СПОСОБ ОБРАБОТКИ МИНЕРАЛЬНОГО МАТЕ-РИАЛА, СОДЕРЖАЩЕГО БЛАГОРОДНЫЙ МЕ-ТАЛЛ
(51) МПК: 6 C22B 11/00
Сведения о документе ▾
- (11) Номер документа
- 303
- (13) Код типа документа
- P
- (51) МПК
- 6 C22B 11/00
- (45) Дата публикации
- 06.08.2001
- Статус
- Прекратил действие
Заявка ▾
- (21) Рег. номер заявки
- 97000464
- (22) Дата подачи заявки
- 14.11.1995
- (31) Конвенционный приоритет
- 346,404
- (32) Дата подачи конв. заявки
- 29.11.1994
- (33) Страна приоритета
- US
PCT ▾
- (86) Дата заявки PCT
- 14.11.1995
- (86) Номер заявки PCT
- PCT/US 94/14892
Лица ▾
- (71) Заявитель(и)
- Санта Фе Пасифик Голд Корпорейшн (US)
- (72) Автор(ы)
- Симмонс Гари Л. (US)
- (73) Патентообладатель(и)
- Санта Фе Пасифик Голд Корпорейшн (US)
Реферат
Предложен способ обработки тугоплавких руд, содержащих благородный металл, особенно золотоносных руд, уменьшающий способность органического углерода препятствовать извлечению благородного металла. Руда может также содержать сульфидные вещества, с которыми благородный металл взаимодействует, и от которых его трудно отделить. Руду размельчают (104) до размера, при котором, по крайней мере, 80 весовых % руды меньше 38 микрон. Измельченная руда затем суспендируется и подвергается окислению под давлением (108) в жестких условиях обработки. Температура обработки выше 190°С. В случае присутствия сульфидных минералов практически вся сульфидная сера должна быть вначале окислена, прежде чем будет получено существенное преимущество от обработки органического углерода. Должно быть окислено больше 96% сульфидной серы. Нейтрализация (114) протекает после окислительной обработки с получением суспензии для углеродпульпового цианирования (118), из которого далее извлекают благородный металл (128).
Формула изобретения
1. Способ обработки минерального материала, содержащего благородный металл, сульфидные вещества и органический углерод, включающий его измельчение до размера частиц по меньшей мере меньше 38 микрон в количестве 80 вес.%, суспендирование в воде и окислительную обработку суспензии, отличающийся тем, что при воздействии на исходную суспензию окислительной среды, по крайней мере, 960/0 сульфидной серы в исходной суспензии окисляется, в результате чего благородный металл высвобождается от связывания с сульфидной серой и уменьшается способность органического углерода препятствовать извлечению благородного металла.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при окислительной обработке минерального материала, по крайней мере часть, но не весь органический углерод, окисляется и органический углерод, оставшийся неокисленным, пассивируется, уменьшая способность этого неокисленного органического углерода препятствовать извлечению благородного металла.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что при окислительной обработке минерального материала окисляется менее 60 вес.% органического углерода.
4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что при окислительной обработке минерального материала окисляется от 10 вес.% до 40 вес.% органического углерода.
5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что минеральный материал содержит более 2 вес.% сульфидной серы.
6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что минеральный материал содержит более 4 вес.% сульфидной серы.
7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что минеральный материал содержит более 0,4 вес.% органического углерода.
8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что жидкость окисленной суспензии содержит более 10 г свободной кислоты на литр жидкости.
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что свободная кислота содержит свободную серную кис-лоту.
10. Способ по п.9, отличающийся тем, что минеральный материал включает смесь первого материала, содержащего карбонатный материал и, по крайней мере, одного другого материала, содержащего сульфидную серу, в результате чего минеральный материал содержит достаточное количество сульфидной серы для получения достаточного количества кислоты при окислении под давлением, чтобы обеспечить этой свободной кислотой окисленную суспензию.
11 .Способ по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что жидкость окисленной суспензии содержит более 15 г свободной кислоты на литр жидкости.
12. Способ по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что размер, по крайней мере 80 вес.% частиц минерального материала в исходной сус-пензии менее 30 микрон.
13. Способ по любому из пп.1-12, отличающийся тем, что размер, по крайней мере 80 вес.% частиц минерального материала в исходной сус-пензии менее 20 микрон.
14. Способ по любому из пп.1-13, отличающийся тем, что окислительная обработка исходной суспензии включает воздействие на исходную суспензию окислительной среды при температуре выше 190°С.
15. Способ по любому из пп.1-14, отличающийся тем, что окислительная обработка исходной суспензии включает воздействие на исходную суспензию окислительной среды при температуре выше 200°С.
16. Способ по любому из пп.1-15, отличающийся тем, что окислительная обработка исходной суспензии включает воздействие на исходную суспензию окислительной среды при температуре выше 210°С.
17. Способ по любому из пп.1-16, отличающийся тем, что окислительная обработка исходной суспензии включает воздействие на исходную суспензию окислительной среды при температуре выше 220°С.
18. Способ по любому из пп.1-17, отличающийся тем, что способ дополнительно включает выделение благородного металла из окисленной суспензии и получение металлического продукта, содержащего благородный металл.
19. Способ по п.17, отличающийся тем, что выделение благородного металла из окисленной суспензии включает связывание благородного металла с цианидом с образованием комплекса благородного металла с цианидом.
20. Способ по любому из пп.1-19, отличающийся тем, что органический углерод имеет сродство как адсорбент, по крайней мере, к одному благородному металлу, соли благородного металла и комплексу благородного металла с лигандом, сродство которого способно препятствовать извлечению благородного металла; и во время воздействия это сродство органического углерода уменьшается.
21. Способ по любому из пп.1-20, отличающийся тем, что минеральный материал содержит более 0,3 вес.% органического углерода.
22. Способ по любому из пп.1-21, отличающийся тем, что минеральный материал содержит более 0,6 вес.% органического углерода.
23. Способ по любому из пп.1-22, отличающийся тем, что жидкость окисленной суспензии имеет рН менее 1,5.
24. Способ по любому из пп.1-23, отличающийся тем, что окислительная обработка минерального материала включает воздействие на исходную суспензию окислительной среды при температуре от 205°С до 260°С.
25. Способ по любому из пп.1-24, отличающийся тем, что окислительная обработка минерального материала включает воздействие на исходную суспензию кислорода при повышенном давлении.
26. Способ по любому из пп.1-25, отличающийся тем, что вслед за окислительной обработкой минерального материала благородный металл взаимодействует с лигандом с образованием комплекса этого благородного металла с лигандом, и благородный металл затем выделяют из комплекса и получают твердый металлический продукт, содержащий благородный металл.
27. Способ по любому из пп.1-26, отличающийся тем, что обеспечение исходной суспензии включает размельчение грубого минерального материала с получением частиц данного минерального материала.
28. Способ по любому из пп.1-27, отличающийся тем, что минеральный материал включает цельную руду.
29. Способ по любому из пп.1-28, отличающийся тем, что данный способ проводят практически в отсутствии добавленного хлорсодержащего вещества.
30. Способ по любому из пп.1-29, отличающийся тем, что в данном способе, по существу, не используется обжиг минерального материала.
31. Способ по любому из пп.1-30, отличающийся тем, что при окислительной обработке исходная суспензия подвергается обработке окис-лительной среды в течение периода времени от 20 до 120 минут.
32. Способ по любому из пп.1-31, отличающийся тем, что исходная суспензия практически не содержит кислоты, добавленной до окисления под давлением.
33. Способ по любому из пп.1-32, отличающийся тем, что окислительная обработка минерального материала включает воздействие на исходную суспензию окислительной среды при температуре выше 200°С, общем давлении более 17,6 кГ/см2 и избыточном давлении кислорода более 1,8 кГ/см2.
34. Способ по любому из пп.1-33, отличающийся тем, что окислительная обработка минерального материала включает воздействие на исходную суспензию окислительной среды при температуре выше 220°С, общем давлении более 26,7 кГ/см2 и избыточном давлении кислорода более 3,5 кГ/см2.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при окислительной обработке минерального материала, по крайней мере часть, но не весь органический углерод, окисляется и органический углерод, оставшийся неокисленным, пассивируется, уменьшая способность этого неокисленного органического углерода препятствовать извлечению благородного металла.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что при окислительной обработке минерального материала окисляется менее 60 вес.% органического углерода.
4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что при окислительной обработке минерального материала окисляется от 10 вес.% до 40 вес.% органического углерода.
5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что минеральный материал содержит более 2 вес.% сульфидной серы.
6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что минеральный материал содержит более 4 вес.% сульфидной серы.
7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что минеральный материал содержит более 0,4 вес.% органического углерода.
8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что жидкость окисленной суспензии содержит более 10 г свободной кислоты на литр жидкости.
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что свободная кислота содержит свободную серную кис-лоту.
10. Способ по п.9, отличающийся тем, что минеральный материал включает смесь первого материала, содержащего карбонатный материал и, по крайней мере, одного другого материала, содержащего сульфидную серу, в результате чего минеральный материал содержит достаточное количество сульфидной серы для получения достаточного количества кислоты при окислении под давлением, чтобы обеспечить этой свободной кислотой окисленную суспензию.
11 .Способ по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что жидкость окисленной суспензии содержит более 15 г свободной кислоты на литр жидкости.
12. Способ по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что размер, по крайней мере 80 вес.% частиц минерального материала в исходной сус-пензии менее 30 микрон.
13. Способ по любому из пп.1-12, отличающийся тем, что размер, по крайней мере 80 вес.% частиц минерального материала в исходной сус-пензии менее 20 микрон.
14. Способ по любому из пп.1-13, отличающийся тем, что окислительная обработка исходной суспензии включает воздействие на исходную суспензию окислительной среды при температуре выше 190°С.
15. Способ по любому из пп.1-14, отличающийся тем, что окислительная обработка исходной суспензии включает воздействие на исходную суспензию окислительной среды при температуре выше 200°С.
16. Способ по любому из пп.1-15, отличающийся тем, что окислительная обработка исходной суспензии включает воздействие на исходную суспензию окислительной среды при температуре выше 210°С.
17. Способ по любому из пп.1-16, отличающийся тем, что окислительная обработка исходной суспензии включает воздействие на исходную суспензию окислительной среды при температуре выше 220°С.
18. Способ по любому из пп.1-17, отличающийся тем, что способ дополнительно включает выделение благородного металла из окисленной суспензии и получение металлического продукта, содержащего благородный металл.
19. Способ по п.17, отличающийся тем, что выделение благородного металла из окисленной суспензии включает связывание благородного металла с цианидом с образованием комплекса благородного металла с цианидом.
20. Способ по любому из пп.1-19, отличающийся тем, что органический углерод имеет сродство как адсорбент, по крайней мере, к одному благородному металлу, соли благородного металла и комплексу благородного металла с лигандом, сродство которого способно препятствовать извлечению благородного металла; и во время воздействия это сродство органического углерода уменьшается.
21. Способ по любому из пп.1-20, отличающийся тем, что минеральный материал содержит более 0,3 вес.% органического углерода.
22. Способ по любому из пп.1-21, отличающийся тем, что минеральный материал содержит более 0,6 вес.% органического углерода.
23. Способ по любому из пп.1-22, отличающийся тем, что жидкость окисленной суспензии имеет рН менее 1,5.
24. Способ по любому из пп.1-23, отличающийся тем, что окислительная обработка минерального материала включает воздействие на исходную суспензию окислительной среды при температуре от 205°С до 260°С.
25. Способ по любому из пп.1-24, отличающийся тем, что окислительная обработка минерального материала включает воздействие на исходную суспензию кислорода при повышенном давлении.
26. Способ по любому из пп.1-25, отличающийся тем, что вслед за окислительной обработкой минерального материала благородный металл взаимодействует с лигандом с образованием комплекса этого благородного металла с лигандом, и благородный металл затем выделяют из комплекса и получают твердый металлический продукт, содержащий благородный металл.
27. Способ по любому из пп.1-26, отличающийся тем, что обеспечение исходной суспензии включает размельчение грубого минерального материала с получением частиц данного минерального материала.
28. Способ по любому из пп.1-27, отличающийся тем, что минеральный материал включает цельную руду.
