RU2841274C1

RU2841274C1 - Method of heap leaching of refractory complex ores

Info

Publication number: RU2841274C1
Application number: RU2024103654A
Authority: RU
Inventors: Артиур Геннадиевич Секисов; Анна Вадимовна Рассказова; Максим Сергеевич Кирильчук
Filing date: 2024-02-13
Publication date: 2025-06-05

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention relates to processing of refractory complex ores. Method includes multi-stage crushing of ore and its layer-by-layer stacking, leaching of copper with water-gas emulsions prepared by electric activation of sulfuric acid solution and its bubbling with ozone. Further, ore is irrigated with recycled solutions until copper concentration decreases. After the pile is irrigated, it is stopped and it is drilled from the surface with wells with the perforated pipes system placement therein, followed by two-stage internal irrigation of mineral mass with initially water with washing out of its small-fractional sludge-forming component, then, pile coarse-fractional mass is impregnated via wells with water-gas emulsions for leaching of molybdenum and copper. Then solution of reagents for leaching of gold and silver is supplied through wells. Then final leaching of gold and silver is performed by means of supply through wells and irrigation from the surface of oxygenated water or weak sulfuric acid solution with sodium chloride added to it and its bubbling with ozone.

EFFECT: higher yield of copper, molybdenum, gold and silver.

1 cl, 1 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к гидрометаллургии цветных и благородных металлов, а именно - к кучному выщелачиванию золота из упорных руд и техногенных минеральных образований и предназначено для извлечения промышленно ценных металлов из минерального сырья.The invention relates to hydrometallurgy of non-ferrous and precious metals, namely to heap leaching of gold from refractory ores and technogenic mineral formations and is intended for extracting industrially valuable metals from mineral raw materials.

Известен способ кучного выщелачивания золота из руд, включающий их дробление, формирование из дробленых руд штабеля, орошение штабеля раствором выщелачивающих реагентов и сбор продуктивных растворов [Кучное и подземное выщелачивание металлов М., Недра 1982, /1/].A method of heap leaching of gold from ores is known, which includes crushing them, forming a pile from the crushed ores, irrigating the pile with a solution of leaching reagents and collecting productive solutions [Heap and underground leaching of metals M., Nedra 1982, /1/].

Недостатком данного способа является невысокая эффективность из-за низкого извлечения ценных компонентов, что обусловлено низкой проницаемостью руд для растворов и низкой степенью их окисления.The disadvantage of this method is its low efficiency due to the low extraction of valuable components, which is due to the low permeability of ores for solutions and the low degree of their oxidation.

Известен способ переработки упорных руд кучным выщелачиванием, включающий сооружение непроницаемого основания на месте проведения работ, дробление, просеивание руды, перемешивание руды с вяжущим веществом, гранулирование руды с получением окатышей и формирование штабеля, монтаж систем орошения выщелачивающих и сбора продукционных растворов. В руду перед укладкой в штабель или в процессе его формирования вводят пиритные огарки с последующим выщелачиванием золота растворами цианидов [Патент РФ №2538435. Способ кучного выщелачивания золота из упорных сульфидных руд, /2/].A method for processing refractory ores by heap leaching is known, which includes the construction of an impermeable foundation at the site of the work, crushing, screening the ore, mixing the ore with a binder, granulating the ore to produce pellets and forming a stack, installing irrigation systems for leaching and collecting production solutions. Pyrite cinders are added to the ore before placing it in the stack or during its formation, followed by leaching of gold with cyanide solutions [Patent of the Russian Federation No. 2538435. Method of heap leaching of gold from refractory sulfide ores, /2/].

Недостатком данного способа является невысокая эффективность из-за низкого извлечения ценных компонентов, обусловленное низкой степенью окисления упорных руд пиритными огарками, и загрязнения сульфатами продуктивных растворов.The disadvantage of this method is its low efficiency due to the low extraction of valuable components, caused by the low degree of oxidation of refractory ores by pyrite cinders, and contamination of productive solutions with sulfates.

