Извлечение золота из коренных руд

Основные методы извлечения золота приведены ниже на рисунке 12.19.

Основным методом обогащения коренных руд золота является флотация.

В последние годы на золотоизвлекательных фабриках происходит усиленное внедрение и совершенствование флотационного обогащения.

На многих фабриках флотация стала ведущим процессом, на других - роль ее из года в год возрастает.

В настоящее время на отечественных золотоизвлекательных фабриках флотации подвергают около 65% руд. Расширение практики флотационного обогащения золотых руд обеспечивает повышение полноты извлечения золота, извлечение ценных попутчиков этого металла и снижение эксплуатационных расходов.

Наиболее полно изучены флотационные свойства свободного золота с чистой поверхностью. Собирателями для такого золота являются ксантогенаты, дитиофосфаты, меркаптаны, соли жирных кислот. Из ксантогенатов эффективным собирателем является бутиловый, он обеспечивает большую гидрофобизацию поверхности золота, чем ксантогенаты с менее длинной углеводородной цепью.

цианирование

Методы извлечения золота из коренных руд

выщелачивание

гравитация

флотация

кучное

чановое

с предварительным окислением

прочие

Рис.12.19. Методы обогащения золота из коренных руд

Поверхность золота непосредственно после обнажения практически не покрывается ксантогенатом и только после непродолжительного контакта с воздухом или водой начинается закрепление собирателя. Количество собирателя на поверхности золота возрастает с увеличением концентрации в растворе и продолжительности контакта. В опытах использовали этиловый ксантогенат калия с S³⁵. Концентрация ксантогената в растворе составляла 0,5 мг/л. Количество адсорбированного ксантогената выражено в процентах от количества, соответствующего одному расчетному мономолекулярному слою. В процессе контакта происходит взаимодействие поверхности золота с кислородом воздуха или кислородом, растворенным в воде. Термодинамическими расчетами и электронографическими исследованиями установлено, что взаимодействие представляет собой окислительный процесс на поверхности золота с отдачей электронов окислителю-кислороду. В обычных условиях на золоте образуются окисные пленки толщиной 30А. Толщина пленки зависит от давления кислорода и длительности взаимодействия.

Адсорбция ксантогената на поверхности золота представляет собой сложный процесс. Ксантогенат адсорбируется не по всей поверхности золота, а на отдельных ее участках и покрытия имеют неравномерный пятнистый характер. В первый момент скорость адсорбции максимальна – происходит химическое взаимодействие ксантогената и золота (AuROCSS). Затем скорость адсорбции прогрессивно снижается и образующиеся покрытия уже не соответствуют по своему составу ксантогенату золота. Максимальное количество адсорбированного ксантогената может достигать 10*10¯^³ г/см², при этом толщина покрытия равна нескольким десяткам условных мономолекулярных слоев. При обычных флотационных концентрациях ксантогената (менее 0,1 г/мл) покрытие на золоте количественно соответствует мономолекулярному слою, а количество – составу ксантогената золота.

В число реагентов, в присутствии которых нередко осуществляется флотация свободного золота, входят цианид, сернистый натрий, щелочи, сульфит натрия, медный купорос, жидкое стекло, крахмал, полиакриламид. По подавляющему действию на свободное золото анионы первых четырех реагентов располагают в следующий ряд:

S²¯>CN¯>OH¯>SO₃^2-

Подавляющее действие сернистого натрия изучено сравнительно хорошо. Небольшое количество этого реагента подавляет свободное золото, в то время как другие минералы, например пирит, еще флотируют. Порошок золота в условиях беспенной флотации не флотируют при концентрации Na₂S в растворе 0,025 г/л. Сернистый натрий снижает адсорбцию ксантогената на золото: при концентрации соединения в растворе 0,1 г/л адсорбция ксантогената полностью прекращается. Кроме этого, сернистый натрий, химически взаимодействуя с поверхностью золота, образует сульфид Au₂S. В результате поверхность золотин гидрофилизуется и они теряют способность к флотации.

