Содержание к диссертации
Введение
1. Литературный обзор 9
1.1. Классификация и способы переработки упорных золотосодержащих руд 10
1.2. Биоокисление сульфидных золотосодержащих руд и концентратов 20
1.3. Переработка продуктов биоокисления 24
Выводы по главе 1 29
2. Методическая часть 30
2.1. Исследование растворения элементной серы и сульфидов сурьмы (III, V) в щелочных растворах 30
2.2. Исследование поведения элементной серы и сульфидов сурьмы при нейтрализации биокеков 32
2.3. Исследование процессов, протекающих при окислении нейтрализованных биокеков 33
2.4. Сорбционное выщелачивание золота 35
2.5. Проведение пилотных и промышленных испытаний 36
2.6. Физические и физико-химические методы исследования продуктов 38
3. Физико-химические закономерности растворения элементной серы и сульфидов сурьмы (III, V) в щелочных цианидных растворах 40
3.1. Системы S -Н20 - ОН- - S2" и S -Н20 - ОН" - CN" 40
3.2. Системы Sb2S3 - Н20 - ОН' - S2' и Sb2S3 - Н20 - ОН" - CN" 54
3.3. Системы Sb2S5 - Н20 - ОН" - S2" и Sb2S5 - Н20 - ОН- - CN" 65
3.4. Поведение элементной серы и сульфидов сурьмы при нейтрализации продуктов биоокисления 74
Выводы по главе 3 76
4. Окисление пульп биокеков сжатым кислородом в сильнощелочной среде 77
Выводы по главе 4 87
5. Пилотные и промышленные испытания предлагаемой технологии 88
Выводы по главе 5 98
Выводы 99
Список использованной литературы 101
Приложения 119
- Биоокисление сульфидных золотосодержащих руд и концентратов
- Исследование поведения элементной серы и сульфидов сурьмы при нейтрализации биокеков
- Физические и физико-химические методы исследования продуктов
- Поведение элементной серы и сульфидов сурьмы при нейтрализации продуктов биоокисления
Введение к работе
В большинстве первичных золотосодержащих руд, которые перерабатываются в настоящее время и относятся к классу упорных, лишь 30 — 40 % золота представлено свободным металлом, остальная часть - в основном тесные сростки с пиритом, пирротином, арсенопиритом и другими сульфидами, не разрушающимися в ходе осуществления традиционных технологических операций. При этом концентрация Аи не превышает 10 г/т. Проблема малых содержаний успешно решается методами обогащения руд с получением флотоконцентратов с содержанием металла на уровне 70 — 100 г/т. Наиболее перспективным и высокоэффективным способом вскрытия ассоциированного с сульфидами золота является биогидрометаллургия, использующая окисление указанных минералов при помощи бактерий родов Acidithiobacillus, Leptospirillum, Sulfobacillus, а также архебактерий, принадлежащих к роду Ferroplasma. Степень окисления сульфидов при этом достигает 96 — 97 %. Однако образующийся продукт - биокек - содержит значительные количества элементной серы и сульфидов сурьмы, создающих трудности при осуществлении процессов цианирования и сорбционного выщелачивания, снижая степень извлечения Аи до 70 - 80 % и увеличивая расходы цианида натрия и извести, используемой для нейтрализации кислоты, содержащейся в твердой фазе материала. Остро встает вопрос о подготовке такого типа сырья к дальнейшему извлечению уже свободного металла, но не растворяющегося вследствие наличия значительного количества примесей-восстановителей. Известны способы подготовки материала известкованием, который оказывается малоэффективным вследствие своей большой продолжительности, и электрохимическим окислением, сопряженным с определенными трудностями при реализации его в промышленных масштабах. Указанная проблема до сих пор остается актуальной и осложняется поступлением в переработку сырья все более ухудшающегося качества.