Наиболее близким к заявляемому является способ кучного выщелачивания, включающий выщелачивание сульфидсодержащей руды, сложенной на водонепроницаемой основе в кучу, водным раствором, содержащим серную кислоту концентрацией 2-10 г/л, ионы трехвалентного железа 1-20 г/л и железоокисляющие бактерии с микроэлементами. Регенерацию двухвалентного железа осуществляют в жидкой фазе выщелачивания в отдельном аппарате железоокисляющими бактериями с аэрацией озоновоздушной смесью при концентрации озона 0,5-5 мг/л и с расходом 0,1-1 л на л обрабатываемой жидкой фазы в минуту и значении рН 1,5-2,2 [Патент РФ №2336341. Способ кучного бактериального выщелачивания сульфидсодержащих продуктов /3/].The closest to the claimed method is a heap leaching method, which includes leaching of sulphide-containing ore, piled on a waterproof base in a heap, with an aqueous solution containing sulphuric acid with a concentration of 2-10 g/l, ferric ions of 1-20 g/l and iron-oxidizing bacteria with microelements. Regeneration of divalent iron is carried out in the liquid phase of leaching in a separate apparatus by iron-oxidizing bacteria with aeration with an ozone-air mixture at an ozone concentration of 0.5-5 mg/l and with a flow rate of 0.1-1 l per l of the processed liquid phase per minute and a pH value of 1.5-2.2 [Patent of the Russian Federation No. 2336341. Method of heap bacterial leaching of sulphide-containing products /3/].

Эффективность данного способа также недостаточно велика вследствие кольматации нижних слоев штабеля шламовыми частицами, образующимися при разрушении руды сернокислотными растворами с активным окислителем-озоном, невозможности извлечения большей части сопутствующих меди других ценных компонентов(молибдена, серебра, дисперсного золота) из мелких включений сульфидных минералов, заключенных в агрегатах алюмосиликатов, кварца и халцедона, а также вследствие неполного окисления сульфидно-сульфосолевых (сульфосольных) минералов.The efficiency of this method is also not high enough due to the colmatation of the lower layers of the stack by sludge particles formed during the destruction of ore by sulfuric acid solutions with an active oxidizer - ozone, the impossibility of extracting most of the accompanying copper and other valuable components (molybdenum, silver, dispersed gold) from small inclusions of sulfide minerals contained in aggregates of aluminosilicates, quartz and chalcedony, as well as due to incomplete oxidation of sulfide-sulfosalt (sulfosalt) minerals.

Техническим результатом предполагаемого изобретения является повышение эффективности способа кучного выщелачивания ценных компонентов из упорных комплексных руд, отработанных штабелей кучного выщелачивания и других техногенных минеральных образований за счет снижения кольматации нижних слоев штабеля шламовыми частицами, увеличения извлечения сопутствующих меди, дисперсного золота, серебра и молибдена из мелких включений сульфидных минералов, заключенных в агрегатах алюмосиликатов, кварца и халцедона.The technical result of the proposed invention is an increase in the efficiency of the method of heap leaching of valuable components from refractory complex ores, spent heap leaching piles and other man-made mineral formations by reducing the colmatation of the lower layers of the pile with sludge particles, increasing the extraction of accompanying copper, dispersed gold, silver and molybdenum from small inclusions of sulfide minerals contained in aggregates of aluminosilicates, quartz and chalcedony.