Подавляющее действие цианида объясняют, в частности, его способностью растворять ксантогенат золота. Последний растворяется в цианистых растворах гораздо лучше, чем ксантогенаты других металлов. Циан-ион не только удаляет с поверхности золота собиратель, но и сам адсорбируется на свободных участках поверхности или на участках, занятых ранее собирателем. Подавляющее действие цианида резко возрастает в щелочной среде, особенно в известковой. Совместное действие цианида и щелочи сильнее, чем действие каждого из этих реагентов в отдельности. Цианистый комплекс K₂Zn(CN)₄ хорошо растворяет низшие ксантогенаты золота, например этиловый. Поэтому указанный комплекс подавляет золото, если флотация проводится с использованием ксантогенатов с короткой углеводородной цепью. Высшие ксантогенаты золота более устойчивы к этому подавителю.

Флотируемость свободного золота в щелочной среде зависит от вида щелочи и не изменяется до значений рН растворов 9,5 в известковой среде, 10,8 – в содовой и 11,8 – в среде NaOH. Эти данные получены для чистого золота методом беспенной флотации. При значениях рН выше указанных флотационная способность золота снижается. Подавляющая способность щелочей в какой-то мере связана с их способностью снижать адсорбцию собирателя в золоте. Количество адсорбированного ксантогената снижается с увеличением рН, особенно за счет извести. Но снижение адсорбции собирателя не единственная причина подавляющего действия щелочей. Имеют место и другие процессы, приводящие к подавлению золота. Это может быть и непосредственно взаимодействие ионов OH¯ с поверхностью золота или адсорбция ионов Na⁺, Ca⁺, HCO3¯ и CO3^²¯.

В кислой среде флотируемость свободного золота хуже, чем в нейтральной. Адсорбция ксантогената в кислой среде прямолинейно снижается с уменьшением рН раствора. Зависимость адсорбции ксантогената от рН раствора, сернистого натрия и цианида на рис.8. Результаты получены при перемешивании порошка химически чистого золота в растворе изоамилового ксантогената, меченного .

По данным, полученным при наблюдении за прилипаемостью пузырьков воздуха к поверхности золота, сульфит натрия снижает флотируемость золота лишь при концентрации в растворе 0,06% и выше. Подавителем свободного золота является и медный купорос.

Жидкое стекло и крахмал в случае повышенных расходов снижает способность золота к флотации. Перед флотацией золотых руд иногда производится сгущение пульпы с использованием различных флокулянтов, в частности полиакриламида. Полиакриламид адсорбируется на поверхности золота и увеличивает ее смачиваемость. Однако покрытие этого реагента на золоте весьма непрочны и, как показывает практика, он не вызывает ухудшение флотации свободного золота.

Влияние на флотируемость золота соединений, переходящих в жидкую фазу из руды, изучалась путем флотации порошка золота из смеси с различными минералами. Флотационные свойства золота в присутствии кварца практически не изменяются. Подавление золота щелочами в этом случае происходят при тех же значениях рН, что и в беспенной флотации. Флотируемость золота снижается, если флотировать порошок этого металла из смеси с сульфидами – пиритом, арсенопиритом, пирротином и халькопиритом. Самая низкая флотируемость наблюдается из смеси с пиритом, если флотацию вести при естественной щелочности в пиритной пульпе (рН=4,8). Добавление щелочей в пиритную, а так же пирротиновую пульпы повышает извлечение золота. Наибольшее извлечение достигается при максимальном поглощении щелочи этими минеральными пульпами. С появлением в пульпах свободной щелочи флотация подавляется. При флотации золота из смесей с халькопиритом и арсенопиритом извлечение его не снижается до рН=10-11 в среде Na₂CO₃ или NaOH и до рН=9-10 в известковой среде. Больше того, небольшие количества свободной щелочи повышают извлечение золота.

Крупность частиц золота в значительной мере определяет их поведение при флотации. Практикой флотации и исследованиями установлено, что золото крупнее 0,1 мм флотирует неудовлетворительно. Предельный размер переходящих в концентрат золотин зависит от их формы и структуры, плотности пульпы, характера пены конструкции флотомашины и ряда других факторов. Крупные золотины чаще всего имеют пластинчатую форму. В хвостах флотации остаются золотины относительно с большой массой и малоразвитой поверхностью, т. е. золотины монолитные по структуре и округлые по форме. Крупные тяжелые золотины лучше флотируют в более плотной пульпе при наличии обильной и устойчивой пены, а так же в пневматических машинах. В пневматических машинах в большей степени, чем в механических, обеспечены условия для сравнительно спокойного подъема и удаления из камеры пузырьков воздуха с закрепленными на них золотинами. Однако и в лучших условиях крупное золото флотирует не полностью, поэтому его извлекают перед флотацией гравитационными способами или амальгамацией.