29. Способ по любому из пп.1-28, отличающийся тем, что данный способ проводят практически в отсутствии добавленного хлорсодержащего вещества.
30. Способ по любому из пп.1-29, отличающийся тем, что в данном способе, по существу, не используется обжиг минерального материала.
31. Способ по любому из пп.1-30, отличающийся тем, что при окислительной обработке исходная суспензия подвергается обработке окис-лительной среды в течение периода времени от 20 до 120 минут.
32. Способ по любому из пп.1-31, отличающийся тем, что исходная суспензия практически не содержит кислоты, добавленной до окисления под давлением.
33. Способ по любому из пп.1-32, отличающийся тем, что окислительная обработка минерального материала включает воздействие на исходную суспензию окислительной среды при температуре выше 200°С, общем давлении более 17,6 кГ/см2 и избыточном давлении кислорода более 1,8 кГ/см2.
34. Способ по любому из пп.1-33, отличающийся тем, что окислительная обработка минерального материала включает воздействие на исходную суспензию окислительной среды при температуре выше 220°С, общем давлении более 26,7 кГ/см2 и избыточном давлении кислорода более 3,5 кГ/см2.
Описание
Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности, к способам обработки минерального материала, содержащего благородный металл, например, золотоносных руд, которые являются тугоплавкими для обычных процессов извлечения золота вследствие присутствия органического углерода и также, возможно, сульфидных минералов.
Известны обычные способы извлечения, благородных металлов из руд, такие как цианирова-ние. Однако отдельные содержащие благородный металл руды, как например, многие золото- и серебросодержащие руды, являются тугоплавкими материалами для таких способов извлечения.
Причиной тугоплавкости руды может быть присутствие сульфидных минералов, с которыми благородный металл связывается и из которых его трудно выделить. Поэтому, обычно тугоплавкие сульфидные руды сначала обрабатывают путем разложения сульфидных минералов с тем, чтобы высвободить благородный металл для последующего извлечения.
Известен способ обработки тугоплавких сульфидных руд с целью окисления сульфидной серы в сульфидных минералах окислением руды под давлением при повышенных температурах и давлении в кислых условиях.
Однако, способ окисления в кислой среде под давлением, который используют для сульфидных тугоплавких руд, является неприемлемым в случае присутствия органического углерода по причине достаточного снижения обогащения.
Руда может быть тугоплавким также в случае, если руда содержит значительное количество органического углерода, который может адсорбировать благородный металл, конкурируя с процессом извлечения.
Известен один из способов, который используют для обработки тугоплавких руд, содержащих органический углерод, сущность которого заключается в том, что руду перед извлечением благородного металла подвергают хлорированной обработке, используя хлорсодержащее вещество.
Однако, хлорирование может быть очень дорогостоящим и не приемлемым, когда руда, к тому же содержит сульфидные минералы.
Известен способ, который используется для обработки руд, являющихся тугоплавкими, вследствие присутствия как сульфидных минералов, так и органического углерода, суть которого заключается в окислительном обжиге руды с целью практически полного окисления и органического углерода, и сульфидных минералов.
Однако, обжиг является дорогостоящим процессом, так как руда должна быть сухоизмельченной. К тому же, когда руда содержит мышьяк, значительное количество мышьяка испаряется во время обжига и в результате возникает суще-ственная проблема, связанная с окружающей сре-дой. Аналогичная проблема возникает также для ртути, если она присутствует в руде. К тому же сухие остатки или продукты обжига, часто содержат значительные количества токсичных веществ, как например, мышьяка в растворенном виде, что требует существенной дополнительной обработки для его безопасного удаления.
Целью изобретения является устранение вышеуказанных недостатков и предложение относительно простых и недорогих способов обработки руд, содержащих благородные металлы, и являющихся тугоплавкими, вследствие присутствия органического углерода и, особенно, вследствие присутствия сульфидных минералов, взаимодействующих с благородными металлами, путем уменьшения обогатительной (адсорбирующей) способности органического углерода и позволяющих, тем самым, достичь высокого извлечения благородного металла, в частности, особенно пригодных для обработки цельных золотоносных руд, и дающих возможность последующему из-влечению золота.
Поставленная цель достигается применением способа обработки минерального материала, содержащего благородный металл, включающего стадию обеспечения исходной суспензии из частиц минерального материала, суспендированных в водном растворе, и стадию окислительной обработки минерального материала путем воздействия на исходную суспензию окислительной среды с получением окислительной суспензии, где минеральный материал, измельченной до очень мелкодисперсного состояния, содержит благородный металл из группы золота, серебра или их комбинаций, а также сульфидные вещества, содержащие сульфидную серу, и органический углерод, препятствующий извлечению благородного металла, в котором при воздействии на исходную суспензию окислительной среды, практически вся суль-фидная сера в исходной суспензии окисляется, в результате чего благородный металл высвобождается от связывания сульфидной серой и уменьшается способность органического углерода препятствовать извлечению благородного металла.
Размельчение до очень мелкого дисперсного состояния производят так, чтобы по крайней мере, 80 весовых % частиц минерального материала в исходной (загруженной) суспензии составляли по размеру меньше 38 микрон, что облегчает окисление под давлением, уменьшая способность органического углерода препятствовать возможному извлечению благородного металла из руды. В дополнении к очень мелкодисперсной величине частиц минерального материала, процесс окисле-ния под давлением проводят при высокой температуре, выше 190°С. В предпочтительном варианте минеральный материал размельчен до размера, где, по крайнеймере, 80 весовых % частиц этого минерального материала меньше 30 микрон, и более предпочтительным является размер частиц менее 20 микрон. Предпочтительная температура окислительной обработки под давлением выше 200°С. Особенно хорошие результаты достигают-ся при температурах обработки выше 210°С, и особенно, когда температура обработки выше 220°С до 260°С.
Высокие извлечения благородного металла могут быть достигнуты для минеральных матери-алов, содержащих значительное количество орга-нического углерода, используя до извлечения бла-городного металла, окислительную обработку под давлением, не окисляя при этом весь органи-ческий углерод. Поэтому органический углерод, который остается неокисленным после окисления под давлением, пассивируется во время этого процесса, снижая активность органического углерода как адсорбента благородного металла.
Применение способа дает хорошие результаты, если минеральный материал содержит более 0,3 весовых %, а еще лучше более 0,4 весовых % и особенно хорошие, если более 0,6 весовых % ор-ганического углерода. При этом окислительная обработка минерального материала производится под давлением окисляя менее 60 весовых %, а еще лучше от 10 весовых % до 40 весовых % содержимого органического углерода.
Повышенная эффективность способа отмечается при содержании минерального материала более 2 весовых %, лучшая при 4 весовых % сульфидной серы, при этом желательно в жидкости окисленной суспензии содержание более 10 г/л, а еще лучше более 15 г/л свободной кислоты и предпочтительно, чтобы свободная кислота со-держала свободную серную кислоту.
Однако, при этом, по крайней мере, 96% сульфидной серы должно быть окислено для того, чтобы эффективно обработать органический углерод, и тем самым, значительно уменьшить способность органического углерода обогащаться (адсорбировать) благородным металлом во время последующих процессов его извлечения. Поэтому повышенные извлечения благородного металла, которые могут быть достигнуты в соответствии со способом настоящего изобретения, являются следствием обработки органического углерода в дополнении к той обработке, которая необходима для высвобождения практически всего благородного металла из сульфидных минералов.
После окисления под давлением окисленная суспензия должна иметь очень низкий рН, предпо-чтительно ниже рН 1,5, чтобы гарантировать надлежащую обработку органического углерода. Когда минеральный материал содержит доста-точное количество сульфидной серы для получения требуемого уровня кислоты при окислении под давлением, тогда предварительная обработка серной кислотой до этого процесса окисления под давлением не требуется. Если обрабатывается минеральный материал, как, например, карбонатсодержащая руда, которая не содержит достаточ-ного количества сульфидной серы для получения требуемой кислоты, тогда минеральный материал может смешиваться с другим минеральным материалом, который содержит достаточное количе-ство сульфидной серы, чтобы получить требуемую кислоту, включая компенсацию кислоты, которая может быть израсходована на карбонатные материалы.
Способ дополнительно включает выделение благородного металла (золота) из окисленной суспензии и получение металлического продукта, содержащего благородный металл, причем выделение благородного металла из окисленной суспензии включает связывание благородного металла с цианидом с образованием комплекса благо-родного металла с цианидом.
Предлагаемый способ эффективен и для слу-чая, когда органический углерод имеет сродство как адсорбент, по крайней мере, к одному благородному металлу, соли благородного металла и комплексу благородного металла с лигандом, сродство которого способно препятствовать извлечению благородного металла; и во время воз-действия это сродство органического углерода уменьшается. Вслед за окислительной обработкой минерального материала благородный металл взаимодействует с лигандом с образованием комплекса этого благородного металла с лигандом, и благородный металл затем выделяют из комплек-са и получают твердый металлический продукт, содержащий благородный металл.
При реализации способа окислительная об-работка минерального материала включает воз-действие на исходную суспензию кислорода при повышенном давлении, причем хороший резуль-тат имеет место когда окислительная обработка минерального материала включает воздействие на исходную суспензию окислительной среды при температуре выше 200°С, общем давлении более 17,6 кг/см2, и избыточном давлении кислорода более 1,8 кг/см2, в особенности хороший результат когда окислительная обработка минерального материала включает воздействие на исходную суспензию окислительной среды при температуре выше 220°С, общем давлении более 26,7 кг/см2, и избыточном давлении кислорода более 3,5 кг/см2.
Способ реализуем когда обеспечение исход-ной суспензии включает размельчение грубого минерального материала с получением частиц данного минерального материала и даже когда минеральный материал включает цельную руду.
К положительным особенностям способа можно отнести, то что способ проводят практиче-ски в отсутствии добавленного хлорсодержащего вещества и что в данном способе, по существу, не используется обжиг минерального материала, а также кратковременность течения периода ис-пользования способа, так как при окислительной обработке исходная суспензия подвергается об-работке окислительной среды в течение периода времени от 20 до 120 минут, и что исходная сус-пензия практически не содержит кислоты, добав-ленной до окисления под давлением.
Изобретение поясняется чертежами:
Рис. 1 представляет собой схему процесса для одного варианта настоящего изобретения
Рис. 2 представляет собой график экстракции золота в процентах в зависимости от величины измельчения для некоторых видов руд из Twin Creeks Mine.
Рис. 3 представляет собой график экстракции золота в зависимости от величины измельчения для других видов руд из Twin Creeks Mine.
Рис. 4 представляет собой график окисления сульфидной серы, окисления органического угле-рода и экстракции золота в зависимости от вели-чины измельчения для образца смешанной (ком-позитной) руды из Twin Creeks Mine.
Рис. 5 представляет собой график окисления сульфидной серы, окисления органического угле-рода и экстракции золота в зависимости от темпе-ратуры для образца смешанной (композитной) руды из Twin Creeks Mine.
Рис. 6 представляет собой график окисления сульфидной серы, окисления органического угле-рода и экстракции золота в зависимости от кон-центрации свободной кислоты в окисленной сус-пензии для смешанной (композитной) руды из Twin Creeks Mine.
Рис. 7 представляет собой диаграмму, пока-зывающую обогатительную (адсорбирующую) способность образца руды из Twin Creeks Mine, по мере протекания окисления под давлением.
Рис. 8 представляет собой диаграмму, пока-зывающую обогатительную (адсорбирующую) способность другого образца руды из Twin Creeks Mine, по мере протекания окисления под давлени-ем.
Подробное описание
Настоящее изобретение предлагает способ обработки содержащего благородный металл минерального сырья, которое является тугоплав-ким материалом вследствие присутствия органи-ческого углерода, который может конкурировать за адсорбцию благородного металла и может, тем самым, уменьшать извлечение благородного ме-талла во время процессов его добычи. Очень мел-козернистые частицы минерального материала, содержащего благородный металл, окисляются под давлением в жестких условиях окислительно-го процесса под давлением. Было найдено, что требуются как очень мелкодисперсные частицы, так и очень высокая температура при окислении под давлением, чтобы надлежащим образом об-работать минеральный материал, способствуя при этом высокому извлечению благородного метал-ла.