Технический результат достигается тем, что в способе кучного выщелачивания упорных комплексных руд, включающем рудоподготовку, многостадиальное дробление руды и ее послойную укладку в штабели, выщелачивание меди, с образованием ее сульфатных комплексов технологическими оборотными растворами реагентов, включающими окислители, в качестве технологических оборотных растворов реагентов используют водо-газовые эмульсии, подготовленные электроактивацией сернокислотного раствора и его барботажа озоном, которыми при выщелачивании пропитывают руду в штабеле, выдерживают технологическую паузу, орошают накислороженной водой пропитанную руду в штабеле, доукрепляют получаемые при этом дренируемые растворы водо-газовыми эмульсиями, подготовленными электроактивацией сернокислотного раствора и его барботажа озоном и продолжают орошение руды в штабеле оборотными растворами до падения концентрации меди, образующей ее сульфатные комплексы в продуктивном растворе, после чего орошение руды в штабеля прекращают и производят его обуривание с поверхности скважинами с размещением в них системы перфорированных труб, с последующим двухстадийным внутренним орошением минеральной массы, первоначально водой с вымыванием ее мелкофракционной шламообразующей составляющей к основанию штабеля и накоплением ее в аккумуляционной кювете, в которой производят ее выщелачивание, через скважины производят пропитку обезшламленной в ходе промывки крупнофракционной массы штабеля водо-газовыми эмульсиями, подготовленными электроактивацией сернокислотного раствора и его барботажа озоном, обеспечивающую окончательное окисление и выщелачивание молибдена и меди, с образованием их сульфатных комплексов, через скважины подают раствор реагентов, подготовленный электроактивацией сернокислотного раствора с введенным в него хлоридом натрия и его барботажа озоном, обеспечивающим выщелачивание золота и серебра, образующих хлоридные комплексы, выдерживают этот раствор в обработанном материале в течение нескольких суток, после чего накислороженной водой или слабым сернокислотным раствором с введенным в него хлоридом натрия и его барботажа озоном, подаваемого через скважины и путем орошения с поверхности, производят окончательное выщелачивание золота и серебра.The technical result is achieved by the fact that in the method of heap leaching of refractory complex ores, including ore preparation, multi-stage crushing of ore and its layer-by-layer stacking in piles, leaching of copper, with the formation of its sulfate complexes with process circulating solutions of reagents, including oxidizers, water-gas emulsions prepared by electroactivation of a sulfuric acid solution and its bubbling with ozone are used as process circulating solutions of reagents, with which the ore in the pile is impregnated during leaching, a process pause is maintained, the impregnated ore in the pile is irrigated with oxygenated water, the drained solutions obtained in this way are further strengthened with water-gas emulsions prepared by electroactivation of a sulfuric acid solution and its bubbling with ozone, and irrigation of the ore in the pile with circulating solutions is continued until the concentration of copper, which forms its sulfate complexes in the productive solution, after which the irrigation of the ore into the piles is stopped and it is drilled from the surface with wells with the placement of a system of perforated pipes in them, with subsequent two-stage internal irrigation of the mineral mass, initially with water with the washing out of its fine-fraction sludge-forming component to the base of the pile and its accumulation in an accumulation ditch, in which it is leached, through the wells the deslimed coarse-fraction mass of the pile is impregnated with water-gas emulsions prepared by electroactivation of a sulfuric acid solution and its bubbling with ozone, ensuring the final oxidation and leaching of molybdenum and copper, with the formation of their sulfate complexes, through the wells a reagent solution is fed, prepared by electroactivation of a sulfuric acid solution with sodium chloride introduced into it and its bubbling with ozone, ensuring the leaching of gold and silver, forming chloride complexes, hold this solution in the processed material for several days, after which the final leaching of gold and silver is carried out using oxygenated water or a weak sulfuric acid solution with sodium chloride added to it and its bubbling with ozone supplied through wells and by irrigation from the surface.

Возможность формирования требуемой последовательности выполняемых действий предложенными средствами позволяет решить поставленную задачу, определяет новизну, промышленную применимость и изобретательский уровень разработки.The ability to form the required sequence of actions performed by the proposed means allows solving the assigned task, determines the novelty, industrial applicability and inventive level of development.

Способ осуществляется следующим образом.The method is carried out as follows.

Способ осуществляется следующим образом (фиг. 1).The method is carried out as follows (Fig. 1).

