авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |

Комбинированные методы кюветного и кучного выщелачивания упорного золотосодержащего сырья на основе направленных фотоэлектрохимических воздействий

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ШУМИЛОВА Лидия Владимировна








КОМБИНИРОВАННЫЕ МЕТОДЫ КЮВЕТНОГО И КУЧНОГО

ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ УПОРНОГО ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩЕГО

СЫРЬЯ НА ОСНОВЕ НАПРАВЛЕННЫХ

ФОТОЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ





Специальность 25.00.13 Обогащение полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Чита - 2010

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Читинский государственный университет»

на кафедре «Обогащение полезных ископаемых и вторичного сырья»

Научный консультант доктор технических наук, профессор Резник Юрий Николаевич
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Адамов Эдуард Владимирович
доктор технических наук, профессор Федотов Константин Вадимович
доктор технических наук, профессор Хатькова Алиса Николаевна
Ведущая организация Иркутский научно - исследовательский институт благородных и редких металлов и алмазов (ОАО)

Защита состоится 26 ноября 2010 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.299.01 при Читинском государственном университете по адресу: 672039, г. Чита, ул. Александро-Заводская, 30.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять по адресу: 672039, г. Чита, ул. Александро-Заводская, 30, ЧитГУ, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.299.01

Факс (3022) 41-64-44; E-mail: root@chitgu.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Читинского государственного университета.

Автореферат разослан «…» ……………… 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

канд. геол.-минерал. наук Котова Н.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В последние годы в минерально-сырьевом комплексе России наметилась тенденция роста дисбаланса между добычей и приростом балансовых запасов, что создаёт серьезную проблему для развития экономики государства. Практически исчерпаны запасы богатого легкообогатимого золотосодержащего минерального сырья. Широкая распространенность в природе золотосодержащих руд с ультрадисперсными включениями ценного компонента обусловливает необходимость масштабного вовлечения их в переработку. Сложные многостадиальные схемы обогащения таких типов упорных руд не позволяют извлечь ультрадисперсное золото в полной мере, поэтому в большинстве случаев по экономическим и экологическим критериям такое минеральное сырьё не подлежит переработке и относится к некондиционному. Промышленное освоение сложных по вещественному составу руд с низким содержанием золота (1,0-2,0 г/т) по традиционной технологии обогащения сопровождается большими потерями ценных и попутных компонентов крупностью менее 40 мкм. На территории России накоплено более 12 млрд тонн отходов горной промышленности, в том числе 266 млн тонн золотодобывающей отрасли Забайкальского края. Содержание золота в этих отходах в ряде случаев превышает содержание в природных месторождениях.

Ведущие научно-исследовательские институты России (ИПКОН РАН, Иргиредмет, ЦНИГРИ, ИГД СО РАН, Гинцветмет и др.) разработали и успешно внедрили на горно-перерабатывающих предприятиях страны и ближнего зарубежья весьма эффективные технологии извлечения благородных металлов из золотосодержащих руд. Большой вклад в изучение теоретических основ процесса выщелачивания золота внесли отечественные ученые: И.Н. Плаксин, Б.Н. Ласкорин, В.А. Чантурия, Г.В. Седельникова, В.Ж. Аренс, В.Е. Дементьев, Г.А. Строганов, В.В. Лодейщиков, Г.И. Войлошников, Э.В. Адамов, М.И. Фазлуллин, А.А. Абрамов, В.П. Небера, П.М. Соложенкин, Д.П. Лобанов, Г.Н. Каравайко, С.И. Полькин, И.В. Шадрунова, М.В. Рыльникова, В.А. Гуров, В.А. Бочаров, А.Е. Воробьев, Т.В. Чекушина, В.Я. Кофман, Г.Г. Минеев, В.П. Мязин, В.А. Овсейчук, А.Г. Секисов, А.В. Фатьянов, В.В. Панин, Н.Г. Малухин, Г.Я. Дружинина, А.П. Татаринов, С.С. Гудков, Г.П. Федотов, Ю.И. Рубцов и др.

