Влияние минералогического состава руды на процесс кучного выщелачивания золота

11.06.2019

Технико-экономические показатели производства золота методом кучного выщелачивания, рентабельность предприятия определяются, прежде всего, производительностью, содержанием металла в сырье и его вещественной характеристикой. При оценке применимости этого метода к конкретному сырьевому источнику, также как и при отработке каждого сырьевого объекта по технологии КВ, необходимо знание минерального состава сырья, характеристики содержащегося в нем золота. В данном разделе приведены литературные сведения по минералогии золота и содержащих его пород, информация о степени пригодности различных типов руд к переработке кучным с применением цианистых растворов выщелачиванием.

Встречающиеся в природе собственные минералы золота (известно около 30 минералов золота) подразделяют на 3 группы: 1) самородное золото и его разновидности (природные сплавы и твердые растворы золота с серебром, медью, висмутом, металлами платиновой группы); 2) интерметаллические соединения золота с ртутью (амальгамы золота) и висмутом; 3) теллуриды и селениды золота (неметаллические минеральные образования).

Различают видимое (свободное) золото и тонкодисперсное золото в кварце, пирите, арсенопирите и других минералах. Размер зерен самородного золота - от долей микрометра до крупных самородков. Классификация самородного золота по крупности с точки зрения технологии его извлечения приведена в табл. 1.11.

В большинстве золоторудных месторождений на территории стран СНГ редко преобладают золотинки крупнее 0,2 мм. Наиболее эффективное выщелачивание достигается в случаях, когда выделения свободного золота имеют размер от менее 0,001 до 0,07 мм и чистую поверхность.

В рудах самородное золото находится либо в виде свободных зерен, либо в ассоциации с жильными (породообразующими) или рудными минералами. Более и чаще всего в природе золото встречается с кварцем, затем - с пиритом, арсенопиритом, пирротином, галенитом, цинковой обманкой и др.; золото приурочено к трещинам в минералах и границам их срастаний, так как выделяется из носителей в числе самых последних минералов.

По характеру взаимосвязи с рудными компонентами частицы золота подразделяют на 3 категории:

1. Золотины с чистой, полностью обнаженной поверхностью («свободное» золото).

2. Золотины с частично обнаженной поверхностью (золото в сростках, покрытое несплошными пленками и проч.).

3. Золотины, поверхность которых полностью изолирована от контакта с растворителями (главным образом тонковкрапленное золото).

Наличие тонковкрапленного золота в минеральном сырье является одной из основных причин технологической упорности сырья. Совокупность двух факторов: плотной структуры минеральных зерен, непроницаемой для цианистых растворов, и дисперсности заключенного в минералах золота обусловливает упорность золотых руд в процессе выщелачивания. Сочетание указанных факторов в наибольшей степени присуще золотосодержащим сульфидам и отчасти кварцу. Ведущее место среди сульфидов и по распространенности, и по практической значимости принадлежит пириту FeS2 и арсенопириту FeAsS.

Кварц является типичным оксидом, одним из наиболее распространенных в земной коре минералов. В значительных количествах содержится в многочисленных гидротермальных месторождениях в ассоциации с различными минералами: пиритом, халькопиритом, турмалином, кальцитом, хлоритами и др. Золото в кварце, как правило, крупнее, чем в других минералах одной и той же руды. Крупное и среднее по крупности золото относительно легко освобождается в процессе дробления и измельчения руды от ассоциирующего с ним минерала и далее успешно цианируется. Тонкодисперсное золото, заключенное в кварце, практически не выщелачивается.

На процесс извлечения золота, заключенного в указанных минералах, размер золотин оказывает решающее влияние. Руда, содержащая сравнительно крупное золото в сульфидах, может быть в принципе легко переработана по технологии кучного выщелачивания. Золото же крупностью менее 10 мкм, «запечатанное» в пирите и арсенопирите, как правило, не удается извлечь кучным выщелачиванием в связи с непроницаемостью цианистых растворов внутрь сульфидных зерен.

Золото, в том числе тонкодисперсное, часто присутствует в рудах, содержащих природные сорбенты: графит, углистые и органические вещества (уголь, битум, древесина и др.). Переработка таких руд кучным выщелачиванием осложнена из-за снижения извлечения золота в раствор вследствие обратной сорбции его углеродсодержащими рудными компонентами.

Сульфидные и окисленные минералы меди, железа, сурьмы, мышьяка, цинка и другие, взаимодействуя со щелочными цианистыми растворами, могут существенно затруднить процесс растворения благородных металлов. Отрицательное воздействие примесных компонентов на извлечение золота, серебра при цианистом выщелачивании характеризуется как «химическая депрессия» извлекаемых металлов. Основной формой проявления химической депрессии золота и серебра в цианистом процессе является «вялое» растворение металлов вследствие поглощения растворителя (цианида) или кислорода активными компонентами руды - «цианисидами» и восстановителями.

Отрицательное влияние цианисидов проявляется не только в том, что они уменьшают концентрацию активного (свободного) цианида в выщелачивающих растворах и вызывают повышенный расход реагента-растворителя. Следствием возрастающего в результате воздействия цианисидов общего солевого фона цианистых растворов является образование на поверхности золотин химических пленок, тормозящих процесс растворения золота (явление «усталости» растворов). Этим в значительной степени объясняется пониженное извлечение благородных металлов при гидрометаллургической обработке руд, содержащих химические депрессоры.

Наиболее сильное депрессирующее действие на растворение золота и серебра в растворах цианидов оказывают сульфидные минералы сурьмы, главным образом антимонит Sb2S3, который в данном процессе выполняет одновременно роль и цианисида и восстановителя (поглотителя кислорода). При цианировании сурьму содержащих золотых руд на поверхности золотин могут образовываться химические сурьмянистые пленки, замедляющие процесс выщелачивания золота.

К категории химических депрессоров золота также относятся быстроокисляющиеся сульфиды железа: некоторые разновидности пирита, марказит FeS2 и пирротин FeSх. Присутствие этих минералов в золотосодержащем сырье может существенно препятствовать осуществлению цианистого процесса, для улучшения которого такое сырье должно подвергаться предварительному аэрированию в щелочном растворе.

Сильное депрессирующее действие на цианирование золота и серебра оказывают минералы меди (халькозин, азурит, малахит и др.), на растворение которых расходуется от 2,3 до 3,4 кг NaCN на 1 кг меди (табл. 1.12).

Эффективность цианистого выщелачивания золота из сырья снижается в присутствии значительных количеств минералов мышьяка: аурипигмента, реальгара, арсенопирита.

Из минералов, содержащих железо и серу, наиболее заметным цианисидом является пирротин. При взаимодействии с ним образуются CNS" и ферроцианиды, кроме того, пирротин активно связывает растворенный кислород.

Карбонатные и силикатные минералы с цианидом не реагируют; для высвобождения золота из руд, содержащих эти компоненты, обычно достаточно дробления руды.

Как отмечалось, основными носителями золота в рудах эндогенных месторождений являются кварц, сульфиды железа (пирит, арсенопирит, пирротин), сульфиды цветных металлов: халькопирит, сфалерит, галенит, антимонит. В зависимости от минерального состава руд выделяют следующие основные формации эндогенных месторождений золота (табл. 1.13).

Наиболее благоприятными для отработки по технологии кучного выщелачивания являются месторождения золото-кварцевой формации (за исключением объектов с тонкодисперсным золотом в кварце) и золото-сульфиднокварцевой. Золото в таких месторождениях представлено в форме свободного, руды малосульфидные (не более 5 % сульфидов). Благоприятными для кучного выщелачивания являются руды золото-карбонатно-сульфидной и золото-халцедоново-кварцевой формации (при условии отсутствия в них теллуридов). Менее благоприятными для отработки выщелачиванием считаются месторождения руд золото-силикатной (скарновой) и золото-сульфидной (с содержанием сульфидов от 5 до 20 %) формаций, а неблагоприятными - существенно сульфидные руды с содержанием сульфидов более 20 %.