Благородный металл, используемый в изоб-ретении, относится к золоту и/или серебру. Спо-соб, описанный в настоящем изобретении, осо-бенно предпочтителен для использования в слу-чае золотоносных минеральных материалов.
Минеральный материал, используемый в этом изобретении, включает цельную руду, руд-ные концентраты, отходы обогащения и остатки от предыдущих процессов добычи и измельчения. Настоящее изобретение особенно пригодно для обработки цельных руд; так как обогатительная (адсорбирующая) способность этих руд может быть надлежащим образом уменьшена без изме-нения при этом затрат на получение рудного кон-центрата. Кроме того, было найдено, что при по-лучении рудного концентрата с помощью флота-ции цельной руды, содержащей значительное количество органического углерода, очень трудно предотвратить концентрирование этого органиче-ского углерода в рудном концентрате. Кроме того, при получении рудного концентрата имеются, по крайней мере, некоторые потери благородного металла, которые не учитываются при получении данного рудного концентрата. Однако, проблемы, связанные с рудными концентратами, можно из-бежать при обработке цельной руды в соответ-ствии со способом, предложенным в настоящем изобретении.
Органический углерод, который может быть обработан в соответствии с настоящим изобрете-нием, включает любое углеродсодержащее орга-ническое вещество, которое обладает сродством к благородному металлу, соли благородного ме-талла, и/или комплексу благородного металла с лигандом, так, что органический углерод является активным в качестве адсорбента, который может обогащаться (адсорбировать) благородным ме-таллом во время извлечения. Например, во время извлечения благородного металла цианированием органический углерод может действовать в каче-стве адсорбента для золотоцианидного комплекса и может, поэтому, конкурировать за золото с про-цессом извлечения, тем самым, уменьшая извлече-ние золота.
Минеральные материалы, которые могут быть обработаны в соответствии с настоящим изобретением, могут включать, в дополнении к органическому углероду, сульфидные минералы, с которыми благородный металл может непосред-ственно связываться и из которых благородный металл можно выделить с трудом. В соответствии со способом, предложенным в настоящем изобре-тении, было найдено, что окисление под давлени-ем может быть с успехом использовано для высво-бождения или выделения благородного металла из сульфидных минералов и также для окисления и/или пассивирования органического углерода с тем, чтобы активность органического углерода в качестве адсорбента уменьшалась бы до уровня, который способствовал бы высокому выделению благородного металла. Однако, было найдено, что практически вся присутствующая в минеральном материале сульфидная сера должна быть окисле-на, прежде чем будет достигнуто существенное преимущество из обработки органического угле-рода. Неожиданно, что, по крайней мере, 96% сульфидной серы должно быть окислено, прежде чем реализуется существенное преимущество из обработки органического углерода. Поэтому, в соответствии с настоящим изобретением, требу-ются жесткие условия обработки окислением под давлением.
Поразительные открытия, приведшие к спо-собу, описанному в настоящем изобретении, были сделаны во время исследования, относящегося к возможным процессам обработки золотоносных тугоплавких руд из Twin Creeks Mine в Неваде, которыми владеет Santa Fe Pacific Gold Corporation. Twin Creeks Mine содержит несколько различных видов руд, изменяющихся минерало-гий. Некоторые типы руд включают очень высо-кие уровни органического углерода, иногда сыше 1 весового %, которые будут обогащаться, по-существу, всем имеющимся золотом во время обычных процессов извлечения цианированием. Все виды руд, содержащие высокий органический углерод, также являются тугоплавкими материа-лами вследствие присутствия сульфидных мине-ралов, с которыми золото взаимодействует.
Опыты проводились на тугоплавких рудах из Twirl Creesk Mine, чтобы определить возможные обработки, которые бы могли обеспечить удовле-творительное извлечение золота. Тугоплавкие руды содержат значительные количества как ор-ганического углерода, так и сульфидных минера-лов. Предпринимают первичную обработку, включая окисление цельной руды под давлением в необычно жестких рабочих условиях. Руда из-мельчается до величины, где 80% частиц имели размер 74 микрона или меньше (Р80 = 74 микрон). Руда затем окислялась под давлением в сильно-кислых условиях при температуре 225°С и давле-нии 460 фунт/дюйм2. (3172 кПа), при избыточном давлении кислорода 100 фунт/дюйм2 (690 кПа) в течение двух часов в перемешиваемом автоклаве серийного производства. Практически вся суль-фидная сера окислялась (97%), тем самым, гаран-тируя, по-существу, полное высвобождение золота из сульфидных минералов. Однако, степени извле-чения золота при использовании цианированной обработки вслед за окислением под давлением все еще были очень низкими, показывая, что окисли-тельная обработка под давлением не уменьшала в достаточной степени обогатительную (адсорби-рующую) способность органического углерода.
После первой неудачи при окислении под давлением, проверялся целый ряд других спосо-бов. Проверялось хлорирование, но оно оказалось неэффективным для окисления сульфидной серы. Значительные улучшения в извлечениях золота достигались при использовании метода окисли-тельного обжига, который оказался эффективным для окисления практически всей сульфидной серы и органического углерода. Извлечения золота цианированием вслед за окислительным огбжигом составляли от 50% до 90%. Хотя обеспечивалось значительное улучшение в извлечениях золота, однако, обжиг вызывал некоторые проблемы. Вначале мышьяк и ртуть испарялись во время сушки и измельчения руды. Также отходы обжига содержали значительные количества растворен-ного мышьяка, что являлось неприемлемым при удалении отбросов (хвостов) н требовало суще-ственной дополнительной обработки. В дополне-нии к этим существенным проблемам, связанным с окружающей средой, содержание влаги в руде было слишком высоко по причине низких затрат на сушку и измельчение руды. К тому же, для до-стижения приемлемых степеней извлечения золота требовалось мелкодисперсное сухое измельчение (P80=74). Кроме того, оказалось, что сухоизмель-ченные руды очень трудно подавать при непре-рывном режиме работы. Также было установлено, что обжиг необходимо проводить при невысоких температурах, что создавало существенные про-блемы, связанные с конструированием, проекти-рованием и безопасностью.
Из-за проблем, связанных с окислительным обжигом, проводилось дополнительное исследо-вание по окислительной обработке под давлением, главным образом, из-за его способности давать прочные мышьяковые остатки.
Даже если предварительное размельчение до Р80=74 микрон приводило практически к полному окислению сульфидной серы и выделению золота, тем не менее, степени извлечения золота были очень низкими. Однако, неожиданно было найде-но, что сочетание очень мелкодисперсного из-мельчения и жестких условиях окисления под дав-лением приводит к существенному увеличению извлечений золота. Результат особенно удивите-лен, поскольку высокие извлечения золота дости-гались без окисления практически всего органиче-ского углерода в обрабатываемых рудах. Поэто-му полагают, что не связанный с теорией, но со-действующий пониманию настоящего изобрете-ния способ приводит к существенной пассивации органического углерода, который остается неокисленным во время окислительной обработки. Этот результат особенно важен, так как все опыты показывают, что даже после большей части окис-лительных обработок под давлением, проведен-ных в жестких условиях, значительное количество органического углерода остается неокисленным. Поэтому в отличие от окислительного обжига в настоящем изобретении не требуется полного окисления органического углерода. Окисление органического углерода, используемое в этом изобретении, относится к химическому связыва-нию углерода с кислородом. Значительная часть окисленного органического углерода может быть в виде двуокиси углерода.
В соответствии со способом, описанным в настоящем изобретении, минеральный материал измельчается до размера P80=40 микрон или меньше, и предпочтительно до размера P80=30 микрон и меньше. Несмотря на то, что имело ме-сто увеличение расходов, связанных с дополни-тельным размельчением, было найдено, что осо-бенно высокие извлечения золота достигаются для частиц минерального материала размером P80=20 микрон или меньше. Особенно предпочти-тельны для практического применения частицы с размером от P80=15 микрон до P80=25 микрон.
Частицы минерального материала подходя-щего размера суспендируют в водном растворе и затем подвергают окислительной обработке в автоклаве под давлением с выщелачиванием ми-нерального материала. Как отмечалось ранее, в дополнении к чрезвычайно мелкодисперсным частицам минерального материала и действую-щие условия окислительной обработки должны быть жесткими. Температура обработки должна быть выше 190°С, предпочтительно выше 200°С и более предпочтительно выше 210°С. Особенно хорошие результаты достигались при температу-ре обработки выше 220°С. В зависимости от раз-новидности руды особенно предпочтительным диапазоном температур, при которых осуществ-ляется обработка, является диапазон от 205°С до 260°С.
Окислительную обработку осуществляют в присутствии кислородсодержащего вещества, которым обычно является кислород. Применение очищенного кислорода предпочтительнее возду-ха. Обычно достаточным является давление кис-лорода, большее, чем 25 фунт/дюйм2 (172 кПа), хотя предпочтительнее избыточное давление кис-лорода более, чем 50 фунт/дюйм2 (345 кПа).
Полное давление, при котором происходит обработка, обычно равно давлению, оказываемо-му водным раствором при обработке под давлени-ем, плюс избыточное давление кислорода. Окис-лительную обработку обычно следует проводить при времени выдерживания от 20 минут до 120 минут, причем времена от 30 минут до 90 минут являются предпочтительными.
Как упоминалось ранее, один особенно неожиданный результат при использовании спо-соба, изложенного в настоящем изобретении, со-стоит в том, что высокие результаты по извлече-нию благородного металла могут быть достигну-ты без окисления всего, или даже практически всего, органического углерода в обрабатываемом минеральном материале. Обычно удовлетвори-тельные результаты по извлечению золота могут быть достигнуты при окислении менее, чем 60 весовых % органического углерода и предпочти-тельным является окисление от 10 весовых % до 40 весовых % органического углерода. Во многих случаях возможно получить высокие извлечения золота при окислении только 20 или менее весо-вых % органического углерода. Полагают, что органический углерод, оставшийся неокисленным, пассивируется в том смысле, что его активность как адсорбента, который может обогащаться бла-городным металлом во время процессов его извле-чения, существенно уменьшается.
Хотя, как отмечалось ранее, настоящее изоб-ретение может быть использовано для рудных концентратов и других минеральных материалов, оно особенно пригодно для обработки цельных руд. Таким образом, снимаются проблемы, свя-занные с обработкой рудных концентратов. Настоящее изобретение пригодно для любых руд, содержащих органический углерод, но оно осо-бенно пригодно для тех руд, которые содержат более, чем 0,3 весовых % органического углерода, предпочтительно более 0,4 весовых % и наиболее предпочтительно более 0,6 весовых % органиче-ского углерода.
Окислительную обработку следует прово-дить в условиях высокой кислотности. Предпочти-тельно, чтобы жидкость окисленной суспензии, полученной во время окислительной обработки под давлением, имела бы рН менее 1,5. Для руд, которые содержат существенные количества сульфидной серы, во время стадии окислительной обработки могут быть получены значительные количества серной кислоты, обеспечивая требуе-мое низкое значение pH. В противном случае необходимо добавлять серую кислоту к исходной (загружаемой) суспензии до ее окислительной обработки.
Было найдено, неожиданно, что когда мине-ральный материал содержит сульфидные минера-лы в дополнении к органическому углероду, то тогда необходимо окислить практически всю сульфидную серу прежде, чем получат суще-ственные преимущества из обработки органиче-ского углерода. Было найдено, что, по крайней мере, 96 % сульфидной серы должно быть окисле-но, чтобы произошло заметное окисление и/или пассивация органического углерода. Это проис-ходит потому, что адсорбирующая способность органического углерода, по-видимому, суще-ственно не уменьшается, пока практически вся сульфидная сера не окислится. Настоящее изобре-тение может быть использовано для любого мине-рального материала, содержащего как сульфид-ную серу, так и органический углерод. Минераль-ный материал может содержать более 2 весовых % и даже больше 4 весовых % сульфидной серы. Таким образом, способ, описанный в настоящем изобретении, особенно пригоден для цельных сульфидных тугоплавких руд, которые содержат также значительные количества органического углерода.