Как показывают исследования, за счет бедного упорного и техногенного сырья возможно увеличение минерально-сырьевой базы золота, что может быть достигнуто в результате повышения эффективности технологии переработки и полноты извлечения ценного компонента. Низкозатратным способом извлечения золота из бедного минерального сырья является кучное выщелачивание, но при тонковкрапленном и ультрадисперсном характере рудной минерализации и содержании вредных примесей (мышьяк, сурьма) более 1,0 % и углеродистых (органических) веществ более 0,2 % эффективность и целесообразность использования этой технологии представляются весьма проблематичными. Передовой, экологически безопасной технологией переработки упорного минерального сырья с нановключениями золота является биотехнология, имеющая, однако, ряд ограничений, обусловленных сложностью вещественного состава руд и концентратов (наличие углистых и органических включений), экстенсивностью процесса, рентабельностью только при относительно высоких содержаниях золота в исходном сырье.

Одним из главных путей повышения эффективности процесса выщелачивания золота из труднообогатимого сырья является интенсификация процесса вскрытия упорной матрицы химическими, биологическими, физическими методами. Несмотря на наличие большого количества известных и новых методов интенсификации процессов выщелачивания в промышленной практике они не применяются. Использование нетрадиционных методов сдерживается в большинстве случаев или слабой изученностью самого процесса, или отсутствием соответствующего технологического оборудования, а нередко и связано со слишком высокими капитальными и эксплуатационными затратами, не окупаемыми стоимостью дополнительно извлекаемого золота.

Для решения проблемы обеспечения подготовки труднообогатимых руд и техногенного сырья к выщелачиванию благородных металлов весьма перспективными представляются методы двухстадийного окисления, основанные на фотоэлектрохимическом воздействии на растворы реагентов с образованием сильных окислителей (активных форм кислорода и хлорсодержащих соединений) с последующим биоокислением упорных минералов, реализуемым в кюветном варианте, и раздельном извлечении золота из песковой (в кучном варианте) и глинисто-шламистой фракций. В связи с этим требуется новый научный подход к выбору эффективных способов воздействия на минеральную матрицу, их сочетания и параметров, которые зависят от содержания, уровня вкрапленности и форм ультрадисперсного золота.

Разработка и внедрение на горноперерабатывающих предприятиях экологически безопасных комбинированных методов кюветного и кучного выщелачивания золота из упорного сырья, обеспечивающих высокие показатели извлечения золота наноразмерного уровня, отвечают запросам практики обогащения полезных ископаемых и являются актуальной научной и важной хозяйственной проблемой, влияющей на развитие золотодобывающей отрасли и имеющей социальное значение. Реализации этой цели и посвящена представленная диссертационная работа, выполненная по региональной программе «Научное и техническое обеспечение социально-экономического развития Забайкальского края».

Цель диссертационной работы – научное обоснование и разработка комбинированных методов переработки упорного золотосодержащего сырья на основе направленных фотоэлектрохимических воздействий с применением сильных окислителей в сочетании с процессами кюветного и кучного выщелачивания.

Идея диссертации заключается в том, что для эффективной подготовки к выщелачиванию золота из упорного минерального сырья, содержащего как ультрадисперсное золото, так и естественные сорбенты, его окисление может быть осуществлено в две стадии: физико-химическим методом на основе направленных фотоэлектрохимических воздействий и последующим использованием бактериального или химического метода. При этом процесс окисления и предварительного выщелачивания золота следует проводить в кюветах или чанах с отделением по их завершении относительно крупнозернистой фракции и довыщелачиванием из неё металлов кучным методом.

Задачи исследований:

  • оценить потенциальные возможности двухстадийного окисления труднообогатимого минерального сырья и теоретически обосновать его применение для интенсификации процессов извлечения ультрадисперсного золота за счет эффективного использования дифференцированных способов подготовки к выщелачиванию в зависимости от вещественного состава и форм нахождения золота в минеральной матрице;
  • изучить влияние и особенности фотоэлектрохимических воздействий и бактериального окисления на изменение структуры поверхности упорных геоматериалов в процессе вскрытия минеральных сред;
  • провести экспериментальные исследования влияния двухстадийного окисления на вскрытие минеральной матрицы при переработке упорного минерального сырья;
  • обосновать рациональные физико-химические и технологические параметры процессов двухстадийного окисления перед выщелачиванием с целью повышения эффективности переработки минерального сырья;
  • разработать эффективные комбинированные методы кюветного и кучного выщелачивания упорного золотосодержащего сырья на основе направленных фотоэлектрохимических воздействий;
  • оценить технико-экономическую эффективность применения комбинированных методов кюветного и кучного выщелачивания для переработки лежалых огарков Дарасунского рудника (в полупромышленном масштабе);
  • оценить принципиальную возможность переработки техногенного сырья гале-эфельных отвалов, образованных в процессе обогащения золотосодержащих россыпей с ультрадисперсными включениями ценного компонента в шлихах, комбинированными методами кюветного и кучного выщелачивания (в полупромышленном масштабе) и определить минимальное содержание золота в исходном материале.

Объекты исследований упорные золотосодержащие руды месторождений Дарасунского и Кокпатасского рудных полей, техногенное сырье Дарасунского и Ново-Широкинского рудников, техногенные россыпи гале-эфельных отвалов ООО «Артель старателей «Бальджа».

Предмет исследований – процессы физико-химического и бактериального или химического окисления при переработке упорных руд, техногенного сырья комбинированными методами кюветного и кучного выщелачивания золота.

Методы исследований. Использован комплекс методов, включающий теоретические исследования, обобщения, методы многофакторного планирования экспериментов, гранулометрический, минералогический, спектральный, химический (в том числе фазовый), рентгено-фазовый, оптический и электронно-микроскопический, микроскопический, бактериоскопический, атомно-абсорб-ционный, пробирный, рентгеноструктурный и другие методы анализа, технологическое тестирование, лабораторные исследования, укрупненные лабораторные и полупромышленные испытания комбинированных методов кюветного и кучного выщелачивания золота с предварительной подготовкой минерального сырья. Применялась математическая обработка экспериментальных данных.

Основные защищаемые положения:

  1. Эффективность процесса подготовки упорных руд и техногенного сырья к выщелачиванию достигается путём окисления технологических продуктов, содержащих ультрадисперсное золото, в две стадии: первичное окисление поверхности сульфидных минералов физико-химическим методом на основе направленных фотоэлектрохимических воздействий с развитием контактной поверхности, концентрированием растворенного кислорода, ионов водорода и двухвалентного железа в пленочной воде, контактирующей с минеральными частицами, и формированием микроучастков с элементной серой; последующее доокисление кислород- и (или) хлорсодержащими реагентами, синтезируемыми в электрохимическом и (или) фотоэлектрохимическом реакторах, и (или) бактериями Acidithiobacillus ferrooxidans и Acidithiobacillus thiooxidans, интенсивно развивающимися на подготовленной поверхности.
  2. Уровень извлечения ультрадисперсного (наноразмерного) золота из упорных (труднообогатимых) руд предопределяется особенностями осуществления процесса окисления минералов-носителей и выбором наиболее эффективных окисляющих агентов, способами проведения активации и наличием сорбционно-активных компонентов, способствующих переосаждению на них растворенного металла.
  3. Двухстадийное окисление на основе физико-химического и бактериального или физико-химического и химического методов следует осуществлять в кювете с локальной активацией и перемещением мелкодробленой руды аэролифтами с раздельной технологической подачей выделяемой песковой фракции, направляемой на кучное доокисление и выщелачивание, и массопотоком глинисто-шламистой фракции, направляемой на сорбционное цианирование.
  4. Направленная подготовка в кюветах упорных золотосодержащих руд и полученных из них концентратов, а также техногенного сырья к выщелачиванию включает выделение отдельных типов на основе учета особенностей вещественного состава сырья и форм нахождения золота:
    • сульфидных сложных руд и техногенного сырья с включениями сульфосолевых и сульфоарсенидных микроминералов – с использованием комбинации пероксидно-гидроксидных комплексов, продуцируемых барботажем межэлектродного пространства электролитической ячейки в сернокислотной среде озонированным воздухом с последующим доокислением гетеротрофными бактериями;
    • сульфидно-углистых руд или техногенного сырья – с использованием процессов электрохимического и фотоэлектрохимического окисления в гипохлорит-хлоридной среде, последующим доокислением бактериями Acidithiobacillus ferrooxidans и Acidithiobacillus thiooxidans в сернокислой среде, или растворами с активным кислородом;
    • окисленных золото-кварцевых руд или техногенного сырья, образованного в процессе обогащения россыпей, с ультрадисперсными включениями золота – предварительной подготовкой пероксидом водорода с последующей обработкой кислородом воздуха, сопровождающим процесс выщелачивания цианидами щелочных металлов.

