Спосіб вилучення високодисперсного золота з водних мінеральних суспензій

Реферат: UA 87147 U UA 87147 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до технології вилучення золота з руд, проміжних продуктів їх переробки та інших водних мінеральних суспензій, що містять високодисперсне золото, яке практично не витягується традиційними технологіями. Промисловий досвід збагачення руд визначає мінімальний розмір частинок золота, що переводяться в концентрат при флотації за допомогою традиційного флотагента бутилового ксантогенату калію, як 5 мкм. В той же час розсипні родовища золота, а також відходи золотовидобувних фабрик можуть містити до 100-400 мг/т ультрадисперсного золота з розміром частинок 50-500 нм. Підвищення ефективності процесів вилучення золота з такої мінеральної сировини є актуальною задачею. Проведені у кінці минулого століття дослідження вибіркової взаємодії клітин мікроорганізмів з частинками металів та мінералами, що їх містять, дозволили запропонувати інтактні металофільні клітини бактерій та мікроводоростей як флокулянти для вилучення ультрадисперсного золота. В результаті вибіркової взаємодії відбувається трансформація металів в колоїдні та розчинні форми, гетерокоагуляція клітин та мінеральних частинок з подальшою флокуляцією агрегатів, що утворились [Физико-химическая механика и лиофильность дисперсных систем, В. 17, 1985. - с. 96-103; ДАН СССР, 1987, Т. 292. В. 1. - с. 194-203]. Вивчення металофільних властивостей ряду мікроорганізмів показало перспективність використання як біофлокулянтів для вилучення золота живих клітин бактерій Bacilus cereus та мікроводоростей Chlorella vulgaris [Коллоидный журнал, Т. 51, 1989, № 4. - с. 740-744]. Була показана доцільність використання не тільки колекційних культур, але також мікроорганізмів, що виділені з природних середовищ, із застосуванням прийомів посилення металофільності та металорезистентності відповідною селекцією та додатковою адаптацією до підвищених концентрацій металу. В патенті України на винахід № 9227 (опубл. в Бюл. № 3, 1996 р.) описано використання живих клітин бактерій Bacillus Cereus ВКПМ В-5039 для вилучення колоїдного та тонкого золота з водних суспензій, в тому числі як селективного колектора-флокулянта в процесах концентрування високодисперсного золота шляхом флотації. Показана можливість 100 % вилучення колоїдного золота з золю, що містить 0,45 мг/л золота, при двохвилинному контактуванні з біомасою живих клітин бактерій в кількості 40 мг на 1 л золю, що обробляється. А проведення двостадійної флотації хвостів збагачення руд Берегівського родовища за допомогою традиційних флотагентів і з додаванням на 2-й стадії флотації 20 г/т біомаси бактерій забезпечувало покращення показників вилучення золота на 27-37 % у порівнянні з традиційною флотацією. Відзначалася можливість вилучення колоїдного та тонкодисперсного золота (з розміром частинок менше 5-10 мкм) з різних техногенних середовищ і мінеральних суспензій різноманітного мінералогічного складу, які не вилучаються традиційними методами. Високі показники ступеня вилучення золота за рахунок залучення до флотоконцентрату тонкодисперсного золота за допомогою біофлокулянта - біомаси технологічного штаму бактерій Bacillus cereus В-5039, досягнуті також при флотаційного збагачення золотовмісної руди Мужиївського родовища з високим вмістом високодисперсного золота [А.А. Ващенко, Л.Г. Марочко, З.