Как упоминалось ранее, если сульфидная се-ра присутствует в значительном количестве, что-бы получить требуемую концентрацию серной кислоты, то тогда до окислительной обработки нет необходимости предварительно обрабатывать исходную (загружаемую) суспензию серной кис-лотой. Предпочтительно, чтобы жидкость в окис-ленной суспензии после окислительной обработки содержала бы больше 10 г/л свободной кислоты. Более предпочтительно, чтобы концентрация сво-бодной кислоты была бы более -15 г/л. Было найдено, что когда концентрация свободной кис-лоты в окисленной суспензии низка, извлечение благородного металла может быть значительно уменьшено.
Когда содержание сульфидной серы в мине-ральном материале недостаточно, чтобы полу-чить требуемую концентрацию серной кислоты, то тогда до окислительной обработки необходимо исходную суспензию предварительно обработать серной кислотой. Один минеральный материал, содержащий значительное количество сульфид-ной серы, может смешиваться с другим минераль-ным материалом, который имеет недостаточное количество сульфидной серы с тем, чтобы смесь имела бы достаточное количество сульфидной серы для получения требуемой концентрации свободной кислоты. Поэтому руда, имеющая вы-сокое содержание сульфидной серы, может сме-шиваться с другой рудой, имеющей высокое со-держание карбоната, который реагирует с кисло-той, с получением смеси с достаточно высоким содержанием сульфидной серы, компенсируя то количество кислоты, которое может быть израс-ходовано на карбонатный материал, и получая требуемую концентрацию свободной кислоты в окисленной суспензии. В одном варианте изобре-тения сульфидную серу возможно обеспечить в виде рудного концентрата, из которого карбонат-ные вещества практически удалены в результате смешивания.
В предпочтительном варианте, когда в мине-ральном материале присутствуют как сульфидная сера, так и органический углерод, температура обработки должна быть выше 190°С, общее дав-ление выше 190 фунт/дюйм2 (1309 кПа), избыточ-ное давление кислорода должно поддерживаться на уровне выше 25 фунт/дюйм2 (172 кПа) и жид-кость в окисленной суспензии должна содержать более 10 г/л серной кислоты. Более предпочти-тельно, чтобы температура обработки была бы выше 200°С, общее давление больше 250 фунт/дюйм2 и избыточное давление кислорода поддерживалось бы на уровне 25 фунт/дюйм2 (172 кПа). Самое предпочтительное, когда температура обработки выше 220°С, общее давление выше 380 фунт/дюйм2 (2620 кПа) и избыточное давление кислорода поддерживается выше 50 фунт/дюйм2 (345 кПа).
Вслед за окислением под давлением благо-родный металл из окисленной суспензии может быть извлечен любым подходящим способом. Один способ извлечения состоит в нейтрализации окисленной суспензии и затем во взаимодействии этой окисленной суспензии с цианидом, например, с цианидом натрия, при рН больших 10 с тем, что-бы благородный металл в окисленной суспензии мог бы образовывать цианидный комплекс. Циа-нидный комплекс, содержащий благородный ме-талл, может затем выделяться из окисленной сус-пензии путем адсорбции комплекса на гранулах активированного угля. Благородный металл затем может быть выделен с активированного угля и, таким образом, может быть получен очищенный металлический продукт, содержащий благород-ный металл.
Один вариант настоящего изобретения опи-сывается с помощью рис. 1. Обеспечивается пода-ча тугоплавкой цельной руды 102, содержащей 0,2 унции золота на тонну, которое связано, пре-имущественно, с сульфидными минералами. Руда 102 содержит от 2 % до 3 % сульфидной серы и от 0,6 до 1 весового % органического углерода. Руда 102 подвергается измельчению 104, например, дроблению, с получением частиц руды с размером Р80=20-22 микрон.
Исходная (загружаемая) суспензия 106, со-стоящая из частиц измельченной руды, суспенди-рованных в водном растворе, затем подвергается окислительной обработке 108 в присутствии кис-лорода 110. Окислительная обработка осуществ-ляется в автоклаве при температуре 225°С, общем давлении 460 фунт/дюйм2 (3172 кПа), избыточном давлении кислорода 100 фунт/дюйм2 (690 кПа) и времени выдерживания 60 минут. Во время окис-лительной обработки 108 более 96 % сульфидной серы в исходной суспензии 106 окисляется. Также окисляется часть, но не весь, органический угле-род и обогатительная способность органического углерода, оставшегося неокисленным, значитель-но понижается относительно руды в исходной суспензии 106. Окисленная суспензия 112 после окислительной обработки содержит твердый остаток руды 102, и жидкость окисленной суспен-зии имеет рН менее 1,5.
Окисленная суспензия 112 подвергается нейтрализации 114, где рН окисленной суспензии 112 увеличивается более, чем до рН 10. Нейтрали-зованная суспензия 116 затем подвергается “угле-родно-пульповому” цианированию 118 путем обработки нейтрализованной суспензии 116 циа-нидом натрия 120 с образованием золотоцианид-ного комплекса, который может адсорбироваться на гранулах активированного угля 122. Отходы 124 от углерод-пульпового цианирования 118 удаляются соответствующими средствами, и гра-нулы активированного угля, насыщенные золотом 126, отделяются и отправляются на извлечение золота 128, где золотоцианидный комплекс десор-бируется с насыщенных гранул активированного угля и очищенный продукт золота 130 получают, например, с помощью электролитического выде-ления и очистки. Гранулы активированного угля 122, которые теперь обеднены золотоцианидным комплексом, возвращаются в углерод-пульповое цианирование 118.
Способ, предложенный в настоящем изобре-тении, далее описывается следующими примера-ми, которыми не ограничивается объем настояще-го изобретения в отношении описанного способа.
Пример 1.
Этот пример показывает влияние величины измельчения на извлечение золота для нескольких видов руд из Twin Creeks Mine.
Химический состав пяти индивидуальных ви-дов руд (МС, SWS, US, HGO и DZ-руды) и одной смешанной (композитной) руды (RC#l) приведен в таблице 1. Содержание сульфидной серы в инди-видуальных рудах варьируется от минимум 1,12 весовых % для DZ-руды до 8,34 весовых % для SWS-руды. Органический углерод в индивидуаль-ных рудах варьируется от минимальной величины 0,36 весовых % в DZ-руде до максимальной вели-чины, соответствующей 1,36 весовым % в МС-руде. Композит RC#l содержит 2,6 весовых % сульфидной серы и 1 весовой % органического углерода.
Серию образцов, имеющих различную вели-чину размельчения, готовят для каждого вида руды и для смешанной руды (рудного композита). Каждый образец суспендируют в воде и помеща-ют в перемешиваемый автоклав серийного произ-водства. В открытом автоклаве суспендированный образец обрабатывают серной кислотой, поддер-живая рН 2. Автоклав закрывают и суспензию перемешивают и нагревают до требуемой темпе-ратуры для окисления под давлением. В автоклав вводят кислород и окисление под давлением про-водят в течение 90-120 минут. Затем автоклав быстро охлаждают орошением водой, и окислен-ную суспензию нейтрализуют в две стадии до рН 10,15, используя известь. Суспензию затем подвер-гают “углерод- выщелачиваемому” цианирова-нию, помещая оставшиеся твердые вещества в широкогорлый сосуд, содержащий 15-20 г/л акти-вированного древесного угля, и добавляя 1 г циа-нида натрия на 1 л суспензии при плотности сус-пензии 30 % твердого вещества и рН раствора 10,5. Суспензию перемешивают в течение 24 часов и затем раздельно анализируют твердые вещества и активированный древесный уголь для определе-ния уровня экстракции золота.
Результаты исследований для индивидуаль-ных руд сведены в таблицу 2 и показаны графиче-ски на рис. 2 и рис. 3. Как видно из таблицы 2, рис. 2 и рис. 3, для индивидуальных руд извлечение золота значительно увеличивается с уменьшением величины измельчения.
Таблица 1
Химические составы индивидуальной руды и смешанной руды (рудного композита)
МС SWS US HGO DZ RC#1(2)
Au (унция/ст.т.)(1) 0,159 0,212 0,421 0,186 0,169 0,212
Ag (унция/ст.т.)(1) 0,07 0,06 0,06 0,06 0,01 0,06
As (вес. %) 0,718 0,631 0,671 0,256 0,248 0,648
Сульфидная сера (вес. %) 2,96 8,34 4,28 2,33 1,12 2,6
Fe (вес. %) 2,37 2,86 4,6 2,83 3,14 2,79
Sb (вес. %) 0,065 0,264 0,014 0,2 0,035 0,06
Hg (вес.милл. доля) 60,6 91,1 26,7 46,6 87,0 54,7
SiO2 (вес. %) 71,4 52,3 67,0 64,8 80,5 72,3
CO3 (вес. %) 5,42 10,8 4,2 9,05 0,5 5,48
Органический углерод (вес. %) 1,36 0,54 0,87 0,74 0,36 1,0
(1) Унция на стандартную тонну
(2) Смешанная руда (рудный композит), получен-ная из 65,0 вес. % МС, 19,6 вес. % US, 12,5 вес.% HGO и 2,9 вес. % DZ
Таблица 2
Различные измельчения для
индивидуальных руд (1)
Образец руды Измельчение (Р80, мкн) (2) Экстракция золота (%) Расход NaCN (фунт/ст.т)(3)
MC 75 63,2 13,6
MC 26 79,1 1,9
MC 12,5 81,3 3,1
SWS 75 73,1 9,2
SWS 24 85,7 2,1
SWS 11 88,1 2,8
US 75 62,9 3,4
US 19 93,2 1,9
US 9 95,3 2,5
HGO 75 87,0 1,3
HGO 22 86,3 2,6
HGO 11 93,2 1,1
DZ 75 86,0 1,4
DZ 22 93,4 2,5
DZ 13 94,6 2,7
(1) Условия окисления под давлением: 200-225С, избыточное давление кислорода 50-100 фунт/дюйм2 (345-690 кПа), время выдерживания 90-120 минут, 30-40% твердого вещества в сус-пензии
(2) 80 вес.% образца имеет размер частиц в микро-нах меньший, чем показано в Таблице
(3) Фунт на стандартную тонну руды
Результаты исследований для смешанной ру-ды (рудного композита) RC#l сведены в таблицу 3 и показаны графически на рис. 4. Снова экстрак-ция золота в целом увеличивается с уменьшением величины измельчения Однако кроме того, резуль-таты, полученные для смешанной руды (рудного композита) RC#l, показывают, что увеличенная экстракция золота при более мелкодисперсном измельчении не может быть объяснена только выделением дополнительного золота, так как экс-тракция золота продолжает значительно увеличи-ваться даже после того, как окисление сульфидной серы достигает 95 весовых %. Экстракция золота выше 80 % не достигается, пока окисление суль-фидной серы не составит 96 %. Также высокие экстракции золота, достигаемые при более, чем 96%-ном окислении сульфидной серы, по- види-мому, не являются следствием только увеличенно-го окисления органического углерода. Скорее всего это связано с тем, что оставшийся неокис-ленным органический углерод каким-то образом пассивируется, уменьшая активность органиче-ского углерода как адсорбента золота, следова-тельно, уменьшая его обогатительную способ-ность.
Таблица 3
Различные измельчения смешанной
руды (композита) RC#1
Измель-чение (Р80, мкн)(2) Окисление сульфидной серы (%) Окисление органического углерода (%) Экстрак-ция золо-та (%)
105 84,5 11,1 48,9
74 95,3 13,9 65,5
38 96,0 21,2 83,8
19 96,7 39,4 84,3
19 97,7 41,4 87,6
7 98,4 39,4 90,7
4 97,7 42,4 86,6
4 98,9 46,5 88,5
4 97,9 38,4 86,8
2,5 97,6 53,5 91,5
1,5 93,5 48,5 91,8
(1) Условия окисления под давлением: 225С, избы-точное давление кислорода 50-100 фунт/дюйм2 (345-690 кПа), время выдерживания 120 минут, 30% твердого вещества в суспензии
(2) 80 вес.% образца имеет размер частиц в микро-нах меньший, чем показано в Таблице
Пример 2
Этот пример показывает влияние температу-ры окислительного процесса под давлением на извлечение золота.