5 Целью настоящей работы являлась разработка способа подготовки продуктов биоокисления упорных сульфидных золотосодержащих руд и концентратов для извлечения золота в щелочных цианистых средах.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
исследование растворения элементной серы и сульфидов сурьмы (III, V) в системах S - Н20 - ОН" - S2", S - Н20 - ОН" - CN", Sb2S3 - Н20 - ОН" - S2", Sb2S3 - Н20 - ОН" - CN", Sb2S5 - Н20 - ОН" - S2", Sb2S5 - Н20 - ОН" - CN" в условиях технологических процессов нейтрализации, цианирования и сорбционного выщелачивания золотосодержащих биокеков;
исследование поведения основных примесей, затрудняющих переработку биокека традиционными способами, в процессах нейтрализации, цианирования и сорбционного выщелачивания;
исследование процессов, протекающих в щелочной пульпе биокека при барботировании кислорода;
разработка, проведение пилотных и промышленных испытаний и внедрение технологии подготовки биокека к выщелачиванию золота традиционными гидрометаллургическими методами цианирования и сорбционного выщелачивания.
Для решения указанных задач были использованы следующие методы исследований:
растворение элементной серы и сульфидов сурьмы в щелочных сульфидных и цианидных растворах изучено с применением симплекс-решетчатого метода планирования эксперимента;
для определения концентраций золота, различных S-, As- и Sb- содержащих анионов в растворах использованы атомно-абсорбционный, титриметрический и гравиметрический методы, атомно-эмиссионная спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой, спектрофотометрия;
составы твердых фаз изучены методами пробирного и рентгенофазового анализа, инфракрасной абсорбции, электронной и оптической микроскопии.
Работа выполнена в соответствии с планами Института цветных металлов и материаловедения Сибирского федерального университета 2005-2009 гг. На защиту выносятся:
математические модели процессов растворения элементной серы и сульфидов сурьмы в щелочных цианид- и сульфидсодержащих системах в условиях производственного процесса цианирования;
закономерности растворения элементной серы и сульфидов сурьмы в процессе нейтрализации кеков биоокисления сульфидных золотосодержащих руд и концентратов;
способ гидрометаллургического вскрытия золота, находящегося в тесной ассоциации с сульфидами сурьмы, позволяющий повысить извлечение металла в результате протекания процесса растворения Аи за счет взаимодействия последнего с образующимися сернистыми анионами;
технология подготовки продуктов биоокисления упорных сульфидных золотосодержащих руд и концентратов к выщелачиванию золота в цианистых растворителях путем изменения химического состава сырья в результате окисления кислородом при повышенных значениях рН (12 и выше).
Научная новизна работы заключается в том, что впервые проведены систематические исследования растворения элементной серы и сульфидов сурьмы в многокомпонентных системах в широком диапазоне концентраций; с привлечением метода симплекс-решетчатого планирования получены математические модели, количественно описывающие указанные процессы; определены кинетические параметры и рассчитаны термодинамические характеристики протекающих реакций. Установлены и объяснены количественные закономерности поведения S, Sb2S3 и Sb2Ss в ходе нейтрализации биокеков, а также при осуществлении технологических операций цианирования и сорбционного выщелачивания в цианистых растворах. Описан химизм процессов, протекающих при барботировании
7 сжатого кислорода через сильнощелочные пульпы кеков биоокисления золотосодержащих материалов. Предложен новый способ подготовки продуктов биоокисления сульфидного золотосодержащего сырья к гидрометаллургической переработке, позволяющий значительно увеличить извлечение и чистоту получаемого золота, сократить расходы токсичных реагентов, снизив тем самым отрицательное воздействие цианистой технологии на окружающую среду.
Практическую ценность представляют полученные значения растворимости элементной серы и сульфидов сурьмы в сложных растворах в изученных интервалах концентраций, которые могут быть использованы как справочные и применены в технологических расчетах гидрометаллургических процессов извлечения золота из сульфидного сырья, при проектировании оборудования и составлении технико-экономических обоснований и регламента. Разработанный способ подготовки продуктов биоокисления упорных сульфидных золотосодержащих руд и концентратов к выщелачиванию золота в цианистых средах путем окисления сжатым кислородом при повышенных значениях рН подтвержден патентом РФ №2340690 «Способ извлечения золота из упорных сульфидных руд» (приложение 1) и внедрен в производство на золотоизвлекательных фабриках Олимпиадинского ГОКа (приложение 2). Результаты работы используются в учебном процессе при проведении практических занятий, выполнении курсовых и дипломных работ в Сибирском федеральном университете (приложение 3).