Обычно в верхних горизонтах золоторудных месторождений присутствуют окисленные руды, в большинстве своем пригодные для переработки по технологии кучного цианистого выщелачивания. В экзогенных месторождениях, представляющих собой зоны окисления сульфидных месторождений, золото концентрируется в нижних слоях окисленных руд и находится в тесной ассоциации с вторичными минералами. В наиболее преобразованных зонах окисленных руд преобладает более крупное золото, но в совершенно рыхлой рудной массе с большим содержанием гидроксидов железа без видимых первичных сульфидов и других минералов золото очень мелкое.

В золотых кварцевых и малосульфидных месторождениях окисленные руды встречаются редко и небольшими участками. При процессах выветривания кварц является химически стойким минералом и накапливается в виде обломочных зерен в россыпях и осадочных породах - песчаниках, кварцитах (песчаники состоят из сцементированных окатанных зерен кварца).

Из зарубежной практики известно, что кучным выщелачиванием успешно перерабатываются золотые и золотосеребряные руды, приуроченные к известковистым и окремненным осадочным образованиям, карбонатизированным сланцам, вулканическим и интрузивным породам. Лучше всего процесс фильтрационного выщелачивания осуществляется в рудах, локализованных в хорошо проницаемых для растворов вмещающих породах: песчаниках, алевролитах, известковистых сланцах, известняках.

Глинистые и слюдистые минералы заиливают каналы между кусками руды, повышают слеживание материала в штабеле, затрудняют фильтрацию раствора, в особенности, если эти минералы набухают. Тонкодисперсные частицы глинистых минералов обладают способностью сорбировать растворенное золото и свободный цианид.

Процесс кучного выщелачивания является замкнутым и это определяет небольшой расход воды, но по своему естественному химическому составу вода должна быть пригодной для приготовления рабочих растворов. В ней не должно быть значительных количеств сероводорода, хлора, соединений меди и других примесей, снижающих растворяющую способность цианида по отношению к золоту и серебру. Поэтому наряду с изучением и анализом перерабатываемого золотосодержащего сырья необходимо осуществлять анализ используемой в технологическом процессе воды.

Месторождение Мурунтау относится к золото-кварцевому типу. В руде преобладают весьма тонкие выделения золота в кварце, реже в трещинах и на поверхности сульфидов. На частицы золота размером 0.2-1,0 мм приходится до 59.5%, размером 0.05-0.2мм - 37% и размером менее 0.05 мм - около 3.5% его массы. Таким образом, около 97% свободного золота в руде имеет крупность частиц более 0.05 мм, что определяет тонину помола рудной массы для обеспечения высокого извлечения золота.

На 90-95% золотые руды месторождения представляют собой в различной степени метасоматические измененные породы с жильным кварцем и имеют алюмосиликатный состав. Кварцевая разновидность руд характеризуется более высокими содержаниями золота и частым присутствием шеелита (CaWO4).

Из породообразующих минералов в рудах преобладают (табл. 1.13) кварц, калиевый полевой шпат (ортоклаз и микроклин), биотит, серицит, хлорит, плагиоклаз (альбит). Наиболее характерные рудные минералы: самородное золото, шеелит, арсенопирит, пирит и пирротин. Химический состав руд Мурунтау по данным технологического опробования включает: 1-29 г/т Au, 0.8-7.2 г/т Ag, 0.003-0.6%WO3, 0.07-2.19% S, 0.03-1.73% А и 0.08-1.81% С.

