ОСНОВНОЕ УРАВНЕНИЕ КИНЕТИКИ СКОРОСТНОГО КУЧНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ЗОЛОТА ИЗ ОКИСЛЕННЫХ КВАРЦИТОВЫХ РУД Семинар 19

1 Ю.И. Рубцов, Ю.Н. Резник, 007 УДК Ю.И. Рубцов, Ю.Н. Резник ОСНОВНОЕ УРАВНЕНИЕ КИНЕТИКИ СКОРОСТНОГО КУЧНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ЗОЛОТА ИЗ ОКИСЛЕННЫХ КВАРЦИТОВЫХ РУД Семинар 19 Н еобходимость обобщений в теоретическом плане по кучному выщелачиванию золота актуальна. Механизм извлечения золота при его кучном выщелачивании зависит от многих факторов. Контролирующей стадией, как правило, является диффузия цианида натрия и растворенного в воде кислорода к поверхности золота. Этот процесс осложняется диффузией реагентов в микротрещинах кусков руды, через слои пленок на поверхности золота, сорбцией цианида золота на руде, а также физической и химической кольматацией. Уравнение кинетики выщелачиванию золота, должно учитывать механизм внутридиффузионного торможения независимо от типа руд. Цель данной работы поиск эмпирического уравнения кинетики, которое можно в последующем использовать для описания динамики куч-ного выщелачивания золота. В данной статье приводятся результаты обработки исследований по кучному окисленных, сульфидных и полукисленных кварцитовых руд Читинской области (месторождения Погромное, Ключи, Балей, Дельмачик). Под одним исследованием понималось извлечение благородных металлов из дробленой и окомкованной руды до концентрации золота в продукционных растворах менее 0,1 мг/л. Кривая извлечения золота в зависимости от продолжительности (τ к ) процесса, при этом выполаживалась и практическая необходимость в дальнейшем выщелачивании золота отпадала. Степень извлечения золота в продукционный раствор за период τ к обозначалась как ε Au пр. Содержание золота в пробах колебалось от 1 до 3,36 г/т. Исходными посылками для составления уравнения приняты два фактора, противоположные по изменению измеряемых величин. Это фактор вещества, в данном случае золото в рудном материале, доля которого с течением времени уменьшалась и оставалась пропорциональной 1-ε Au, где ε Au доля металла, перешедшего в продукционный раствор, и фактор времени, который увеличивался с продолжительностью выщелачивания. Зависимость между степенью извлечения золота ε Au и продолжительностью выщелачивания τ получена методом подбора. Найдено достаточно простое уравнение кинетики выщелачивания золота (1), согласно которому с приемлемой достоверностью уменьшение доли золота в рудном материале компенсировалось увеличением продолжительности выщелачивания. ε ' 1 ( '/ (lg( ) α β Au = k τ g )), (1) 153

2 Таблица 1 Обработка экспериментальных данных по уравнениям 1 и t, сутки lg(t 0,16 0,55) t 1/ ε Au, экспер. k' = (lg(t 0,16 g)/ (1-ε) 0,15 ε Au ' = 1- (k'/(lg( 0,16 )g)) 6,667 k''= ε/t 1/ ε Au'' =k t 1/ ε Au ''' по уравнениям 1 и 1 0,04 1,000 0,17 0,197-0,413 0,17 0,95 0,95 0,35 1,414 0,41 0,16 0,445 0,98 0,418 0, ,53-0,643 0,17 0,666 0,371 0, ,67-0,759 0,16 0,763 0, ,77-0,819 0,15 0,817 0, ,86-0,867 0,11 0,851 0,851 СРЗНАЧ 0,15 0,95 СТАНДОТКЛОН 0,00 0,077 где ε Au вычисленная степень извлечения золота в продукционный раствор; α β k' = lg( τ g ) (1 ε ' ) константа; τ k - приемлемая продолжительность выщелачивания золота, сутки (принималась равной по данным исследований); α AU и β эмпирические постоянные (определены методом подбора); g параметр внутридиффузионного торможения. Постоянные k и g, характеризовали процесс выщелачивания золота из руды данного типа при каких-то Извлечение золота, доли единицы 0,5 0, 0,15 0,1 0, Продолжительность выщелачивания. сутки Рис. 1. Экспериментальные ( ) и расчетные ( ) данные по выщелачиванию золота из сульфидных хвостов цианирования (Балей). Содержание золота 1,03 г/т; навеска руды 0 кг; класс крупности -5 мм; расход цианида,19 кг/т; концентрация цианида натрия ворошающих растворх 1 г/л; накислороживание растворов не проводилось 154 Рис.. Экспериментальные ( ) и расчетные ( ) данные по выщелачиванию малосульфидной руды месторождения Ключи. Содержание золота в руде 1,73 г/т, навеска руды- 3 кг; класс крупности руды -10 мм; расход цианида 3 кг/т; концентрация кислорода в циркулирующих растворах мг/л

