Research on Hydrometallurgical Processing of Gold-Concentrate of Jamgyr Deposit

Abstract

Проведены лабораторные исследования по переработке золотосодержащего концентрата месторождения «Джамгыр» с помощью реагента JIN CHAN (Цзинь Чань). Изучено влияние концентрации JIN CHAN, продолжительность выщелачивания, температура раствора. В результате исследований извлечение золота и серебра в раствор по бесцианидной технологии составило 97,5 и 96 % соответственно. Переработку полученных растворов методом сорбции проводили на ионообменной смоле МА940BG (gold), извлечение целевых компонентов из раствора в ионообменную смолу составило: Au - 100,0 %, Ag - 77,5 %.

Alternate abstract:

Laboratory studies have been carried out on the processing of gold-bearing concentrate from the "Jamgyr" deposit using the JIN CHAN reagent. The influence of the concentration JIN CHAN, the duration of leaching, the temperature of the solution were studied. As a result of research, the extraction of gold and silver into solution using cyanide-free technology was 97,5% and 96%, respectively. The processing of the obtained solutions by the method of sorption was carried out on the MA940BG (gold) ion-exchange resin with the extraction of target components from the solution into the ion-exchange resin: Au - 100,0%, Ag - 77,5%.

Headnote

Received 15.12.2020, received in revised form 12.02.2021, accepted 21.03.2021

Abstract. Laboratory studies have been carried out on the processing of gold-bearing concentrate from the "Jamgyr" deposit using the JIN CHAN reagent. The influence of the concentration JIN CHAN, the duration of leaching, the temperature of the solution were studied. As a result of research, the extraction of gold and silver into solution using cyanide-free technology was 97,5% and 96%, respectively. The processing of the obtained solutions by the method of sorption was carried out on the MA940BG (gold) ion-exchange resin with the extraction of target components from the solution into the ion-exchange resin: Au - 100,0%, Ag - 77,5%.

Keywords: gold, concentrate, leaching, ecological reagent, sorption.

Аннотация. Проведены лабораторные исследования по переработке золотосодержащего концентрата месторождения «Джамгыр» с помощью реагента JIN CHAN (Цзинь Чань). Изучено влияние концентрации JIN CHAN, продолжительность выщелачивания, температура раствора. В результате исследований извлечение золота и серебра в раствор по бесцианидной технологии составило 97,5 и 96 % соответственно. Переработку полученных растворов методом сорбции проводили на ионообменной смоле МА940BG (gold), извлечение целевых компонентов из раствора в ионообменную смолу составило: Au - 100,0 %, Ag - 77,5 %.

Ключевые слова: золото, концентрат, выщелачивание, экологический реагент, сорбция.

(ProQuest: ... denotes formulae omitted.)

Введение

Основным реагентом в гидрометаллургии получения золота и серебра из руд является цианид натрия, который применяется уже более 100 лет. Цианистый процесс обеспечивает извлечение порядка 80-90 % золота и серебра. Этот способ обладает существенными технологическими и экономическими преимуществами по сравнению с прочими металлургическими технологиями [1, 2].

Однако цианид относится к категории сильнодействующих ядовитых веществ, и его применение сопровождается большим объемом комплексных мероприятий: обеспечение безопасности обслуживающего персонала, обезвреживание цианидов в хвостах, экологические требования при складировании отходов цианирования. Это все дополнительные затраты, ухудшающие экономику процесса [3-8].

В связи с этим ведутся интенсивные работы по изучению возможностей замены цианидов другими альтернативными растворителями. В настоящее время известны альтернативные выщелачивающие системы, способные переводить золото и серебро в растворимое состояние. Наиболее известны из них тиомочевина, тиосульфаты натрия и аммония, галоиды (хлор, бром, йод) [5-9]. Тем не менее ни один из технологических вариантов с использованием нецианистых растворителей золота и серебра пока не может претендовать на роль универсального гидрометаллургического процесса, каковым в настоящее время является цианирование [3, 10].

Опубликована информация, что в Китае запатентован новый экологически чистый реагент для выщелачивания золота и серебра без цианида. Реагент представляет собой химическую смесь, состоящую из натриевой соли, полимеризованного цианамида натрия, щелочного тиокарбамида и стабилизатора. Он изготовлен из обычных химических материалов, таких как мочевина, каустическая сода, карбонат натрия и сульфид натрия, смешанных с подходящим катализатором [10, 11].