Золото в рудах почти исключительно самородное. Преобладающая масса самородного золота заполняет межминеральные интерстиции или целиком вкраплена в кварц, калишпат, биотит и хлорит, шеелит. В кварцевожильных телах самородное золото приурочено к реликтам вмещающих пород, скоплениям биотита, сульфидов, границам кварцевых зерен, зонам грануляции, микротрещиноватости. Золотинки образуют неравномерно распределенные просечки, микрогнезда, мельчайшие включения, образующие прерывистые цепочки.

По размерам гипогенное золото Мурунтау пылевидное (0,01-0,05 мм), очень мелкое (0,05-0,1 мм) и мелкое (0,1-0,9 мм). В богатых рудах из кварцевожильных тел встречаются крупное (1-2 мм) и весьма крупное (3-4 мм) золото. При этом распределение золота в руде характеризуется наличием «фона», пропитывающего рудовмещающие породы и представленного тонкодисперсным золотом, на который наложена «добавка» из более крупного золота, превращающая породы в руду и несущая основной его запас в месторождении (рис. 1.2).
Влияние минералогического состава руды на процесс кучного выщелачивания золота

Такое разделение золота на «фоновое» и «наложенное» при уменьшении содержания в руде обусловливает снижение коэффициента его извлечения в процессе переработки.

Все исследователи самородного золота руд Мурунтау отмечают его высокую пробу, изменяющуюся в пределах 864-985.

Вблизи земной поверхности в зоне поверхностного окисления руды и вмещающие породы подвергались процессам химического преобразования под воздействием фильтрующихся сквозь них кислородосодержащих вод поверхностного происхождения. Значительная часть минералов оказалась неустойчивой к их воздействию и разложилась частично или полностью. В первую очередь это касается сульфидов. Под воздействием кислорода сера из сульфидной перешла в сульфатную форму.

В окисленных рудах наблюдается (как частично, так и полностью) переотложенное самородное золото. Гипергенное золото наблюдается в пустотах выщелачивания в рыхлых агрегатах гетита, яродита, скородита.

Процессы, проходившие в зоне окисления, привели к заметному уменьшению плотности пород и руд и возрастанию пористости (табл. 1.14), что способствует процессу выщелачивания золота цианистыми растворами.

На месторождении Мурунтау и в складах присутствуют окисленные и первичные технологические типы забалансовой руды.

Вследствие перечисленных факторов золото из окисленных руд выщелачивается легко. Интенсивность процесса пропорциональна объему раствора, фильтрующегося сквозь руду за единицу времени, так как возрастание градиента давления заставляет раствор проникать в мельчайшие трещины и поры в зернах руды, увеличивая скорость выщелачивания и конечный процент извлечения золота из руды. Максимальное количество золота способно выщелочиться уже в начале процесса, что обусловливает резкий подъем кривой с последующим резким ее выполаживанием.

В первичных рудах, состоящих из биотит-кварцевых метасоматитов с переменным количеством жильного кварца и низким содержанием сульфидов, процесс выщелачивания золота протекает медленнее. Раствор реагента первоначально способен вступать в реакцию с золотом, полностью высвобожденным из породного агрегата при дроблении или находящимся на поверхности обломков руды. Требуется время, чтобы раствор наработал пути для достижения контакта с выделениями самородного золота, «запечатанными» в агрегате минералов. И чем крупнее обломки руды, тем больше времени требуется для проникновения раствора в них и тем ниже конечный процент извлечения золота из руды. Кривая выщелачивания золота из этого типа руд имеет пологий подъем, но конечное извлечение может быть сопоставимо с извлечением из окисленных руд.

Вторая, достаточно широко распространенная группа первичных руд - углеродисто-слюдистые сланцы и алевролиты с повышенными содержаниями сульфидов: пирита, пирротина, реже арсенопирита. Золото в них преимущественно связано с прожилковой кварцевой минерализацией. Основное отличие от первой группы - интенсивное поглощение золота углеродистым веществом на начальных стадиях выщелачивания.

