КОМПЛЕКСНАЯ ПЕРЕРАБОТКА ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ ЗОЛОТОИЗВЛЕКАТЕЛЬНЫХ ФАБРИК МЕТОДОМ ФЛОТАЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РЕАГЕНТОВ ИЗ ОТХОДОВ МЕСТНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

АННОТАЦИЯ

Одной из основных причин относительно широкого применения флотационного метода обогащения является возможность комплексного обогащения в условиях низкого содержания металлов в руде. Среднее извлечение металлов с применением флотационного метода обогащения составляет 80-85%. Применение дорогостоящих флотореагентов приводит к увеличению себестоимости обогатительного процесса. В данной статье показана возможность разработки эффективной технологии извлечения золота и серебра из хвостов Ангренской золотоизвлекательной фабрики с использованием нового флотореагента - кека плава серы (ПС), получаемого при фильтрации расплава комовой серы в производстве серной кислоты и олеума, из отходов местных промышленных предприятий. Для флотации лежалых исходных хвостов золотоизвлекательной фабрики по принципу непрерывного процесса (замкнутого цикла) лучшие показатели получены с комбинированным собирателем. В результате этого расход дорогостоящего собирателя БКК можно сократить до 20 г/т, заменив его на 60% от оптимального расхода на дешевый кек-отход.

ABSTRACT

One of the main reasons for the relatively widespread use of the flotation enrichment method is the possibility of complex enrichment in conditions of low metal content in the ore. The  average extraction of metals using the flotation enrichment method is 80-85%. The use of expensive flotation reagents leads to an increase in the cost of the enrichment process. This article shows the possibility of developing an effective technology for extracting gold and silver from the tailings of the Angren gold recovery plant using a new flotation agent - a sulfur melt cake (PS) obtained by filtering a lumpy sulfur melt in the production of sulfuric acid and oleum from waste from local industrial enterprises. For the flotation of stale initial tailings of a gold recovery plant according to the principle of a continuous process (closed cycle), the best indicators were obtained with a combined collector. As a result, the consumption of an expensive BCC collector can be reduced to 20 g/t, replacing it by 60% of the optimal consumption with cheap cake waste.

Ключевые слова: хвосты, флотация, сода, измельчение, реагент, бутиловый ксантогенат, извлечение, концентрат, золото, серебро.

Keywords: tailings, flotation, soda, grinding, reagent, butyl xanthate, extraction, concentrate, gold, silver.

В настоящее время в мире имеется огромный спрос на цветные и редкие металлы, при производстве которых в больших объёмах образуются техногенные отходы. По этому, важное место имеет комплексня переработка этих отходов, извлечение драгоценных компонентов  из них и эффективная эксплуатация этого вторичного сырья [1, с. 299-305].

Бурное развитие горнодобывающей и металлургической промышленности в мире сопровождается выделением новых видов металлов и металлосодержащих соединений с образованием различных техногенных отходов [2, с. 114-115].

Внедрение в промышленность новых и инновационных технологий переработки и обогащения техногенных отходов является технологическим решением проблемы, а адекватное использование техногенных отходов позволяет достичь высоких технико-экономических показателей [3, с. 33-369]. Одним из основных решений проблемы является использование флотационных, гравитационных, гравитационно-флотационных комбинированных схем извлечения техногенных отходов, содержащих драгоценные металлы [4, с. 12-19].

При флотации руд одно из направлений практического использования теоретических положений связано с воздействием различных факторов на флотореагенты в растворе с целью повышения эффективности их действия [5, с. 182]. Повышение дисперсности растворов сульфгидрильных собирателей, применение добавок поверхностно-активных веществ (ПАВ), различных регуляторов среды в ряде случаев позволяет добиться положительного технологического эффекта [6, с. 33-36]. Эффективность собирательного действия реагентов зависит от характера их взаимодействия с минералом и формой нахождения в пульпе [7, с. 194-199].

Ионная, молекулярная, коллоидно-молекулярная или эмульсионная форма нахождения органического реагента в пульпе не только определяет его химическую активность и эффективность использования как собирателя или пенообразователя, но и влияет на форму закрепления после его адсорбции на поверхности минеральных частиц [8, с. 116-120]. Форма нахождения реагента может регулироваться физико-химическими методами (поверхностно-активные добавки), химическими (изменение pH среды, окислительно-восстановительный потенциал пульпы и т. п.), механическими (ультразвук, интенсивное либо наоборот замедленное перемешивание пульпы с реагентами и др.) [9, с. 54].. Часто обсуждается вопрос о сходстве и различиях между флотацией ионов или молекул и флотацией частиц суспензионной крупности, при этом происходит разделение компонентов жидких дисперсных систем, основанное на различной способности разделяемых компонентов концентрироваться на поверхности пузырьков газа [10, с. 182]. Отличие заключается в степени дисперсности извлекаемых материалов, суспензионной крупности частиц, гидрофобности и адгезии к пузырькам, а в случае ионов и молекул – поверхностная активность ПАВ и адсорбция [11, с. 182].