Опыты проводят на образцах смешанной ру-ды (композита) RC#l при различных температурах при величине измельчения P80=10 микрон. Мето-дика проведения опыта аналогичная, использо-ванной в примере 1. Результаты представлены в виде таблицы 4, а также показаны графически на рис. 5. Результаты показывают, что более высокие температуры, как правило, приводят к более высо-ким извлечениям золота. Также, увеличенные из-влечения золота не являются следствием выделе-ния дополнительного золота при окислении до-полнительной сульфидной серы, поскольку окис-ление сульфидной серы во всех опытах является практически полным. Скорее всего, увеличенное извлечение золота, кажется, обусловлено преиму-ществами, полученными при обработке органиче-ского углерода с окислением и/или пассивирова-нием его вслед за практически полным окислением сульфидной серы.
Таблица 4
Температура в актоклаве
композит (смесь руд) (1) RC#1
Темпера-тура (С) Окисление сульфидной серы % Окисление органического углерода (%) Экстрак-ция золо-та (%)
190 98,1 24,0 71,1
210 96,1 13,5 85,8
225 98,4 36,5 90,7
225 98,8 44,8 91,6
(1) Условия окисления под давлением: размер ча-стиц при Р80=10 мкн, избыточное давление кислорода 100 фунт/дюйм2 (690 кПа), время выдерживания 120 минут, 40-50% твердого вещества в суспензии
Пример 3
Этот пример показывает влияние концентрации свободной кислоты в окисленной суспензии на извлечение золота.
Проведено несколько опытов с использованием образцов смешанной руды (рудного композита) RC#1. Опыты проводят по аналогичной, описанной в примере 1, методике, за исключением того, что к исходной суспензии в открытом автоклаве добавляют различные количества серной кислоты, тем самым, получая различные содержания сво-бодной кислоты в сливе автоклава, после окисления под давлением. Результаты опытов сведены в таблицу 5 и показаны графически на рис. 6. Извлечения золота, в целом, увеличиваются с увели-чением концентрации свободной кислоты в сливе автоклава. Также было достигнуто увеличенное извлечение золота даже после практически полного окисления сульфидной серы, демонстрируя преимущество обработки окисления / пассивиро-вания органического углерода, после практически полного окисления сульфидной серы.
Таблица 5
Концентрация свободной кислоты в сливе
автоклава смесь руд (композит) (1) RC#1
H2SO4, добавленная к исходной суспензии (фунт/ст.т)(2) Свободная H2SO4 в сливе автоклава (г/л)(3) Окисление суль-фидной серы (%) Окисление органического угле-рода (%) Экст-ракция золота (%)
317 33,3 99,3 64,6 90,6
255 29,1 98,9 50,5 89,7
241 34,3 98,9 50,5 89,8
160 27,2 97,4 28,3 87,8
80 12,5 97,9 26,3 79,2
40 6,4 88,3 32,3 69,9
0 0,2 84,8 39,4 72,4
(1) Условия окисления под давлением: размер частиц при Р80=10 мкн, 225°С, избыточное давление кислорода 100 фунт/дюйм2 (690 кПа), время выдерживания 120 минут
(2) Фунт на стандартную тонну руды
(3) Грамм свободной кислоты в литре жидкости в выгруженной из автоклава окисленной суспензии
Пример 4.
Этот пример демонстрирует уменьшение обогатительной способности органического углерода.
Проверяют две руды - руду МС и руду US. Образцы руды размельчают до величины Р80 от 20 до 22 микрон и подвергают окислению под давлением при 225°С и избыточном давлении кислорода 100 фунт/дюйм2 (690 кПа). Окисление под давлением протекает в непрерывном четырех-стадийном перемешиваемом автоклаве с отбором образцов твердого вещества при загрузке автокла-ва, для каждой из стадий 1-4 и при выгрузке авто-клава.
Раствор щелока готовят, используя 10 кг де-ионизированной воды, 10 г гидроокиси натрия и 2,5 г цианида натрия. Стандартный раствор золота готовят при смешивании 750 мл деионизиро-ванной воды с 0,25 г гидроокиси натрия, 0,25 г цианида натрия и 100 г раствора, содержащего 1004 весовых миллионных долей хлорида золота. Далее добавляют деионизированную воду, чтобы довести общий объем стандартного раствора зо-лота до 1 литра. К 10 г образца твердого вещества добавляют 100 г раствора щелока и тщательно перемешивают на встряхивателе в течение 24 часов. 10 мл раствора далее извлекают пипеткой и анализируют на содержание золота, используя атомное поглощение. 10 мл стандартного раство-ра золота затем добавляют к суспензии, получая выброс золота, и суспензию далее перемешивают на встряхивателе в течение 10 минут. Суспензии затем дают возможность отстояться и 10 мл раствора образца извлекают пипеткой и анализируют на содержание золота, используя атомную ад-сорбцию. Таким образом, определяют способность образца твердого вещества обогащаться золотом и рассчитывают эту величину, как количество унций золота, адсорбируемое при выбросе золота, отнесенное к стандартной тонне руды.
Результаты опытов сведены в таблицу 6. Результаты для руды МС показаны графически на рис. 7 и для руды US - на рис. 8. Как видно из таб-лицы 6, рис. 7 и рис. 8, обогатительная способность образцов каждой руды, в целом, уменьшается по мере продолжения окислительной обработки под давлением, показывая значительные преимущества от окисления и/или пассивирования органического углерода в рудах.
Таблица 6
Активность органического углерода (1)
Руда МС Средство частиц твердого вещества к золоту (ун-ция/ст.т)(2)
Загрузка автоклава 0,32
Стадия 1 0,08
Стадия 2 0,16
Стадия 3 0,11
Стадия 4 0,11
Выгрузка автоклава 0,08
Руда US Средство частиц твердого вещества к золоту (ун-ция/ст.т)(2)
Загрузка автоклава 0,47
Стадия 1 0,13
Стадия 2 0,18
Стадия 3 0,11
Стадия 4 0,08
Выгрузка автоклава 0,00
(1) Условия окисления под давлением: размер ча-стиц при Р80 от 20 до 22 мкн, 225С, избыточ-ное давление кислорода 100 фунт/дюйм2 (690 кПа), время выдерживания 103 минуты для ру-ды МС и 70 минут для руды US, 40% твердого вещества в суспензии
(2) Унция золота в стандартной тонне руды
Подробно описаны различные варианты настоящего изобретения. Понятно, что любые элементы любых из этих описанных вариантов могут сочетаться в любой комбинации с элементами любого другого варианта. Кроме того, модификации и видоизменения вариантов изобретения будут ясны специалистам. Ясно, что такие модификации и видоизменения находятся в пределах объема данного изобретения, который определен формулой изобретения.
Известны обычные способы извлечения, благородных металлов из руд, такие как цианирова-ние. Однако отдельные содержащие благородный металл руды, как например, многие золото- и серебросодержащие руды, являются тугоплавкими материалами для таких способов извлечения.
Причиной тугоплавкости руды может быть присутствие сульфидных минералов, с которыми благородный металл связывается и из которых его трудно выделить. Поэтому, обычно тугоплавкие сульфидные руды сначала обрабатывают путем разложения сульфидных минералов с тем, чтобы высвободить благородный металл для последующего извлечения.
Известен способ обработки тугоплавких сульфидных руд с целью окисления сульфидной серы в сульфидных минералах окислением руды под давлением при повышенных температурах и давлении в кислых условиях.
Однако, способ окисления в кислой среде под давлением, который используют для сульфидных тугоплавких руд, является неприемлемым в случае присутствия органического углерода по причине достаточного снижения обогащения.
Руда может быть тугоплавким также в случае, если руда содержит значительное количество органического углерода, который может адсорбировать благородный металл, конкурируя с процессом извлечения.
Известен один из способов, который используют для обработки тугоплавких руд, содержащих органический углерод, сущность которого заключается в том, что руду перед извлечением благородного металла подвергают хлорированной обработке, используя хлорсодержащее вещество.
Однако, хлорирование может быть очень дорогостоящим и не приемлемым, когда руда, к тому же содержит сульфидные минералы.
Известен способ, который используется для обработки руд, являющихся тугоплавкими, вследствие присутствия как сульфидных минералов, так и органического углерода, суть которого заключается в окислительном обжиге руды с целью практически полного окисления и органического углерода, и сульфидных минералов.
Однако, обжиг является дорогостоящим процессом, так как руда должна быть сухоизмельченной. К тому же, когда руда содержит мышьяк, значительное количество мышьяка испаряется во время обжига и в результате возникает суще-ственная проблема, связанная с окружающей сре-дой. Аналогичная проблема возникает также для ртути, если она присутствует в руде. К тому же сухие остатки или продукты обжига, часто содержат значительные количества токсичных веществ, как например, мышьяка в растворенном виде, что требует существенной дополнительной обработки для его безопасного удаления.
Целью изобретения является устранение вышеуказанных недостатков и предложение относительно простых и недорогих способов обработки руд, содержащих благородные металлы, и являющихся тугоплавкими, вследствие присутствия органического углерода и, особенно, вследствие присутствия сульфидных минералов, взаимодействующих с благородными металлами, путем уменьшения обогатительной (адсорбирующей) способности органического углерода и позволяющих, тем самым, достичь высокого извлечения благородного металла, в частности, особенно пригодных для обработки цельных золотоносных руд, и дающих возможность последующему из-влечению золота.
Поставленная цель достигается применением способа обработки минерального материала, содержащего благородный металл, включающего стадию обеспечения исходной суспензии из частиц минерального материала, суспендированных в водном растворе, и стадию окислительной обработки минерального материала путем воздействия на исходную суспензию окислительной среды с получением окислительной суспензии, где минеральный материал, измельченной до очень мелкодисперсного состояния, содержит благородный металл из группы золота, серебра или их комбинаций, а также сульфидные вещества, содержащие сульфидную серу, и органический углерод, препятствующий извлечению благородного металла, в котором при воздействии на исходную суспензию окислительной среды, практически вся суль-фидная сера в исходной суспензии окисляется, в результате чего благородный металл высвобождается от связывания сульфидной серой и уменьшается способность органического углерода препятствовать извлечению благородного металла.
Размельчение до очень мелкого дисперсного состояния производят так, чтобы по крайней мере, 80 весовых % частиц минерального материала в исходной (загруженной) суспензии составляли по размеру меньше 38 микрон, что облегчает окисление под давлением, уменьшая способность органического углерода препятствовать возможному извлечению благородного металла из руды. В дополнении к очень мелкодисперсной величине частиц минерального материала, процесс окисле-ния под давлением проводят при высокой температуре, выше 190°С. В предпочтительном варианте минеральный материал размельчен до размера, где, по крайнеймере, 80 весовых % частиц этого минерального материала меньше 30 микрон, и более предпочтительным является размер частиц менее 20 микрон. Предпочтительная температура окислительной обработки под давлением выше 200°С. Особенно хорошие результаты достигают-ся при температурах обработки выше 210°С, и особенно, когда температура обработки выше 220°С до 260°С.
Высокие извлечения благородного металла могут быть достигнуты для минеральных матери-алов, содержащих значительное количество орга-нического углерода, используя до извлечения бла-городного металла, окислительную обработку под давлением, не окисляя при этом весь органи-ческий углерод. Поэтому органический углерод, который остается неокисленным после окисления под давлением, пассивируется во время этого процесса, снижая активность органического углерода как адсорбента благородного металла.
Применение способа дает хорошие результаты, если минеральный материал содержит более 0,3 весовых %, а еще лучше более 0,4 весовых % и особенно хорошие, если более 0,6 весовых % ор-ганического углерода. При этом окислительная обработка минерального материала производится под давлением окисляя менее 60 весовых %, а еще лучше от 10 весовых % до 40 весовых % содержимого органического углерода.
Повышенная эффективность способа отмечается при содержании минерального материала более 2 весовых %, лучшая при 4 весовых % сульфидной серы, при этом желательно в жидкости окисленной суспензии содержание более 10 г/л, а еще лучше более 15 г/л свободной кислоты и предпочтительно, чтобы свободная кислота со-держала свободную серную кислоту.