Многочисленными исследованиями установлено, что растворение золота в цианистых растворах в присутствии кислорода протекает по следующей реакции:

... (1)

золотоцианистый натрий диссоциирует на ионы:

... (2)

Таким образом, золото в растворе находится в составе комплексного цианистого иона [Au(CN)2]-. Согласно современным представлениям процесс растворения золота в цианистых растворах электрохимический и подчиняется общим закономерностям электрохимической коррозии металлов [12, 13].

Важным предметом и направлением исследований в горнодобывающей и металлургической сфере является поиск нового выщелачивающего средства для золота вместо высокотоксичного цианида [2, 10, 11].

В целях разработки промышленной безопасной технологии выщелачивания золота и серебра с помощью экологически чистого выщелачивающего препарата вместо традиционного цианирования были изучены факторы, влияющие на процесс выщелачивания с помощью реагента JIN CHAN («Цзинь Чань»).

Реагент марки JIN CHAN - экологически чистый заменитель цианида, предназначен для ускорения процесса выщелачивания золота и серебра из руд и концентратов с большим содержанием серы, мышьяковистых, сернистых и окисленных руд и связывания металла в пульпе.

Экспериментальная часть

Для проведения исследований по выщелачиванию использовали концентрат из месторождения «Джамгыр» (Казахстан), его химический состав приведен в табл. 1.

Исследования проводили в термостатированном реакторе марки «Minni-50-1» с перемешиванием (170 об/мин), изучали влияние концентрации реагента JIN CHAN в интервале от 3,3 до 46,66 г/дм3, продолжительности выщелачивания 1-5 ч и температуры раствора 30-50 °С при отношении Ж:Т-3:1, в раствор вводили Ca O.

Результаты и их обсуждение

Условия и полученные результаты по влиянию концентрации реагента JIN CHAN, продолжительности и температуры выщелачивания на извлечение золота, серебра и меди в раствор представлены в табл. 2.

Как демонстрируют данные рис. 1, концентрация реагента оказывает определенное влияние на извлечение компонентов в раствор.

При малой концентрации 3,3 г/дм3 извлечение золота и серебра составило 93,5, 93,14 % соответственно. Вероятно, нехватка выщелачивающего агента приводит к образованию поверхностных пленок, затрудняющих доступ к непрореагировавшим частицам.

Концентрация реагента более 5 г/дм3 приводит к повышению показателей извлечения. Дальнейшее повышение концентрации реагента не оказывает влияние на извлечение золота и серебра. В результате экспериментов определена оптимальная концентрация реагента JIN CHAN - 10-12 г/дм3, при этом извлечение компонентов в раствор составило: Au - 96,0 %; Ag - 96,0 %; Cu - 29,31 %.

Изучено влияние температуры раствора в интервале 30-50 °С на извлечение ценных компонентов в следующих условиях:

- концентрация реагента JIN CHAN - 20 г/дм3;

- отношение Ж:Т=3:1;

- продолжительность выщелачивания - 5 ч.

Графики частных зависимостей влияния температуры раствора (t, °С) на извлечение золота (а), серебра (б) и меди (в) в раствор представлены на рис. 2 и в табл. 2.

Из литературных источников известно [5], что при цианировании повышение температуры имеет двоякое воздействие: с одной стороны, интенсивность растворения золота несколько возрастает за счет повышения скорости химического взаимодействия и в некоторой степени увеличения скорости диффузии реагентов, с другой - также увеличивается скорость протекания побочных реакций, что ведет к загрязнению раствора и перерасходу реагента. В свою очередь, снижается растворение кислорода в растворе, что вызывает разложение цианидов. Повидимому, эти особенности проявляются и в данном случае.

С ростом температуры от 30 до 50 оС извлечение золота, серебра в раствор увеличивается, что обусловлено увеличением скорости диффузии. При этом извлечение ценных компонентов в исследуемом интервале повышается: Au - 97,0 %; Ag - 97,0 %; Cu - 31,4 %.

Влияние продолжительности выщелачивания изучено в интервале от 1 до 5 ч на извлечение золота, серебра и меди в раствор при следующих условиях:

- отношение Ж:Т=3:1;

- температура (t) 40 °C;

- концентрация реагента JIN CHAN 20 г/дм3.