3 Извлечение золота, доли единицы 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0, 0, Продолжительность выщелачивания. сутки Рис. 3. Экспериментальные ( ) и расчетные ( ) данные по скоростному выщелачиванию золота из окисленной руды месторождения Погромное. Содержание золота 3,1 г/т; навеска руды- 3 кг; глубина залегания руды 3 м; класс крупности руды -10 мм; высота слоя 1,8 м; расход цианида 0,5 кг/т; высота слоя 1,8 м; полный ввод цианида натрия при окомковании руды; выстаивание руды, окомкованной с цианидом натрия, 8 суток; концентрация кислорода в циркулирующих растворах мг/л; расход растворов при затоплении поверхности - 0,14 м 3 /м Рис. 4. Экспериментальные ( ) и расчетные ( ) данные по скоростному выщелачиванию золота из окисленной кварцитовой руды ("Погромное"). Содержание золота г/т; глубина залегания руды 5 м; навеска руды- 3 кг; класс крупности руды -0 мм; полный ввод цианида натрия при окомковании (0,5 кг/т); навеска ру-ды- 3 кг; высота слоя 1,8 м; выстаивание руды, окомкованной с цианидом натрия 8 суток; концентрация кислорода в циркулирующих растворах мг/л; режим орошения "поршневой"; расход растворов при затоплении поверхности - 0,14 м 3 /м Извлечение золота, доли единицы 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0, 0, Продолжительность выщелачивания. сутки Рис. 5. Экспериментальные ( ) и расчетные ( ) данные по выщелачивания золота из полуокисленной малосульфидной руды месторождения Дельмачик. Содержание золота,87 г/т, навеска руды 3,5 кг; класс руды-0 мм; расход цианида- 0,5 кг/т; высота слоя 1,8 м; выстаивание руды, окомкованной с цианидом натрия 4 суток; концентрация кислорода в циркулирующих растворах ,3 мг/л постоянных условиях. При изменении этих условий значения постоянных k и g из- 155