Результаты диссертационной работы были доложены и обсуждены на научных, научно-технических и научно-практических конференциях различного уровня: научной конференции «Благородные металлы Сибири и Дальнего Востока: рудообразующие системы месторождений комплексных и нетрадиционных типов руд» (г. Иркутск, 2005 г.), Международном совещании «Прогрессивные методы обогащения и технологии глубокой переработки руд цветных, редких и платиновых металлов («Плаксинские чтения 2006»)»
8 (г. Красноярск, 2006 г.), IV Московском международном конгрессе «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (г. Москва, 2007 г.), XV Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» (г. Москва, 2008 г.), IV Съезде микробиологов Узбекистана (г. Ташкент, 2008 г.), 5-ой Международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (г. Санкт-Петербург, 2008 г.).
По материалам диссертации опубликованы 22 работы, в том числе 4 статьи в рецензируемых журналах, получен патент РФ №2340690.
Результаты работы использованы при написании монографии «Переработка золотоносных руд с применением бактериального окисления в условиях Крайнего Севера» (Совмен, В.К. Переработка золотоносных руд с применением бактериального окисления в условиях Крайнего Севера / В.К. Совмен, В.Н. Гуськов, А.В. Белый и др. - Новосибирск: Наука, 2007. - 144 с).
Диссертация изложена на 122 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части из 4 глав, общих выводов и библиографического списка, включающего 165 наименований, содержит 46 рисунков, 8 таблиц.
Биоокисление сульфидных золотосодержащих руд и концентратов
Бактериальное окисление сульфидных минералов представляет собой сложный процесс, в основе которого лежат биологические, химические и электрохимические реакции [92-97]. Микроорганизмы в данном случае можно рассматривать как катализаторы, использующие в качестве источников энергии неорганические субстраты — Fe , серу и ее восстановленные формы, сульфидные минералы [98].
Существуют две точки зрения на механизм биоокисления. Согласно одной из них [2, 93, 99-101], роль бактерий заключается в окислении Fe2+ до иона Fe3+ (реакции 1.3 и 1.4), который взаимодействует с сульфидами химическим путем (косвенный или бактериально-химический механизм):
Авторы работы [101] говорят об образовании тиосульфатов или полисульфидов (в зависимости от сульфидного минерала) в качестве промежуточных продуктов, что представляется маловероятным, поскольку процесс проводится в сильнокислых средах.
В соответствии с другой точкой зрения, окисление происходит при непосредственном участии микроорганизмов (прямой или бактериальный механизм). В пользу этой теории можно привести результаты исследований методами сканирующей зондовой и электронной микроскопии [102-105], установивших факт прикрепления бактерий к поверхности минерала с помощью полисахаридного слоя, в котором и происходит ускорение растворения сульфидов. Кроме того, четко видны глубокие поры цилиндрической формы, ориентированные преимущественно параллельно кристаллооптическим осям, что предполагает прямой контакт поверхности с бактериальной мембраной. В [104, 105] показано, что биоокисление - это гетерофазный коррозионный процесс, в котором клетки атакуют сульфид, а результатом является коррозия в тонком слое между внешней бактериальной мембраной и поверхностью сульфида. Однозначного мнения о механизме прямого бактериального окисления еще не сформировалось. По-видимому, имеют место оба способа взаимодействия клетки с поверхностью минерала, при этом в зависимости от условий преобладает тот или иной тип.
В биоокислении золотосодержащего сырья участвуют бактерии родов Acidithiobacillus, Leptospirillum, Sulfobacillus, а также архебактерии, принадлежащие роду Ferroplasma [106]. Названные микроорганизмы способны к существованию только в сильнокислой среде (рН 1,4 - - 1,6), проявляют высокую толерантность к ионам различных металлов, для построения клеточной ткани используют только неорганические вещества, а необходимую для жизнедеятельности энергию получают, используя неорганические соединения серы и ионы Fe в качестве доноров электронов [13, 98]. Авторами [13, 106] было установлено, что использование ассоциации микроорганизмов позволяет получать лучшие показатели, чем применение отдельных культур.
