РЕФЕРАТ

УДК 553.087: 550.8.02

Вещественный состав и возможность отработки лежалых кеков выщелачивания Воронцовской ЗИФ. Строев Т.С., Петров С.В.// Металлогения древних и современных океанов-2014. Миасс: ИМин УрО РАН, 2014

Хвостохранилища золотоизвлекательных фабрик содержат остаточные концентрации золота. Часть металла из хвостов фабрик CIP может быть извлечена с применением новых для данного материала схем переработки. Вещественный состав кеков выщелачивания руд Воронцовского месторождения на Северном Урале характеризуется крайней степенью дисперсности. Выделены основные формы нахождения золота в веществе: техногенный активированный уголь; золото, связанное с сульфидами; рассеянное в породообразующих минералах. Создана схема отработки материала с получением 50% золота в товарные концентраты. Введение схем в технологический цикл является экономически целесообразным.

Илл.2. Табл. 2. 

 Введение

На территории горноперерабатывающих предприятий за период их эксплуатации образуются большие объемы отвальных продуктов обогащения, складированных и не вовлекаемых далее в промышленный оборот. Настоящая работа посвящена изучению техногенного объекта, сложенного кеками выщелачивания руд месторождения Воронцовское на Северном Урале, а так же поиску эффективной методики переработки материала для получения благородных металлов.

Цель и задачи исследования

Целью исследования является определение целесообразности использования техногенного сырья Воронцовской золотоизвлекательной фабрики.

Среди основных задач выделены: исследование вещественного состава материала кеков выщелачивания; определение минеральных форм и особенностей нахождения золота в материале кека; определение параметров, предопределяющих возможность повторной переработки отходов цианидного выщелачивания.

Объект исследования

Объектом исследования явился склад кеков выщелачивания, находящийся на территории промышленной зоны предприятия близ г. Краснотурьинска Свердловской области. Материал кеков представлен дезинтегрированным продуктом, доминирующая размерность частиц которого не превышает 0,2 мм. Кеки выщелачивания появляются на предприятии как отвальный продукт цикла обогащения с использованием установки чанового цианидного выщелачивания по методу CIP (от англ. carbon-in-pulp – уголь в пульпе).

Методика исследования и фактический материал

Методика исследования, предполагала отбор шести укрупненных лабораторных проб (суммарной массой более 320 кг), а также  материала по поверхности склада по сети 25х25 м (общей массой более 375 кг). Для исследования вещественного состава материала кеков выщелачивания были применены гранулометрические, оптические, химические, спектрометрические и томографические методы исследования. Технологические характеристики обогатимости кеков выщелачивания определены с применением гравитационных и флотационных методик.

Результаты определения вещественного состава

Кеки выщелачивания являются техногенным продуктом, главным отличием которого от природного материала является гранулометрический состав продукта. Они представляют собой дезинтегрированный материал крупностью более 98% класса менее 0,2 мм (табл.1). В процессе классификации материала обнаружено присутствие более крупных частиц (табл. 1.). Среднее содержание гранулометрического класса -0,5 +0,2 мм составляет около 1,2%, а содержание более крупных частиц составляет сотые доли процента.

Таблица 1.

Гранулометрический состав материала пробы № 2

Частицы размером крупнее 5 мм представлены обломками карбонатных пород, лишенными рудной минерализации. Благородные металлы в этой фракции практически отсутствуют, лишь изредка отмечаются концентрации в десятые доли г/т. Вероятно, в этом классе присутствуют частицы песков и гравия, которыми лежалые кеки присыпают при проведении противопылевых мероприятий.

Частицы классов крупности -5 +1 мм представлены как силикатными и карбонатными обломками, так и обломками активированного угля, используемого для сорбции золота. Содержание частиц угля в этом классе около 50 мас.%. Трещины на поверхности угля забиты шламом карбонатного и силикатного состава, реже отмечаются пленки глинистых частиц и гидроокислов железа, экранирующие поверхность угля. На отдельных зернах угля присутствуют обильные новообразованные мелкие кристаллы гипса. Частицы угля появляются в отвальном продукте вследствие разрушения активированного угля в процессе сорбции золота из растворов (на фабрике применяются угольная фракция +5 мм).

Во фракциях менее 1 мм содержание активированного угля значительно меньше (от 2% в средних до 0,0015% в мелких фракциях). Основную массу частиц этих классов крупности составляют силикаты и карбонаты.

Главные породообразующие минералы в кеках представлены карбонатами (среднее содержание по пробам – 37%), слюдами и гидрослюдами (21%), полевыми шпатами (8%), минералами глин (монтмориллонит, каолинит и др. – 4,5%), хлоритом (3%), часто отмечается барит (1,6%).

