Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Разработка технологии совместной переработки золото-серебряных руд и флотоконцентрата

ВАК РФ 25.00.13, Обогащение полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Разработка технологии совместной переработки золото-серебряных руд и флотоконцентрата"

На правах рукописи

Неизвестных Надежда Николаевна

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СОВМЕСТНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ЗОЛОТО-СЕРЕБРЯНЫХ РУД И ФЛОТОКОНЦЕНТРАТА

(на примере ЗИФ ГОКа «Кубака»)

Специальность 25.00.13 - «Обогащение полезных ископаемых»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

21 АПР 2015

Иркутск - 2015 005567538

005567538

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Иркутский государственный технический университет» на кафедре обогащения полезных ископаемых и инженерной экологии.

Научный руководитель Богданов Андрей Викторович

доктор технических наук, профессор кафедры обогащения полезных ископаемых и инженерной экологии ФГБОУ ВПО «Иркутский государственный технический университет»

Официальные оппоненты: Шумилова Лидия Владимировна

доктор технических наук, профессор кафедры обогащения полезных ископаемых и вторичного сырья ФГБОУ ВПО «Забайкальский государственный университет»

Чекушина Татьяна Владимировна

кандидат технических наук, доцент, зав. аспирантурой ФГБУ «Институт проблем комплексного освоения недр РАН»

Ведущая организация: Институт цветных металлов и

материаловедения ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет», г. Красноярск

Защита состоится «04» июня 2015 года в 10.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.073.02 в Иркутском национальном исследовательском техническом университете по адресу: 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, корпус «К», конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Иркутского государственного технического университета.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, подписанные и заверенные печатью организации, просим высылать по адресу: 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, ИрГТУ, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.073.02 В.М. Салову, e-mail: salov@istu.edu

Автореферат разослан «15» апреля 2015 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, профессор

В.М. Салов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Для разработки каждого открытого месторождения полезных ископаемых требуется строительство отдельного обогатительного комплекса, сопровождаемого приобретением необходимого оборудования, созданием инфраструктуры рабочего поселка и другими технико-экономическими затратами. После полной отработки месторождения обогатительный комплекс консервируется, и остается невостребованным, что приводит к сокращению рабочих мест и обострению социально-экономических проблем в целом.

Золотой запас России является частью золотовалютного резерва страны как гарант стратегической безопасности, особенно в условиях экономического кризиса и неустойчивого курса национальной валюты. В связи с этим необходимо сократить себестоимость добычи золота и серебра за счет интенсификации процессов обогащения.

В настоящее время одним из перспективных направлений в области обогащения полезных ископаемых является совместная переработка руд нескольких месторождений на одной обогатительной фабрике. Такой подход позволяет сократить капитальные затраты на строительство нескольких промышленных предприятий при каждом месторождении, а также повысить эффективность обогащения. Однако в настоящее время отсутствует научно-техническое обоснование возможности совместной переработки руд по единой технологии. Поэтому решаемая в данной работе задача совместной переработки руд нескольких месторождений является актуальной.

Работа выполнялась в рамках федеральной целевой программы России «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы» и областной государственная целевой программы «Экономическое развитие и инновационная экономика Магаданской области на 2014-2020 годы».

Степень разработанности темы. В последние годы исследования в области обогащения и металлургии фокусируются на создании и внедрении новых экономически выгодных методов переработки сырья. В частности, это коснулось сгущения - как важнейшего процесса подготовки руды к обогащению, и таких химических методов обогащения как выщелачивание с последующей цементацией драгоценных металлов на цинковую пыль. Намного реже в литературе встречаются сообщения об упоминании совместной переработки руд разных месторождений, т. е. шихтование.

Вопросами сгущения пульпы и цементации драгоценных металлов на цинковую пыль занимались выдающие российские ученые и инженеры: М.И. Алкацев, A.B. Бауман, В.В. Барченков, Г.М. Вольдман, Б.В. Дерягин, М.Н. Зырянов, О.Б. Клебанов, ДА. Кульский, К.В. Федотов, И.Н. Масленицкий, Ю.А. Минаев, К.Г. Руденко, Е.А. Козловский,

JI.B. Шумилова, A.B. Мячин, A.A. Михайлов, И.В. Евченко, И.М. Литвин и другие. Изучению данной тематики посвящены также работы коллективов ООО «РМК-ФИНАНС», ИРГИРЕДМЕТ и ОАО «Полиметалл».

Однако в исследованиях отсутствуют соответствующие научно-технические решения по совместной переработке руд нескольких месторождений на одной фабрике, что и стало предметом данной диссертационной работы.

Цель исследования: научное обоснование и разработка технологии совместной переработки золото-серебряных руд и флотоконцентрата с целью повышения эффективности извлечения благородных металлов.

Идея работы: совместная переработка золото-серебряных руд и флоконцентрата обеспечивает повышение технологической и экономической эффективности химических методов обогащения.

Объекты исследований: золото- и серебросодержащие руды месторождений «Биркачан», «Цокольная зона», «Сопка Кварцевая» и «Дальнее», входящие в Омолонский горно-промышленный кластер, и флотоконцентрат обогатительной фабрики ГОКа «Дукат».

Задачи работы:

1. Обосновать возможность совместной переработки руд месторождений «Биркачан» и «Цокольная зона», «Сопка Кварцевая», «Дальнее» и флотоконцентрата обогатительной фабрики ГОКа «Дукат» на основе их физико-химических свойств.