4 менялась. Постоянные α и β в уравнении 1 оставались постоянными для всех исследований для разного типа руд и не зависели от условий выщелачивания золота и раны соответственно 0,16 и 6,667. Параметр g, подбирался по минимальному значению величины статистической величины СТАНДОТ- КЛОН для СРЗНАЧ k' в одном исследовании. Значение СТАНДОТКЛОН в одном исследовании не превышало 1 % (таблица). Анализ теоретических кривых показал недостаточную надежность данных, полученных по уравнению 1, для извлечений золота в первые сутки в некоторых случаях ( 15 %), что объяснялось контролем внешней диффу-зии реагентов при извлечении свободного золота. Для корректировки данных в начальный период выщелачивания, контролируемый внешней диффузией, предложено простое диффузионное уравнение 1/ ε " = k " τ, () где ε и k =ε /τ 1/ степень извлечения золота и константа скорости в уравнении. Пример обработки экспериментальных данных для одного исследования (руда месторожения Погроное) представлен в таблице. Согласно этому примеру величины k' и g равны соответственно 0,15 и 0,55 при значении СТАНДОТКЛОН = 0,00. Уравнение 1 удовлетворительно опиисывало кинетику скоростного выщелачивания золота для окислен-ных, полуокисленных и сульфидных руд, что подтверждено проверкой более, чем 40 экспериментальными и опытнополевыми исследованиями. Ниже приводятся некоторые примеры, подтверждающие удовлетвори-тельное соответствие теоретических и экспериментальных данных по выщелачиванию золота из руд разного типа (рис. 1-5). α β Уравнение ε ' Au = 1 ( k'/ (lg( τ g ))) может использоваться как основное для описания динамики для скоростного кучного выщелачивания золота из окисленных кварцитовых руд, как менее упорных. Для этого достаточно вскрыть зависимость константы скорости k' и параметра внутридиффузионного торможения g от факторов рудоподготовки и условий выщелачивания золота. Коротко об авторах Рубцов Ю.И., Резник Ю.Н ЧитГУ. Ю.И. Рубцов, Ю.Н. Резник,

5 УДК Ю.И. Рубцов, Ю.Н. Резник О ДИНАМИКЕ СКОРОСТНОГО КУЧНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ЗОЛОТА ИЗ ОКИСЛЕННЫХ КВАРЦИТОВЫХ РУД Семинар 19 Ц елью работы являлось получение уравнения динамики кучного выщелачивания золота из окисленных кварцитовых руд. Для этого необходимо знать влияние факторов кучного выщелачивания золота на константу скорости k' и параметр g в ранее полученном уравнении кинетики: 0,16 6,667 ε ' Au = 1 (k' /(lg( τ g))) (1) где ε Au вычисленная степень извлечения золота в продукционный раствор; 0,15 k' = (lg( τ g )/((1 ε ' Au) ) константа скорости; τ продолжительность выщелачивания золота, сутки; g параметр внутридиффузионного торможения. В качестве факторов, определяющих степень извлечения золота, использовались: удельный расход растворов на орошение руды q HO (0,1-0,36 л/м сутки); крупность дробления руды d (-0 мм); концентрация кислорода в орошающих растворах (8-38 мг/л); расход цианида натрия вводимого при окомковании руды q NaCN (от 0 до 100 %); температура, при которой происходило выщелачивание золота t, о С (7- о С); приемлемая продолжительность выщелачивания τ k (сутки); удельный расход цианида натрия q NaCN (кг/т), содержание золота в руде ε о Au,, глубину залегания руды, м. В качестве мероприятий, инициирующих кучное выщелачивание золота, рассматривались температура, накислороживание растворов, окомкование дробленой руды с цианидом натрия; концентрационное воздействие цианида натрия в окомкованном материале; криогенное воз-действие на руду и хвосты выщелачи-вания при выстаивании в холодные сезоны года на открытом воздухе. Для определения значений k' и параметра g в уравнении 1 использовались результаты обработки данных лабораторных и опытно-полевых исследований по уравнению 1 (таблица). Согласно данным таблица константа k' изменялась от 0,15 до 1,876. Большим извлечениям золота соответствовало меньшее значение k' и g. Значения параметра g изменялись в диапазоне от 0,55 до 75. Максимальное значение g (59 и 75) наблюдалось при довыщелачивании свежеполученных хвостов цианирования и соответствовало незначительной степени извлечения золота (0,07 и 0,054). Значениям g от до 14 отвечали невысокие степени извлечения золота в пределах 0,9-0,61, характерные для случая выщелачивания руды на воздухе. В случае скоростного выщелачивания золота и инициирующего воздействия других факторов (продолжительность менее 157

8 30 суток), можно принять, что величина g принимала значения ниже 1,4. По отношению к факторам, определяющим внутридиффузионное торможение, параметр g оказался на порядок более чувствительным, чем k'. По этой причине параметр g охарактеризован как параметр внутридиффузионного торможения. Корреляция между k' и g оказалась значимой (уравнение, рис. 1). k' = 0,8087lg g 0,566; R = 0,9534 () Частная зависимость k' HO от интенсивности орошения руды раствором цианида натрия (q HO ) на воздухе в интервале 0, м 3 /м сутки и крупности дробления руды в поршневом режиме орошения удовлетворительно описывалась уравнением 3: k' = 1,0099((0,0894d,7417d 0,93) q ( 0,0396d 1,19d 8,1639) qh 0,0019 0,058 O d d 1,0171) 0,0037; (R = 0,9995 ) (3) Получены частные зависимости константы k' d и от содержания золота в руде при поршневом режиме орошении руды цианидными растворами на воздухе (CO = 8 мг/л; уравнение 5, R = 0,971; рис. 3 - верхние кривые) и для скоростного выщелачивания золота с использованием накислороживания с CO = 38 мг/л (уравнения 4,5): k' = 0,001 C 0,0485C 160 HO HO d( воздух ) O O 0,3135; R = 1. (4) k' d ( кислород ) = 0,0014CO 0,014C O 0, 416; R = 1. (5) При дроблении руды до классов крупности мм значение параметра g d снижалось с 5, до 1,75, что соответствовало повышению степени извлечения золота на воздухе до 0,684. При скоростном выщелачивании золота оптимальной крупностью дробления следует считать крупность 6-1 мм, при этом значения параметра g находились в интервале 0,55-1,5, а степень извлечения золота достигала 0,8. Получена частная зависимость k и ' NaCN C g от концентрации циа- C NaCN нида натрия в растворе при окомковании руды крупностью 10 мм и от содержания золота в исходной руде (уравнение 6), R = 1; рис. 3: k' C = (0,005ε0 0,0069) NaCN Au CNaCN ( 0,1485ε0Au 0,1688) CNaCN 0,9966ε 0,65 (6) 0 Au При выщелачивании руды, добытой с глубины до 3 м и 5 м, циркулирующими накислороженными и обеззолоченными растворами и полном вводе цианида натрия в момент окомкования оптимальная концентрация NaCN в растворе, используемом при окомковании, составляла 15 и 17,5 г/л. При этом параметр g достигал минимальных значений 0,56-0,6. Получена частная зависимость k' от абсолютной температуры k' = 7,8338(1/ T) 53,016(1/ T) 89,4 (7) В результате обработки данных исследований получено 3 типа уравнений формализованной динамики скоростного кучного выщелачивания золота: для выщелачивания золота с использованием воздуха или накислороженных растворов в поршневом режиме орошения;

