К вопросу подземного выщелачивания золота

Ежегодное потребление полезных ископаемых в мире возрастает. Во многих странах эксплуатируемые ныне месторождения вскоре будут исчерпаны. Уже сейчас необходимо принимать меры и решать проблему пополнения запасов полезных ископаемых. В частности, запасы россыпного золота могли бы значительно возрасти за счет извлечения его из забалансовых контуров, отвалов гали, эфелей, шлихообогатительных установок, глубокозалегающих россыпей, разработка которых на данном уровне развития техники является нерентабельной.

Применение механических методов добычи сопряжено с переработкой больших объемов пустой породы при разработке месторождений с низким содержанием золота, большой трудоемкостью и опасностью для жизни людей, работающих на значительной глубине в недрах Земли, трудностью совершенствования или полной замены гравитационного метода обогащения, малопригодного при извлечении мелкого (тонкого) золота.

Однако уже сейчас существуют методы, позволяющие достаточно успешно решить проблему пополнения золотых запасов за счет разработки месторождений, нерентабельных для механических методов добычи. Таким методом является химическая технология добычи полезных ископаемых и, в частности, подземное выщелачивание золота.

Объектами для применения этого метода могут служить отдельные забалансовые месторождения россыпного золота на предприятиях Тенькинского и Среднеканского горнообогатительных комбинатов, Восточной Чукотки, на приисках «Буркандья», «Ударник», «Ванкарэм», на руднике им. Матросова, отвалы эфелей и шлихообогатительных установок.

В таблице приведены данные о ситовом составе золота некоторых месторождений центральных районов Магаданской области [9].

Часть россыпей мелкого низкопробного золота месторождений, тесно связанных с Охотско-Чукотским вулканогенным поясом, достаточно полно описана А.А.Сидоровым [10]. Размеры золотин в таких россыпях не превышают десятых долей миллиметра (около 50 % золота — пылевидное). Форма их чешуйчатая, комковидная, палочковидная, иногда дендритовидная.

К сожалению, имеющихся сведений о крупности золота россыпных месторождений недостаточно и при определении объекта для выщелачивания необходимо проводить дополнительные исследования.

Ситовый состав золота некоторых месторождений центральных рай­онов Магаданской области

Несмотря на то что в мире нет еще примера промышленного извлечения золота выщелачиванием из недр Земли, имеются все предпосылки для успешного решения этой проблемы. Разработана и внедрена технология подземного выщелачивания меди, урана и других полезных ископаемых. Имеются эффективные способы оттайки вечномерзлых пород. Существуют апробированные реагенты, которые растворяют золото, и ускорители, позволяющие интенсифицировать процесс извлечения при наличии нежелательных примесей, а также в области действия низких температур. Имеются достаточно эффективные методы обезвреживания реагентов в случае их токсичности.

При разработке вечномерзлых россыпей методом подземного выщелачивания положительным моментом является возможность создания изолированных участков, так как вечномерзлые породы почти всегда водонепроницаемы. Отрицательным моментом следует признать необходимость оттайки пласта песков.

Оттайку золотоносных песков можно производить предварительно путем создания начальных таликовых щелей в центральной части пласта либо одновременно с процессом выщелачивания. Оттайку вечномерзлых пород производят гидроиглами, паром, электрическим током или другими методами. Оптимальный вариант оттайки песков при подземном выщелачивании устанавливается в результате специальных исследований. Наиболее важным является изыскание эффективного способа оттайки горизонтально залегающего на глубине пласта песков.

Для условий вечномерзлых россыпей, по-видимому, наиболее приемлемой будет схема подземного выщелачивания вертикальными нагнетательными и разгрузочными скважинами, пробуренными с поверхности. Выщелачивание по этой схеме можно применять практически для любых месторождений и при любой достижимой глубине пласта. Нагнетательные и разгрузочные скважины можно располагать рядами, по квадратной сетке и т.д. Окончательно выбирать схему нужно в каждом конкретном случае на основе натурных опытов.

Расстояние между скважинами и рядами должно определяться сравнительными технико-экономическими расчетами в зависимости от глубины залегания пласта, растворимости металла и т.д. Для выщелачивания глубоких месторождений металлов на практике расстояние между скважинами в рядах колеблется в пределах 10–30 м, между рядами — 20–60 м [2].