Превосходством технологии ионной флотации является простота процесса выполнения, где происходит взаимодействие ионов металлов с катионными ПАВ (поверхностно-активные вещества) с получением гидрофобных осадков - сублатов, которые можно свободно отделять от раствора флотационным методом. Установлено, что для каждого реагента-собирателя и пенообразователя существует минимально необходимый расход ПАВ, обеспечивающий максимальную дисперсность основного реагента в растворе (в жидкой фазе пульпы) [12, с. 140].

Характерно, что дисперсность эмульсий реагентов достигает максимума при незначительных концентрациях ПАВ. В процессе приготовления растворов жирнокислотных собирателей необходимо поддерживать высокую температуру (до 60%) и применять стабилизирующие эмульсию добавки ПАВ в условиях энергичного перемешивания.

В истинных растворах ПАВ повышается растворимость углеводородов вследствие уменьшения полярности растворителя (воды). Установлено, что в сочетании с бутиловым ксантогенатом калия (БКК) и оксидом этилена (ОЭ) в 3,5- 8,0 раз повышается извлечение меди на 1,3-3,5% и молибдена на 1,1-2,5%.

Объект и методы исследования. Из большего числа испытанных реагентов в качестве собирателя сульфидных минералов и золота по результатам предыдущих работ ГП «Институт минеральных ресурсов» (ИМР), был выбран реагент - плав серы (ПС), приготовленный на основе отходов местного производственного предприятия «Капролактам». Он образуется при фильтрации расплава комовой серы в производстве серной кислоты и олеума, как кек плава серы [13, с. 29].

По данным химического анализа лаборатории ИМР, партия «кек-отхода» ПС имеет следующий химический состав: S-65,68%, SiO₂ 3,82%; Fe₂O₃-1,73%, CaO-5,33%; MgO-0,91%. ПС также содержит около 17% продуктов органического происхождения.

 По данным полуколичественного спектрального анализа, в ПС содержатся, помимо указанных элементов (в %): Al-0,6; Na-0,2; Mn- 0,03; Ni-0,008, Ti-0,008;  Cr-0,04;Ba-0,03; Sr-0,01;Mo, Zr, Be - по 0,001; Cu - 0,004 [14, с. 112].

Для лежалых хвостов наиболее эффективным для флотации хвостов Ангренской золотоизвлекательной фабрики по методике схемы рис. 1 и по схеме флотации хвостов по принципу непрерывного процесса (замкнутый цикл), оказался реагент ПС, к тому же он самый дешевый [15, с. 97-98].

Результаты исследования и их обсуждение. Нашли обоснование методы совместного использования разнородных органических реагентов при флотации, совместное применение собирателей, состоящих из дифильных и аполярных молекул, различная очередность подачи реагентов в пульпу. Лучшие результаты получены при очередности подачи реагентов в пульпу по схеме рис. 1: сода, ПС+БКК, Т-92 , как на лежалых, так и на свежих хвостах Ангренской золотоизвлекательной фабрики (АЗИФ), отобранных из зумпфа пульпопровода.

Рисунок 1. Схема флотация хвостов Ангренской золотоизвлельной фабрики с реагентом ПС

В табл. 1 приведены результаты опытов флотации групповых проб лежалых хвостов по схеме рис. 1. Реагент ПС загружался в измельчение одновременно с загрузкой соды. Расход БКК в основную флотацию был сокращен на 60%, что составило 20 г/т.

Таблица 1.

Результаты флотации лежалых хвостов АЗИФ с реагентом ПС  

Сравнение основных показателей результатов флотации с применением реагентов БКК и ПС+БКК  приведено в табл.2.

Таблица 2.

Сравнение показателей флотации с применением реагентов БКК и ПС+БКК

Судя по результатам, приведенным в табл. 1. и 2. , при флотации исходных хвостов лучшие показатели получены с комбинированными собирателями ПС-100 г/т и БКК-20 г/т.  Следовательно, расход дорогостоящего собирателя БКК можно сократить до 20 г/т, заменив 60% его от оптимального расхода на дешевый кек-отход ПС завода «Капролактам» (14$ США за 1 т).

На основании результатов проведенных опытов была определена схема, показанная на рис.2, по которой были проведены испытания по принципу непрерывного процесса (замкнутый цикл). Результаты опытов приведены в табл. 3.

Рисунок 2. Схема флотации хвостов  по принципу непрерывного процесса (замкнутый цикл)

Таблица 3.

Результаты опытов  флотации по принципу непрерывного процесса

* обогатительная фабрика

Заключение. Таким образом, для флотации хвостов Ангренской золотоизвлекательной фабрики разработана схема с применением местного реагента ПС, полученного из техногенного сырья промышленности, позволяющая получить из отвальных хвостов дополнительный концентрат с содержанием  12,52-18,92 г/т золота  и 128,2-140,7 г/т серебра при извлечении 56,8-59,4 Аu и 51,1-51,25% серебра (из исходных хвостов).

Список литературы:

1. Полежаев С.Ю. и др. Зависимость извлечения золота от степени окисления упорных золотосульфидных концентратов // Естественные и технические науки. – Москва, 2013. – №4. – С. 299–305.
2. Полежаев С.Ю. Современные тенденции переработки золотосодержащих упорных руд в России // Сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции «Современные тенденции в образовании и науке». – Тамбов: Изд-во ТРОО «Бизнес-Наука-Общество», 2013. – С. 114-115.
3. Санакулов К.С. Особенности технологии извлечения металла из упорных и особо упорных золото-сульфидных мышьяковистых руд // Горный вестник Узбекистана. ‒ Навои, 2014. ‒ №2. ‒ С. 33-36.
4. Санакулов К.С., Ким К.Ф., Василенок О.П., Черевков С.И. Полупромышленное испытание флотореагентов фирм Caytec и  Klariant // Горный журнал. Специальный выпуск. – Москва, 2002. – С. 12-19.
5. Санакулов К.С. Научно-технические основы переработки отходов горно-металлургического производства: Монография, Ташкент: Издательство «Фан» Академии наук Республики Узбекистан 2009.-426 с.
6. Санакулов К.С. Особенности технологии извлечения металла из упорных и особо упорных золото-сульфидномышьяковистых руд // Горный вестник Узбекистана. – Навои, 2014. – №2. – С. 33-36.
7. Самадов А.У. Исследование процесса  выщелачивания благородных металлов из лежалых хвостов золотоизвлекательных фабрик// Вестник ТашГТУ. ‒ Ташкент, 2016. – №1. – С. 194-199.
8. Самадов А.У. Управление технологическими процессами переработки техногенных отходов // Горный вестник Узбекистана. – Навои, 2016. – №4. – С. 116-120.
9. Техника и технология извлечения золота из руд за рубежом / Под ред. В.В. Лодейщикова. – М.: Металлургия, 1973. 456 с.
10. J. M. Bekpulatov, M. M. Yakubov, Kh. Ahmedov,and Sh. A. Mukhametjanova Material Composition and Development of Technology for Processing the Tailings of the Copper Concentrating Plant of JSC “Almalyk MMC”  Proceedings of Fourth International Conference on Inventive Material Science Applications  ICIMA 2021, P.179-187
11. Самадов А.У. Особенности комплексного подхода переработки техногенных образований горно-металлургических отходов. Докторская диссертация -Ташкент, 2016.-149 с.
12. Емельянов Ю.Е., Богородский А.В., Баликов С.В., Епифоров А.В. Сопоставительная оценка вариантов переработки упорных флотоконцентратов // Цветные металлы. – Москва, 2012. – №8. – С. 129-145.
13. Горлова, О. Е., Шадрунова, И. В., Жилина, В. А., & Чекушина, Т. В. (2020). Повышение полноты извлечения золота из лежалых отходов переработки золотосодержащих руд. Известия Тульского государственного университета. Науки о земле, (1), 26-31.
14. Бекпулатов Ж.М. Научное обоснование технологических схем переработки золотосодержащих руд с использованием реагентов из отходов местной промышленности // Дисс…канд. техн. наук. – Навои, 2019. – 125 с.
15. Шумилова, Л. В., Хатькова, А. Н., Размахнин, К. К., & Простакишин, М. Ф. (2023). БЕСЦИАНИДНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЗОЛОТА С ПРИМЕНЕНИЕМ МЕТОДОВ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССА ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ.