14

Технологическая характеристика и факторы, определяющие выбор технологии извлечения золота Рудное золото, извлекаемое в Наиболее благоприятными для странах, являющихся основными гравитации являются руды, содержащие свободные зерна Au, производителями этого металла высокая плотность которых (13 -18) служит гарантией их отделения от минералов пустой породы: кварца, слюды, полевых шпатов, карбонатов, углистых веществ и других с плотностью зерен, находящейся обычно в пределах 2 -3 Относительно легко извлекаются в гравиоконцентраты сростки золота, характеризующиеся достаточно высоким массовым соотношением Au к ассоциирующим его минералам. Значительно труднее протекает концентрирование гравитационным методом золотосодержащих сульфидов железа (плотностью 5 -6) и, особенно, оксидов и арсенатов (плотность 3 -5) с тонкими вкраплениями золота.

Основные технологические циклы извлечения золота Подготовительные операции Направлены на раскрытие золота, связанного с другими минеральными формами: дробление, измельчение, дезинтеграция, промывка

Основные технологические циклы извлечения золота Обогатительные процессы Гравитация, магнитная и электрическая сепарация, флотация

Металлургические процессы Цианирование, выщелачивание, амальгамация, плавка, электролитические методы, аффинажное производство Основные технологические циклы извлечения золота

Классификация коренных руд Коренные золотосодержащие руды условно подразделяются на легкообогатимые (легкоцианируемые) и упорные (трудноцианируемые) Основной современный способ извлечения золота из коренных руд - цианидное выщелачивание всей массы руды с последующей сорбцией на анионообменные смолы или активированный уголь ( «сорбент в пульпе» CIP). Конечный продукт - лигатурный сплав Доре, подвергаемый дальнейшему аффинажу

Химизм окисления золотосодержащих сульфидов. В кислой среде окисление арсенопирита может идти по двум параллельным и конкурирующим реакциям, одна из которых заключается в окислении сульфидной серы до сульфат-иона: 4 Fe. As. S+13 O 2+6 H 2 O=4 Fe. SO 4+4 H 3 As. O 4, (1) а другая - до элементарной серы: 4 Fe. As. S+7 O 2+4 H 2 SO 4+2 H 2 O=4 Fe. SO 4+4 H 3 As. O 4+4 S (2) Окисление пирита принципиально развивается по аналогичным реакциям: 2 Fe. S 2+7 O 2+2 H 2 O=2 Fe. SO 4+2 H 2 SO 4 (3) Fe. S 2+2 O 2=Fe. SO 4+S, (4) При выборе параметров выщелачивания в первую очередь учитывают возможность полного окисления Fe. S 2 как наиболее упорного сульфида. Потери золота, обусловленные неполнотой окисления сульфидов, должны, в основном, определяться недостаточно полным окислением пирита, а не арсенопирита.

Переработка легкообогатимых коренных руд измельчение, преимущественно в мельницах полусамоизмельчения и шаровых, до 0, 2 - 0, 1 мм с извлечением свободного золота в цикле измельчения гравитационными методами (до 20 - 30%); цианирование всей руды; сорбция растворенного золота на анионит; десорбция с получением элюатов; электролиз; плавка катодов с получением сплава Доре; регенерация сорбента; обезвреживание сбросной пульпы. Промышленное извлечение золота из коренных легкообогатимых руд методом цианидного выщелачивания высокое и достигает 97% (Richmont, Канада). Себестоимость получения 1 г золота составляет 4, 9 $ (Richmont, Канада) - 5, 8$ (Fort Knox, США), что позволяет рентабельно перерабатывать руды с низким содержанием -до 0, 8 г/т (Fort Кnоx, США).

Переработка легкообогатимых коренных руд Для извлечения золота из легкообогатимых руд с низким содержанием (0, 5 - 1, 0 г/т) в настоящее время широкое промышленное применение получил метод кучного выщелачивания (КВ), отличающийся отсутствием в технологической схеме дорогостоящей операции измельчения. Например компания Ньюмонт в 1993 г в Перу построила комплекс Мinera Yanacochа производительностью 27 млн. т руды в год с выпуском 26 т золота ежегодно. Технология основывается на том, что драгоценный металл извлекается из породы, растворяясь в химрастворе цианистого натрия, в процессе орошения руды. Затем раствор проходит очистку (сорбция-десорбция) в специальных фильтрах. И далее, очищенный раствор отправляется на электролиз – непосредственно сам процесс извлечения металла.