Результаты проведенных исследований представлены в табл. 2 и на рис. 3.

Результаты экспериментов (табл. 2) показывают, что с увеличением продолжительности выщелачивания с 1 до 3 ч извлечение ценных компонентов возрастает и далее практически не меняется. Таким образом, наибольшая скорость и полнота растворения золота и серебра достигается при продолжительности 3 ч; большая скорость растворения серебра в начальный момент (первые 2-3 ч) объясняется взаимодействием реагента JIN CHAN с минералом, в котором содержится почти 50 % всего серебра, находящегося в концентрате.

Аналогично проведены исследования по выщелачиванию золота и серебра из концентрата «Джамгыр» с использованием цианида натрия. Исследования проводили при следующих условиях:

- отношение Ж:Т=3:1;

- температура (t) 40 °C;

- продолжительность 4 ч.

Концентрацию цианида натрия задавали в интервале 3,3 и 6,7 г/дм3.

Условия и полученные результаты представлены в табл. 3.

Согласно полученным данным, выщелачивание с использованием реагента JIN CHAN обеспечивает сопоставимые с процессом цианирования значения извлечения золота и серебра в раствор. По золоту, с учетом максимальной положительной погрешности, извлечение составляет не менее 97,5 %. Указанное позволяет рекомендовать данный реагент для использования в процессах извлечения золота и серебра из концентрата месторождения «Джамгыр».

Сорбционное извлечение золота и серебра из раствора выщелачивания проводили на ионообменной смоле MA940BG (gold).

Сорбционный каскад представляет собой две последовательно соединенные колонки (1-я - на насыщение; 2-я - на проскок) в следующих условиях:

- удельный объем сорбционной колонны - 0,18 дм3;

- скорость сорбции - 7,5 уд. об/ч или 1,35 дм3/ч;

- направление продуктивного раствора снизу-вверх;

- температура комнатная.

Для контроля степени насыщения ионита в процессе сорбции каждый час проводился отбор проб раствора после прохождения каскада.

После окончания процесса сорбции в каскад дозирующим насосом подавалась вода для промывки ионообменной смолы.

Водная промывка проводилась в следующих условиях:

- скорость промывки - 7,5 уд. об/ч или 1,35 дм3/ч;

- объем промывной воды - 4 уд. об или 0,72 дм3;

- температура комнатная.

После водной промывки из 1-й колонны каскада было отобрано 10 см3 смолы для проведения химического анализа.

Насыщенный сорбент направляли на десорбцию золота и серебра сернокислым раствором тиомочевины [14, 15].

На основании полученных данных в процессе сорбции извлечение целевых компонентов из раствора в ионообменную смолу составило: Au - 100,0 %, Ag - 77,5 %.

Заключение

Проведены лабораторные исследования по переработке золотосодержащего концентрата месторождения «Джамгыр». Изучали влияние концентрации реагента JIN CHAN в интервале от 3,3 до 46,66 г/дм3; продолжительность выщелачивания - от 1 до 5 ч; температура раствора 30-50 °C. В результате проведенных экспериментов достигнуты показатели по извлечению в раствор по бесцианидной технологии:

* Au - 97,5 %;

* Ag - 96,0 %.

Переработка полученных растворов методом сорбции на активированный уголь или ионообменную смолу позволит получить сплав Доре с извлечением золота и серебра не менее 95 % для последующего аффинажа.

Sidebar

Citation: Karimova L.M., Zakharyan D.V., Agapitov Ya.E. Research on hydrometallurgical processing of gold-concentrate of jamgyr deposit, J. Sib. Fed. Univ. Eng. & Technol., 2021, 14(2), 166-174. DOI: 10.17516/1999-494X-0297

© Siberian Federal University. All rights reserved

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-Non Commercial 4.0 International License (CC BY-NC 4.0).

