Определены условия эффективного извлечения золота и серебра из низкосортных руд

12:41, 27 апреля 2023

Рекордные результаты сорбции продемонстрировала ионообменная смола

В зависимости от степени извлечения руду подразделяют на легко вскрываемую и упорную. Фото: Родион Нарудинов.

Ученые Уральского федерального университета совместно с коллегами из Турции и Франции определили условия эффективного извлечения золота и серебра из насыщенных медью растворов, которые образуются при цианидном выщелачивании золотосодержащей руды. Результаты исследований будут полезны для развития технологии переработки руд такого состава — в России и за рубежом. Статья с описанием проведенных исследований и их результатов опубликована в журнале Minerals Engineering. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (проект № 22-79-10290).

В исследованиях использовался образец медно-колчеданной руды, полученной на месторождении Мастра (Турция) и содержащей золото, серебро и медь. Для эффективного извлечения благородных металлов — золота и серебра — руда была предварительно измельчена и подвержена окислительному обжигу в печи с последующим выщелачиванием цианистыми растворами.

В качестве сорбентов коллеги использовали активированный уголь, слабоосновную ионообменную смолу Purogold S992 и сильноосновную смолу Purogold A194 (слабоосновные и сильноосновные смолы работают в разном диапазоне кислотности раствора).

«Опыты с применением активированного угля показали, что при низкой его концентрации часть адсорбируемых металлов остается в растворе. По мере добавления активированного угля в раствор сорбционная поверхность увеличивается, поэтому извлечение золота и серебра из раствора возрастает, повышается и скорость сорбции. При низких концентрациях цианида медь параллельно сорбируется на активированном угле, и это отрицательно сказывается на извлечении благородных металлов из раствора. Увеличение концентрации цианида ограничивает сорбцию меди и, следовательно, также способствует сорбции золота и серебра. Когда активированный уголь загружали в раствор после выщелачивания руды, а не одновременно с ним, степень сорбции металлов и ее скорость также возрастали», — описывает соавтор статьи, научный сотрудник кафедры металлургии цветных металлов УрФУ Алексей Крицкий.

Вместе с тем, подчеркивают исследователи, серебро «конкурирует» с золотом и негативно влияет на его сорбцию. Так, увеличение концентрации цианида до 5 г/л незначительно снижало селективность адсорбции золота, а адсорбция серебра, напротив, возрастала. В то же время повышение расхода активированного угля с 5 до 10 г/л благодаря расширению сорбционной поверхности привело к повышению селективности сорбции золота в отношении серебра.

Когда вместо активированного угля в цианистый раствор для выщелачивания добавляли слабоосновную (Purogold S992) или сильноосновную (Purogold A194) ионообменные смолы, оказалось, что увеличение концентрации цианида натрия до 5 г/л также снижает адсорбцию меди и повышает сорбции золота и — в меньшей степени, как и в случае с активированным углем — серебра.

«Проверено экспериментальной практикой и является общеизвестным фактом, что если концентрация цианида превысит уровень 5 г/л, положительного эффекта с точки зрения увеличения скорости растворения благородных металлов не будет. Зато может возрасти переход из руды в раствор нежелательных примесей. Как следствие, увеличится расход цианида натрия и ухудшатся технико-экономические показатели», — поясняет Кирилл Каримов, старший научный сотрудник лаборатории перспективных технологий комплексной переработки минерального и техногенного сырья цветных и черных металлов УрФУ, участник исследовательского коллектива.

Аналогичное увеличение расхода обеих смол до 5 г/л также ускорило сорбцию металлов. Дело в том, что такая концентрация сорбента и цианида обеспечивает образование растворимых форм цианида меди и, таким образом, улучшает ее растворимость. Количество меди, осажденной на сорбентах, уменьшается, а селективность адсорбции золота и серебра повышается.

Когда процессы выщелачивания металлов цианистым раствором и их сорбции осуществляли не в одном агрегате одновременно, а в разных агрегатах и последовательно, показатели выщелачивания и селективность в отношении благородных металлов возрастали.

Высокую селективность по отношению к золоту и серебру по сравнению с медью проявляли все три сорбента, но наиболее высокий коэффициент селективности и наилучшие сорбционные свойства в отношении золота и серебра продемонстрировала смола Purogold S992. При ее использовании в оптимальных условиях удается извлечь из раствора более 99 % золота и серебра, при этом извлечение меди ограничивается 5 %. Активированный уголь в свою очередь превзошел смолу Purogold А194.

Селективность в отношении золота и серебра зависит от пористости сорбентов, то есть от размеров пор и их распределения в сорбенте. Проведенный учеными анализ показал, что, в отличие от активированного угля, обе исследованные смолы характеризуются равномерным распределением пор, однако смола Purogold S992 является наиболее предпочтительной.

Таким образом, исследователи пришли к выводу, что смола Purogold S992 обладает наибольшими преимуществами для извлечения золота из насыщенных медью цианистых выщелачивающих растворов.

«Исходная руда, которая использовалась в нашем исследовании, характеризуется низким содержанием меди, а также наличием сопутствующих примесей. Результаты нашего исследования могут быть использованы для усовершенствования технологии переработки руд такого типа, которые представлены по всему миру, в том числе в России. Поскольку мировой спрос на золото и серебро, ввиду развития электроники, „зеленой“ энергетики и производства электромобилей, постоянно растет, все актуальней становится извлечение благородных металлов из низкосортного сырья», — объясняет Алексей Крицкий.

Справка

В зависимости от степени извлечения золота при цианидном выщелачивании золотосодержащие руды подразделяют на легко вскрываемые и упорные. При переработке первого типа руд предварительное измельчение материала позволяет извлекать более 90 % золота, при переработке второго типа — от 40 до 80 %. Медь повсеместно присутствует в золотых рудах. Более 20 % мирового производства золота приходится на руды с содержанием меди.

Цианирование является традиционным подходом в гидрометаллургии золота и серебра. В то же время переработка золотосодержащих медных руд затруднена тем, что цианистые растворы способны растворять и другие компоненты, помимо золота и серебра, например, медь. Это приводит к высокому расходу цианида и повышению затрат. Однако даже при оптимальных параметрах цианидного выщелачивания некоторое количество меди все же сорбируется на активированном угле. Поэтому целью ученых является создание технологии, позволяющей извлекать из руды золото и серебро селективно.

Здесь альтернативой активированному углю выступают ионообменные смолы. Их преимущества — высокая механическая и химическая стабильность, хорошие адсорбционные свойства, более высокая селективность в отношении золота по сравнению с медью. Но есть и недостатки: ионообменные смолы, в отличие от активированного угля, нельзя регенерировать, их адсорбционные свойства и адсорбционная емкость по золоту и серебру со временем снижаются. В конце концов смолы приходят в негодность и требуют замены. Кроме того, уголь дешевле смол.