2. Исследовать кинетику процесса седиментации полидисперсных частиц руд месторождений «Биркачан» и «Цокольная зона».

3. Установить математическую зависимость между мутностью слива сгустителя и соотношением шихты руд «Биркачан» и «Цокольная зона» для оперативной корректировки состава шихты.

4. Изучить процесс цементации ионов золота и серебра на поверхность цинковой пыли, модифицированной сульфидом свинца, входящим в состав флотоконцентрата обогатительной фабрики ГОКа «Дукат».

5. Разработать эффективную технологию совместной переработки флотоконцентрата и руд различных месторождений на примере ЗИФ ГОКа «Кубака».

Научная новизна:

1. Установлен механизм агрегации полидисперсных частиц руд месторождений «Биркачан» и «Цокольная зона» при их совместном сгущении, основанный на проявлении сил когезии - налипание тонкодисперсных частиц руды «Цокольная зона» на поверхность более крупных частиц руды «Биркачан», с их последующей агрегацией, в которой частицы глины выполняют роль «мостиков».

2. Установлена математическая зависимость между мутностью слива и соотношением шихты руд Биркачан / Цокольная зона для оперативной

корректировки состава шихты с целью повышения извлечения драгоценных металлов.

3. Впервые предложено использование сульфида свинца, входящего в состав флотоконцентрата обогатительной фабрики ГОКа «Дукат», для модификации поверхности цинковой пыли в процессе Мэррилл-Кроу при переработке руд месторождений «Сопка Кварцевая» и «Дальнее». Выявлен химизм и сформирована термодинамическая модель процесса растворения сульфида свинца.

Практическая значимость:

1. Для процесса сгущения исследуемых руд «Биркачан» и «Цокольная зона» на ЗИФ ГОКа «Кубака» опытным путем установлен оптимальный средний градиент скорости перемешивания в сгустителе Т-1 БЕ-П-ШТ ОиЮкишри М1Шес - 34,6 с"1. Установлено оптимальное соотношение шихты данных руд в процессе сгущения, которое составило 1:1.

2. Разработанная математическая зависимость соотношения шихты руд от мутности слива сгустителя позволяет сократить время ее корректировки в 5-6 раз и, как следствие, повысить извлечение драгоценных металлов в процессе С1С («уголь в колоннах»), а также оптимизировать реагентный режим работы фабрики.

3. Установлено оптимальное соотношение шихты флотоконцентрат/руда 1:60 при модификации поверхности цинковой пыли сульфидом свинца. При этом экономия товарного реагента нитрата свинца составляет 25-30 %.

4. Разработана и в промышленных условиях реализована эффективная технология совместной переработки флотоконцентрата и руд различных месторождений на ЗИФ ГОКа «Кубака», которая может быть использована как стационарно-базовая для переработки руд других месторождений. Ожидаемый экономический эффект составит около 175,3 млн руб. в год.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Образование агломератов полидисперсных частиц в процессе сгущения шихты руд посредством когезии тонкодисперсных частиц руды месторождения «Цокольная зона» на поверхность крупных частиц руды месторождения «Биркачан» с их последующей агрегацией, где частицы глины выполняют роль «мостиков».

2. Установлена математическая зависимость между соотношением шихты Биркачан / Цокольная зона (у) и мутностью слива сгустителя (х): у = 2,875х3 - 5,3231х2 + 3 ,5513х — 0,2817, позволяющая оптимизировать состав шихты на основе определения показателя мутности.

3. Установлен химизм процесса растворения сульфида свинца, входящего в состав флотоконцентрата, в процессе Мэррилл-Кроу, заключающийся в образовании растворимой комплексной цианидной соли свинца Ш2[РЬ(СЪГ)4].

Методы исследования. В работе использованы методы физико-химического, математического моделирования, комплекс химических, аналитических и прикладных исследований.

Достоверность результатов проведенных исследований, обоснованность научных положений и выводов, сформулированных в работе, подтверждаются анализом и обобщением предшествующих научных исследований, лабораторными исследованиями и промышленными испытаниями, выполненными в аккредитованных пробирно-аналитической лаборатории ООО «Омолонская золоторудная компания» (регистрационный номер РОСС 1Ш.0001.518356), научно-исследовательской лаборатории экологического мониторинга природных и техногенных сред Технопарка ИрГТУ (регистрационный номер РОСС Ии.ООО 1.518897) и лаборатории рентгеновских методов анализа Института геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН (регистрационный номер РОСС Яи.ООО 1.513593).

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на научно-производственных конференциях «Инновации в производстве» (г. Магадан, 2012 г., 2013 г., 2014 г.), научно-практических конференциях «Игошинские чтения» (г. Иркутск, 2013 г.), «Актуальные вопросы науки» (г. Москва, 2014 г.), «Безопасность-2014» (г. Иркутск, 2014 г.), на семинаре «Работа Отдела технического контроля» (г. Новосибирск, 2014 г.), «Безопасность-2015» (г. Иркутск, 2015 г.).

Реализация результатов работы. Полученные в данной работе результаты использованы в разработке технологической инструкции по совместной переработке руд разных месторождений и флотоконцентрата на ЗИФ ГОКа «Кубака» для ООО «Омолонская золоторудная компания» и технологическом регламенте по переработке богатых руд золото-серебряных месторождений «Сопка Кварцевая» и «Дальнее» на ЗИФ ГОКа «Кубака» для ООО «Омолонская золоторудная компания», что подтверждают акт о внедрении результатов кандидатской диссертационной работы от 10.09.2014 г., акт опытно-промышленных испытаний технологии совместной переработки руд различных месторождений на золотоизвлекательной фабрике ГОКа «Кубака» от 10.09.2014 г.