В электрохимическом реакторе готовят активную водо-газовую эмульсию путем барботажа сернокислотного раствора озоном, продуцируемым в озоногенераторе. При электролизе сернокислотного раствора образуется двух-атомарный кислород, частично растворяющийся в воде, частично находящийся в форме диспергированных пузырьков, а также - водород, преимущественно находящийся в растворе в форме диспергированных в ней газовых пузырьков, а также кластеризованных ионов (протонов). При подаче барботажем в формируемую при электролизе сернокислотного раствора водо-газовую эмульсию активного кислорода-озона, а также сопутствующих ему перекиси водорода, гидроксил-радикала и других пероксидов, в водной и газовой фазе эмульсии протекает ряд реакций, приводящих к образованию вторичных активных окислителей, способных к взаимодействию не только с металлами, но и серой, а также металлоидами. В частности, при взаимодействии озона с водородом образуется гидропероксильный радикалIn an electrochemical reactor, an active water-gas emulsion is prepared by bubbling a sulfuric acid solution with ozone produced in an ozone generator. During electrolysis of the sulfuric acid solution, diatomic oxygen is formed, partially dissolved in water, partially in the form of dispersed bubbles, as well as hydrogen, predominantly in the solution in the form of gas bubbles dispersed in it, as well as clustered ions (protons). When active oxygen-ozone is supplied by bubbling into the water-gas emulsion formed during electrolysis of the sulfuric acid solution, as well as the accompanying hydrogen peroxide, hydroxyl radical and other peroxides, a number of reactions occur in the aqueous and gas phases of the emulsion, leading to the formation of secondary active oxidizers capable of interacting not only with metals, but also with sulfur and metalloids. In particular, when ozone interacts with hydrogen, a hydroperoxyl radical is formed.

Подготовленной электроактивацией сернокислотного раствора и его барботажа озоном водо-газовой эмульсией пропитывают дробленую руду, уложенную в штабеле, выдерживают технологическую паузу для осуществления процесса окисления и частичного выщелачивания элементов, относительно легко образующих гидратированные комплексные соединения с сульфатами железом, медью, цинком, молибденом. После завершения паузы, пропитанную руду орошают накислороженной водой, доукрепляют получаемые при этом дренируемые растворы водо-газовыми эмульсиями, подготовленными электроактивацией сернокислотного раствора и его барботажа озоном. Далее орошение руды продолжают формируемыми доукрепленными оборотными растворами из получаемых продуктивных растворов. При достижении достаточных концентраций ценных компонентов производят их извлечение соответствующими методами, а маточные растворы, после доукрепления их водо-газовыми эмульсиями, направляют на орошение. Циклы продолжаются до критического падения концентрации ценных компонентов в продуктивном растворе, после чего орошение штабеля прекращают и производят его обуривание с поверхности скважинами с размещением в них системы перфорированных труб, с последующим двухстадийным внутренним орошением минеральной массы. Первоначально орошение через скважины осуществляют под напором водой с вымыванием из нее мелкофракционной шламообразующей составляющей к основанию штабеля и накоплением ее в аккумуляционной кювете. В кювете из накопленной мелкофракционной минеральной массы производят выщелачивание ценных компонентов. На второй стадии через скважины производят подачу в штабель водо-газовых эмульсий, подготовленных электроактивацией сернокислотного раствора и его барботажа озоном до полной пропитки обезшламленной в ходе промывки крупнофракционной массы штабеля. Пропитанную минеральную массу выдерживают до окончания окисления и выщелачивания из нее ценных компонентов, образующих сульфатные комплексы. Далее через скважины в штабель подают раствор реагентов, подготовленный электроактивацией сернокислотного раствора с введенным в него хлоридом натрия и его барботажа озоном, обеспечивающим выщелачивание сопутствующих ценных компонентов, образующих хлоридные комплексы золота, серебра и металлов платиновой группы. Выдерживают раствор в обработанном материале в течение нескольких суток, после чего накислороженной водой или слабым раствором основного реагента, подаваемых через скважины и путем орошения с поверхности, производят окончательное выщелачивание ценных компонентов. The crushed ore is impregnated with a water-gas emulsion prepared by electroactivation of a sulfuric acid solution and its bubbling with ozone, a technological pause is maintained for the implementation of the oxidation process and partial leaching of elements that relatively easily form hydrated complex compounds with sulfates of iron, copper, zinc, molybdenum. After completion of the pause, the impregnated ore is irrigated with oxygenated water, the resulting drained solutions are further strengthened with water-gas emulsions prepared by electroactivation of a sulfuric acid solution and its bubbling with ozone. Then, ore irrigation is continued with the formed further strengthened recycled solutions from the resulting productive solutions. Upon reaching sufficient concentrations of valuable components, they are extracted by appropriate methods, and the mother liquors, after further strengthening with water-gas emulsions, are sent for irrigation. The cycles continue until the concentration of valuable components in the productive solution drops critically, after which the pile irrigation is stopped and it is drilled from the surface with wells with a system of perforated pipes placed in them, followed by a two-stage internal irrigation of the mineral mass. Initially, irrigation through wells is carried out under pressure with water with the fine-fraction sludge-forming component being washed out of it to the base of the pile and accumulated in an accumulation ditch. In the ditch, valuable components are leached from the accumulated fine-fraction mineral mass. At the second stage, water-gas emulsions prepared by electroactivation of a sulfuric acid solution and its bubbling with ozone are fed into the pile through wells until the large-fraction pile mass, deslimed during washing, is completely impregnated. The impregnated mineral mass is kept until the end of oxidation and leaching of valuable components from it, forming sulfate complexes. Next, a reagent solution prepared by electroactivation of a sulfuric acid solution with sodium chloride introduced into it and its bubbling with ozone, which ensures leaching of accompanying valuable components that form chloride complexes of gold, silver and platinum group metals, is fed into the pile through wells. The solution is kept in the processed material for several days, after which the final leaching of valuable components is carried out with oxygenated water or a weak solution of the main reagent, fed through wells and by irrigation from the surface.