Флотируемость золота с примесями и золота с покровными образованиями отличается от флотируемости химически чистого или высокопробного золота с чистой поверхностью. Чистое золото после непродолжительного воздействия кислорода адсорбирует меньше собирателя, чем золото с примесями серебра и меди. Однако при более длительном действии кислорода наблюдается обратная картина: из-за развивающегося процесса окисления адсорбция собирателя на золоте с примесями снижается и становится меньше, чем на чистом золоте. Металлические примеси тем больше понижают флотируемость золота, чем легче они окисляются. Золото с примесями легче подавляется, особенно в известковой среде. В хвостах промышленной флотации часто встречаются золотины, имеющие в своем составе много меди или железа. С трудом поддается флотации частично амальгамированное золото и золото в составе амальгамы.

Покровное образование на золотинах – одна из причин потерь золота при флотации. В хвостах флотации часто присутствуют золотины, покрытые пленкой гидроокислов железа. Хуже флотируют и золотины с покрытиями из ошламованных сульфидов – халькопирита, галенита и сфалерита. С другой стороны, тонкие пленки на золоте не являются препятствием для флотации. Следует отметить, что флотационные свойства золота с покровными образованиями изучены недостаточно, хотя потери такого золота на фабриках составляют значительную величину.

Флотируемость золота в сростках также изучено мало. Очевидно, поведение такого золота в значительной мере зависит от того, с каким минералом связано золото. Сростки золота с сульфидами при обычной флотации сульфгидрильными собирателями переходят в концентрат. Сростки с кварцем, гидроокислами железа и другими несульфидными минералами в условиях сульфидной флотации флотируют лишь при определенных соотношениях между весом золотины и связанного с ней минерала и между величинами поверхностей вскрытых частей золотины и минерала. Если золото в сростках с несульфидными минералами занимает по величине подчиненное положение, то такие сростки преимущественно переходят в хвосты.

Флотационное поведение золота, заключенного в минералах, определяется флотационными свойствами минералов – носителей этого золота.

Золото в составе теллурестых минералов флотируется хорошо даже с углеводородными маслами в качестве собирателя. Теллуриды золота флотируют и в присутствии цианида и извести, когда пирит полностью подавлен.

Схемы и режимы флотации золотых руд в первую очередь зависят от вещественного состава последних, поэтому технология флотации руд одного типа значительно отличается от технологии флотации руд других типов. Вместе с тем в схемах флотации разнотипных руд есть общие черты, характерные для многих золотоизвлекательных фабрик. Например, при обработке руд почти всех типов используют стадиальную флотацию.

Стадиальную флотацию, в основном двухстадиальную, осуществляется как на новых, так и на многих старых действующих фабриках. С переходом от одностадиальной флотации к многостадиальной без изменения степени измельчения руд получают менее шламистый концентрат и очень часто более полное извлечение золота и других ценных металлов. Повышение извлечения золота происходит в связи с меньшим переизмельчением теллуридов золота и золотосодержащих сульфидов и уменьшением концентрации шламов в голове флотации.

Общим для технологии флотации золотых руд многих типов является также сокращенное число перечистных операций или даже полное их отсутствие. Эта особенность обусловлена наличием в рудах труднофлотируемых частиц золота (крупных, в сростках, с покровными образованиями и др.), которые, с трудом перейдя в концентрат, легко теряются в перечистках. Поэтому на многих фабриках предпочитают получать менее богатые концентраты, но с более высоким извлечением в них золота. На фабриках, где флотационный концентрат цианируют и хвосты цианирования не являются товарным продуктом, перечистки нередко отсутствуют. Весьма часто перечистки подвергают лишь концентрат контрольной флотации.

Многократные перечистки неизбежны, если концентрат необходимо довести до кондиционного состояния по содержанию цветных металлов или по сере. Труднофлотируемые частицы золота в этих случаях извлекают из хвостов флотации или промпродуктов цианированием. Если цианирование отсутствует, то для получения отвальных хвостов применяют многократные контрольные флотационные операции, а так же гравитационное обогащение хвостов и промпродуктов. На фабрике Кэмпбелл Чибугама (Канада) трехкратная перечистка позволяет получать богатый по меди золото - медный концентрат, а труднофлотируемое золото из хвостов и промпродуктов извлекают на ворсистых шлюзах, а также двухкратной флотацией хвостов.