Разработана компьютерная система «Движение драгоценных металлов», позволяющая оперативно контролировать процесс сгущения шихты на ЗИФ ГОКа «Кубака».

Результаты исследований используются в учебном процессе ФГБОУ ВПО «Иркутский государственный технический университет» при подготовке бакалавров и магистров по специальности «Обогащение полезных ископаемых».

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 8 работ, в том числе 2 статьи в российских изданиях,

б

рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ, и 2 статьи в иностранных журналах, входящих в международную базу цитирования SCOPUS.

Общая структура диссертации. Диссертация изложена на 146 страницах и состоит из введения и 6 глав. Содержит 121 библиографический источник, 34 таблицы, 31 рисунок и 8 приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит обоснование актуальности выполненных исследований, краткую характеристику научной и практической значимости диссертационной работы.

В первой главе представлен литературный обзор химических методов переработки золото-серебросодержащих руд. Рассмотрены полученные результаты исследований в области совместной переработки руд золото-серебряных месторождений. Проанализированы основные направления по повышению технологических параметров при переработке руд химическими методами.

Во второй главе изучены свойства объектов исследований диссертационной работы - руд месторождений «Биркачан», «Цокольная зона», «Сопка Кварцевая» и «Дальнее» и флотоконцентрата ГОКа «Дукат», проанализированы основные идеи их совместной переработки.

В третьей главе обоснована совместная переработка руд месторождений «Биркачан» и «Цокольная зона» на основании их различного фракционного состава, определено оптимальное соотношение шихты для наиболее эффективной работы сгустителя фабрики. Изучен механизм образования агрегатов вследствие протекания процесса когезии -налипания тонкодисперсных частиц руды «Цокольная зона» на поверхность более крупных частиц руды «Биркачан», и процесса агрегации, в котором частицы глины выполняют роль «мостиков», связывая крупные частицы между собой. Представлена разработанная математическая зависимость показателя мутности слива от соотношения шихты Биркачан/Цокольная зона.

В четвертой главе дан анализ протекания процесса цементации драгоценных металлов на цинковую пыль, дано обоснование переработки руд «Сопка Кварцевая», «Дальнее» и флотоконцентрата ГОКа «Дукат» по технологии Мэррилл-Кроу. Предложено использование входящего во флотоконцентрат сульфида свинца как реагента, модифицирующего поверхность цинковой пыли, тем самым сокращая расход промышленного реагента - нитрата свинца. Рассмотрен химизм протекания процесса растворения сульфида свинца в цианидных растворах. Разработана термодинамическая модель процесса растворения сульфида свинца на базе программного комплекса «Селектор».

В пятой главе представлена разработанная технология совместной переработки руд месторождений «Биркачан», «Цокольная зона», «Сопка Кварцевая», «Дальнее» и флотоконцентрата ГОКа «Дукат» на золотоизвлекательной фабрике ГОКа «Кубака».

В шестой главе представлены результаты промышленных испытаний технологии совместной переработки руд Омолонского хаба и флотоконцентрата ГОКа «Дукат». Проведен экономический расчет мероприятий по внедрению технологии их совместной переработки.

В приложениях приведены протоколы пробирного и атомно-адсорбционного анализов объектов исследования; элементный анализ поверхности образца флотоконцентрата, проведенный рентгеновским методом анализа; акт о внедрении результатов кандидатской диссертационной работы; акт опытно-промышленных испытаний технологии совместной переработки руд различных месторождений на золотоизвлекательной фабрике ГОКа «Кубака»; спецификация оборудования ЗИФ ГОКа «Кубака»; результаты промышленных испытаний по переработке руд Омолонского хаба и флотоконцентрата ГОКа «Дукат» на ЗИФ ГОКа «Кубака», пример расчета баланса металлов при переработке руд месторождений «Биркачан» и «Цокольная зона», схема цепи аппаратов ЗИФ ГОКа «Кубака».

Основные результаты исследований отражены при доказательстве следующих защищаемых положений:

1. Образование агломератов полидисперсных частиц в процессе сгущения шихты руд посредством когезии тонкодисперсных частиц руды «Цокольная зона» на поверхности крупных частиц руды «Биркачан» с их последующей агрегацией, где частицы глины выполняют роль «мостиков».

Особая проблема при переработке руд возникает при сгущении тонкодисперсных частиц, приводящая к образованию устойчивых коллоидных структур, дестабилизация которых возможна с применением ВМС-флокулянтов, что значительно усложняет и удорожает технологический процесс.

При переработке руды месторождения «Цокольная зона» слив сгустителя Т-1 ЭР-11-Н11Т ОЩокитри Мт1ес из-за частиц белой глины, входящей в состав руды, замутняется, мутность слива 3,60 г/дм3. Мутность слива является основным качественным фактором, определяющим пригодность данного раствора для процесса С1С («уголь в колоннах»). Большое содержание тонкодисперсных частиц в сливе деградирует активные центры поверхности сорбента, что ведет к снижению его эффективности и, как следствие, к уменьшению сорбционной способности при извлечении драгоценных металлов.

Для предотвращения снижения качества процессов сгущения и сорбции при переработке руд «Биркачан» и «Цокольная зона» предлагается вести шихтование и их совместную переработку. В этом случае происходит увеличение и стабилизация объема готовой продукции, повышение извлечения, уменьшение потерь драгоценного металла в хвостах и снижение издержек производства.

