Изучение влияния минерального состава на интенсивность нагрева при микроволновой обработке упорного золотосодержащего концентрата

АННОТАЦИЯ

Статья представляет результаты исследования влияния  минерального состава упорного золотосодержащего флотоконцентрата на скорость нагрева при микроволновом излучении. Показано, что при микроволновой обработке флотоконцентрата основным фактором интенсивности процесса нагрева является содержание пирита. Предпочтительное минимальное  содержание пирита для эффективного протекания процесса микроволнового обжига составляет 21%. По течению процесса пирит окисляется, образуя оксиды железа, магнетит и гематит. Учитывая, что магнетит нагревается  лучше, чем пирит при МВ излучении, далее он будет поддерживать температуру обжига до завершения процесса.

ABSTRACT

The paper presents the results of a study of the influence of the mineral composition of refractory gold-bearing flotation concentrate on the heating rate under microwave irradiation. It is shown that during the microwave treatment of the flotation concentrate, the main factor in the intensity of the heating process is the pyrite content. The preferred minimum pyrite content for efficient microwave roasting is 21%. In the course of the process, pyrite is oxidized to form iron oxides, magnetite and hematite. Considering that magnetite heats up better than pyrite under MW irradiation, then it supports the roasting temperature to the end of the process.

Ключевые слова: Упорный флотоконцентрат, золото, пирит, микроволновая обработка, обжиг, магнетит, сульфиды.

Keywords: Refractory flotation concentrate, gold, pyrite, microwave treatment, roasting, magnetite, sulfides.

Введение

Извлечение золота из технологически упорных руд и концентратов является важной проблемой золоторудной промышленности. В упорном концентрате золото находящиеся в минералах (пирит  и арсенопирит) как правило, находится в мелкодисперсном состоянии. По этому, Сорбционное цианирование малоэффективно влияет на их кристаллическую решетку и золото не растворяется. В связи с этим, исследователи применяют предварительно различные способы разрушения кристаллической решетки сульфидов [1]. Одним из этих способов является окислительный обжиг в результате которого происходит окисление этих сульфидов до промежуточной формы магнетита (Fe₃O₄) и затем в конечном итоге до гематита (Fe₂O₃) [2]. Золото в гематите более подвержено выщелачиванию на следующей стадии, поскольку гематит имеет высокую пористость и площадь поверхности, что позволяет свободным цианид-ионам в растворе получить доступ к частицам золота. В последние годы в научно-технической литературе опубликован ряд статей, посвящённых микроволновому обжигу сульфидных  руд и концентратов [3-10].

Микроволновый обжиг флотоконцентрата возможен только благодаря сульфидным минералам, в виде пирита и арсенопирита обладающих высоким коэффициентом диэлектрических потерь, т.е. чем больше сульфидных минералов, тем интенсивнее и эффективнее будет протекать процесс окисления. Наличие большого количества породообразующих минералов, в составе которых имеются минералы с меньшими диэлектрическими свойствами не способны нагреваться в микроволновом поле, а лишь рассеивают тепло. Если в составе имеется гиперактивный минерал – магнетит, он будет нагреваться намного интенсивнее, чем пирит, и тем самым, будет интенсифицировать процесс обжига. В связи с этим исследование по изучению влияния состава флотоконцентрата на интенсивность микроволнового обжига представляет особый интерес и является актуальной задачей.   Этот материал представляет результаты изучения влияния состава упорного золотосодержащего флотоконцентрата на скорость нагрева при микроволновом излучении.

Материалы и методы

Микроволновой обработке повергался упорный золотосодержащий флотоконцентрат с содержанием серы и органического углерода 18,2 и 2,2 % соответственно. На рисунке 1. представлены результаты рентгенофазного анализа флотоконцентрата.

Рисунок 1. Дифрактограмма упорного золотосодержащего концентрата

Как показывает дифрактограмма, основные минералы, представленные в концентрате, кварц (19,6%) и пирит (21,09%), также были обнаружены мусковит (29,4%), хлориты (4,97), анортит (8,94), арсенопирит (3,41%)  и анкерит (4,43%).

Для определения влияния минерального состава материала на процесс  обжига подготовили 7 проб с разным минеральным составом. Для снижения содержания сульфидных минералов  в пробы добавили кварц. Для изучения влияние магнетита на процесс обжига добавили огарок после МВ обработки данного концентрата. Характеристики вышеуказанных проб представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Характеристики проб для микроволновой обработки

Во всех образцах температуру измеряли с интервалом в 20 секунд. Процесс остановили после того как образцы приобретали ярко-бурый цвет, что свидетельствовало об окислении железа в составе пирита и арсенопирита. Все пробы подвергались химическому анализу для определения содержания С_общ, С_орг, S_общ, S_S, As и железа.

Обсуждение результатов.

Результаты исследования влияния содержания пирита и магнетита на скорость нагрева образца при мощности излучения 1000 Вт представлены на рисунке 2. Показано заметное увеличение скорости нагрева с увеличением содержания пирита. Кроме того, образцы, содержащие магнетит нагревались более интенсивно, чем образцы с пиритом.

Как показано, даже малое содержание магнетита (2,3%; 4,6%; 7,0%) в пробе оказывает  существенное влияние на интенсивность нагревания при МВ обработке. Кривые №: 1; 2; 3; 4 явно показали увеличние скорости нагрева с увеличением содержания пирита. Кривые №: 5; 6; 7 показали, что с уменшением содержания пирита и вместо этого увеличением содержания магнетита интенсивность нагрева всё равно увеличивается.

Рисунок 2. Изменение температуры образцов разного состава при обработке микроволнами мощностью 1000 Вт

Таким образом, опыты показали, что при микроволновой обработке флотоконцентрата основным фактором интенсивности процесса нагрева является содержание пирита. Предпочтительное минимальное  содержание пирита для эффективного протекания процесса микроволнового обжига составляет 21%. По течению процесса пирит окисляется, образуя оксиды железа, магнетит и гематит. Учитывая, что магнетит нагревается  лучше, чем пирит при МВ излучении, далее он будет поддерживать температуру обжига до завершения процесса.

Список литературы:

1. Лодейщиков В.В. Технология извлечения золота и серебра из упорных руд: монография в 2 т. Иркутск: Изд-во Иргиредмет. Т. 1, 1999. 342 с. Т. 2, 2000. 452 с.
2. Санакулов К.С., Фузайлов О.У., Кенбаева Ж.А. Микроволновая обработка сульфидных золотосодержащих концентратов // Горный вестник Узбекистана. – 2020 – no 1 - C. 53-56
3. Amankwah, R.K., Pickles, C.A., 2008, Microwave roasting of a carbonaceous sulphidic gold, MEI Conference, Microwave Technology, Cape Town, South Africa
4. Haque,   K.E.,   1987b.   Microwave   irradiation   pretreatment   of   a   refractory gold concentrate. In: Salter, R.S., Wyslouzil, D.M., McDonald, G.W. _Eds.., Proc. Int. Symp. on Gold Metallurgy. Winnipeg, Canada, pp.327–339.
5. Ma, S.J., Mo, W., Su, X.J., Liu, P., Yang, J.L., 2010. Removal of arsenic and sulfur from a refractory gold concentrate by microwave heating. Min. Eng. 23 (1), 61–63
6. Ma,S., Luo, W., Mo, W., Su, X., Liu, P., Yang, J., 2008, Desulfur and  de-arsenic of refractory  gold  concentrate  by  microwave  roasting,  MEI  Conference,  Microwave Technology, Cape Town, South Africa.
7. Marsden, J.O., and House, C.I. “Pyrometallurgical Oxidation.” The Chemistry of Gold Extraction. SME, 2006. 205-224.
8. Nanthakumar, B., Pickles, C.A., Kelebek, S., 2007. Microwave pretreatment of a double refractory gold ore. Min. Eng. 20 (11), 1109–1119.
9. Pearce, C.I., Pattrick, R.A.D, Vaughan, D.J. 2006, Electrical and Magnetic Properties of Sulfides, Rev. Mineral. Geochem. 61.
10. Qu, Z.L., 2011. The Study on Pretreatment Refractory Gold Concentrate by Microwave Roasting. (Master's Thesis). Shenyang Ligong University, China.