Научная новизна работы

1. Теоретически обосновано и экспериментально установлено, что эффективная подготовка упорной матрицы сульфидно-арсенидных и сульфидных минералов с включениями золотосодержащих углистых веществ к выщелачиванию достигается путем окисления технологических продуктов с ультрадисперсным золотом в две стадии: первичное окисление поверхности минералов физико-химическим методом на основе направленных фотоэлектрохимических воздействий с образованием активных форм кислорода (О3, Н2О2, , НnOn) и (или) хлорсодержащих реагентов (Cl0, NaClO, HCl, HClO) с высоким окислительным потенциалом и далее бактериями Acidithiobacillus ferrooxidans и Acidithiobacillus thiooxidans, интенсивно развивающимися на подготовленной поверхности.

2. Экспериментально установлено влияние фотоэлектрохимических воздействий с образованием сильных окислителей (перекиси водорода и активных форм кислорода, хлорсодержащих соединений) на изменение вещественно-структурных параметров матрицы сульфидных и сульфидно-арсенидных минералов, а также на скорость последующего биоокисления. В процессе двухстадийного окисления минералов с вкрапленным золотом по сравнению с данными, полученными в экспериментах по бактериальному окислению без фотоэлектрохимических воздействий, существенно увеличились следующие показатели: концентрация Fe3+ и мышьяка в жидкой фазе, степень окисления сульфидов и сульфидной серы, скорость биоокисления. При этом наблюдалось снижение рН пульпы и повышение Еh продуктивного раствора, отмечалось образование новых минеральных фаз.

3. Экспериментально подтверждено, что повышение скорости растворения ультрадисперсного золота достигается при применении двухстадийного окисления на основе выбора эффективных окисляющих агентов и способов проведения активации. Установлены рациональные параметры фотоэлектрохимических воздействий: продолжительность облучения и барботажа озонированным воздухом, напряжение на электродах в электролизере, расход NaCl, концентрация H2SO4. Установлено, что подготовка двухстадийным окислением к выщелачиванию, как сульфидных руд, так и техногенного сырья приводит к приросту извлечения металла в жидкую фазу и на смолу. Обработка экспериментальных данных с использованием методов математической статистики позволила получить уравнения, характеризующие зависимость степени окисления сульфидных минералов и сульфидной серы от значений параметров физико-химических воздействий. На основании математической обработки экспериментальных данных, полученных в ходе лабораторных исследований упорного минерального сырья с применением двухстадийного окисления перед выщелачиванием, выведена эмпирическая формула зависимости извлечения золота от геолого-минералогических и технологических параметров.

4. Экспериментально установлен эффект интенсификации процесса извлечения металла из упорных минералов за счет применения двухстадийного окисления с дифференцированными способами подготовки отдельных типов руд к выщелачиванию с учетом особенностей вещественного состава и форм нахождения золота:

- сложных сульфидных руд и техногенного сырья – пероксидной подготовкой с последующим доокислением бактериями. Физико-химические процессы, протекающие в жидкой и твердой фазах при воздействии полиреагентным комплексом, интенсифицируют первичное окисление сульфидной матрицы, что в последующем создает благоприятные условия для бактериального окисления (быстрое развитие очагов роста бактерий в минеральной массе), в результате которых снижается рН и повышается Eh, сульфидно-сульфосолевой модуль уменьшается, время последующего биоокисления и цианирования сокращается, содержание золота в хвостах переработки уменьшается, а извлечение золота (по твердой фазе) – возрастает;



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.