Переработка легкообогатимых коренных руд Основные преимущества КВ: n Возможность отработки малых рудных месторождений, тех, которые экономически нецелесообразно отрабатывать традиционным фабричным методом n Низкие капитальные затраты на освоение n Относительно малая себестоимость конечного продукта n Быстрая окупаемость проектов Особенности КВ: n Технологичность руды (т. е. руда должна поддаваться цианированию) n Некоторые сложности в организации производственного процесса в условиях нашей климатической зоны

Переработка упорных коренных руд Руды с тонким золотом и высоким содержанием сульфидов называются упорными. Прямое цианирование таких руд не позволяет достигнуть высокого «вскрытия» - 50 -70% Перед цианидным выщелачиванием требуется применение специальных методов обработки, таких как: - тонкое механическое вскрытие (измельчение до 80% класса - 20 мкм на заводе Sage в Неваде); - окислительный обжиг (Кarlin в Неваде, 56 т/год ) - автоклавное окисление ( заводы Goldstrike 2000 т/сут. , Sage, Santa Fe в Неваде 7530 т/сут. ), извлечение золота достигает 91%; - биовыщелачивание ( Sao Bento в Бразилии) Эксплуатационные затраты на переработку 1 т руды достигают 17, 4 $ (Goldstrikе), что обуславливает рентабельную переработку богатых руд с содержанием 22, 3 г/т (рудник Мiklе) или 18, 4. г/т (Dome Place)

Переработка упорных коренных руд Для снижения эксплуатационных затрат, если золото ассоциируется с сульфидами, упорные руды первоначально подвергают предварительному обогащению гравитацией для извлечения свободного золота и флотацией для получения бедного золотосодержащего сульфидного концентрата. Дальнейшей автоклавной переработке подвергают не весь объем руды, а только часть ее в виде концентрата , например Dome Рlасе в Канаде

Типы золотых и комплексных золотосодержащих руд Тип руды Наличие Крупность Способы переработки осложняющих золота компонентов Кварцевые, Крупное и мелкое Гравитация + цианирование практический не Плавка флюсов на заводах цветной содержащие сульфидов металлургии 1. Гравитиция+цианирование 2. Гравитация+ флотация + цианирование концентратов 3. Гравитация + флотация + цианирование концентратов и хвостов Кварцевые, малосульфидные (до 3%): пирит, Крупное и мелкое, пирротин, арсенопирит Медистые полидисперсное 1. Гравитация+ флотация + цианирование и др. (первичные и хвостов частично окисленные) 2. Гравитация по специальному режиму специальному

Типы золотосодержащих руд и способы их переработки Тип руды Наличие Крупность Способы переработки осложняющих золота компонентов Кварцевые, Углистые Крупное и мелкое, 1. Гравитация + флотация + цианирование малосульфидные полидисперсное концентратов по спец. режиму (до 3%): пирит, 2. Гравитация + цианирование по спец. режиму пирротин, арсенопирит и др. (первичные и частично окисленные) 1. Гравитиция+цианирование Медистые 1. Гравитация + цианирование руды по спец. Кварцево-окисленные режиму Крупное и мелкое, (оксиды железа и других 2. Гравитация + флотация + цианирование полидисперсное металлов) хвостов

Типы золотосодержащих руд и способы их переработки Тип руды Наличие Крупность Способы переработки осложняющих золота компонентов Ферро-золотые 1. Гравитация + цианирование 2. Термообработка+ гравитация + цианирование Шламистые 1. Гравитация + цианирование Кварцево-окисленные (охристые, 2. Обесшламливание+ гравитация + (оксиды железа и каолиновые, Крупное и мелкое, цианирование других металлов) полидисперсное полево-шпатные) глинистые 1. Гравитация + цианирование

Типы золотосодержащих руд и способы их переработки Тип руды Наличие Крупность Способы переработки осложняющих золота компонентов Кварцевые, Сурьмянистые 1. Гравитация + флотация + цианирование малосульфидные концентратов по спец. режиму + цианирование (до 3%): пирит, хвостов пирротин, арсенопирит 2. Гравитация + цианирование по спец. режиму и др. (первичные и частично окисленные) Крупное и мелкое, полидисперсное Теллуристые 1. Гравитация + цианирование по спец. режиму 2. Гравитация + флотация + цианирование концентратов по спец. режиму

Схемы обогащения золота Золото-пиритные гравитация концентрат хвосты плавка флотация S концентрат хвосты Гидрометаллургия Au

Схемы обогащения золота Золото-полисульфидные концентрат хвосты гравитация плавка флотация S флотация флотация As. P Py Cu Pb Zn Обжиг плавка флотация Ba Гидрометаллургия Гидрометаллурги Au я Au

Схемы обогащения золота Золото-антимонитовые гравитация концентрат хвосты плавка флотация An. T флотация Гидрометаллургия Py Sb хвосты Гидрометаллургия Au Гидрометаллургия Au

Схемы обогащения золота Молибденит- халькопиритовые гравитация флотация S плавка флотация Cu Py Mo концентрат Обжиг плавка хвосты Гидрометаллург ия Au