Редко встречающимся подтипом первичных руд являются сульфидные руды, в которых значительная часть самородного золота «запечатана» в сульфидах: арсенопирите и пирите. Содержание сульфидов в руде достигает 3-5%. В обычных условиях щелочным циансодержащим раствором золото из этих руд практически не выщелачивается -сульфиды не разлагаются под его воздействием.

Таким образом, основной особенностью руд месторождения Мурунтау является то, что практически все они малосульфидные. Важно также то, что с глубиной технологические свойства руды практически не меняются. На месторождении все золото в основном представлено в свободном виде и характеризуется как тонко дисперсное. Два основных технологических типа руд требуют различных технологических подходов и имеют включения глины, угля, железа, цинка и другие примеси, которые усложняют ведение процесса выщелачивания золота. Наличие в руде крупного золота удлиняет цикл выщелачивания и сводит полезную работу выщелачивающего раствора к минимуму, тем самым, увеличивая потребление цианида натрия.

Минералогические и петрографические характеристики забалансовых руд в складах свидетельствуют о наличии достаточно дифференцированного вещественного состава исходной рудной массы - от кварцево-слюдистых и углеродистых сланцев и алевролитов, до интенсивно метаморфизованных песчаников с большой долей окварцованных пород. Специфика процесса кучного выщелачивания, при котором в обработку вовлекается вся горная масса, создает необходимость по возможности дифференцировать толщу горного отвала по укрупненным группам пород, каждая из которых характеризуется тремя главными параметрами: содержанием золота в руде, распределением по фракциям крупности при дроблении и степенью извлечения золота. Проведенными исследованиями по изучению влияния исходного состава руды на степень извлекаемости золота установлено, что рудную массу горного отвала целесообразно разделить на следующие разновидности (табл. 1.15). Сульфидсодержащие разности составляют незначительное количество (1.5%), поэтому их влиянием можно пренебречь.

Рудная масса различается общим содержанием золота в руде, содержанием золота по фракциям крупности, извлечением золота, скоростью выщелачивания, способностью к переосаждению золота, отношением к реагентам и т.д.

Изучение распределения рудной массы по классам крупности при дроблении показывает, что измененные и неизмененные типы рудной массы по этому параметру практически одинаковы, а метаморфические разности, метасоматиты и кварц характеризуются повышенной степенью потенциального разрушения (рис. 1.3).

Главной предпосылкой формирования однородного потока рудной массы, который существенно влияет на управление процессом выщелачивания, является выбор исходной руды. Например, если измененные и неизмененные ее типы характеризуются степенью извлечения золота в 60-65% и 40-45%, то при укладке руды в штабель преобладание неизменных типов руд будет уменьшать извлечение золота и наоборот (рис. 1.4, 1.5).

Таким образом, предварительное изучение отвала забалансовых руд необходимо не только для определения запасов, но и для дифференциации вещественных комплексов рудной массы, что позволяет прогнозировать параметры кучного выщелачивания.

В целом анализ влияния минералогического состава на процесс выщелачивания золота позволяет сделать следующие выводы:

Коэффициент извлечения золота определяется его формой нахождения в рудной массе (свободное или химически связанное), размером и агрегатным состоянием золотин, наличием пассивирующих пленок, генезисом рудовмещающих пород (измененные или неизмененные) и их структурными характеристиками (пористость, трещиноватость). В забалансовых рудах, накопленных в складах карьера Мурунтау, золото находится главным образом в свободном виде и сосредоточено в мелких и очень мелких частицах, что влияет на скорость растворения цианистыми растворами.

Фракционный состав и дробимость основных рудообразующих пород практически одинаковы, что позволяет исключить этот показатель при определении проницаемости рудного штабеля и ее изменения в зависимости от высоты выщелачиваемого слоя.

Забалансовые руды в складах карьера Мурунтау представлены в основном измененными и неизмененными породами, характеризующимися разными показателями извлечения (соответственно 65 и 45 %) при равном времени протекания процесса, что следует учитывать при определении удельных характеристик его эффективности.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна