1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 29754
(51) C22B 11/00 (2006.01)
C22B 11/08 (2006.01)
C22B 3/20 (2006.01)
C22B 3/04 (2006.01)
МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2013/1873.1
(22) 11.12.2013
(45) 15.04.2015, бюл. №4
(76) Мамытбеков Галымжан Куламкадырович; Цой
Самен Викторович; Казанский Игорь
Александрович; Шералиева Аккайша Сейжановна;
Агайдаров Данышпан Абдималикович
(56) RU236193С1, кл.С22В 11/00, 20.07.2009г
(54) ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ СПОСОБ
ПЕРЕРАБОТКИ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ
УПОРНЫХ РУД
(57) 1. Гидрометаллургический способ переработки
золотосодержащих упорных руд, включающий
барботирование сернокислотного раствора
воздухом, облученным УФ-лучами и электролизом
раствора и/или пульпы в электрохимическом
реакторе отличающийся тем, что до введения
выщелачивающего агента в золотосодержащую
руду его обрабатывают раствором поверхностно-
активного вещества с последующим введением в
систему гидродинамически активированного с
помощью кавитационно-струйного аппарата
выщелачивающего раствора - серной кислоты.
Техническим результатом предлагаемого
изобретения является повышение эффективности и
интенсивности извлечения золота за счет обработки
исходной руды поверхностно-активными
компонентами (первая новизна) до стадии подачи
активированного выщелачивающего раствора,
прошедшего кавитационно-струйную обработку
(вторая новизна) с одновременным УФ-облучением
пульпы в диапазоне волн, обеспечивающим
генерацию азона.
Полученная в результате применения ПАВ,
гидродинамической активации выщелачивающего
раствора с использованием кавитационно-струйного
аппарата, УФ-облучения золотосодержащей руды
при Ж:Т = 3:1 обеспечивает:
-интенсивное проникновение выщелачивающего
раствора в объем руды за счет снижения
межфазного натяжения на границе раздела твердое
тело-выщелачивающий раствор;
- образование реакционно-активных радикалов и
ионо-радикалов составных частей
выщелачивающего раствора: воды и серной
кислоты, которые способствуют протеканию
реакции растворения золота при относительно
мягких условиях;
- активацию процесса извлечения золота из руды
за счет роста содержания кислорода в системе и его
активности в результате образования озона и других
перекисных соединений.
Основными преимуществами процесса являются
высокая экологическая безопасность, низкая
энергоемкость и себестоимость процесса. (19)KZ(13)A4(11)29754

2. 29754
2
Способ относится к гидрометаллургии и может
быть использован для переработки бедного
золотосодержащего сырья, включая низкосортные
руды, рудные отвалы и лежалые хвосты
золотоизвлекательных фабрик и других
техногенных отходов.
Известно, что золото добывают главным образом
из руд, причем не только золотых, но и таких, в
которых основными полезными компонентами
являются другие цветные металлы, в частности
медь, цинк, серебро, свинец, уран и др. Во всех
промышленно развитых странах широко
практикуется добыча золота из медных и свинцово-
цинковых руд. Это в полной мере соответствует
принятому сейчас в мировой практике направлению
на комплексное использование минерального сырья
и переработки техногенных отходов. Содержание
золота в рудах цветных металлов, как правило,
значительно ниже, чем непосредственно в золотых
рудах, однако издержки производства на его добычу
при этом могут быть значительно меньше.
При попутной добыче золота горные работы по
существу остаются такими же, но процессы
обогащения становятся значительно сложнее, так
как необходимо получить уже не один, а несколько
металлов.
Процессы подготовки практически одинаковы
для всех руд, независимо от того, какими способами
проводят дальнейшее извлечение полезных
компонентов (дробление, измельчение, промывка,
амальгамация).
В результате обогащения (гравитационное,
флотационное) получают концентрат, который
далее перерабатывается другими методами, чаще
всего гидрометаллургическими (растворение в
цианидах), амальгамированием (обработкой
ртутью), цементацией цинком, электролиз,
сорбционное извлечение активированным углем или
синтетическими смолами и др.
Современная металлургия золота основана на
использовании цианистого процесса, который
успешно применяется в мировой практике уже
более 120 лет, обеспечивая получение порядка
80-90% меалла из руд коренных месторождений.
Такое положение объясняется тем, что способ
извлечения золота из руд и рудных концентратов с
помощью щелочных цианидов обладает
существенными технологическими и
экономическими преимуществами по сравнению с
прочими металлургическими технологиями. Вместе
с тем во всем мире продолжается итенсивные
работы по возможности замены цианидов другими
альтернативными растворителями. К настоящему
времени известно порядка 40 выщелачивающих
систем (кроме цианидов и царской водки),
способные переводить золото в растворимое
состояние. Однако лишь немногие из них
заслуживают серьезного внимания с точки зрения
возможности промышленного использования в
гидрометаллургии благородных металлов. К таким
системам относятся тиокарбамид, тиосульфаты
натрия и аммония, галлоиды (хлор, бром, йод), а
также некоторые органические соединеняи (гуматы
и аминокислоты) [Минеев Г.Г., Панченко А.Ф.