Для определения оптимального соотношения шихты проведены лабораторные исследования, заключающиеся в сорбционном цианировании пульпы с различным соотношением в опытной смеси руд месторождений «Биркачан» (Б) и «Цокольная зона» (ЦЗ). В процессе исследований было установлено, что оптимальное соотношение для ЗИФ ГОКа «Кубака» -1:1.

Проведены исследования и получены основные качественные характеристики процесса седиментации полидисперсных частиц исследуемых руд, приведенные в таблице 1.

Таблица 1 - Качественные характеристики седиментации частиц руд месторождений

«Биркачан» и «Цокольная Зона»

Показатель Б ЦЗ Среднее (Б+ЦЗ)/2 Шихта 1:1 Прирост

Крупность частиц, % кл. -0,075 мм 82 90 86 85 -

Расход флокулянта, г/т 25 40 32,5 28 <в 1,16

Показатель мутности слива, г/дм3 0,72 3,60 2,16 1,05 < в 2,06

Оптимальное время осаждения, с 80 100 90 90 1

Константа скорости осаждения, с"' 166-10"3 50-10"3 108-10"3 155-10"3 > в 1,44

Константа скорости уплотнения, с"' 681-105 625-105 653-10"5 764-10"5 > в 1,17

Извлечение Аи, % 96,1 92,1 94,1 95,7 > в 1,02

Извлечение % 82,3 78,4 80,4 81,5 >в 1,01

Как видно из таблицы 1, мутность слива после совместного сгущения руд в 2,06 раз меньше, чем их суммарное среднее значение по отдельности; а константы скорости осаждения и уплотнения осадка больше в 1,44 и 1,17 раз соответственно. Совместное сгущение также приводит и к некоторому повышению извлечения драгоценных металлов й снижению расхода флокулянта в среднем в 1,16 раз.

Для установления механизма агрегации полидисперсных частиц исследуемых руд проведен их седиментационный анализ и построены кривые дифференциального распределения частиц, показанные на рисунке 1, где г - рассчитанные радиусы частиц, мкм; р/Дг - соотношение массы

осевших частиц р, % и разницы между двумя радиусами для каждой фракции (Г2 - Г[ и т. д.). р/Дг

45 40 35 30 25 20 15 10 5 0

—- Биркачан

! \ —Цокольная зона

í|. «шш^ркт. Б+Ц

1,»

1 \

"ЩГ

/Ж

Í

..M^Zl—т-т-т-;—-!

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

120,0 г, мкм

Рисунок 1 - Дифференциальные кривые распределения

При совместной седиментации руд на дифференциальной кривой образуется участок выполаживания в границах размера частиц от 26 до 32 мкм, который может быть объяснен началом образования агрегатных комплексов из тонкодисперсных частиц глины руды «Цокольная зона» и более крупных частиц руды «Биркачан», и составляющих 14,6 % от общего объема частиц. На кривых «Биркачан» и «Цокольная зона» такое выполаживание отсутствует.

В руде месторождения «Цокольная зона» присутствует большое количество частиц глины, фракцией от 4 мкм до 10 мкм, и составляющих 2,35 % от общего объема частиц. В системе «Биркачан + Цокольная зона» количество частиц глины значительно меньше — 1,12 %. В системе «Биркачан» глина отсутствует.

В системе «Биркачан» класс -75 мкм составляет 89,67 % от общего объема. Преобладающий класс 18 мкм (%). В системе «Цокольная зона» класс -75 мкм составляет 99,22 % от общего объема. Преобладающий класс 25 мкм. В системе Б+Ц класс -75 мкм составляет 92,21 % от общего объема. Преобладающий класс 20 мкм.

Для процесса сгущения исследуемых руд «Биркачан» и «Цокольная зона» на золотоизвлекательной фабрике ГОКа «Кубака» расчетным путем был установлен средний градиент скорости перемешивания в сгустителе Т-1 SF-11-HRT Outokumpu Mintec - 34,6 с"1, которому соответствует фактическое время перемешивания 20 мин. Оптимальный интервал градиента скорости коагуляции составляет 30 - 60 с"1, таким образом установленный режим сгущения для руд «Биркачан» и «Цокольная зона» является оптимальным.

В лаборатории электронной микроскопии Физико-технического института ИрГТУ исследованы образцы осадков, полученных при сгущении

ю

руд, рисунки 2-3. Для получения фотографий был использован электронный сканирующий микроскоп ЛВ-24500.

На фотографиях совместного сгущения руд месторождений «Биркачан» и «Цокольная зона» 1:1, рисунок 2, отчетливо видно наличие образовавшегося агломерата размером около 30 мкм, состоящего из крупных частиц руды месторождения «Биркачан» (глина - класс -10 мкм отсутствует), связанных между собой тонкодисперсными частицами руды месторождения «Цокольная зона» (глина - класс -10 мкм 2,35 %).

Образовавшийся агломерат обладает большей удельной поверхностью и большей массой, что в итоге приводит к интенсификации процесса седиментации частиц при сгущении шихты и снижении показателя мутности.

Подобные процессы протекают при использовании замутнителей в водоочистке, где тонкодисперсные частицы глины выполняют роль «мостиков», связывая более крупные частицы загрязняющих веществ.