Основную массу минералов тяжелой фракции составляет пирит (65% тяжелой фракции). В кристаллах обогащенных примесью мышьяка присутствуют мелкие единичные включения самородного золота. Характерной особенностью морфологии кристаллов пирита в тяжелой фракции кеков является наличие форм растворения на поверхности кристаллов. Образование части подобных форм растворения предположительно является следствием деятельности тионовых бактерий (род Thiobacillus).

С целью определения форм нахождения золота и серебра в кеках выщелачивания выполнена сепарация кека на четыре фракции: сульфидную, магнитную фракции, чистый уголь фракции -5 +1 мм и породообразующие минералы.

Магнитная фракция выделена путем магнитной сепарации. Сульфидные минералы из вещества кеков выделены флотационным методом. Для изучения породообразующих минералов применялись сливы гидрокциклонирования, с последующей перечисткой для удаления тяжелой фракции. Об отсутствии крупных частиц самородного золота можно судить по оптическим исследованиям материала тяжелой фракции, не выявившим подобных зерен.

Определение содержаний Au по фракциям показало, что 22 % всего золота, имеющегося в хвостах, и 45 % серебра сосредоточены в породообразующих минералах, предположительно в качестве субмикронных включений в силикатах, кварце и их сростках с сульфидами. Содержание золота по массе породообразующих минералов составило 0,4 г/т. Сульфидная фракция содержит в среднем 25 г/т золота и 41 г/т  серебра. От общего количества металла по материалу хвостов в сульфидах содержится 42,7 % золота и 33,3 % серебра. Треть золота и пятая часть серебра кеков приходится на активированный уголь, при содержании Au – 1980 г/т и Ag – 2480 г/т. Магнитные минералы несут лишь 1,9 % от всего золота и 2,1 % от серебра, содержание металлов в них составляет 2,2 г/т и 5,3 г/т соответственно (табл. 2).

Таким образом, главными формами нахождения золота являются: металл, связанный с техногенным активированным углем, золото, приуроченное к сульфидным минералам и золото, связанное с кварцем и другими породообразующими минералами.

Таблица 2.

                             Распределение Au и Ag по классам материалов, слагающих кеки

Техногенный активированный уголь несет до трети золота кеков. Рентгеновское томографическое исследование внутреннего строения частиц активированного угля показало, что золото в них сконцентрировано по трещинам и кавернам зерен в большей части внутри зерен и в меньшей степени по поверхности угольного зерна.

Для характеристики кеков выщелачивания с точки зрения безопасности для окружающей среды произведена инфракрасная спектрометрическая съемка исходного материала и частной навески угля. На инфракрасном спектре поглощения не было обнаружено даже следовых содержаний цианидного иона (рис. 1.), что свидетельствует об отсутствии потенциальной токсической опасности от кеков с позиции присутствия в них остаточных концентраций цианида.

Результаты технологических испытаний и площадного опробования

На материале кеков выщелачивания был выполнен ряд технологических испытаний с целью получения концентратов, своими параметрами отвечающим товарным концентратам. Наиболее эффективная схема обогащения включает дезинтеграционные и классификационные операции с последующей сульфидной флотацией. Суммарное извлечение золота в продукты концентрирования превысило 50%. По содержанию металла концентраты соответствуют товарным.

Площадное опробование по территории хвостохранилища позволило проследить распределение свойств материала на плоскости.

Значительные вариации массы выхода крупных фракций были подтверждены данными площадного опробования. По классу крупности -5+1 масса колеблется от 0,04 г до 120 г, при средней массе пробы 15 кг. Содержание золота во фракции обратно пропорционально массе выхода класса крупности: от 1,5 г/т в больших до 8000 г/т в малых, представленных чистым угольным продуктом (рис.2.). Распределение содержаний золота в классе крупности -1 +0 мм является относительно равномерным. Аномальных значений общего содержания золота по площади кека выявлено не было, а среднее содержание металла по пробам составляет 1,43 г/т.

Технико-экономический расчет, предполагающий строительство новых производственных мощностей в промышленной зоне предприятия показал принципиальную экономическую целесообразность использования складированных кеков выщелачивания, как сырья на извлечение золота. Период окупаемости для разных схем реализации концентрата составляет 4 года эксплуатации фабрики.

Выводы

Материал кеков выщелачивания несет повышенную концентрацию благородных металлов. Основными формами нахождения золота в материале лежалых кеков выщелачивания являются: золото, сорбированное активированным углем; золото, связанное с сульфидными минералами; золото, распределенное в массе породообразующих минералов. По материалу кеков возможно выделение товарных концентратов благородных металлов, реализация которых является экономически эффективной.

Рис.1. Инфракрасный спектр угля и пробы кеков. В кружках – увеличенный участок области проявления характерных линий цианида.

Рис. 2. . Распределение золота фракции -5 +1 мм, г/т.