Бактерии могут глубоко окислять широкий спектр сульфидных минералов при определенных температурах, кислотности среды и продолжительности процесса. Основные взаимодействия могут быть описаны следующими общими уравнениями [13]:
Одновременно протекают процессы осаждения, которые играют принципиальную роль в дальнейшем вскрытии золота:
В России единственным предприятием, использующим биотехнологию (BIONORD) для переработки упорных золотомышьяковых руд (Олимиадинское месторождение), является ЗАО «Полюс» [13]. Интереса заслуживает тот факт, что способ реализован в условиях Крайнего Севера. Определены оптимальные параметры окисления сульфидных минералов: температура 25 - 30 С (разогрев достигается за счет теплового эффекта протекающих взаимодействий), рН на уровне 1,5 - 2,2, Т:Ж = 1:5, крупность исходного материала составляет 96 % класса -0,074 мм, время процесса при этом не превышает 120 часов. При указанной продолжительности удается достичь следующих значений степени превращения минералов: арсенопирит - 92-96 %, пирротин и пирит - 76-91 %, сульфидная сера - 84-89 %, сульфидные минералы сурьмы - 40-72 %. Основным фактором, влияющим на рН при биоокислении, является соотношение содержаний моносульфидов (арсенопирит и пирротин) и дисульфида железа (пирит), поскольку окисление первых сопровождается расходованием кислоты (реакции 1.5 и 1.7), а в случае пирита кислотность среды увеличивается (реакция 1.6). Кроме того, на изменение рН пульпы влияет присутствие в сырье карбонатов, взаимодействующих с кислотой.
Необходимо упомянуть одно из важнейших свойств бактерий — способность адаптироваться к условиям среды, что может быть использовано для повышения их активности.
На основании вышеизложенного следует заключить, что биоокисление может рассматриваться как перспективный, экологичный и легко реализуемый процесс, позволяющий получать удовлетворительные показатели извлечения золота из упорных золотомышьяковых сульфидных руд. Безусловно, необходимо совершенствование данного метода с целью сокращения его продолжительности и адаптации микроорганизмов к изменяющемуся составу сырья.
Нужно отметить, что получаемый продукт — биокек — отличается от рудного сырья более высокими концентрациями золота, некоторых соединений серы, сурьмы, других элементов, значительным количеством шламистой фракции и потому требует разработки специальных способов его переработки.
Исследование поведения элементной серы и сульфидов сурьмы при нейтрализации биокеков
Исследование поведения элементной серы и сульфидов сурьмы при осуществлении процесса нейтрализации биокека проводили с продуктом биоотделения Олимпиадинской золотоизвлекательной фабрики (ЗИФ). Для отделения кека биопульпу фильтровали на нутч-фильтре, промывали водой, подкисленной H2SO4 до рН 1 для предотвращения выпадения осадка основных соединений железа, сурьмы и мышьяка в результате гидролиза. Из полученного кека готовили пульпу с содержанием твердой фазы 45 - 50 %. При постоянном перемешивании вводили суспензию гашеной извести до достижения требуемого уровня рН, который варьировали в интервале 10,0 + 12,0. Процесс осуществляли двумя способами: 1. Нейтрализацией суспензией Са(ОН)2 до рН 10,0 + 12,0; 2. Нейтрализацией Са(ОН)2 до рН 9 и последующим добавлением NaOH до рН 10,0-12,0. После установления постоянного значения рН пульпу фильтровали на нутч-фильтре, твердую фазу отмывали водой и после высушивания при 70 С исследовали методами рентгенофазового анализа и растровой электронной микроскопии; концентрацию золота определяли методом пробирной плавки, серы — методом инфракрасной абсорбции, реализованном в анализаторе «CS-800» (Eltra, Германия). Концентрации сурьмы и мышьяка устанавливали после вскрытия пробы смесью азотной и хлороводородной кислот (1:3).