9 - для выщелачивания золота с использованием накислороженных растворов и поршневого режима орошения после полного ввода цианида натрия при окомковании и выстаивании дробленой руды; - для довыщелачивания золота из руды из хвостов цианирования с использованием накислороженных растворов и поршневого режима орошения после криогенного воздействия на руду (хвосты цианирования) в течение 1- холодных сезонов. Установлено, что динамика выщелачивания золота на воздухе или с использованием кислорода определяется параметром кучного выщелачивания золота r дин в соответствии с уравнениями 8 и 8': ε Au 0,16 6,667 = 1 ( k'( r ) / lg( τ g( k '))) (8) дин 0,16 6,667 и εau = 1 ( k'( rдин )/ lg( τ g( r дин ))) (8') Так, для описания динамики выщелачивания золота на воздухе или с использованием накислороженных растворов предлагается зависимость r' дин, которая удовлетворительно коррелируется с частными зависимостями от k' по уравнению 9. Величины, k' и g удовлетворительно описываются функциями k'(r дин ) и g(k') по уравнениям r ' дин = τε k 0 Au( 0,001d 0,0485d 0,3135)((0,0894d,7417d 0,93) qh O ( 0,0396d 1,19d 8,1639) qh 0,0019 0,058 O d d 1,0171)/ ((7,8338(1000 / T ) 0,4 53,016(1000 / T 89,4)( C )) O k'( rдин ) = 4,6477 r ' дин 0,87, R = 0,9906; (10) (9) 1,4753 k ' 0,444 gk ( ') = 10, R = 0,9955). (11) При полном вводе цианида натрия при окомковании функции r' дин удовлетворительно описывалась уравнением 1, а в случае частичного окомкования руды с цианидом натрия уравнением 1': r '' дин = ( τвыст τk)(( qnacn)((0, 005εAu 0, 069) CNaCN ( 0,1485ε 0 Au 0,1688) C NaCN 0,9966ε0Au 0,65)(0,0014d 0,014d 0,416)/ 7,8358 (1000 / (73 t)) 53,016(1000 / (73 t)) 0,4 /(10 ) C O (1) r"' дин = ( τвыст τk)(( qnacn)((0,005εau 0,069) CNaCN ( 0,1485ε0Au 0,1688) CNaCN 0,9966ε0Au 0,65) (0,0014d 0,014d 0,416) q' NaCN / 7,8358 (1000 / (73 t)) 53,016(1000 / (73 t)) 0,4 /(10 ) C O (1') В уравнениях 1 и 1' приемлемая продолжительность выщелачивания золота включала также продолжительность выстаивания руды, равную 6-8 суткам. В случае скоростного выщелачивания золота значения коэффициентов регрессии для k'(f (r дин )) и параметра внутридиффузионного торможения на уровне g(f (r дин )) должны соответствовать уровню 0,98

1. С этой целью потребовалось определять указанные выше параметры по более стабильным условиям выщелачивания золота. Для описания динамики скоростного выщелачивания золота по уравнению 8' в случае полного ввода цианида натрия при окомковании руды, добытой с глубины 5 м функция k'(f (r дин )) определялась по уравнению 13: k' = 0,59r' 0,0577; R = 0,9458; 161

10 Константа скорсти k' (13) - для руды, добытой с глубины 3 м по уравнению 14: k' =,74r'' -,76 r'' 1,1896; R = 0,9878; (14) функция g(f (r дин )), соответственно, по уравнениям 15-16: g = -0,5455r" 3,8175r" 0,4581; R = 0,9993 (15) и g= 18,337 r'' -,851 r'' 8,865; R = 0,9957. (16) Для описания динамики скоростного выщелачивания золота в случае частичного ввода цианида натрия при окомковании руды, добытой с глубины 5 м функции k'(f (r дин )) и g(f (r дин )), находят по уравнениям 17-18: k' =,74r''' -,76 r''' 1,1896; R = 0,9878 (17) и g= 18,337r^ -,851r 8,865; R = 0,9993. (18) Криогенное воздействие приводило к снижению значения параметра g в случае довыщелачивания хвостов цианирования на порядок. Как следствие, степень извлечения золота из хвостов цианирования увеличилась с 0,0-0,05 до 16 1,5 1 0, g Рис. 1. Зависимость константы скорости k т параметра фнутридиффузионного торможения g для разных исследований 0,5. Введение забалансовой руды с меньшим содержанием золота в хвосты цианирования, способствовало большему извлечению труднодоступного золота после криогенного воздействия. За счет этого параметр внутридиффузионного торможения g снизился до 3, а степень извлечения золота повысилась до 0,36. При скоростном выщелачивании золота из смеси хвостов цианирования и забалансовой руды до и после криогенной обработки (таблица; п/п 6-9) накислороженными растворами функции r дин, k'(f (r дин )) и g(f (r дин ) воспроизводятся уравнениями 19-1: rдин = 100 tkε0 AuqNaCN( 0,001d 0,0485d 0,3135)/ ( CO (3,948 1 / T 0,1947)); (19) k' = -0,0371 r крио 1,18 r крио -8,9498; R = 1; (0) g = -0,1544*(r)^ 4,5513*(r) -6,506; R = 1. (1) По сравнению с выщелачиванием золота из свежедробленой руды криогенное воздействие также имело место, но в меньшей степени, чем в случае переработки хвостов цианирования (таблица п/п 3 и 4). Тем не менее, предпочтительно выщелачивать золото из руды после ее выстаивания в течение холодного сезона, затраты на перегрузку при этом должны окупаться некоторым повышением извлечения золота.