Пример конкретного осуществления способа.An example of a specific implementation of the method.

Способ апробировался на комплексных упорных рудах Удоканского месторождения. Перколяционное выщелачивание меди, серебра и золота из технологической пробы первичных борнит-халькозиновых руд Удоканского месторождения медистых песчаников (вес пробы 12 кг, крупность частиц -40 мм), осуществлялось в пластиковом перколяторе в три этапа. На первом этапе руда была пропитана водо-газовой эмульсией, полученной посредством электрохимической обработки исходного 1,5% раствора серной кислоты с барботажем озоновой смесью из лабораторного озонатора. После чего руда выдерживалась в течение 7 суток в пропитанном состоянии для осуществления предокисления медьсодержащих минералов. Далее пропитанную руду орошали накислороженной водой и получаемый слив доукрепляли водо-газовой эмульсией, полученной посредством электрохимической обработки исходного 1,5% раствора серной кислоты с барботажем озоновой смесью из лабораторного озонатора. В течение 15 суток проводилось сернокислотное выщелачивание меди в инфильтрационном гидродинамическом режиме. В сливах продуктивных растворов анализировалось содержание меди, образующей в них сульфатные комплексы. Дренируемые растворы доукрепляли водо-газовыми эмульсиями, подготовленными электроактивацией сернокислотного раствора и его барботажа озоном и продолжали орошение руды оборотными растворами. При падении на 16-е сутки содержания меди до 0,5 г/л в продуктивном растворе, в течение следующих 12 суток проводилось сернокислотное выщелачивание меди в инфильтрационном гидродинамическом режиме оборотным 1% раствором серной кислоты, в который после каждого цикла орошения для реактивации добавлялся серно-кислотно-пероксидный раствор. На этом этапе из руды извлекалась медь (25,7% от ее общего количества в пробе). На третьем этапе, продолжительностью 20 суток, выщелачивание меди и золота проводилось в инфильтрационном гидродинамическом режиме активным раствором реагентов, подготовленным электроактивацией сернокислотного раствора с введенным в него хлоридом натрия и его барботажа озоном, обеспечивающим выщелачивание образующихся при этом хлоридными комплексами золота, серебра и доизвлечение меди. Выдерживали раствор в обработанном материале в течение нескольких суток, после чего орошали руду хлоридно-гипохлоритным раствором, полученным в лабораторном электрофотохимическом реакторе. Извлечение меди на этом этапе составило 48%, золота - 75% и 85%) серебра. Общее время перколяционного выщелачивания составило 53 суток, суммарное извлечение меди 87,2%.The method was tested on complex refractory ores of the Udokan deposit. Percolation leaching of copper, silver and gold from a process sample of primary bornite-chalcocite ores of the Udokan copper sandstone deposit (sample weight 12 kg, particle size - 40 mm) was carried out in a plastic percolator in three stages. At the first stage, the ore was impregnated with a water-gas emulsion obtained by electrochemical treatment of the initial 1.5% sulfuric acid solution with bubbling of an ozone mixture from a laboratory ozonizer. After that, the ore was kept for 7 days in an impregnated state to perform pre-oxidation of copper-containing minerals. Then the impregnated ore was irrigated with oxygenated water and the resulting discharge was further strengthened with a water-gas emulsion obtained by electrochemical treatment of the initial 1.5% sulfuric acid solution with bubbling of an ozone mixture from a laboratory ozonizer. Sulfuric acid leaching of copper was carried out in the infiltration hydrodynamic mode for 15 days. The content of copper, which forms sulfate complexes in them, was analyzed in the discharges of productive solutions. The drained solutions were further strengthened with water-gas emulsions prepared by electroactivation of the sulfuric acid solution and its bubbling with ozone, and irrigation of the ore with recycled solutions was continued. When the copper content in the productive solution dropped to 0.5 g/l on the 16th day, sulfuric acid leaching of copper was carried out for the next 12 days in the infiltration hydrodynamic mode with a circulating 1% sulfuric acid solution, to which a sulfuric acid-peroxide solution was added after each irrigation cycle for reactivation. At this stage, copper was extracted from the ore (25.7% of its total amount in the sample). At the third stage, lasting 20 days, copper and gold leaching was carried out in the infiltration hydrodynamic mode with an active reagent solution prepared by electroactivation of the sulfuric acid solution with sodium chloride added to it and its bubbling with ozone, ensuring leaching of the resulting chloride complexes of gold and silver and additional copper extraction. The solution was kept in the processed material for several days, after which the ore was irrigated with a chloride-hypochlorite solution obtained in a laboratory electrophotochemical reactor. Copper extraction at this stage was 48%, gold - 75% and silver - 85%. The total time of percolation leaching was 53 days, the total copper extraction was 87.2%.