Р. Ульберг. Извлечение тонкодисперсного золота методом биофлокулярной флотации. Коллоидный журнал, 2006, Т. 68, № 4. - С. 445-452]. Згідно з даними авторів статті, за оптимальних умов проведення біофлокулярної флотації вдається досягти ступінь вилучення золота з хвостів Мужиївської золотовидобувної фабрики понад 87 %, що в 2,4 разу більше ефекту традиційної пінної флотації. Мікроводорості Chlorella vulgaris Beijer. є металофільними мікроорганізмами, проте їх сорбційна активність падає в ряду Cu>Fe≥Au>Ni>Mn та щодо золота вона значно нижче, ніж у описаних вище бактерій. Тому ці мікроорганізми поки не знайшли застосування у практиці біофлокулярної флотації. У той же час культури мікроводоростей Chlorella vulgaris мають ряд технологічних переваг (простота та доступність культивації, наявність промислових культиваторів і поживних середовищ, планктонний і рівномірний розподіл клітин в культурному середовищі, стійкість до ураження вірусами, бактеріями та іншими мікроорганізмами, порівняно великий розмір клітин, що забезпечує утворення більш крупних біоагрегатів та ін.), завдяки чому становить інтерес створення на їх основі селективних до золота біофлокулянтів для збагачення руд та для інших процесів вилучення тонкодисперсного золота. Задачею корисної моделі є розробка ефективного способу вилучення високодисперсного золота з водних мінеральних суспензій з розширенням асортименту застосовуваних біофлокулянтів. 1 UA 87147 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Поставлена задача вирішена в пропонованому способі вилучення золота з водних мінеральних суспензій, що включає обробку біофлокулянтом на основі біомаси інтактних клітин мікроорганізмів і подальше відокремлення збагаченої золотом дисперсної фази, в якому як біофлокулянт використовують нанобіокомпозит інтактних клітин мікроводоростей Chlorella vulgaris Beijer. і наночастинок сполук заліза, одержаний обробкою біомаси мікроводоростей залізовмісним електролітом і містить 0,1-1,0 % мас. заліза на суху речовину. Нанобіофлокулянт, який містить нанобіокомпозит "інтактні клітини мікроводоростей Chlorella vulgaris Beijer. - наночастинки кисневмісних сполук заліза" і спосіб його одержання розроблений авторами і детально описаний в заявці на корисну модель України № u201309290 від 24.07.2013. Підвищена геохімічна спорідненість заліза до золота сприяє активній взаємодії частинок останнього з частинками нанобіокомпозиту та клітинами мікроводоростей, при введенні нанобіофлокулянта в мінеральні суспензії відбувається інтенсивна гетерокоагуляція зазначених частинок і подальша флокуляція агрегатів, що утворюються, завдяки чому забезпечується підвищення ефективності нового біофлокулянта в порівнянні з біомасою мікроводоростей, що не містять залізовмісних наночастинок. Крім того, залізовмісні наночастинки надають нанобіофлокулянту магнітних властивостей -6 3 (питома магнітна сприйнятливість 15-30·10 см /г), завдяки чому агрегати, що утворюються в процесі біофлокуляції, можна вилучати з використанням магнітних промислових сепараторів, які мають індукцію магнітного поля не менше 0,8 Тл (наприклад, сепаратори 6-ЕРМ, WHMS та ін.). Збагачену золотом в результаті флокуляції дисперсну фазу можна відокремлювати одним з відомих способів, наприклад традиційною пінною флотацією або магнітною сепарацією. Бажано також доповнити процес флотації магнітної сепарацією, піддаючи магнітній обробці хвости процесу флотації. Нанобіофлокулянт рекомендується використовувати в кількості 50-200 г сухої ваги на тонну мінеральної сировини, що обробляється. На наведених нижче прикладах здійснення пропонованого способу добування золота з водних мінеральних суспензій показано що використання нового нанобіофлокулянта в поєднанні з традиційними процесами збагачення руд дозволяє значно підвищити ефективність останніх за рахунок флокулювання тонкодисперсного золота. При цьому новий нанобіофлокулянт за ефективністю вилучення золота не поступається відомому біофлокулянту на основі високоселективної до золота культури Bacillus cereus B-5039. Таким чином, задача корисної моделі вирішена з досягненням необхідного технічного результату. Нижче наведені приклади здійснення запропонованого способу. Приклад 1 Для одержання нанобіофлокулянта використовували культуру мікроводоростей Chlorella vulgaris Beijer. ЛАРГ-3, виділену з гарячих джерел Чукотки (штам знаходиться в колекції Інституту ботаніки ім. Н.