11 Степень извлечения Au. Степень извлечения Au. 0,8 0,6 0,4 0, Продолжительность, сутки выполнении научноисследова-тельских работ, в проектных изысканиях и управлении кучным выщелачиванием золота на практике. Рис.. Данные опытно-полевых испытаний ( ) и расчетов по уравнению динамики скоростного кучного выщелачивания золота по уравнению 8 ( ) с использованием полного ввода цианида натрия при окомковании, накислороживания цианидных растворов из руды крупностью -10 мм Рис. 3. Данные опытно-полевых испытаний ( ) и расчетов по уравнению динамики скоростного кучного выщелачивания золота по уравнению 8 ( ) с использованием частичного ввода цианида натрия при окомковании, накислороживания цианидных растворов из руды крупностью -10 мм Рис. 4. Данные опытно-полевых испытаний ( ) и расчетов по уравнению динамики скоростного кучного выщелачивания золота из смеси хвостов цианирования с забалансовой рудой по уравнению 8 ( ) с использованием накислороживания цианидных растворов из руды крупностью -10 мм 0,50 Выводы 0,40 1. Получен пакет экспериментальных и опытно- 0,30 0,0 полевых исследований для оценки динамики кучного 0,10 О сходимости результатов расчетов с выщелачивания золота из окисленных данными исследований можно судить по 0,00 кварцитовых руд. нескольким диаграммам, которые представлены на рис Предложены 15 эмпирические уравнения Результаты работы Продолжительность, могут быть сутки использованы в сфере образования, при для описания кинетики кучного выщелачивания золота из окисленных квар- Степень извлечения Au. 1 0,8 0,6 0,4 0, Продолжительность, сутки 163

12 цитовых руд, опробованные на бедных золотосодержащих рудах месторождений Читинской области, на основе исходного уравнения: ε 0,16 6,667 Au дин k = 1 k'( r )/lg( τ g( k')) и 0,16 6,667 εau = 1 k'( rдин )/lg( τk g( r дин )), где константа скорости k' и параметр внутридиффузионного торможения g, характеризуют степень извлечения золота из руды и динамику выщелачивания. 3. Предложены частные решения для определения параметров внутридиффузионного торможения для константы скорости k'. 4. Получены уравнение динамики кучного выщелачивания золота из руды и промпродуктов (хвостов цианирования и забалансовой руды), для чего определены зависимости r дин от воздействующих факторов и функции k'(r дин ), g(k'), g(r дин ), позволяющие рассчитывать извлечение золота в условиях изменяющихся факторов - крупности дробления руды, содержания золота в руде, доли цианида натрия внесенного в руду, концентрации кислорода в циркуляционных растворах, глубины залегания руды и т. д. 5. Выявлено положительное воздействие криогенного фактора на степень извлечения золота в случае выщелачивания золота из хвостов цианирования совместно с забалансовой рудой и из дробленой руды. 6. Скоростное выщелачивание золота из кварцитовых руд реализуется при значениях параметра внутридиффузионного торможения g 1,4. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Левеншпиль О. Инженерное оформление химических процессов. Издательство химия. М С УДК Рубцов Ю.И. Опытно-полевые испытания по выщелачиванию золота накислороженными цианидными растворами.// Изв. Вузов. Цветная металлургия С Рубцов Ю.И. К оценке эффективности скоростной технологии кучного выщелачивания золота из руды месторождения Погромное.// Цветные металлы С Коротко об авторах Рубцов Ю.И., Резник Ю.Н ЧитГУ. 164

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