Щ^'УШЩ/ Г* ■;■

V ? ; ■

' ' 70 мкт 1 1..............................40 мкт " 1

Рисунок 2 — Агломерат, образованный при Рисунок 3 — Поверхность агломерата совместном осаждении руд Биркачан и ЦЗ при совместном осаждении руд Б+Ц

На рисунке 3 виден конечный результат процесса когезии - налипание тонкодисперсных частиц глины на поверхность крупных частиц, в этом случае крупные частицы руды «Биркачан» выполняют роль, подобную фильтрационной загрузке, при этом понижается мутность слива.

Таким образом, предлагаемая схема совместного сгущения пульпы с разной крупностью частиц руд позволяет значительно интенсифицировать процесс сгущения, снизить показатель мутности слива, сократить расход флокулянта, повысить извлечение драгоценных металлов, и в конечном итоге снизить капитальные и производственные затраты технологического процесса.

2. Установлена математическая зависимость между соотношением шихты Биркачан / Цокольная зона (у) и мутностью слива сгустителя (х): у = 2,875х3 - 5,3231х2 + 3,5513х - 0,2817,

позволяющая оптимизировать состав шихты на основе определения показателя мутности.

В настоящее время на золотоизвлекательной фабрике ГОКа «Кубака» существует проблема оперативного контроля состава шихты руд различной крупности, так как их фактическое соотношение определяется по содержанию драгоценных металлов в сливе гидроциклонов фабрики. Данная методика заключается в подготовке пробы пульпы к химическому анализу и определению драгоценных металлов пробирным методом. Недостатком существующей методики является ее сложность и длительность выполнения анализа по времени, достигающего более 18 часов. В случае некорректного соотношения шихты руд процесс их сгущения протекает не эффективно, что напрямую влияет на извлечение драгоценных металлов в процессе «уголь в колоннах» (С1С).

Для оперативной корректировки состава шихты с целью повышения качества извлечения драгоценных металлов на примере руд месторождений «Биркачан» и «Цокольная зона» методом математического анализа была установлена функциональная зависимость между показателем мутности слива и соотношением фракций частиц исследуемых руд.

Экспериментальная зависимость влияния соотношения шихты Биркачан/Цокольная зона (Б/ЦЗ) на показатель мутности слива показана на рисунке 4 и может быть описана формулой 1:

у = 2,875х3-5,3231х2 + 3,5513х- 0,2817, (1)

где у - соотношения шихты руд Биркачан/Цокольная зона; х - показатель мутности слива, г/дм3.

В зависимости от соотношения шихты показатель мутности слива сгустителя изменяется по параболической закономерности, величина достоверности аппроксимации Я2 составляет 0,9921.

Предложенная математическая зависимость позволяет с большой достоверностью рассчитать оптимальное соотношение шихты Б/Ц по показателю мутности слива.

Для автоматического контроля мутности слива перед его подачей на С1С рекомендуется установить турбидиметр, который позволяет определять процент мутности слива в постоянном режиме и по математической зависимости рассчитывать фактическое соотношение шихты руд, а при отклонении от заданной величины проводить их оперативную корректировку. При этом время корректировки сокращается в 5-6 раз и, как следствие, повышается извлечение драгоценных металлов в процессе С1С («уголь в колоннах»), а также оптимизируется реагентный режим фабрики.

Проведенные исследования позволили предложить компьютерное моделирование системы «Учет движения ДМ» для внедрения переработки руд разных месторождений в производство, в частности, для автоматизации работы Отдела технического контроля. В программе отражено движение

драгоценных металлов от поступления на склады до получения готовой продукции.

Соотношение

Показатель мутности слива, г/дм3 Рисунок 4 - График зависимости соотношения шихты от показателя мутности слива:

где 1 - экспериментальная кривая, 2 - расчетная кривая

Создание данной программы обусловлено переработкой на одной фабрике нескольких типов руды, работой ЗИФ по двум схемам в разное время года, требуемой оперативной обработкой данных, наличием объемной базы данных для учета движения драгоценных металлов, формирования многочисленных документов первичной отчетности.

Внедрение предлагаемой технологии оперативного контроля соотношения шихты руд приведет к повышению извлечения драгоценных металлов на 0,8 % по золоту и 2,1 % по серебру, при этом ожидаемый экономический эффект составит 2,6 млн руб. в год.

3. Установлен химизм процесса растворения сульфида свинца, входящего в состав флотоконцентрата, в процессе Мэррилл-Кроу, заключающийся в образовании растворимой комплексной цианидной соли свинца ¡Чаг[РЬ(С>04].

Технологическая схема, включающая выщелачивание, цементацию на цинковую пыль и сорбцию на активированный уголь эффективна при переработке руд с большим содержанием серебра, поэтому процесс Мэррилл-Кроу используется при обогащении богатых серебросодержащих руд, которыми и являются вторые объекты исследований - руды месторождений «Сопка Кварцевая», «Дальнее» (золото - 7-15 г/т, серебро -180-300 г/т), и флотоконцентрат обогатительной фабрики ГОКа «Дукат»

(золото 35^0 г/т, серебро более 20 кг/т). У данных руд и флотоконцентрата наблюдаются схожие свойства и высокое содержание серебра. Проведены лабораторные исследования по переработке данных руд, и руд совместно с флотоконцентратом, показавшие высокую эффективность.

Впервые для модификации поверхности цинковой пыли в процессе Мэррилл-Кроу в работе предлагается использование сульфида свинца, содержащегося во флотоконцентрате ГОКа «Дукат».