Однако, при этом, по крайней мере, 96% сульфидной серы должно быть окислено для того, чтобы эффективно обработать органический углерод, и тем самым, значительно уменьшить способность органического углерода обогащаться (адсорбировать) благородным металлом во время последующих процессов его извлечения. Поэтому повышенные извлечения благородного металла, которые могут быть достигнуты в соответствии со способом настоящего изобретения, являются следствием обработки органического углерода в дополнении к той обработке, которая необходима для высвобождения практически всего благородного металла из сульфидных минералов.
После окисления под давлением окисленная суспензия должна иметь очень низкий рН, предпо-чтительно ниже рН 1,5, чтобы гарантировать надлежащую обработку органического углерода. Когда минеральный материал содержит доста-точное количество сульфидной серы для получения требуемого уровня кислоты при окислении под давлением, тогда предварительная обработка серной кислотой до этого процесса окисления под давлением не требуется. Если обрабатывается минеральный материал, как, например, карбонатсодержащая руда, которая не содержит достаточ-ного количества сульфидной серы для получения требуемой кислоты, тогда минеральный материал может смешиваться с другим минеральным материалом, который содержит достаточное количе-ство сульфидной серы, чтобы получить требуемую кислоту, включая компенсацию кислоты, которая может быть израсходована на карбонатные материалы.
Способ дополнительно включает выделение благородного металла (золота) из окисленной суспензии и получение металлического продукта, содержащего благородный металл, причем выделение благородного металла из окисленной суспензии включает связывание благородного металла с цианидом с образованием комплекса благо-родного металла с цианидом.
Предлагаемый способ эффективен и для слу-чая, когда органический углерод имеет сродство как адсорбент, по крайней мере, к одному благородному металлу, соли благородного металла и комплексу благородного металла с лигандом, сродство которого способно препятствовать извлечению благородного металла; и во время воз-действия это сродство органического углерода уменьшается. Вслед за окислительной обработкой минерального материала благородный металл взаимодействует с лигандом с образованием комплекса этого благородного металла с лигандом, и благородный металл затем выделяют из комплек-са и получают твердый металлический продукт, содержащий благородный металл.
При реализации способа окислительная об-работка минерального материала включает воз-действие на исходную суспензию кислорода при повышенном давлении, причем хороший резуль-тат имеет место когда окислительная обработка минерального материала включает воздействие на исходную суспензию окислительной среды при температуре выше 200°С, общем давлении более 17,6 кг/см2, и избыточном давлении кислорода более 1,8 кг/см2, в особенности хороший результат когда окислительная обработка минерального материала включает воздействие на исходную суспензию окислительной среды при температуре выше 220°С, общем давлении более 26,7 кг/см2, и избыточном давлении кислорода более 3,5 кг/см2.
Способ реализуем когда обеспечение исход-ной суспензии включает размельчение грубого минерального материала с получением частиц данного минерального материала и даже когда минеральный материал включает цельную руду.
К положительным особенностям способа можно отнести, то что способ проводят практиче-ски в отсутствии добавленного хлорсодержащего вещества и что в данном способе, по существу, не используется обжиг минерального материала, а также кратковременность течения периода ис-пользования способа, так как при окислительной обработке исходная суспензия подвергается об-работке окислительной среды в течение периода времени от 20 до 120 минут, и что исходная сус-пензия практически не содержит кислоты, добав-ленной до окисления под давлением.
Изобретение поясняется чертежами:
Рис. 1 представляет собой схему процесса для одного варианта настоящего изобретения
Рис. 2 представляет собой график экстракции золота в процентах в зависимости от величины измельчения для некоторых видов руд из Twin Creeks Mine.
Рис. 3 представляет собой график экстракции золота в зависимости от величины измельчения для других видов руд из Twin Creeks Mine.
Рис. 4 представляет собой график окисления сульфидной серы, окисления органического угле-рода и экстракции золота в зависимости от вели-чины измельчения для образца смешанной (ком-позитной) руды из Twin Creeks Mine.
Рис. 5 представляет собой график окисления сульфидной серы, окисления органического угле-рода и экстракции золота в зависимости от темпе-ратуры для образца смешанной (композитной) руды из Twin Creeks Mine.
Рис. 6 представляет собой график окисления сульфидной серы, окисления органического угле-рода и экстракции золота в зависимости от кон-центрации свободной кислоты в окисленной сус-пензии для смешанной (композитной) руды из Twin Creeks Mine.
Рис. 7 представляет собой диаграмму, пока-зывающую обогатительную (адсорбирующую) способность образца руды из Twin Creeks Mine, по мере протекания окисления под давлением.
Рис. 8 представляет собой диаграмму, пока-зывающую обогатительную (адсорбирующую) способность другого образца руды из Twin Creeks Mine, по мере протекания окисления под давлени-ем.
Подробное описание
Настоящее изобретение предлагает способ обработки содержащего благородный металл минерального сырья, которое является тугоплав-ким материалом вследствие присутствия органи-ческого углерода, который может конкурировать за адсорбцию благородного металла и может, тем самым, уменьшать извлечение благородного ме-талла во время процессов его добычи. Очень мел-козернистые частицы минерального материала, содержащего благородный металл, окисляются под давлением в жестких условиях окислительно-го процесса под давлением. Было найдено, что требуются как очень мелкодисперсные частицы, так и очень высокая температура при окислении под давлением, чтобы надлежащим образом об-работать минеральный материал, способствуя при этом высокому извлечению благородного метал-ла.
Благородный металл, используемый в изоб-ретении, относится к золоту и/или серебру. Спо-соб, описанный в настоящем изобретении, осо-бенно предпочтителен для использования в слу-чае золотоносных минеральных материалов.
Минеральный материал, используемый в этом изобретении, включает цельную руду, руд-ные концентраты, отходы обогащения и остатки от предыдущих процессов добычи и измельчения. Настоящее изобретение особенно пригодно для обработки цельных руд; так как обогатительная (адсорбирующая) способность этих руд может быть надлежащим образом уменьшена без изме-нения при этом затрат на получение рудного кон-центрата. Кроме того, было найдено, что при по-лучении рудного концентрата с помощью флота-ции цельной руды, содержащей значительное количество органического углерода, очень трудно предотвратить концентрирование этого органиче-ского углерода в рудном концентрате. Кроме того, при получении рудного концентрата имеются, по крайней мере, некоторые потери благородного металла, которые не учитываются при получении данного рудного концентрата. Однако, проблемы, связанные с рудными концентратами, можно из-бежать при обработке цельной руды в соответ-ствии со способом, предложенным в настоящем изобретении.
Органический углерод, который может быть обработан в соответствии с настоящим изобрете-нием, включает любое углеродсодержащее орга-ническое вещество, которое обладает сродством к благородному металлу, соли благородного ме-талла, и/или комплексу благородного металла с лигандом, так, что органический углерод является активным в качестве адсорбента, который может обогащаться (адсорбировать) благородным ме-таллом во время извлечения. Например, во время извлечения благородного металла цианированием органический углерод может действовать в каче-стве адсорбента для золотоцианидного комплекса и может, поэтому, конкурировать за золото с про-цессом извлечения, тем самым, уменьшая извлече-ние золота.
Минеральные материалы, которые могут быть обработаны в соответствии с настоящим изобретением, могут включать, в дополнении к органическому углероду, сульфидные минералы, с которыми благородный металл может непосред-ственно связываться и из которых благородный металл можно выделить с трудом. В соответствии со способом, предложенным в настоящем изобре-тении, было найдено, что окисление под давлени-ем может быть с успехом использовано для высво-бождения или выделения благородного металла из сульфидных минералов и также для окисления и/или пассивирования органического углерода с тем, чтобы активность органического углерода в качестве адсорбента уменьшалась бы до уровня, который способствовал бы высокому выделению благородного металла. Однако, было найдено, что практически вся присутствующая в минеральном материале сульфидная сера должна быть окисле-на, прежде чем будет достигнуто существенное преимущество из обработки органического угле-рода. Неожиданно, что, по крайней мере, 96% сульфидной серы должно быть окислено, прежде чем реализуется существенное преимущество из обработки органического углерода. Поэтому, в соответствии с настоящим изобретением, требу-ются жесткие условия обработки окислением под давлением.
Поразительные открытия, приведшие к спо-собу, описанному в настоящем изобретении, были сделаны во время исследования, относящегося к возможным процессам обработки золотоносных тугоплавких руд из Twin Creeks Mine в Неваде, которыми владеет Santa Fe Pacific Gold Corporation. Twin Creeks Mine содержит несколько различных видов руд, изменяющихся минерало-гий. Некоторые типы руд включают очень высо-кие уровни органического углерода, иногда сыше 1 весового %, которые будут обогащаться, по-существу, всем имеющимся золотом во время обычных процессов извлечения цианированием. Все виды руд, содержащие высокий органический углерод, также являются тугоплавкими материа-лами вследствие присутствия сульфидных мине-ралов, с которыми золото взаимодействует.
Опыты проводились на тугоплавких рудах из Twirl Creesk Mine, чтобы определить возможные обработки, которые бы могли обеспечить удовле-творительное извлечение золота. Тугоплавкие руды содержат значительные количества как ор-ганического углерода, так и сульфидных минера-лов. Предпринимают первичную обработку, включая окисление цельной руды под давлением в необычно жестких рабочих условиях. Руда из-мельчается до величины, где 80% частиц имели размер 74 микрона или меньше (Р80 = 74 микрон). Руда затем окислялась под давлением в сильно-кислых условиях при температуре 225°С и давле-нии 460 фунт/дюйм2. (3172 кПа), при избыточном давлении кислорода 100 фунт/дюйм2 (690 кПа) в течение двух часов в перемешиваемом автоклаве серийного производства. Практически вся суль-фидная сера окислялась (97%), тем самым, гаран-тируя, по-существу, полное высвобождение золота из сульфидных минералов. Однако, степени извле-чения золота при использовании цианированной обработки вслед за окислением под давлением все еще были очень низкими, показывая, что окисли-тельная обработка под давлением не уменьшала в достаточной степени обогатительную (адсорби-рующую) способность органического углерода.
После первой неудачи при окислении под давлением, проверялся целый ряд других спосо-бов. Проверялось хлорирование, но оно оказалось неэффективным для окисления сульфидной серы. Значительные улучшения в извлечениях золота достигались при использовании метода окисли-тельного обжига, который оказался эффективным для окисления практически всей сульфидной серы и органического углерода. Извлечения золота цианированием вслед за окислительным огбжигом составляли от 50% до 90%. Хотя обеспечивалось значительное улучшение в извлечениях золота, однако, обжиг вызывал некоторые проблемы. Вначале мышьяк и ртуть испарялись во время сушки и измельчения руды. Также отходы обжига содержали значительные количества растворен-ного мышьяка, что являлось неприемлемым при удалении отбросов (хвостов) н требовало суще-ственной дополнительной обработки. В дополне-нии к этим существенным проблемам, связанным с окружающей средой, содержание влаги в руде было слишком высоко по причине низких затрат на сушку и измельчение руды. К тому же, для до-стижения приемлемых степеней извлечения золота требовалось мелкодисперсное сухое измельчение (P80=74). Кроме того, оказалось, что сухоизмель-ченные руды очень трудно подавать при непре-рывном режиме работы. Также было установлено, что обжиг необходимо проводить при невысоких температурах, что создавало существенные про-блемы, связанные с конструированием, проекти-рованием и безопасностью.
Из-за проблем, связанных с окислительным обжигом, проводилось дополнительное исследо-вание по окислительной обработке под давлением, главным образом, из-за его способности давать прочные мышьяковые остатки.
Даже если предварительное размельчение до Р80=74 микрон приводило практически к полному окислению сульфидной серы и выделению золота, тем не менее, степени извлечения золота были очень низкими. Однако, неожиданно было найде-но, что сочетание очень мелкодисперсного из-мельчения и жестких условиях окисления под дав-лением приводит к существенному увеличению извлечений золота. Результат особенно удивите-лен, поскольку высокие извлечения золота дости-гались без окисления практически всего органиче-ского углерода в обрабатываемых рудах. Поэто-му полагают, что не связанный с теорией, но со-действующий пониманию настоящего изобрете-ния способ приводит к существенной пассивации органического углерода, который остается неокисленным во время окислительной обработки. Этот результат особенно важен, так как все опыты показывают, что даже после большей части окис-лительных обработок под давлением, проведен-ных в жестких условиях, значительное количество органического углерода остается неокисленным. Поэтому в отличие от окислительного обжига в настоящем изобретении не требуется полного окисления органического углерода. Окисление органического углерода, используемое в этом изобретении, относится к химическому связыва-нию углерода с кислородом. Значительная часть окисленного органического углерода может быть в виде двуокиси углерода.