Содержание золота в жидкой фазе определяли атомно-абсорбционным анализом, общие концентрации Sb, As и S — с помощью атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой на спектрометре «IRIS». При исследованиях процессов окисления, имеющих место при барботировании сжатого кислорода через пульпу нейтрализованного биокека, использовали кек, полученный фильтрованием биопульпы Олимпиадинской ЗИФ на нутч-фильтре с последующей промывкой 0,1 М раствором H2SO4. Влажный продукт смешивали с водой до содержания 45 - 50 % твердой фазы, нейтрализовали до необходимого значения рН, барботировали кислород при давлении 2 атм (расход газа составлял 40 дм /ч), подаваемый посредством керамического диспергатора с размером пор 5 мкм (производство «БАКОР-ФильтрКерамика», Россия) [146], до достижения концентрации растворенного газа не ниже 10 мг/дм . Содержание кислорода в пульпе измеряли параллельно при помощи двух оксиметров: HI 9143 (HANNA) и «Aqua-oxygen meter». С целью изучения влияния щелочности пульпы на окисление процесс проводили при начальных значениях рН 10, 11 и 12. Для определения кинетических характеристик пробы отбирали через 30, 60, 120, 180, 240, 300, 360, 420 мин.
Для оценки эффективности операции предварительного окисления проведены исследования с технологическими продуктами: 1. «питание сорбции-1» гидрометаллургического отделения Олимпиадинской ЗИФ-2, представляющее собой биопульпу, нейтрализованную хвостами флотации до рН 5-6 и затем суспензией гашеной извести до рН 10,5-10,7; 2. «питание сорбции» гидрометаллургического отделения ЗИФ-3, представляющее собой отфильтрованный и промытый водой биокек, нейтрализованный суспензией гашеной извести до рН 10,8-11,4. В оба продукта добавляли суспензию гашеной извести до рН 12 и в течение 3 часов барботировали кислород посредством керамического диспергатора при разных расходах с целью определения оптимального значения начальной концентрации газа в пульпе цианирования. В ходе эксперимента контролировали значения рН и концентрации кислорода в пульпе, которые служили косвенной оценкой протекания процесса. Каждую пробу фильтровали на нутч-фильтре, твердую фазу промывали водой и после высушивания анализировали методами рентгенофазового анализа, растровой электронной и оптической микроскопии, концентрацию золота определяли методом пробирной плавки, общее содержание серы — методом инфракрасной абсорбции на анализаторе «CS-800» (Eltra, Германия). Концентрации сурьмы и мышьяка определяли после вскрытия пробы смесью азотной и хлороводородной кислот (1:3) атомно-эмиссионной спектрометрией с индуктивно-связанной плазмой на спектрометре «IRIS».
Содержание мышьяка в сульфидных формах находили по разности общей концентрации и содержания его в растворе, полученном обработкой пробы хлороводородной кислотой (для растворения кислородсодержащих соединений мышьяка). Сульфидные соединения сурьмы переводили в раствор кипячением с винной кислотой. Содержание золота в жидкой фазе определяли атомно-абсорбционным методом, общие концентрации Sb, As и S — с помощью атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой на спектрометре «IRIS».
Физические и физико-химические методы исследования продуктов
Для изучения морфолого-метрических характеристик и состава золота, а также различных минералов на микроуровне был использован сканирующий электронный микроскоп «LEO EVO Н50» (Karl Zeiss) с детектором вторичных электронов Everhardt Thornly и детектором отраженных электронов 4Q-BSD, снабженный рентгеновским микроанализатором INCA Energy (Oxford instruments). Съемку проводили при ускоряющем напряжении 20 кВ, вакуум в рабочей области поддерживали на уровне 10" — 10" Па. С целью улучшения оттока электронов на образец напыляли графит.
Структурно-текстурные особенности твердых фаз, оптические свойства и количественные характеристики минералов определяли в отраженном свете оптического микроскопа «OLYMPUS ВХ 51» при увеличениях 100х - 1000х.
Образцы для микроскопических исследований готовили смешением пробы с эпоксидной смолой. После отверждения поверхность шлифовали и полировали с целью устранения трещин и повреждений искусственного происхождения. Полученный брикет (d = 25 — 30 мм) при помощи токопроводящего клея закрепляли на предметном столике микроскопа.