На основе полученных данных предложена идея, что на осаждение драгоценных металлов на цинковую пыль может положительно влиять наличие во флотоконцентрате ГОКа «Дукат» свинца, содержание которого варьируется от 3 до 7 %.

Проведен рентгено-флюоресцентный анализ для определения формы нахождения свинца во флотоконцентрате и установлено, что он присутствует в виде сульфида свинца PbS - минерал галенит, рисунок 5.

Анализ поверхности образца флотоконцентрата проведен в лаборатории рентгеновских методов анализа Института геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН. Минеральный состав образца определен методом рентгенографического анализа на элементы от Ве до U. Для исследования задействован рентгеновский порошковый автодифрактометр D8ADVANCE немецкой фирмы BRUKER AXS, Си-излучение.

Galena, syn

tfc-_l ilHI

a

/V V

2-Thêta Scaie

Рисунок 5 — Рентгенограмма галенита в составе флотоконцентрата

В пробе обнаружены следующие соединения: кварц - БЮг, галенит — РЬБ, кремний — 81, полевой шпат (микроклин, промежуточное химическое соединение) - КА^зОв, пирит - 1-екальцит - СаСОз и другие.

Для исследования содержания ионной формы свинца в жидкой фазе пульпы проведены соответствующие экспериментальные исследования. В течение 72 часов провели выщелачивание флотоконцентрата цианидом

натрия при добавлении известкового молока для поддержания рН=11,5. Полученную смесь отфильтровали и провели химический анализ жидкой фазы на наличие ионов свинца. Концентрация свинца в растворе составила 2,72 мг/дм3. Данный алгоритм эксперимента соответствует технологическому процессу выщелачивания на ЗИФ ГОКа «Кубака».

На основании полученных данных химического и рентгено-фазового анализов предложен химизм процесса модификации поверхности цинковой пыли свинцом, содержащемся во флотоконцентрате ГОКа «Дукат».

Известно, что сульфид свинца в слабощелочной среде образует нерастворимый гидрооксид свинца РЬ(ОН)2, который выпадает в осадок по реакции 2:

РЬЯ + 2№ОН = РЬ(ОН)2| + ШгБ. (2)

В технологический процесс фабрики добавляют гидроксид кальция, который при постепенном растворении обеспечивает присутствие ионов ОН", реакция 3:

Са(ОН)2 <-► Са2+ + 20Н". (3)

При этом гидроксид кальция является слабодиссоциирующим веществом, константа диссоциации Кд<1, которое растворяется до определенного содержания ионов ОН" в растворе. При удалении ионов ОН" из раствора при их взаимодействии с другими веществами, растворение возобновляется.

Также в технологическом процессе выщелачивания происходит гидролиз цианида натрия, реакция 4:

+ Н20 = N304 + НОЧ. (4)

При этом №ОН диссоциирует на ионы и ОН". При избыточном содержании ионов ОН" реакция, описанная формулой 1 может проходить в виде реакции 5:

РЬ8 + 4№0Н = №2[РЬ(ОН)4] + Иа^. (5)

Комплексная соль тетрагидроксоплюмбат натрия - №ь[РЬ(ОН)4] растворима в воде и при действии цианида происходит реакция замещения гидроксогруппы на цианидгруппу с образованием комплексной цианидной соли свинца по реакции 6:

Ка2[РЬ(ОН)4] + 4НСЫ = №2[РЬ(С1Ч)4] + 4Н20. (6)

Соединение Ыа2[РЬ(СМ)4] в воде диссоциирует на ионы, в том числе ион свинца РЬ2+ по реакции 7:

Ма2[РЬ(СЫ)4] 2Ыа+ + РЬ2+ + 4С№. (7)

Таким образом, сульфид свинца, содержащийся во флотоконцентрате, аналогично промышленному реагенту нитрату свинца интенсифицирует процесс осаждения драгоценных металлов на цинк в процессе Мэррилл-Кроу, что приводит к сокращению расхода дорогостоящего реагента и соответствующему экономическому эффекту.

На базе программного комплекса «Селектор» в лаборатории физико-химического моделирования Института геохимии им. А.П. Виноградова СО

РАН разработана термодинамическая модель процесса растворения сульфида свинца, в которой отражены основные закономерности процесса растворения соединений свинца и образования гипергенных минералов. Физико-химическая модель процесса выщелачивания руды и флотоконцентрата показала образование высококонцентрированных растворов в диапазоне рН от 10,5 до 11,8, что приводит к интенсивному растворению Си, РЬ, '¿п, Ре и Ая. Свинец в этих высокоминерализованных растворах может быть использован в процессах цементации драгоценных металлов на цинковую пыль, аналогично реагенту - нитрату свинца. Концентрация растворенного свинца при оптимальном для растворения Аи и Ag рН=11,5 составила 2,2 мг/дм3.

Для определения оптимального соотношения шихты проведены лабораторные исследования, включающие цианирование, отмывку и сорбционное выщелачивание пульпы с различным соотношением в опытной смеси флотоконцентрата и руд месторождений «Сопка Кварцевая» и «Дальнее». В процессе исследований установлено, что оптимальное соотношение для участка Мэррилл-Кроу ЗИФ ГОКа «Кубака» по количеству металла ФК/руда - 1:60.

На рисунке 6 представлена зависимость извлечения серебра от применения нитрата свинца и сульфида свинца в процессе Мэррилл-Кроу.