Способ кучного выщелачивания упорных комплексных руд позволяет повысить эффективность процесса выщелачивания за счет увеличения извлечения основных и сопутствующих ценных компонентов.The method of heap leaching of refractory complex ores allows to increase the efficiency of the leaching process by increasing the extraction of the main and associated valuable components.

Claims

A method for heap leaching of refractory complex ores, including ore preparation, multi-stage crushing of the ore and its layer-by-layer stacking in piles, leaching of copper with the formation of its sulfate complexes with process circulating solutions of reagents, including oxidizers, characterized in that water-gas emulsions prepared by electroactivation of a sulfuric acid solution and its bubbling with ozone are used as process circulating solutions of reagents, with which the ore in the pile is impregnated during leaching, a process pause is maintained, the impregnated ore in the pile is irrigated with oxygenated water, the drained solutions obtained in this way are further strengthened with water-gas emulsions prepared by electroactivation of a sulfuric acid solution and its bubbling with ozone, and irrigation of the ore in the pile with circulating solutions is continued until the concentration of copper, which forms its sulfate complexes in the productive solution, drops, after which irrigation of the ore in the pile is stopped and it is drilled from the surface with wells with the placement of a system of perforated pipes in them, with subsequent two-stage internal irrigation of the mineral mass, initially with water with the washing out of its fine-fraction sludge-forming component to the base of the pile and its accumulation in an accumulation ditch, in which it is leached, through the wells the deslimed coarse-fraction mass of the pile is impregnated with water-gas emulsions prepared by electroactivation of a sulfuric acid solution and its bubbling with ozone, ensuring the final oxidation and leaching of molybdenum and copper, with the formation of their sulfate complexes, a reagent solution prepared by electroactivation of a sulfuric acid solution with sodium chloride introduced into it and its bubbling with ozone, ensuring the leaching of gold and silver, forming chloride complexes, is fed through the wells, maintained This solution is left in the processed material for several days, after which the final leaching of gold and silver is carried out using oxygenated water or a weak sulfuric acid solution with sodium chloride added to it and its bubbling with ozone supplied through wells and by irrigation from the surface.