Вещественный состав осадков устанавливали рентгенофазовым методом с использованием дифрактометра «XRD-7000» (Shimadzu). Условия сканирования: излучение Си Ка, скорость сканирования 1,5 7мин с шагом 0,03, время накопления в точке 1,2 с, область сканирования 20 = 5 - - 70. Полученные дифрактограммы обрабатывали по стандартной процедуре и расшифровывали с использованием базы данных JCPDS.
Концентрацию серы в твердых образцах определяли с помощью анализатора «CS-800», принцип действия которого заключается в сжигании навески в токе кислорода при температурах 1250 — 1400 С в индукционной печи и последующем определении образовавшегося оксида серы методом инфракрасной абсорбции. Количество элементной серы и серы, представленной сульфидами, определяли гравиметрическим методом [123, 124].
Общие концентрации сурьмы и мышьяка определяли методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой из раствора (IRIS Intrepid DUO с полупроводниковым CID детектором) при длинах волн 189,042 и 193,759 нм (As), 206,833 и 217,581 нм (Sb). Пробу вскрывали смесью азотной и хлороводородной кислот (1:3) при микроволновой обработке в печи Multiwave 3000. Для перевода в раствор сульфидных соединений сурьмы пробу вскрывали кипячением с винной кислотой. Содержание мышьяка в сульфидных формах находили по разности общей концентрации и содержания As в растворе, полученном обработкой пробы хлороводородной кислотой (для растворения кислородсодержащих соединений мышьяка).
Для определения концентрации золота в жидких фазах использовали метод атомно-абсорбционной спектрофотометрии (АА-6800, Shimadzu) с дейтериевым корректором фона при А, = 242,8 нм и ширине щели 0,5 мм (МА ИАЦ-5 8-2004).
Для установления качественного состава растворов применяли метод спектрофотометрии в УФ и видимой областях спектра (Lambda 950, Perkin Elmer). Сканирование осуществляли в диапазоне длин волн 175 - - 3300 нм в кюветах толщиной 1 и 10 мм. Метод был использован также для определения содержаний CN" и CNS".
Концентрации золота в твердых фазах определяли методом пробирной плавки на свинцовый коллектор (навеска пробы 10-40 г).
Низкие содержания золота в твердых фазах определяли атомно-абсорбционным анализом из раствора после вскрытия пробы в смеси азотной и хлороводородной кислот (1:3) и последующего концентрирования экстракцией изоамиловым спиртом.
Элементная сера является одной из основных примесей, затрудняющих переработку золотосодержащих руд и концентратов гидрометаллургическими методами [2, 3, 148]. Поскольку наиболее эффективный процесс извлечения золота - цианирование - проводится в щелочной среде, в сырье предварительно добавляется, как правило, суспензия гидроксида кальция. Проведенный обзор литературных источников позволяет говорить о недостаточно подробном рассмотрении вопроса о поведении элементной серы в подобных системах, в которых наряду с CN"- и ОН - ионами присутствуют сульфид- и полисульфид-ионы как продукты растворения S, способные ускорять переход последней в жидкую фазу и увеличивать ее растворимость. Встречаются лишь отдельные -данные о растворимости, а также кинетике и термодинамике растворения элементной серы в растворах гидроксидов некоторых металлов [59, 149, 150, 151]; более подробно изучены системы в расплавленном состоянии [ПО, 152, 153]. Известно [154], что процесс растворения серы включает ряд последовательных стадий: адсорбцию ОН" - ионов на поверхности серы, отрыв атомов S и переход их в раствор в виде групп "8(S — ОН)"; присоединение еще одного иона ОН" с последующим превращением по схеме
Распределение форм образующихся соединений было изучено при 25, 35 и 50 С (рис. 3.1.1, 3.1.2) [155]. Как видно из полученных данных, в растворах гидроксида натрия больших концентраций (1 М) образуются преимущественно полисульфидные соединения, что связано, очевидно, с большей ионной силой, способствующей поляризации связей S-OH на начальной стадии растворения, а также протеканием менее энергоемкого взаимодействия nS + S2" — Sn2\
Поведение элементной серы и сульфидов сурьмы при нейтрализации продуктов биоокисления
Проведены исследования поведения элементной серы и сульфидов сурьмы при нейтрализации кека биоокисления сульфидного золотосодержащего флотоконцентрата Олимпиадинской ЗИФ. Процесс осуществлялся двумя способами: нейтрализацией кека суспензией гашеной извести до рН 10 - 12 и нейтрализацией суспензией гашеной извести до рН 9 с добавлением раствора NaOH до рН 10 - - 12 (для создания условий производственного процесса). Поскольку руда Олимпиадинского месторождения содержит значительное количество мышьяка, в ходе эксперимента контролировали его переход в раствор. Результаты исследований представлены в табл. 3.4.1 и 3.4.2. Как видно, полученные данные хорошо коррелируют с результатами исследований модельных систем. В процессе нейтрализации биокека при достижении рН 11,5 — 12,0 жидкая фаза приобретает характерное желтое окрашивание, которое обусловлено появлением в растворе полисульфид-анионов, а также растворимых сульфидных комплексов сурьмы. Проведенным анализом жидкой фазы установлено, что основное количество серы в ней представлено сульфидами, концентрация которых монотонно увеличивается при повышении рН и достигает 10,3 г/дм в растворе с рН 12,0. Большее содержание S в случае добавления гидроксида натрия может быть связано с большей ионной силой раствора.
