Изучение основных закономерностей растворения золота и меди в растворах с ультранизкой концентрацией цианида натрия

Цель – изучение основных физико-химических закономерностей растворения золота, меди и природных медьсодержащих минералов (халькопирит, борнит и азурит) в растворах с ультранизкой концентрацией цианида натрия (от 0,102∙10^-3 до 4,08∙10^-3 моль/л). Влияние различных факторов на скорость растворения Au и Cu в растворах с ультранизкой концентрацией NaCN изучали методом вращающегося диска, природных медных минералов – методом порошков. Концентрацию золота и меди в растворах определяли атомно-абсорбционным методом анализа. Химический состав исследуемых медных минералов – рентгенофазовым методом, удельную поверхность минералов выявляли с помощью лазерного гранулометра. Установлено, что процесс растворения золота протекает в двух областях – в диффузионной и кинетической. Константа скорости в диффузионной области составила 0,334∙10^-6 л∙см-²∙с^-1/2∙рад^-1/2, в кинетической – 0,919∙10^-6 л∙см-²∙с^-1/2. Рассчитанное значение кажущейся энергии активации для диффузионной области составило 22,5 кДж/моль, кинетической – 40,1 кДж/моль. Показано, что добавление глицина в раствор с ультранизкой концентрацией цианида натрия способствует повышению удельной скорости растворения золота в 1,2 раза: с 0,692∙10^-9 до 0,82∙10^-9 моль/см²∙с. Установлено, что процесс растворения меди протекает в диффузионной области. Константа скорости составила 0,496∙10 ^-6 л∙см^-2∙с^1/2∙рад-^1/2, энергия активации – 17,0 кДж/моль. Показано, что при дробной подаче цианида натрия скорость растворения медных минералов снижается на 10–30% в сравнении с разовой загрузкой. Рассчитанные значения кажущейся энергии активации составили для халькопирита, борнита и азурита, соответственно, кДж/моль: 22,03, 24,2 и 24,1. Таким образом, применение ультранизких концентраций NaCN в процессе цианирования золота и меди дает положительный эффект, что может быть использовано при переработке золотомедного сырья, и, как следствие, позволит существенно снизить расход цианистого натрия.

1. Волынкина Е.П. Анализ состояния и проблем переработки техногенных отходов в России // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. 2017. № 2. С. 43–49.

2. Чантурия В.А., Макаров В.Н., Макаров Д.В. Экологические и технологические проблемы переработки техногенного сульфидсодержащего сырья: монография. Апатиты: Кольский научный центр РАН, 2005. 218 с.

3. Gorlova O.E., Shadrunova I.V., Zhilina V.A. Development of deep and comprehensive processing processes of technogenic mineral raw materials in a viev of sustainable development strategy // XXIX IMPC 2018: Congress Proceeding (Moscow, 17–21 September 2018). Moscow, 2018. P. 3279–3287.

4. Брагина В.И., Коннова Н.И. О комплексности переработки золотосодержащих руд // Современные технологии освоения минеральных ресурсов: сб. науч. тр. IX Междунар. науч.-техн. конф. (г. Красноярск, 16 сентября 2011 г.). Красноярск, 2011. С. 43–46.

5. Фоменко А.И. Технологии переработки техногенного сырья. М.: Инфа-Инженерия, 2018. 137 с.

6. Курганов К.П. Гравитационная технология для оценки и комплексной разработки техногенных образований благородных металлов // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования. 2016. № 1. С. 49–56.

7. Dementiev V., Khmelnitskaya O., Mullov V., Komlev M., Lanchakova O. The development plant testing of valuable metals recovery technology from pyrite cinders // 26th International mineral processing congress, IMPC 2012: Innovative processing for sustainable growth – conference proceedings (New Deli, 24–28 September 2012). New Deli, 2012. P. 2412–2420.

8. Galtseva O., Bordunov S., Zhiganov A., Plotnikova I. Technology of gold-containing technogenic raw materials processing using the electric explosion method // Materials Science Forum. 2019. Vol. 942. Р. 30–39. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.942.30.

9. Medina D., Anderson C.G. A review of the cyanidation treatment of copper-gold ores and concentrates. Metals. 2020. Vol. 10. Iss. 7. Р. 897. https://doi.org/10.3390/met10070897.

10. Oraby E.A., Eksteen J.J., Tanda B.C. Gold and copper leaching from gold-copper ores and concentrates using a synergistic lixiviant mixture of glycine and cyanide // Hedrometallurgy. 2017. Vol. 169. P. 341 –345. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2017.02.019.

11. Oraby E.A., Eksteen J.J. The leaching of gold, silver and their alloys in alkaline glycine-peroxide solution and their adsorption on carbon // Hydrometallurgy. 2015. Vol. 152. P. 199–203. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2014.12.015.

12. Patent no. 2016/0194734, United States of America, A1. A process for copper and/or precious metal recovery / J.J. Eksteen, E.A. Oraby. Filed 04.09.2014; publ. 01.03.2016.

13. Василькова А.О., Бывальцев А.В., Хмельницкая О.Д., Войлошников Г.И. Оценка возможности переработки техногенного сырья с применением ультранизких концентраций цианистого натрия // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2020. Т. 24. № 5. С. 1105–1112. https://doi.org/10.21285/1814-3520-20205-1105-1112.

14. Каковский И.А, Поташников Ю.М. Кинетика процессов растворения. М.: Металлургия, 1975. 222 с.

15. Wadsworth M.E., Zhu Ximeng, Thompson J.S., Pereira C.J. Gold dissolution and activation in cyanide solution: Kinetics and mechanism // Hydrometallurgy. 2000. Vol. 57. Iss. 1. P. 1–11. https://doi.org/10.1016/S0304-386X(00)00084-0.

16. Каковский И.А., Набойченко С.С. Термодинамика и кинетика гидрометаллургических процессов. Алма -Ата: Наука, 1986. 269 с.

17. Wadsworth M.E., Zhu Ximeng. Kinetics of enhanced gold dissolution: activation by dissolved lead // International Journal of Mineral Processing. 2003. Vol. 72. Iss. 1-4. P. 301–310. https://doi.org/10.1016/S0301-7516(03)00106-6.

18. Каковский Ю.В., Черкасов Г.Ф. О механизме взаимодействия Cu, Ag, и Au с водными растворами KCN // Цветная Металлургия. 1974. № 4. С. 87–91.

19. Пат. № 2705585, Российская Федерация, С22В 11/08. Способ извлечения золота из минерального сырья методом цианирования при перемешивании / А.В. Бывальцев, В.Е. Дементьев, О.Д. Хмельницкая, З.А. Маринюк; заявитель и патентообладатель АО «Иркутский научно-исследовательский институт благородных и редких металлов и алмазов» (АО «Иргиредмет»). Заявл. 12.11.2018; опубл. 12.11.2019. Бюл. № 32.

20. Birich A., Stopic S., Friedrich B. Kinetic investigation and dissolution behavior of cyanide alternative gold leaching reagents // Scientific reports. 2019. Vol. 9. 7091–7101. https://doi.org/10.1038/s41598-019-43383-4.

21. Jeffrey M.I., Breuer P.L., Choo W.L. A kinetic study that compares the leaching of gold in the cyanide, thiosulfate and chloride systems // Metallurgical and materials transactions. 2001. Vol. 32. P. 979–986. https://doi.org/10.1007/s11663001-0086-7.

22. Barlow B., Fosso-Kankeu E., Nyembwe K.J., Waanders F., Malenga E.N. The Kinetic dissolution of copper from chalcopyrite-containing carbonatite tailings samples in sulphate media // 17th JOHANNESBURG Int’l Conference on Science, Engineering, Technology and Waste Management (Johannesburg 18–19 November 2019). Johannesburg, 2019. P. 63–68. https://doi.org/10.17758/EARES8.EAP1119256.