Г. Холодного НАН України). Біомасу мікроводоростей вирощували на середовищі Тамія та накопичували в фотобіореакторі. Кількість клітин в біомасі контролювали за оптичною щільністю суспензії для забезпечення необхідного вмісту сухої речовини. У даному прикладі близько 400 мл біомаси з вмістом клітин мікроводоростей в кількості 0,08 мг/мл по сухій речовині відокремлювали від поживного середовища центрифугуванням. Для одержання нанобіофлокулянта 40 мл пастоподібного продукту центрифугування вносили в 1 л 0,1 М розчину хлорного заліза й отриману суспензію перемішували протягом 30 хв. до накопичення в клітинах мікроводоростей наночастинок кисневмісних сполук заліза. Потім насичену залізом біомасу відокремлювали від електроліту центрифугуванням та отримували близько 40 мл продукту з вмістом нанобіокомпозиту "інтактні клітини мікроводоростей наночастинки сполук заліза" в кількості 3,2 мг сухої ваги в 1 мл. Наночастинки сполук заліза в нанобіофлокулянті мають розмір 25-100 нм та перебувають у ньому у кількості 0,47 % мас. в перерахунку на залізо. Приклад 2 Отриманий за прикладом 1 пастоподібний продукт (містить насичену залізом біомасу інтактних клітин мікроводоростей) використовували як нанобіофлокулянт при вилученні золота з лежалих хвостів амальгамування золотовмісних руд родовища Мара (Танзанія). Середня крупність частинок мінеральної дисперсії менше 0,15 мм, вміст золота близько 1 г/т. Золото присутнє як у вільному стані (73 %), так і в зростках з кварцом і польовим шпатом (27 %), близько 15 % золота представлено частинками з розміром 70-100 нм. 2 UA 87147 U 5 10 Наважку вихідних золотовмісних хвостів (200 г) суспендували у 800 мл води й отриману суспензію помістили в камеру механічної флотаційної машини ФМЛ-2М об'ємом 1 л, куди при інтенсивному перемішуванні подавали реагенти в наступній послідовності: - нанобіофлокулянт в кількості 10 мл, що містить 30 мг сухої речовини (150 г/т вихідних хвостів), час контакту 10 хв.; - колектор бутиловий ксантогенат калію в кількості 30 мг (150 г/т вихідних хвостів), час контакту 5 хв.; піноутворювач оксаль Т-66 (продукт додаткової переробки висококиплячих побічних продуктів виробництва диметилдіоксану) у кількості 10 мг (50 г/т вихідних хвостів), час контакту 5 хв. Далі проводили аерацію отриманої суспензії протягом 8 хв. при безперервному зніманні пінного продукту. Отримані пінний та камерний продукти флотації висушували, зважували та визначали вміст у них золота методом пробірного аналізу. Дані по вилученню золота представлені в таблиці 1. 15 Таблиця 1 Продукти флотації Пінний концентрат Камерний продукт Вихідна суспензія 20 25 30 Вихід, % 1,58 98,42 100,00 Вміст Аu, г/т 42,20 0,18 0,84 Вилучення Аu, % 79,20 20,80 100,00 Приклад 3 Суспензію готували як описано в прикладі 2 і проводили процес флотації в 2 стадії. На першій стадії в суспензію вводили флотореагенти: - колектор бутиловий ксантогенат калію в кількості 30 мг (150 г/т вихідних хвостів), час контакту 5 хв.; - піноутворювач оксаль Т-66 в кількості 10 мг (50 г/т вихідних хвостів), час контакту 5 хв. Проводили аерацію отриманої суспензії протягом 10 хв. при безперервному зніманні пінного концентрату. Продукт, що залишився у флотаційній камері, обробляли реагентами, які вводили в наступній послідовності: - нанобіофлокулянт у кількості 5 мл, що містить 15 мг сухої речовини (75 г/т вихідних хвостів), час контакту 10 хв; - колектор бутиловий ксантогенат калію в кількості 15 мг (75 г/т вихідних хвостів), час контакту 5 хв; - Піноутворювач оксаль Т-66 в кількості 5 мг (25 г/т вихідних хвостів), час контакту 5 хв. Аерацію проводили протягом 8 хв. при постійному знятті пінного концентрату. Отримані продукти висушували, зважували й аналізували пробірним методом. Результати наведені в таблиці 2. 