В соответствии со способом, описанным в настоящем изобретении, минеральный материал измельчается до размера P80=40 микрон или меньше, и предпочтительно до размера P80=30 микрон и меньше. Несмотря на то, что имело ме-сто увеличение расходов, связанных с дополни-тельным размельчением, было найдено, что осо-бенно высокие извлечения золота достигаются для частиц минерального материала размером P80=20 микрон или меньше. Особенно предпочти-тельны для практического применения частицы с размером от P80=15 микрон до P80=25 микрон.
Частицы минерального материала подходя-щего размера суспендируют в водном растворе и затем подвергают окислительной обработке в автоклаве под давлением с выщелачиванием ми-нерального материала. Как отмечалось ранее, в дополнении к чрезвычайно мелкодисперсным частицам минерального материала и действую-щие условия окислительной обработки должны быть жесткими. Температура обработки должна быть выше 190°С, предпочтительно выше 200°С и более предпочтительно выше 210°С. Особенно хорошие результаты достигались при температу-ре обработки выше 220°С. В зависимости от раз-новидности руды особенно предпочтительным диапазоном температур, при которых осуществ-ляется обработка, является диапазон от 205°С до 260°С.
Окислительную обработку осуществляют в присутствии кислородсодержащего вещества, которым обычно является кислород. Применение очищенного кислорода предпочтительнее возду-ха. Обычно достаточным является давление кис-лорода, большее, чем 25 фунт/дюйм2 (172 кПа), хотя предпочтительнее избыточное давление кис-лорода более, чем 50 фунт/дюйм2 (345 кПа).
Полное давление, при котором происходит обработка, обычно равно давлению, оказываемо-му водным раствором при обработке под давлени-ем, плюс избыточное давление кислорода. Окис-лительную обработку обычно следует проводить при времени выдерживания от 20 минут до 120 минут, причем времена от 30 минут до 90 минут являются предпочтительными.
Как упоминалось ранее, один особенно неожиданный результат при использовании спо-соба, изложенного в настоящем изобретении, со-стоит в том, что высокие результаты по извлече-нию благородного металла могут быть достигну-ты без окисления всего, или даже практически всего, органического углерода в обрабатываемом минеральном материале. Обычно удовлетвори-тельные результаты по извлечению золота могут быть достигнуты при окислении менее, чем 60 весовых % органического углерода и предпочти-тельным является окисление от 10 весовых % до 40 весовых % органического углерода. Во многих случаях возможно получить высокие извлечения золота при окислении только 20 или менее весо-вых % органического углерода. Полагают, что органический углерод, оставшийся неокисленным, пассивируется в том смысле, что его активность как адсорбента, который может обогащаться бла-городным металлом во время процессов его извле-чения, существенно уменьшается.
Хотя, как отмечалось ранее, настоящее изоб-ретение может быть использовано для рудных концентратов и других минеральных материалов, оно особенно пригодно для обработки цельных руд. Таким образом, снимаются проблемы, свя-занные с обработкой рудных концентратов. Настоящее изобретение пригодно для любых руд, содержащих органический углерод, но оно осо-бенно пригодно для тех руд, которые содержат более, чем 0,3 весовых % органического углерода, предпочтительно более 0,4 весовых % и наиболее предпочтительно более 0,6 весовых % органиче-ского углерода.
Окислительную обработку следует прово-дить в условиях высокой кислотности. Предпочти-тельно, чтобы жидкость окисленной суспензии, полученной во время окислительной обработки под давлением, имела бы рН менее 1,5. Для руд, которые содержат существенные количества сульфидной серы, во время стадии окислительной обработки могут быть получены значительные количества серной кислоты, обеспечивая требуе-мое низкое значение pH. В противном случае необходимо добавлять серую кислоту к исходной (загружаемой) суспензии до ее окислительной обработки.
Было найдено, неожиданно, что когда мине-ральный материал содержит сульфидные минера-лы в дополнении к органическому углероду, то тогда необходимо окислить практически всю сульфидную серу прежде, чем получат суще-ственные преимущества из обработки органиче-ского углерода. Было найдено, что, по крайней мере, 96 % сульфидной серы должно быть окисле-но, чтобы произошло заметное окисление и/или пассивация органического углерода. Это проис-ходит потому, что адсорбирующая способность органического углерода, по-видимому, суще-ственно не уменьшается, пока практически вся сульфидная сера не окислится. Настоящее изобре-тение может быть использовано для любого мине-рального материала, содержащего как сульфид-ную серу, так и органический углерод. Минераль-ный материал может содержать более 2 весовых % и даже больше 4 весовых % сульфидной серы. Таким образом, способ, описанный в настоящем изобретении, особенно пригоден для цельных сульфидных тугоплавких руд, которые содержат также значительные количества органического углерода.
Как упоминалось ранее, если сульфидная се-ра присутствует в значительном количестве, что-бы получить требуемую концентрацию серной кислоты, то тогда до окислительной обработки нет необходимости предварительно обрабатывать исходную (загружаемую) суспензию серной кис-лотой. Предпочтительно, чтобы жидкость в окис-ленной суспензии после окислительной обработки содержала бы больше 10 г/л свободной кислоты. Более предпочтительно, чтобы концентрация сво-бодной кислоты была бы более -15 г/л. Было найдено, что когда концентрация свободной кис-лоты в окисленной суспензии низка, извлечение благородного металла может быть значительно уменьшено.
Когда содержание сульфидной серы в мине-ральном материале недостаточно, чтобы полу-чить требуемую концентрацию серной кислоты, то тогда до окислительной обработки необходимо исходную суспензию предварительно обработать серной кислотой. Один минеральный материал, содержащий значительное количество сульфид-ной серы, может смешиваться с другим минераль-ным материалом, который имеет недостаточное количество сульфидной серы с тем, чтобы смесь имела бы достаточное количество сульфидной серы для получения требуемой концентрации свободной кислоты. Поэтому руда, имеющая вы-сокое содержание сульфидной серы, может сме-шиваться с другой рудой, имеющей высокое со-держание карбоната, который реагирует с кисло-той, с получением смеси с достаточно высоким содержанием сульфидной серы, компенсируя то количество кислоты, которое может быть израс-ходовано на карбонатный материал, и получая требуемую концентрацию свободной кислоты в окисленной суспензии. В одном варианте изобре-тения сульфидную серу возможно обеспечить в виде рудного концентрата, из которого карбонат-ные вещества практически удалены в результате смешивания.
В предпочтительном варианте, когда в мине-ральном материале присутствуют как сульфидная сера, так и органический углерод, температура обработки должна быть выше 190°С, общее дав-ление выше 190 фунт/дюйм2 (1309 кПа), избыточ-ное давление кислорода должно поддерживаться на уровне выше 25 фунт/дюйм2 (172 кПа) и жид-кость в окисленной суспензии должна содержать более 10 г/л серной кислоты. Более предпочти-тельно, чтобы температура обработки была бы выше 200°С, общее давление больше 250 фунт/дюйм2 и избыточное давление кислорода поддерживалось бы на уровне 25 фунт/дюйм2 (172 кПа). Самое предпочтительное, когда температура обработки выше 220°С, общее давление выше 380 фунт/дюйм2 (2620 кПа) и избыточное давление кислорода поддерживается выше 50 фунт/дюйм2 (345 кПа).
Вслед за окислением под давлением благо-родный металл из окисленной суспензии может быть извлечен любым подходящим способом. Один способ извлечения состоит в нейтрализации окисленной суспензии и затем во взаимодействии этой окисленной суспензии с цианидом, например, с цианидом натрия, при рН больших 10 с тем, что-бы благородный металл в окисленной суспензии мог бы образовывать цианидный комплекс. Циа-нидный комплекс, содержащий благородный ме-талл, может затем выделяться из окисленной сус-пензии путем адсорбции комплекса на гранулах активированного угля. Благородный металл затем может быть выделен с активированного угля и, таким образом, может быть получен очищенный металлический продукт, содержащий благород-ный металл.
Один вариант настоящего изобретения опи-сывается с помощью рис. 1. Обеспечивается пода-ча тугоплавкой цельной руды 102, содержащей 0,2 унции золота на тонну, которое связано, пре-имущественно, с сульфидными минералами. Руда 102 содержит от 2 % до 3 % сульфидной серы и от 0,6 до 1 весового % органического углерода. Руда 102 подвергается измельчению 104, например, дроблению, с получением частиц руды с размером Р80=20-22 микрон.
Исходная (загружаемая) суспензия 106, со-стоящая из частиц измельченной руды, суспенди-рованных в водном растворе, затем подвергается окислительной обработке 108 в присутствии кис-лорода 110. Окислительная обработка осуществ-ляется в автоклаве при температуре 225°С, общем давлении 460 фунт/дюйм2 (3172 кПа), избыточном давлении кислорода 100 фунт/дюйм2 (690 кПа) и времени выдерживания 60 минут. Во время окис-лительной обработки 108 более 96 % сульфидной серы в исходной суспензии 106 окисляется. Также окисляется часть, но не весь, органический угле-род и обогатительная способность органического углерода, оставшегося неокисленным, значитель-но понижается относительно руды в исходной суспензии 106. Окисленная суспензия 112 после окислительной обработки содержит твердый остаток руды 102, и жидкость окисленной суспен-зии имеет рН менее 1,5.
Окисленная суспензия 112 подвергается нейтрализации 114, где рН окисленной суспензии 112 увеличивается более, чем до рН 10. Нейтрали-зованная суспензия 116 затем подвергается “угле-родно-пульповому” цианированию 118 путем обработки нейтрализованной суспензии 116 циа-нидом натрия 120 с образованием золотоцианид-ного комплекса, который может адсорбироваться на гранулах активированного угля 122. Отходы 124 от углерод-пульпового цианирования 118 удаляются соответствующими средствами, и гра-нулы активированного угля, насыщенные золотом 126, отделяются и отправляются на извлечение золота 128, где золотоцианидный комплекс десор-бируется с насыщенных гранул активированного угля и очищенный продукт золота 130 получают, например, с помощью электролитического выде-ления и очистки. Гранулы активированного угля 122, которые теперь обеднены золотоцианидным комплексом, возвращаются в углерод-пульповое цианирование 118.
Способ, предложенный в настоящем изобре-тении, далее описывается следующими примера-ми, которыми не ограничивается объем настояще-го изобретения в отношении описанного способа.
Пример 1.
Этот пример показывает влияние величины измельчения на извлечение золота для нескольких видов руд из Twin Creeks Mine.
Химический состав пяти индивидуальных ви-дов руд (МС, SWS, US, HGO и DZ-руды) и одной смешанной (композитной) руды (RC#l) приведен в таблице 1. Содержание сульфидной серы в инди-видуальных рудах варьируется от минимум 1,12 весовых % для DZ-руды до 8,34 весовых % для SWS-руды. Органический углерод в индивидуаль-ных рудах варьируется от минимальной величины 0,36 весовых % в DZ-руде до максимальной вели-чины, соответствующей 1,36 весовым % в МС-руде. Композит RC#l содержит 2,6 весовых % сульфидной серы и 1 весовой % органического углерода.
Серию образцов, имеющих различную вели-чину размельчения, готовят для каждого вида руды и для смешанной руды (рудного композита). Каждый образец суспендируют в воде и помеща-ют в перемешиваемый автоклав серийного произ-водства. В открытом автоклаве суспендированный образец обрабатывают серной кислотой, поддер-живая рН 2. Автоклав закрывают и суспензию перемешивают и нагревают до требуемой темпе-ратуры для окисления под давлением. В автоклав вводят кислород и окисление под давлением про-водят в течение 90-120 минут. Затем автоклав быстро охлаждают орошением водой, и окислен-ную суспензию нейтрализуют в две стадии до рН 10,15, используя известь. Суспензию затем подвер-гают “углерод- выщелачиваемому” цианирова-нию, помещая оставшиеся твердые вещества в широкогорлый сосуд, содержащий 15-20 г/л акти-вированного древесного угля, и добавляя 1 г циа-нида натрия на 1 л суспензии при плотности сус-пензии 30 % твердого вещества и рН раствора 10,5. Суспензию перемешивают в течение 24 часов и затем раздельно анализируют твердые вещества и активированный древесный уголь для определе-ния уровня экстракции золота.
Результаты исследований для индивидуаль-ных руд сведены в таблицу 2 и показаны графиче-ски на рис. 2 и рис. 3. Как видно из таблицы 2, рис. 2 и рис. 3, для индивидуальных руд извлечение золота значительно увеличивается с уменьшением величины измельчения.
Таблица 1
Химические составы индивидуальной руды и смешанной руды (рудного композита)
МС SWS US HGO DZ RC#1(2)
Au (унция/ст.т.)(1) 0,159 0,212 0,421 0,186 0,169 0,212
Ag (унция/ст.т.)(1) 0,07 0,06 0,06 0,06 0,01 0,06
As (вес. %) 0,718 0,631 0,671 0,256 0,248 0,648
Сульфидная сера (вес. %) 2,96 8,34 4,28 2,33 1,12 2,6
Fe (вес. %) 2,37 2,86 4,6 2,83 3,14 2,79
Sb (вес. %) 0,065 0,264 0,014 0,2 0,035 0,06
Hg (вес.милл. доля) 60,6 91,1 26,7 46,6 87,0 54,7
SiO2 (вес. %) 71,4 52,3 67,0 64,8 80,5 72,3
CO3 (вес. %) 5,42 10,8 4,2 9,05 0,5 5,48
Органический углерод (вес. %) 1,36 0,54 0,87 0,74 0,36 1,0
(1) Унция на стандартную тонну
(2) Смешанная руда (рудный композит), получен-ная из 65,0 вес. % МС, 19,6 вес. % US, 12,5 вес.% HGO и 2,9 вес. % DZ
Таблица 2
Различные измельчения для
индивидуальных руд (1)
Образец руды Измельчение (Р80, мкн) (2) Экстракция золота (%) Расход NaCN (фунт/ст.т)(3)
MC 75 63,2 13,6
MC 26 79,1 1,9
MC 12,5 81,3 3,1
SWS 75 73,1 9,2
SWS 24 85,7 2,1
SWS 11 88,1 2,8
US 75 62,9 3,4
US 19 93,2 1,9
US 9 95,3 2,5
HGO 75 87,0 1,3
HGO 22 86,3 2,6
HGO 11 93,2 1,1
DZ 75 86,0 1,4
DZ 22 93,4 2,5
DZ 13 94,6 2,7
(1) Условия окисления под давлением: 200-225С, избыточное давление кислорода 50-100 фунт/дюйм2 (345-690 кПа), время выдерживания 90-120 минут, 30-40% твердого вещества в сус-пензии
(2) 80 вес.% образца имеет размер частиц в микро-нах меньший, чем показано в Таблице
(3) Фунт на стандартную тонну руды
Результаты исследований для смешанной ру-ды (рудного композита) RC#l сведены в таблицу 3 и показаны графически на рис. 4. Снова экстрак-ция золота в целом увеличивается с уменьшением величины измельчения Однако кроме того, резуль-таты, полученные для смешанной руды (рудного композита) RC#l, показывают, что увеличенная экстракция золота при более мелкодисперсном измельчении не может быть объяснена только выделением дополнительного золота, так как экс-тракция золота продолжает значительно увеличи-ваться даже после того, как окисление сульфидной серы достигает 95 весовых %. Экстракция золота выше 80 % не достигается, пока окисление суль-фидной серы не составит 96 %. Также высокие экстракции золота, достигаемые при более, чем 96%-ном окислении сульфидной серы, по- види-мому, не являются следствием только увеличенно-го окисления органического углерода. Скорее всего это связано с тем, что оставшийся неокис-ленным органический углерод каким-то образом пассивируется, уменьшая активность органиче-ского углерода как адсорбента золота, следова-тельно, уменьшая его обогатительную способ-ность.
Таблица 3
Различные измельчения смешанной
руды (композита) RC#1
Измель-чение (Р80, мкн)(2) Окисление сульфидной серы (%) Окисление органического углерода (%) Экстрак-ция золо-та (%)
105 84,5 11,1 48,9
74 95,3 13,9 65,5
38 96,0 21,2 83,8
19 96,7 39,4 84,3
19 97,7 41,4 87,6
7 98,4 39,4 90,7
4 97,7 42,4 86,6
4 98,9 46,5 88,5
4 97,9 38,4 86,8
2,5 97,6 53,5 91,5
1,5 93,5 48,5 91,8
(1) Условия окисления под давлением: 225С, избы-точное давление кислорода 50-100 фунт/дюйм2 (345-690 кПа), время выдерживания 120 минут, 30% твердого вещества в суспензии
(2) 80 вес.% образца имеет размер частиц в микро-нах меньший, чем показано в Таблице
Пример 2
Этот пример показывает влияние температу-ры окислительного процесса под давлением на извлечение золота.
Опыты проводят на образцах смешанной ру-ды (композита) RC#l при различных температурах при величине измельчения P80=10 микрон. Мето-дика проведения опыта аналогичная, использо-ванной в примере 1. Результаты представлены в виде таблицы 4, а также показаны графически на рис. 5. Результаты показывают, что более высокие температуры, как правило, приводят к более высо-ким извлечениям золота. Также, увеличенные из-влечения золота не являются следствием выделе-ния дополнительного золота при окислении до-полнительной сульфидной серы, поскольку окис-ление сульфидной серы во всех опытах является практически полным. Скорее всего, увеличенное извлечение золота, кажется, обусловлено преиму-ществами, полученными при обработке органиче-ского углерода с окислением и/или пассивирова-нием его вслед за практически полным окислением сульфидной серы.
Таблица 4
Температура в актоклаве
композит (смесь руд) (1) RC#1
Темпера-тура (С) Окисление сульфидной серы % Окисление органического углерода (%) Экстрак-ция золо-та (%)
190 98,1 24,0 71,1
210 96,1 13,5 85,8
225 98,4 36,5 90,7
225 98,8 44,8 91,6
(1) Условия окисления под давлением: размер ча-стиц при Р80=10 мкн, избыточное давление кислорода 100 фунт/дюйм2 (690 кПа), время выдерживания 120 минут, 40-50% твердого вещества в суспензии
Пример 3
Этот пример показывает влияние концентрации свободной кислоты в окисленной суспензии на извлечение золота.
Проведено несколько опытов с использованием образцов смешанной руды (рудного композита) RC#1. Опыты проводят по аналогичной, описанной в примере 1, методике, за исключением того, что к исходной суспензии в открытом автоклаве добавляют различные количества серной кислоты, тем самым, получая различные содержания сво-бодной кислоты в сливе автоклава, после окисления под давлением. Результаты опытов сведены в таблицу 5 и показаны графически на рис. 6. Извлечения золота, в целом, увеличиваются с увели-чением концентрации свободной кислоты в сливе автоклава. Также было достигнуто увеличенное извлечение золота даже после практически полного окисления сульфидной серы, демонстрируя преимущество обработки окисления / пассивиро-вания органического углерода, после практически полного окисления сульфидной серы.
Таблица 5
Концентрация свободной кислоты в сливе
автоклава смесь руд (композит) (1) RC#1
H2SO4, добавленная к исходной суспензии (фунт/ст.т)(2) Свободная H2SO4 в сливе автоклава (г/л)(3) Окисление суль-фидной серы (%) Окисление органического угле-рода (%) Экст-ракция золота (%)
317 33,3 99,3 64,6 90,6
255 29,1 98,9 50,5 89,7
241 34,3 98,9 50,5 89,8
160 27,2 97,4 28,3 87,8
80 12,5 97,9 26,3 79,2
40 6,4 88,3 32,3 69,9
0 0,2 84,8 39,4 72,4
(1) Условия окисления под давлением: размер частиц при Р80=10 мкн, 225°С, избыточное давление кислорода 100 фунт/дюйм2 (690 кПа), время выдерживания 120 минут
(2) Фунт на стандартную тонну руды
(3) Грамм свободной кислоты в литре жидкости в выгруженной из автоклава окисленной суспензии
Пример 4.
Этот пример демонстрирует уменьшение обогатительной способности органического углерода.
Проверяют две руды - руду МС и руду US. Образцы руды размельчают до величины Р80 от 20 до 22 микрон и подвергают окислению под давлением при 225°С и избыточном давлении кислорода 100 фунт/дюйм2 (690 кПа). Окисление под давлением протекает в непрерывном четырех-стадийном перемешиваемом автоклаве с отбором образцов твердого вещества при загрузке автокла-ва, для каждой из стадий 1-4 и при выгрузке авто-клава.
Раствор щелока готовят, используя 10 кг де-ионизированной воды, 10 г гидроокиси натрия и 2,5 г цианида натрия. Стандартный раствор золота готовят при смешивании 750 мл деионизиро-ванной воды с 0,25 г гидроокиси натрия, 0,25 г цианида натрия и 100 г раствора, содержащего 1004 весовых миллионных долей хлорида золота. Далее добавляют деионизированную воду, чтобы довести общий объем стандартного раствора зо-лота до 1 литра. К 10 г образца твердого вещества добавляют 100 г раствора щелока и тщательно перемешивают на встряхивателе в течение 24 часов. 10 мл раствора далее извлекают пипеткой и анализируют на содержание золота, используя атомное поглощение. 10 мл стандартного раство-ра золота затем добавляют к суспензии, получая выброс золота, и суспензию далее перемешивают на встряхивателе в течение 10 минут. Суспензии затем дают возможность отстояться и 10 мл раствора образца извлекают пипеткой и анализируют на содержание золота, используя атомную ад-сорбцию. Таким образом, определяют способность образца твердого вещества обогащаться золотом и рассчитывают эту величину, как количество унций золота, адсорбируемое при выбросе золота, отнесенное к стандартной тонне руды.
Результаты опытов сведены в таблицу 6. Результаты для руды МС показаны графически на рис. 7 и для руды US - на рис. 8. Как видно из таб-лицы 6, рис. 7 и рис. 8, обогатительная способность образцов каждой руды, в целом, уменьшается по мере продолжения окислительной обработки под давлением, показывая значительные преимущества от окисления и/или пассивирования органического углерода в рудах.
Таблица 6
Активность органического углерода (1)
Руда МС Средство частиц твердого вещества к золоту (ун-ция/ст.т)(2)
Загрузка автоклава 0,32
Стадия 1 0,08
Стадия 2 0,16
Стадия 3 0,11
Стадия 4 0,11
Выгрузка автоклава 0,08
Руда US Средство частиц твердого вещества к золоту (ун-ция/ст.т)(2)
Загрузка автоклава 0,47
Стадия 1 0,13
Стадия 2 0,18
Стадия 3 0,11
Стадия 4 0,08
Выгрузка автоклава 0,00
(1) Условия окисления под давлением: размер ча-стиц при Р80 от 20 до 22 мкн, 225С, избыточ-ное давление кислорода 100 фунт/дюйм2 (690 кПа), время выдерживания 103 минуты для ру-ды МС и 70 минут для руды US, 40% твердого вещества в суспензии
(2) Унция золота в стандартной тонне руды
Подробно описаны различные варианты настоящего изобретения. Понятно, что любые элементы любых из этих описанных вариантов могут сочетаться в любой комбинации с элементами любого другого варианта. Кроме того, модификации и видоизменения вариантов изобретения будут ясны специалистам. Ясно, что такие модификации и видоизменения находятся в пределах объема данного изобретения, который определен формулой изобретения.
(56) Документы, цитированные в отчёте
1. Минеев Г.Г. и др. Растворители золота и серебра в гидрометаллургии. - М.: Металлургия, 1994, с. 182-187.
2. SU 217640 A, 1969.
2. SU 217640 A, 1969.
📎 Прикреплённые файлы
-
303 .pdf⬇ Скачать