Переход сурьмы и мышьяка в раствор монотонно увеличивается при введении ОН" в пульпу, но при рН 12 в случае нейтрализации известью концентрация As в растворе снижается, что может являться следствием образования малорастворимых арсенатов кальция, т.к. при втором способе ведения процесса указанное явление не наблюдается. Общая концентрация Sb в жидкой фазе резко увеличивается при рН 12 в пульпах, нейтрализованных NaOH, что связано, вероятно, с интенсификацией процессов растворения как элементной серы, так и сульфидов сурьмы. При этом в твердой фазе количество серосодержащих соединений сурьмы монотонно увеличивается, что может быть объяснено превращением кислородсодержащих соединений в сульфидные при контакте с раствором, содержащим ионы Sn2", образовавшиеся при взаимодействии S0 с ОН" [163]. Следует отметить, что при добавлении щелочи в пульпу до рН 12,0 происходит растворение золота, концентрация которого в жидкой фазе достигает 6,0 мг/дм . Данное наблюдение можно объяснить образованием в щелочной среде растворимых комплексов [Au2(HS)2S2] " и [Аи(82Оз)2] " [164]. 1. Установлено, что в щелочных растворах высоких концентраций основными продуктами растворения серы являются полисульфиды. Разбавление приводит к тому, что преобладающей формой становятся кислородсодержащие соединения. 2. Растворимость элементной серы и сульфидов сурьмы в большей степени зависит от концентрации ионов S ". Максимум растворимости серы в исследованном диапазоне концентраций ОН" и S " при 20 С составил 3631мг/дм3, Sb2S3 - 2099 мг/дм3 (в пересчете на Sb), Sb2S5 - 2870 мг/дм3 (в пересчете на Sb). 3.
В цианидсодержащих системах большее влияние на растворимость серы оказывает концентрация CN", на растворимость сульфидов сурьмы -концентрация ОН". Максимум растворимости элементной серы при 20 С составил 867,6 мг/дм , Sb2S3 и Sb2S5 - 1109 и 1972,9 мг/дм (в пересчете на Sb), соответственно. Повышение температуры увеличивает переход серы и сульфидов сурьмы в раствор. 4. Установлено, что процессы протекают в диффузионном режиме. 5. В технологическом процессе нейтрализации биокека на начальном этапе преимущественно протекают реакции, наблюдаемые в разбавленных щелочных растворах с образованием соответствующих сернистых соединений. При добавлении большего количества извести и раствора NaCN на стадии цианирования жидкая фаза как растворитель элементной серы приближается по своим свойствам к раствору NaOH высокой концентрации с соответствующими изменениями в процессе растворения серы и сульфидов сурьмы. 6. Высокая концентрация растворенной серы приводит к ухудшению сорбции Au(CN)2" из-за образования большого количества CNS" (до 25 ті дм). 7. Образующиеся полисульфиды окисляются кислородом до S0, которая затем реагирует с ОН" и CN", что приводит к нецелесообразному перерасходу реагентов.