Схемы обогащения золота Золото- серебро- сульфидные концентрат гравитация плавка флотация Ag концентрат гравитация хвосты плавка флотация плавка S Обжиг Гидрометаллургия Гидрометаллург Au+Ag ия Au+Ag

Схемы обогащения золота Золото-теллуровые концентрат гравитация плавка флотация Au, Te S Обжиг Гидрометаллургия Au+Ag+Te

Схемы обогащения золота Колчеданные гравитация концентрат флотация плавка S флотация Py Cu Ba Zn Обжиг Гидрометаллургия плавка Au хвосты

Схемы обогащения золота Черносланцевые гравитация флотация С флотация S плавка концентрат Обжиг Гидрометаллургия Au Au

Схемы обогащения золота Конгломератовые гравитация флотация S Гидрометаллургия Au Обжиг Гидрометаллургия U Гидрометаллургия Au

Схемы обогащения золота концентрат Золото-арсенопиритные гравитация плавка флотация концентрат S флотация концентрат Py флотация As. P Обжиг Гидрометаллургия Au Гидрометаллургия Au хвосты

Схемы обогащения золота Технологическая схема ШОФ (шлихообогатительная фабрика)

ВIOХ® Разработан в 1980 -х годах компанией Gencor для переработки упорных золотых руд в Южной Африке В 1986 г. в ЮАР на обогатительной фабрике Fairview была пущена первая промышленная установка ВIOХ® для извлечения золота из 40 -60% сульфидного флотоконцентрата. Технологические параметры процесса: температура среды 45°С, продолжительность выщелачивания 4 суток, расход реагентов (NH 4)2 S 04, КОН, Нз. Р 04, кг/т: 8, 4; 1, 43; 1, 56 Степень извлечения - 95%, вместо 35% при выщелачивании по схеме прямого цианирования. К 1991 г. на фабрике перерабатывали 35 т/сут концентратов Всего в настоящее время в мире на золотоупорных рудах по этой технологии работает свыше 25 заводов

Золотоизвлекательные предприятия, применяющие автоклавное вскрытие упорных руд и концентратов № Предприятие, страна Компания Год Производительность Характер Число автоклавного Автоклавного автоклавов передела, сырье раствора 1 Маклафлин Хоумстейк Майгинг 1985 2700 т/сутки, руда кислый 3 (США, штат Калифорния) 2 Сао Бенто Минерако 1986 ~540 т/сутки, концентрат кислый 2 (Бразилия, штат Минас- Жерайс) 3 Меркар Америкен Бэррик 1988 600 т/сутки, руда щелочной 1 (США, штат Юта) Ресоурсес Корпорейшн 4 Гетчелл Ферст Мисс Гоулд 1989 2730 т/сутки, руда кислый 3 (США, штат Невада) Инкорпорейшн 5 Гоулдстрайк Америкен Бэррик 1990 15900 т/сутки, руда кислый 1 (США, штат Невада) Ресоурсес Корпорейшн 6 Поргера Джойнт 1991 1500 т/сутки, концентрат кислый 4 (Папуа-Новая Гвинея) Венчер 7 Кэмпбелл Плейсер Доум 1991 100 т/сутки, концентрат кислый 1 (Канада, провинция Сев. Инкорпорейшн Онтарио) 8 Лихир Лихир Гоулд Лимитид 1997 13250 т/сутки, руда кислый 6 (Папуа-Новая Гвинея)

Комбинированная схема переработки упорных золотосодержащих концентратов с применением бактериального и автоклавного выщелачивания В качестве основных направлений исследований на этом этапе предлагаются следующие: изучение вещественного состава твердого остатка после бактериального выщелачивания и формы нахождения в них золота с целью установления возможности доокисления содержащихся в остатке сульфидов изучение возможности автоклавного окисления концентрата и остатка бактериального выщелачивания с целью более полного вскрытия золота и перевода мышьяка в относительно устойчивый и безвредный арсенат железа изучение процесса сорбционного цианирования твердого остатка после автоклавного выщелачивания отработка режима нейтрализации твердых хвостов и стоков с получением продуктов, пригодных для сброса в хвостохранилище

Схема цепи аппаратов

Комбинированная технология Достоинствами этой По сравнению с чисто автоклавным вариантом эта технологии по сравнению с технология имеет следующие чисто бактериальным преимущества: вариантом являются: -уменьшается объем необходимой -высокое извлечение золота (за автоклавной аппаратуры (за счет более полного вскрытия сокращения количества золотосодержащего пирита); подлежащей окислению -получение безопасных в сульфидной серы); экологическом отношении -снижается расход стоков и хвостов (при компримированного кислорода автоклавном выщелачивании (часть сульфидной серы соединения As(III) окисляются окисляется кислородом воздуха соединений As(V)); при бактериальном выщелачивании). -снижение расхода цианида (при автоклавном выщелачивании элементарная сера окисляется до сульфат-иона).