Цитирование: Каримова, Л.М. Исследования по гидрометаллургической переработке золотосодержащего концентрата месторождения «Джамгыр» / Л.М. Каримова, Д.В. Захарьян, Я.Е. Агапитов // Журн. Сиб. федер. ун-та. Техника и технологии, 2021, 14(2). С. 166-174. DOI: 10.17516/1999-494X-0297

Footnote

* Corresponding author E-mail address: [email protected]

References

Список литературы / References

[1] Лодейщиков В. В. Извлечение золота из упорных руд и концентратов. М.: Недра, 1968. 204 с. [Lodeyshchikov V. V. Extraction of gold from refractory ores and concentrates. Moscow, Nedra, 1968. 204 p. (in Russian)]

[2] Верхозин С. С. Новые нецианистые реагенты для выщелачивания золота производства КНР. Золотодобыча, 2016, 215. https://zolotodb.ru/article/11540 [Verkhozin S. S. New Non-Cyanide Reagents For Leaching Gold Produced In China. Zolotodobycha, 2016, 215. https://zolotodb.ru/article/11540 (in Russian)]

[3] Барченков В. В., Кудияров Н. Ю. Опыт применения в Китае нецианистого реагента Flotent Gold SC570 для выщелачивания золота из руд. Золотодобыча, 2016, 215. https://zolotodb.ru/article/11546. [Barchenkov V. V., Kudiyarov N. Yu. Experience of using non-cyanide reagent Flotent Gold SC570 for leaching gold from ores in China. Gold mining, 2016, 215. https://zolotodb.ru/article/11546 (in Russian)]

[4] Хуан Лихуан. Техника добычи золота и серебра. Пекин: Металлургическая промышленность, 2009. [Huang Lihuang. Gold and silver mining technique. Beijing, Metallurgical Industry Press, 2009 (in Russian)]

[5] Guangxi Senhe High Technology Co., L., 30/10/2018. Jinchan gold ore dressing agent, leaching reagent, sodium cyanide replacement, s. l. https://jinchan.en.ecplaza.net/products/jinchan-gold-ore-dressingagentleaching-reagentsodium_4092507

[6] Aylmore M.G. and Muir D.M. Thiosulfate leaching of gold-a review. Minerals Engineering, 2001, 14(2), 135-174.

[7] Breuer P. and Jeffrey. Thiosulfate leaching kinetics of gold in the presence of copper and ammonia. Minerals Engineering, 13(10), 1071-1081.

[8] Grosse A.C., Dicinoski G.W., Shaw M.J. and Haddad P.R. Leaching and recovery of gold using ammoniacal thiosulfate leach liquors (a review). Hydrometallurgy, 2003, 69(1), 1-21.

[9] Ha V.H., Lee J.-c., Jeong J., Hai H.T. and Jha M.K. Thiosulfate leaching of gold from waste mobile phones. Journal of Hazardous Materials, 2010, 178(1), 1115-1119.

[10] Lu Chaofei, Dan Xiaoye, Yun Yaxin, Ju Yonghui, Zhang Tao, Wang Yibing, Que Xiaofeng, Kang Jihong. Extraction of gold from concentrates with the environmentally friendly Jin chan leaching agent. Gold, 2014 (5).

[11] Beyuo M., Abaka-Wood G.B., Asamoah R.K., Kabenlah A. and Amankwah R.K. A Comparative Study of Sodium Cyanide and Jinchan TM Gold Leaching Reagents: A Case Study at Goldfields Ghana Limited. 4th UMaT Biennial International Mining and Mineral Conference, 2016, pp. MR195-199.

[12] Плаксин И. Н. Металлургия благородных металлов. М.: Металлургиздат, 1958. 338 с. [Plaksin I. N. Metallurgy of precious metals. Moscow, Metallurgizdat, 1958. 338 p. (in Russian)].

[13] Масленицкий И.Н., Чугаев Л. В. Металлургия благородных металлов. М.: Металлургия, 1972. 367 с. [Maslenitskiy I. N., Chugaev L. V. Metallurgy of precious metals. Moscow, Metallurgy, 1972. 367 p. (in Russian)].

[14] Лодейщиков В.В., Игнатьев К. Д. Рациональное использование серебросодержащих руд. М.: Недра, 1973. 224 с. [Lodeyshchikov V. V., Ignatiev K. D. Rational use of silver-bearing ores. Moscow, Nedra, 1973. 224 p. (in Russian)]

[15] Лодейщиков В. В. Технология извлечения золота и серебра из упорных руд. Иркутск: ОАО «Иргиредмет», гиредмет», 1999. 31 с. [Lodeyshchikov V. V. Technology for the extraction of gold and silver from refractory ores. Irkutsk, JSC «Irgiredmet», 1999. 31 p. (in Russian)]