ЛЕКЦИЯ 15. Общие сведения. Технология чанового процесса бактериального выщелачивания

План:

1.Промышленная практика технологии чанового бактериального   выщелачивания.

2.Опыт промышленной установки бактериально - автоклавного выщелачивания.

Цель занятий:

 Дать студентам  информацию о промышленной практике технологии чанового бактериального   выщелачивания.

Опорные слова:

арсенопирит, пирит, укрупненная, соотношение,  нейтрализация, реактор, автоклавное, процесс, компонент, эксплуатация, кусков, растворитель, кислород, цементная, установка, извлечения.

1. Разработанные научные основы и промышленный опыт показали, что чановый метод обладает рядом достоинств, что позволяет широко использовать его наряду с другими гидрометаллургическими процессами и делает его перспективным при переработке труднообогатимого минерального сырья.

Рекомендуемые материалы

 За рубежом интенсивные исследования процесса бактериального выщелачивания значительно активизировались в начале 80-х годов. Проводятся не только лабораторные исследования арсенопирит-пиритных и пиритных концентратов, но и укрупнено - лабораторные и полупромышленные испытания. Во всех этих исследованиях показано, что при бактериальном вскрытии золотоносных арсенопирита и пирита извлечение золота цианированием повышается до 95-98%. Например, бактериальное выщелачивание золото-содержащих концентратов из Зимбабве, Малайзии и Южной Африки, содержащих 7-10% мышьяка и 11-58 г/т золота, позволяет при степени окисления сульфидов (арсенопирита и пирита) 95-98% извлекать золото на 95%. В этих исследованиях подтвержден тот факт, что скорость выщелачивания пирита резко возрастает после того, как выщелочилась основная часть арсенопирита является. Для поддержания высокой активности биомассы максимальное содержание мышьяка в растворах БВ не должно превышать 20 г/л, поэтому часть растворов из цикла выщелачивания рекомендуется выводить для очистки от мышьяка.

Хорошие результаты получены при бактериальном выщелачивании пиритных золотосодержащих концентратов месторождения Чинола (Канада) и Поргера (Папуа - Новая Гвинея). При степени окисления пирита концентратов месторождения Чинола (35⁰С, Ж:Т= 5:1, рН 2-1,8, железо (III)- 35 г/л) 80-88%, извлечение золота цианированием составило 91-94%. Причем скорость окисления пирита при механическом перемешивании достигала 0,75% в час.

Для золотосодержащих медисто - пиритных концентратов (железо - 34,7%, сера - 39,7%, мышьяк - 0,4%, медь 1%, золото- 13,4 г/т) было проведено сравнение двух способов переработки: окислительный обжиг - сернокислотное выщелачивание- цианирование и бактериальное выщелачивание - цианирование (III). Установлено, что по технологии «БВ - цианирование» достигается более высокое извлечение золота, чем при обжиге. Подтвердили высокую эффективность этой технологии и ориентировочные расчеты капитальных затрат и эксплуатационных расходов.

Первая промышленная установка БВ была построена в 1986 году на руднике Фэйрвью (ЮАР) производительностью  10 т концентрата в сутки. Производительность этой установки была увеличена до 15 т/ч, а затем после закрытия обжигового цеха производительность ее достигла 55 т/сутки (1991год). На этой установке перерабатываются упорные концентраты, содержащие 8-10% мышьяка, 24-29% серы,120-140 г/т золота, причем 70% золота имеет крупность менее 2 мкм и ассоциировано с арсенопиритом и пиритом. При прямом цианировании таких концентратов извлечение золота не превышает 35%. При использовании технологии «обжиг - цианирование» извлечение золота находилось на уровне 90%. При биогидрометаллургической переработке оно было повышено до 95% (рис. 15.1 ).

На заводе для выщелачивания установлено 10 реакторов объемом 90 м³ каждый. Полезный объем всех реакторов составляет 764  м³ . 

Выщелачивание проводится в течение 4 суток при температуре 40-45⁰С и рН 1,8-1,2. Остаточная концентрация кислорода в пульпе поддерживается на уровне 2 мг/л.

Нейтрализация мышьяковистых растворов после выщелачивания осуществляется известняком или известковым “молоком” в 2 стадии. В первой стадии рН поддерживается на уровне 5, во второй - 8. Это способствует образованию более трудно растворимых продуктов - основного арсената железа (FeAsO₄)(FeO₄)₃ и сульфата кальция при соотношении Fe³⁺ и As⁵⁺ 3:1. Осадки арсенатов стабильны и не растворяются при рН 3-10. После осаждения содержание мышьяка в растворе не превышает 0,5 мг/л.

Промышленный опыт эксплуатации установки бактериального выщелачивания на руднике Фэйрвью позволил разработать и внедрить этот процесс на ряде крупных золотодобывающих пред-приятий в Бразилии, Австралии, Гане, США, Канаде (таблица 1-3).

В 1994 году в Ашанти (Гана) пущена самая крупная установка бактериального выщелачивания (1000 т/сут), построенная по проекту фирмы Gencor . Арсенопирит- пиритные концентраты, перерабаты-ваемые на этой фабрике содержат  7,7% мышьяка, 17,5% железа и 11,4% сульфидной серы. Арсенопирита содержится в 2-2,5 раза больше пирита, присутствует и пирротин (12,9%). Бактериальное выщелачивание проводится в 25 реакторах объемом 898 м³, которые установлены в потоки по 6 реакторов в каждом. В сентябре 1995 г на обогатительной фабрике “Помпора” (компания “Ашанти Голдфилдс”) пущена еще одна линия процесса бактериального выщелачивания (BIOX^) для переработки флотационных концентратов.

Рис.15.1 Схема цепи аппаратов промышленной установки бактериального выщелачивания и цианирования  на заводе Фарвью ( ЮАР)

                                                                                                        Таблица 15. 1

Промышленные установки чанового бактериального выщелачивания золотосодержащих руд и концентратов

С 1991 года действует промышленная установка БВ на фабрике “Harbour” (Австралия), где перерабатываются золотомышьяковые руды с тонкодисперсным золотом. Из концентратов (40 т/сут), содержащих 8% мышьяка после бактериального вскрытия арсенопирита и пирита удается извлечь до 90% золота. Для выщелачивания на фабрике установлено 6 реакторов объемом 163 м³ каждый. Подобная технология внедрена на двух других фабриках Австралии “Wiluna” и “Gyanmi”, производительностью 115 и 120 т концентрата в сутки.

Таблица 15. 2

Состав золотомышьяковых концентратов, перерабатываемых методом бактериального выщелачивания

Таблица 15.3

Основные показатели работы промышленных установок бактериального выщелачивания

Интересен опыт промышленной установки бактериального выщелачивания на Sao-Bento (Бразилия), для которой фирмой General Min. Metals and Minerals разработана комбинированная технология вскрытия золотосодержащих сульфидов, включающая пред-варительное бактериальное выщелачивание золотомышьяковых концентратов и последующее автоклавное доокисление его (рис.15.3).

Золотомышьяковые концентраты, перерабатываемые на этой фабрике, отличаются высоким содержанием пирротина (19%). Поэтому эти концентраты (150 т/сут) направляются на бактериальное выщелачивание в биореактор объемом 580 м³, где в течение 4 часов окисляется 30% сульфидов, и прежде всего, пирротин. Затем, после сгущения, кек бактериального выщелачивания направляется на автоклавный процесс, где происходит окончательное вскрытие золота, извлечение которого последующим цианированием достигает 92%. Введение процесса БВ в технологию переработки золотомышьяковых концентратов позволило увеличить общую производительность цикла окисления на 25% .

Рис15.3 Схема цепи аппаратов установки бактериально-автоклавного выщелачивания на фабрике «Sao - Bento » (Бразилия)

1 - приемный чан для концентратов, 2 - смеситель для подготовки пульпы, 3 - биореактор объемом 580 м³, 4- сгуститель, 5- автоклав

В США первая промышленная установка биогидрометаллур-гической технологии извлечения золота из упорных сульфидных руд внедрена на новой фабрике “Tonkin Springs” компании US Gold и Homestake Mining. На фабрике перерабатывается упорная золотосодержащая руда, в которой тонковкрапленное и микрос-копическое золото находится в тонкозернистых сульфидах. В руде содержится 3,9 г/т золота, 0,25% мышьяка, 1,34% серы, 1,76% железа и 0,39% органического углерода. При прямом цианировании тонкоизмельченной руды извлечение золота не превышает 60%. Поэтому для вскрытия золота в сульфидах было использовано бактериальное окисление исходной руды, измельченной до крупности 0,044 мм (рис.39). БВ руды (1500 т/сутки) осуществляется при рН 2-1,0 в 4-х биореакторах диаметром 16 м и высотой 13 м с использованием бактерий T.ferrooxidans. Оптимальная температура в биореакторах поддерживается на уровне 30-40⁰С, плотность пульпы - не более 30% твердого. Продолжительность бактериального выщелачивания при этих условиях составляет 60 часов. После сгущения и нейтрализации пульпу направляют на сорбционное цианирование в течение 24 часов. Извлечение золота по такой технологии составляет 90%.

Рис.15.4 Схема переработки упорной золотомышьяковой  руды на фабрике «Tonkin Springs » (США)

В 1989 году процесс бактериального выщелачивания внедрен компанией “Костич Рисеч” на фабрике “Austin”   (штат Невада) для  выщелачивания флотационного концентрата крупностью -0,074 мм, содержащий 90-170 г/т золота. Этот концентрат в количестве 45-50 т/сутки подвергается БВ в трех параллельно работающих биореакторах в течение 120 ч. (рисунок 15.5) При степени окисления сульфидов 80% извлечение золота в цикле цианирования достигает 90%, в то время как при прямом цианировании оно не превышает 74-78%.

В Канаде на фабрике “Салмита” работает опытно- промышленная установка бактериального выщелачивания золота производительностью 10 т руды/ сутки, на которой отрабатываются параметры и режимы выщелачивания руды, содержащей 0,75% мышьяка, 0,95% серы и 21 г/т золота. Извлечение золота после бактериального выщелачивания достигает 95,6%, что на 30% выше, чем при прямом цианировании руды.

Рис.15.5 Схема переработки золотосодержащей руды на фабрике «Austin » (США)

 Построена установка на фабрике “Конгресс” (Британская Колумбия), где также проводятся исследования биогидрометаллургических технологий различных упорных концентратов ( cм. рис. 15.4)

                               Вопросы для повторения:

1.  Чановой метод выщелачивания и его принципиальное отличие от других видов выщелачивания?

2.  Достоинство и недостаток чанового метода  выщелачивания?

3. Зарубежная практика бактериального выщелачивания арсенопирит – пиритных и пиритных  золотосодержащих концентратов?

4. Опишите схему процесса  бактериального выщелачивания концентратов рудника Фэйрвъю (ЮАР)?

5. Опишите схему цепи аппаратов установки  бактериально –автоклавного  выщелачивания  на фабрике Sao - Bento » (Бразилия)?

6. Каковы отличительные особенности схем переработки золотосодержащей руды на фабрике «Austin » (США)?

                              Предмет: «Биотехнологические процессы в металлургии»

                                 Преподаватель: доц. Абдурахманов Э.  

                                 Количество студентов и курс: 48 студентов, 4 курс

                                 Продолжительность занятия: 80 минут

Технология «Смысл понятие»