Извлечение

Ав, % + рь(р) + рь(р) + РЬ(ФК)

94

84 82 80

- РЫФЮ

85

12 3 4

Рисунок 6 - Извлечение серебра на ЗИФ ГОКа «Кубака» в зависимости от добавления в процесс нитрата свинца и модификации сульфидом свинца поверхности цинковой пыли: где 1 - извлечение серебра без добавления нитрата свинца; 2 - извлечение серебра при модификации поверхности цинковой пыли сульфидом свинца, содержащимся во флотоконцентрате - 100 %; 3 - излечение серебра с добавлением нитрата свинца как реагента — 100 %; 4 - извлечение серебра с добавлением нитрата свинца как реагента - 70 % и сульфида свинца, содержащегося во флотоконцентрате - 30 %.

Полученные данные показывают, что сульфид свинца, содержащийся во флотоконцентрате, модифицирует поверхность цинковой пыли аналогично нитрату свинца, при этом извлечение серебра остается на

уровне 93 %, что обуславливает экономию реагента нитрата свинца на 2530 %. Также совместная переработка флотоконцентрата и руды позволяет повысить качество готовой продукции - цинкового цементата на 25% (с 67 % Аи+АО в 2012 г. до 92 % Аи+АО в 2013 г.).

Основываясь на полученные в диссертационной работе исследования, была разработана технология совместной переработки руд нескольких месторождений и флотоконцентрата, по которой в первую очередь следует разделить перерабатываемое сырье на два типа с последующей переработкой по двум схемам в разное время года. Технология переработки руд Омолонского хаба и флотоконцентрата на ЗИФ ГОКа «Кубака» представлена на рисунке 7.

Первый тип руд перерабатывается по схеме А - цианидное выщелачивание и сорбция на активированный уголь, второй тип - по схеме Б - цианидное выщелачивание, противоточная декантация и последующее осаждение благородных металлов из богатых растворов на цинковую пыль, с дополнительной сорбцией на активированный уголь хвостов противоточной декантации.

Руды месторождений «Биркачан» и «Цокольная зона» рекомендуется перерабатывать совместно, в соотношении 1:1, по технологической схеме, включающей выщелачивание и сорбцию на активированный уголь.

Руды месторождений «Сопка Кварцевая» (СК) и «Дальнее» (Д) и флотоконцентрат (ФК) рекомендуется перерабатывать совместно, в соотношении флотоконцентрат / руда - 1/60 или ФК/СК/Д - 1/30/30 по технологической схеме, включающей выщелачивание, процесс Мэррилл-Кроу и сорбцию на активированный уголь хвостов противоточной декантации. При переработке только руды месторождения «Сопка Кварцевая» ввиду высоких содержаний серебра и большого объема готовой продукции рекомендуется придерживаться шихты ФК / СК - 1/70.

Разработанная технология совместной переработки прошла промышленные испытания, внедрена на ЗИФ ГОКа «Кубака» и может быть использована как стационарно-базовая для переработки руд других месторождений. Результаты исследований использованы в разработке технологической инструкции по совместной переработке руд разных месторождений и флотоконцентрата на ЗИФ ГОКа «Кубака» и технологическом регламенте по переработке богатых руд золотосеребряных месторождений «Сопка Кварцевая» и «Дальнее» на ЗИФ ГОКа «Кубака» для ООО «Омолонская золоторудная компания».

Ожидаемый экономический эффект от оптимизации затрат на применение более экономически выгодной технологии переработки руд при внедрении данных научных положений на производстве составит 175,3 млн руб. в год.

Схема А

Рулы м-н «Цокольная зона» н «Биркачан»

I

Др°б,ление 227Л I 95.0

Схема Б

Рулы м-й «Сопка Кварцевая» и «Дальнее», флотоконцентрат

Дробление 222,8

100.0 0.0

Измельчение МПСЦ

I

Грохочение

Классификация ГЦ

слив |пески Измельчение МШЦ

I_

105,0 28,0

Сгушение Т1 100,0 80,0

Измельчение МПСИ

Грохочение

- 3 мм

Классификация ГЦ

|пески Измельчение МИШ

105.0 28,0

Сгушение Т1

100.0 80,0

С1С Выщелачивание

уголь |

Сорбция на уголь. С1Р

I

Грохочение

уголь Десорбция

I

Электролиз

I

Сушка

I

Плавка

I

Сплав Доре

105.0 45,0 100.0 80,0

105,0 45.0

100,0 I 80.0

пульпа

105,0 | 45.0

Сгушение Т2

80,0 45,0

100,0 80,0

Обезвреживание

Складирование на хвосто хранилище

105,0 75,0

100,0 I 80,0

I . 100,0 Выщелачивание

I

птд

105.0 45,0

100,0 | во.о Сорбция на уголь. С1Р

329.1 мЗт |слив Осветление р-ра

Обескислороживание

I

Цементация на цинк

I

Цинковый цементат

а т/ч Ртв,%

У,% Р -0,075, %

Десорбция

I

Электролиз

Грохочение

105,0 1 55,0 пульпа

100,0 | 80,0

105,0 45,0 Сгушение Т2

100,0 80,0

105.0 75,0 Обезвоеживание

100,0 ] 80,0

Условные обозначения 1

0, Т/ч твердое, т/ч Плавка

Ргв,% содержание твердого, % 1

Р -0,075, Я- содержание класса -0,075+0 мм, % Сплав Доре

г.% выход, %

Складирование на хвосто хранилище

Рисунок 7 - Технологические схемы переработки руд месторождений «Биркачан» и «Цокольная зона», «Сопка Кварцевая», «Дальнее» и флотоконцентрата ГОКа «Дукат»

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация представляет собой законченную научно-квалификационную работу, в которой представлено решение актуальной задачи по совместной переработке руд различных месторождений и флотоконцентрата, обеспечивающей повышение технологической и экономической эффективности переработки сырья на золотоизвлекательной фабрике ГОКа «Кубака». Работа имеет важное экономическое значение в золотодобывающей отрасли, в ней изложены новые научно обоснованные технологические решения, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие страны.