Наиболее приемлемым методом подземного выщелачивания золота является перколяция — просачивание раствора через материал, находящийся в покое. В качестве выщелачивающего средства применяют реагенты, способные растворять золото.

Перколяция возможна, если обрабатываемый материал удовлетворительно фильтруется и дает экономически выгодное извлечение золота. Скорость перколяции от 60 до 70 мм/час считается хорошей, 37–50 мм/час — удовлетворительной, при скорости фильтрации 12–18 мм/час материал не подходит для перколяции.

Известно, что крупный и мелкий, но кристаллический материал хорошо фильтруется, аморфный (глинистый и илистый) — замедляет фильтрацию, увеличивает продолжительность выщелачивания, а в некоторых случаях делает процесс растворения золота невозможным.

Коэффициент фильтрации на россыпях изменяется от 600–100 (галечник) до 50 м в сутки (глинистые галечные породы) и до нескольких метров, даже десятых долей метра в сутки в коренных породах россыпи. Например, на левобережной над­пойменной террасе р.Берелех при мощности пород 11 м коэффициент фильтрации изменялся от 500 до 50 м в сутки (данные Б.А.Тараторкина), в долине р.Челбанья (правый приток р. Берелех) при общей мощности отложений 11–12 м, местами со значительной примесью илисто-глинистого материала он составлял 113 м в сутки (данные С.Д.Чистопольского).

При выборе объекта для выщелачивания должно уделяться особое внимание литологической и петрографической характеристике золотоносных песков, в частности, содержанию и расположению глинистых частиц в них, а также определению коэффициента фильтрации.

Процент извлечения зависит от величины частиц золота, степени их обнаженности, величины зерен песка, фильтрующих свойств материала. Чем мельче золото и полнее обнажено, тем больше скорость перколяции и выше извлечение золота. На практике хорошее извлечение золота при перколяции составляет 85–90 %, иногда падает до 60–70 % [6].

Для интенсификации процесса растворения золота при перколяции рекомендуется применять аэрацию и деаэрацию. Имеются сообщения об интенсификации процесса выщелачивания при применении акустических колебаний и электрического поля [11]. Установлено, что воздействие первого вида интенсифицирует растворение с поверхности минералов и практически не затрагивает структурные примеси, воздействие второго вида способствует прежде всего диффузии и растворению структурных примесей.

В качестве растворителя золота возможно применение не только химических реагентов, но и бактерий. И.Парес установила [5], что наиболее сильной растворяющей способностью (до 10 мг/л чистого золота) обладают бактерии, отобранные на самих золотоносных месторождениях. Однако постепенно (через 1–2 года) они утрачивают свои растворяющие способности в отношении золота. Были выведены чистые культуры новых бактерий, полученные из вод и почвы золотых приисков, которые оказались очень активными. Эти бактерии, сохраняемые в масле при температуре 4° С, за период более 4 лет не обнаружили никаких изменений в своей растворяющей способности.

И.Парес провела исследования и установила возможность растворения золота с помощью питательных сред с посевами, не содержащими живых бактерий.

Полупромышленные испытания бактериального выщелачивания золота связаны с трудностями, преодолеть которые пока еще не удалось. Бактерии, активно действующие на золото, постепенно разрушаются обычными микроорганизмами, живущими в воздухе.

В промышленных масштабах микроорганизмы используют пока главным образом для выщелачивания меди и урана. Всего за рубежом этим методом получают около 150 тыс. тонн меди в год. Микробиологические методы более экономичны, чем существующие, особенно для низкосортных руд. Медь, выщелоченная бактериями, в 1,2–2 раза дешевле полученной после плавки.

Среди химических реагентов, растворяющих золото, особое внимание привлекают те, которые обладают достаточно высокой растворяющей способностью, относительно дешевы и нетоксичны.

Из известных нетоксичных растворителей золота наибольший интерес представляет тиомочевина — CS(NH2)2. Возможность применения тиомочевины в технических целях впервые изучалась в лабораторных условиях И.Н.Плаксиным и М.А.Кожуховой [7]. В Иргиредмете группой сотрудников под руководством Г.Г.Минеева проведены лабораторные и натурные исследования по выщелачиванию золота кислыми растворами тиомочевины из песков и шлиховых концентратов. Установлено, что в лабораторных условиях процесс протекает достаточно быстро и скорость растворения металла близка к скорости его растворения в цианидах.

Гуматы натрия и аммония нетоксичны, дешевы, производство их организовано в промышленных масштабах. Гуматы натрия при концентрации 0,25 % извлекают 70 % золота, процесс выщелачивания длится 48 часов [3]. Извлечение не зависит от температуры и в известной степени от концентрации реагентов. Гуматы натрия и аммония наиболее эффективно растворяют мелкие свободные золотины. Благоприятными объектами для их применения в этом качестве являются россыпи и руды, содержащие золото в виде тонких и тончайших свободных зерен.

В качестве растворителя золота среди ɑ-оксинитрилов наиболее хорошие показатели у ацетонциангидрина — (CH3)2COHCN. Наибольший эффект этого растворителя достигается в щелочной среде при рН = 11, так как только здесь ацетонциангидрин расщепляется на ионы CN и ацетона. Ацетонциангидрин характеризует большая кинетическая способность, хорошее извлечение золота — 90–95 % [4].

Однако наиболее апробированным реагентом-растворителем золота является слабый раствор цианидов щелочных металлов. Многочисленными исследованиями было установлено, что золото растворяется в цианидах лишь в присутствии окислителя, в частности, кислорода, и независимо от крепости раствора один цианид золото не растворяет. В реакции растворения участвует также щелочь.

Наилучшее растворение золота происходит при применении очень слабых растворов цианидов. Такие растворы предпочтительно растворяют золото и медленно или вовсе не реагируют с неблагородными металлами и их соединениями, сопутствующими золоту, между тем как при крепких растворах наблюдается обратное отношение. Кроме того, слабые растворы содержат много свободного кислорода.

Так как лишь свободное металлическое золото растворяется цианидами, то золото, заключающееся в материале, должно быть обнажено. Что касается величины частиц золота, то оно крупное и мелкое, растворимо в цианидах, но для полного растворения крупного золота требуется много времени, что увеличивает продолжительность обработки мате­риала и делает эту обработку менее выгодной, чем при мелком золоте.

Серебро, ртуть и свинец ускоряют растворение золота при малых концентрациях (5–25 мг/л). При более высоких концентрациях растворение значительно замедляется вследствие экранирования поверхности золота осадками серебра, ртути и свинца [1].

Исследованиями установлено, что скорость растворения золота и его сплавов в цианистых растворах с понижением температуры уменьшается. С целью интенсификации процесса растворения золота в цианистых растворах при низких температурах возможно применение вместо кислорода или наряду с ним различных окислителей, галоидов, хлорных таллия, феррицианидов, перекисей и персульфатов.

Наиболее эффективным из этих окислителей является персульфат калия (натрия). Преимущества его состоят в том, что он обеспечивает в условиях низкой температуры достаточно высокую скорость растворения золота в щелочных цианистых растворах без увеличения расхода цианида. Персульфаты обеспечивают высокую скорость растворения золота даже в растворах, насыщенных окисью кальция, что делает их практически приемлемыми и в производственных условиях. Применение персульфатов при низкой температуре (3–4° С) позволяет увеличить скорость растворения благородных металлов в 10–15 раз по сравнению с чистыми растворами, содержащими 8–9 мг/л кислорода [8].

Несмотря на хорошее извлечение золота при цианировании (87–95 %) и дешевизну цианидов, этот реагент обладает существенными недостатками: он мало эффективен при обработке золота с вредными примесями и токсичен.

По существующим в СССР санитарным нормам предельно допустимая концентрация вредных веществ в воде водоемов санитарно-бытового пользования составляет 0,1 мг/л цианидов (простых и комплексных). Из известных методов обезвреживания метод очистки хлорной известью или гипохлоритом кальция можно применять во всех случаях, так как он обеспечивает полную очистку сточных вод от всех цианистых соединений и не требует сложных очистных сооружений. При выщелачивании в промышленных условиях необходимо особое внимание сосредоточить на разработке мероприятий по полному улавливанию растворов, подлежащих обезвреживанию.

В 1962 г. во ВНИИ-1 Е.С.Макрушиной проведено исследование по извлечению золота из хвостов фабрики им. Белова методом перколяции и при использовании цианидов.

Лабораторными испытаниями установлено, что методом перколяции хвосты обрабатываются удовлетворительно. Скорость просачивания растворов через слой материала составляет 6,7 см/час, рас­ход цианистого натрия 170 г/т, оптимальный рас­ход извести 1,2 кг/т (100 % СаО), или 1,5 кг/т (78 % СаО).

В США проведены экспериментальные исследования по выщелачиванию золота из отвалов карьера, расположенного на Северо-Востоке штата Невада. Выщелачивание производилось при помощи введения раствора цианистого натрия внутрь отвала в определенных точках. За 11 суток выщелачивания извлечение золота составило 80 % из руды, дробленой до 25 мм, после 21 суток извлечение составило 90 %. Отмечается, что в США имеется около 10 млн тонн низкосортных руд и накопленных отвалов, содержащих 1,55–4 г/т золота, которые наиболее экономично обрабатывать описанным способом.

Разумеется, что при решении вопроса подземного выщелачивания золота из вечномерзлых россыпей имеющихся сведений о его растворении недостаточно и требуется провести значительные дополнительные исследования, связанные с большими затратами труда и времени.

По мнению автора, при решении проблемы подземного выщелачивания золота в условиях Северо-Востока из всего обширного перечня задач, выдвинутых этой проблемой, особое внимание следует сосредоточить на следующих:

1) определить скорость растворения золота в цианидах в зависимости от крупности его частиц, характерных для россыпных месторождений Северо-Востока;

2) установить величину коэффициента фильтрации в золотоносном пласте песков и окружающих его породах некоторых месторождений, намечаемых в качестве объекта для выщелачивания;

3) разработать мероприятия по сбору и обезвреживанию цианистых растворов выщелачивания.

Проведение этих исследований позволит сделать более правомерные выводы о целесообразности проведения подземного выщелачивания золота россыпных месторождений на Северо-Востоке СССР.

Литература

1.Ивановский М. Д. Влияние некоторых компонентов жидкой фазы на скорость растворения золота и серебра в цианистых растворах. Сб. научных трудов МИЦМиЗ. М., Металлургиздат, 1958, № 31.

2.Калабин А.И. Добыча полезных ископаемых подземным выщелачиванием. М., Атомиздат, 1969.

3.Лодейщиков В.В., Панченко А.Ф. Технологическая оценка некоторых растворителей золота. «Цветная металлургия», 1967, № 24.

4.Панченко А.Ф., Лодейщиков В.В., Шамис Л. А. Некоторые данные по извлечению золота из руд водными растворами ацетонциангидрина. Труды института «Иргиредмет». М., «Недрам, 1970, вып. 20.

5.Парес И. Бактериальное выщелачивание золота. Биологическое исследование этого явления и проблема практического применения. VIII Международный конгресс по обогащению полезных ископаемых. Л., Механобр., 1969.

6.Плаксин И. Н. Металлургия благородных металлов. М., Металлургиздат, 1943, 1958.

7.Плаксин И. Н., Кожухова М. А. Растворение золота и серебра в растворах тиомочевины. Труды МИЦМиЗ. М., Металлургиздат, 1960. вып. 33.

8.Сорокин И. П. Изучение условий растворения золота и серебра в цианистых растворах при низких температурах. ВНИИ-1. Обогащение и металлургия, том X, 1958, вып. 33.

9.Справочник по разработке россыпей. Обогащение. Магадан, 1961, вып. 6.

10.Сидоров А.А. Малые россыпи золота в районах развития мезо-кайнозойских вулканогенных образований. В сб. «Формирование рельефа рыхлых отложений и россыпей Северо-Востока СССР». Труды СВ КНИИ АН СССР, Магадан, 1963, вып. 3.

11.Чурбаков В.Ф. Физико-химические основы выделения в раствор отдельных компонентов минералов и руд. В сб. «Физика горных пород и процессов». М., 1971. 

-0+1

• Содержание сайта
• Комментарии
• Главная страница