35 Таблиця 2 Продукти флотації Пінний концентрат 1 Пінний концентрат 2 Всього пінних концентратів Камерний продукт Вихідна суспензія 40 45 Вихід, % 1,64 0,41 2,05 97,95 100,00 Вміст Аu, г/т 37,40 20,75 34,07 0,14 0,84 Вилучення Аu, % 73,02 10,13 83,15 16,85 100,00 Приклад 4 Камерний продукт флотації, отриманий за прикладом 2, піддавали магнітній сепарації в магнітному аналізаторі АММ-3 (виробництва НВП "Укрекологія"), спорядженому неодимовим магнітом з індукцією 1 Тл. Для цього 20 г висушеного камерного продукту флотації поступово вводили в кювету аналізатора, яку заповнювали водою, і при постійній пульсації сепараційного середовища пропускали потік суспензії через зону магнітної системи. При цьому біогетероагрегати, які утворені в результаті взаємодії частинок мінеральної дисперсії і нанобіофлокулянта та які залишилися в камерному продукті після відділення пінного концентрату, завдяки магнітній 3 UA 87147 U сприйнятливості утримувалися на стінках кювети, а немагнітний продукт виводився потоком води. Одержані магнітний і немагнітний продукти висушували, зважували й аналізували методом пробірного аналізу. Результати представлені в таблиці 3. 5 Таблиця 3 Продукт Пінний продукт, одержаний прикладом 1 (концентрат 1) Магнітний продукт (концентрат 2) Всього у концентратах Немагнітний продукт Вихідна суспензія 10 Вихід, % Вміст Аu, г/т Вилучення Аu, % 1,58 42,20 79,4 0,27 1,85 98,15 100,00 16,8 38,49 0,13 0,84 5,4 84,8 15,2 100,00 за Приклад 5 Водну мінеральну суспензію готували як описано у прикладі 1. В отриману суспензію вводили нанобіофлокулянт у вигляді розведеної суспензії в кількості 100 мл з вмістом сухої речовини 30 мг (150 г/т вихідних хвостів) й інтенсивно перемішували протягом 10 хв. Отриману пульпу висушували та 20 г сухого продукту обробляли в магнітному полі сепаратора як описано в прикладі 4. Результати пробірного аналізу продуктів сепарації наведені в таблиці 4. Таблица 4 Продукти магнітної сепарації Магнітний продукт Немагнітний продукт Вихідна суспензія 15 20 25 30 35 40 Вихід, % Вміст Аu, % Вилучення Аu, % 1,72 98,28 100,00 26,30 0,26 0,84 69,8 30,2 100,00 Наведені у таблицях 1, 2, 3, 4 результати вилучення золота з мінеральної суспензії з великим вмістом високодисперсного золота показують, що застосовуваний нанобіофлокулянт на основі мікроводоростей Chlorella vulgaris Beijer. забезпечує підвищення ефективності одностадійного (вилучення 79,2 %) і двостадійного (вилучення 83,15 %) процесів флотації в порівнянні з традиційною флотацією (73,02 %). Задовільний ступінь вилучення золота (69,8 %) досягається і в процесі магнітної сепарації продукту обробки вихідної мінеральної суспензії тільки пропонованим нанобіофлокулянтом, а застосування біофлокуляції у схемі, що поєднує процеси флотації і магнітного відділення збагаченої золотом дисперсної фази, забезпечує вилучення 84,6 % золота. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Спосіб вилучення високодисперсного золота з водних мінеральних суспензій, що включає обробку біофлокулянтом на основі біомаси мікроорганізмів з подальшим відділенням збагаченої золотом дисперсної фази, який відрізняється тим, що як біофлокулянт використовують нанобіокомпозит інтактних клітин мікроводоростей Chlorella vulgaris Brijer. і наночастинок сполук заліза, який отриманий обробкою біомаси мікроводоростей залізовмісним електролітом і містить 0,1-1,0 % мас. заліза на суху речовину. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що збагачену золотом дисперсну фазу відокремлюють пінною флотацією. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що збагачену золотом дисперсну фазу відокремлюють магнітною сепарацією. 4. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що хвости пінної флотації піддають магнітній сепарації. 5. Спосіб за будь-яким з пп. 1, 2, 3, 4, який відрізняється тим, що нанобіофлокулянт вводять в кількості 50-200 г сухої ваги на тонну мінеральної сировини. 4 UA 87147 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5