Основные научные выводы, вытекающие из проведенных исследований, заключаются в следующем:

1. Установлен механизм образования агломератов полидисперсных частиц в процессе сгущения шихты руд посредством когезии тонкодисперсных частиц руды «Цокольная зона» на поверхности крупных частиц руды «Биркачан» с их последующей агрегацией, где частицы глины выполняют роль «мостиков». Установлен оптимальный средний градиент скорости перемешивания в сгустителе Т-1 8Р-11-НЯТ ОиЮкитри МпПес- 34,6 с"1.

2.Установлена математическая зависимость между соотношением шихты Биркачан / Цокольная зона (у) и мутностью слива сгустителя (х): у = 2,875х3 - 5,3231х2 + 3,5513х - 0,2817, позволяющая оптимизировать состав шихты на основе определения показателя мутности. При этом рекомендуемое соотношение шихты Биркачан / Цокольная зона составляет 1/1.

3. Установлен химизм процесса растворения сульфида свинца, входящего в состав флотоконцентрата, в процессе Мэррилл-Кроу, заключающийся в образовании растворимой комплексной цианидной соли свинца Ыа2[РЬ(СЫ)4] и разработана термодинамическая модель процесса. При этом рекомендуемое соотношение шихты флотоконцентрат обогатительной фабрики ГОКа «Дукат» / руды «Сопка Кварцевая» и «Дальнее» - 1/60.

4. Результаты исследований использованы в разработке технологической инструкции по совместной переработке руд разных месторождений и флотоконцентрата на ЗИФ ГОКа «Кубака» для ООО «Омолонская золоторудная компания» и технологическом регламенте по переработке богатых руд золото-серебряных месторождений «Сопка Кварцевая» и «Дальнее» на ЗИФ ГОКа «Кубака» для ООО «Омолонская золоторудная компания». Предложена компьютерная система «Движение драгоценных металлов», позволяющая оперативно контролировать процесс сгущения шихты на ЗИФ ГОКа «Кубака».

5. Разработана и в промышленных условиях реализована эффективная технология совместной переработки флотоконцентрата и руд различных месторождений на ЗИФ ГОКа «Кубака», которая может быть использована как стационарно-базовая для переработки руд других месторождений. Ожидаемый экономический эффект от оптимизации затрат на применение более экономически выгодной технологии переработки руд при внедрении данных научных положений на производстве составит 175,3 млн руб. в год.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

Иностранные издания, входящие в международную базу цитирования SCOPUS:

1. Неизвестных H.H. Joint Processing of Ore from Several Gold-Silver Deposits at One Gold-Processing Factory / N.N. Neizvestnykh, A.V. Bogdanov, A.V. Myachin, K.V. Fedotov // Life Science Journal. - 2014. - № 11 (9s). - P. 277-280.

2. Неизвестных H.H. Cooperative processing of ores and flotation concentrate / N.N. Neizvestnykh // Advances in Environmental Biology. - 2014. - № 8 (16). - P. 40-43.

Российские издания, рекомендованные ВАК Минобрнауки РФ:

3. Неизвестных H.H. Исследование процесса сгущения пульпы при переработке руд месторождений «Биркачан» и «Цоколь» / Н.Н._Неизвестных // Обогащение руд. - 2014. - № 5. - С.27-29.

4. Неизвестных H.H. Комплексная переработка руд золото-серебряных месторождений Биркачан и Цоколь / H.H. Неизвестных, A.B. Богданов, A.B. Мячин, К.В. Федотов // Вестник ИрГТУ. - Иркутск. - 2013. - № 6. - С. 147-151.

Другие издания:

5. Неизвестных H.H. Совместная переработка руд нескольких месторождений на одной золотоизвлекательной фабрике / Неизвестных H.H., Богданов A.B. // Безопасность-2014: материалы XIX Всероссийской студенческой науч.-практ. конф. с международным участием, - Иркутск. - 2014. - С. 230-232.

6. Неизвестных H.H. Технология оперативного контроля соотношения шихты руд / Неизвестных H.H. // Актуальные вопросы науки, ООО «Издательство «Спутник +»: материалы науч.-практ. конф., - Москва. - 2014. - С. 46-48.

7. Неизвестных H.H. Совместная переработка руд / Неизвестных H.H. // Игошинские чтения: материалы науч.-практ. конф., - Иркутск. - 2015. - принята к печати

8. Неизвестных H.H. Разработка термодинамической модели процесса растворения сульфида свинца / Неизвестных H.H. // Безопасность-2015: материалы XX Всероссийской студенческой науч.-практ. конф. с международным участием, — Иркутск. - 2015. - принята к печати.

Подписано в печать 25.03.2015. Формат 60 х 90 / 16.

Бумага офсетная. Печать цифровая. Усл. печ. л. 1,5.

Тираж 100 экз. Зак. 98. Поз. плана 9н.

Отпечатано в Издательстве ФГБОУ ВО «Иркутский национальный исследовательский технический университет» 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83