Растворители золота и серебра в гидрометаллургии.
- М.: Металлургия, 1994].
В настоящее время внимание исследователей и
разработчиков все более привлекают
гидрометаллургические способы обработки
трудноперерабатываемых золотых руд [Заявка к
изобретению 94026267/02, опубл. 20.05.1994]. При
этом предпочтение отдается трем основным
способам водного окисления - хлоридному
окислению, автоклавному выщелачиванию и
биовыщелачиванию.
Экономика процесса хлорирования и требования
охраны окружающей среды отклонили его в пользу
обжига. Процессом трудно управлять, установки
страдают от коррозионного газа. В качестве
варианта хлорирования в окисляющем агенте можно
заменить хлористый газ на гипохлорид натрия,
который можно получать на месте электролизом.
Однако первоначальные капитальные затраты на
этот способ довольно высоки и пока не будет
радикального снижения цен на энергоносители, этот
способ будет еще менее экономичен, чем
хлорирование.
Автоклавирование под давлением более
предпочтителен для сернистых материалов, чем для
окисления углеродистого вещества, которое может
содержаться в руде.
Биовыщелачивание предназначено для
обработки трудноперерабатываемых сернистых и
углеродистых золотых руд. Процесс использует
бактерии для биоразложения сернистых минералов
и высвобождения драгметаллов в
легковосстанавливаемой форме при дальнейшей
переработке традиционными способами. Процесс
характеризуется длительностью и необходимостью
добавления в выщелачивающий раствор углерода и
бланкирование.
Целью настоящего изобретения является
создание экологически безопасного (бесцианидного)
способа выщелачивания золота из эндогенных
пород (кварцевые пески, сульфидные руды).
Известен способ (Патент РФ №94015907, опубл.
27.05.1997) извлечения золота из углисто-
сульфидного сырья, включающий оптимальную
щелочную обработку, разделение суспензии и
выщелачивание золота из твердого остатка
сульфитными растворами при температуре 70-90°С
и давлении воздуха 5-20 атм.
Недостатком способа является высокое
энергопотребление для поддержания температуры и
давления.
Известен способ (Патент РФ №2490345, опубл.
20.08.13) извлечения дисперсного золота из
упорных руд и технического минерального сырья,
включающий агломерацию исходного сырья путем
добавки к ней связующего материала,
формирование штабеля, выщелачивание золота
раствором реагента, выщелачивающего золото. При
агломерации в минеральную массу добавляют
карбонатно-щелочной раствор, содержащий
растворенный углекислый газ и активный кислород,
полученный в результате последовательной

3. 29754
3
электрохимической и фотохимической обработки
содового раствора. После этого осуществляют
выщелачивание золота из агломерированного
материала подачей активного концентрированного
раствора выщелачивающего реагента.
Недостатком способа является высокий расход
электроэнергии и длительность процесса.
Известен способ (Патент РФ №2097438, опубл.
27.11.97) извлечения благородных металлов из
отходов последовательной обработкой
слабокислыми йод-йодидными растворами сначала
с повышенной концентрацией йода для извлечения
основной массы золота, а затем с пониженным
содержанием йода для доизвлечения золота.
Недостатком способа является высокий расход
электроэнергии на стадии электрохимического
выделения золота и использование дорогостоящих
реагентов.
Известен способ (АС №1293070) извлечения
золота из отходов, заключающийся в обработке
предварительно подготовленного сырья растворами
азотной кислоты или царской водки с последующим
выделением благородных металлов добавлением
восстановителей.
Недостатки способа связаны с экологической
опасностью процесса, обусловленной выделением
токсичных газов и сбросных вод, безвозвратной
потерей дорогостоящих реагентов.
Известен способ (Патент РФ №2153014, опубл.
20.07.2000) переработки хлоридного шлака,
содержащего благородные металлы, включающий
выщелачивание раствором сульфита натрия с
концентрацией 300-400 г/л и Ж:Т=14-15:1 с
получением золотосеребрянного продукта, из
пульпы отделяют золотосодержащий продукт, а из
раствора осаждают серебро.
Недостатком способа является высокий расход
химических реагентов.
Известен способ выщелачивания, включающий
предварительную подготовку руд к
выщелачиванию, включающий дезитенграцию и/или
агломерацию руды, формирование сернокислотной
среды и проведение бактериального окисления
путем обработки раствором, содержащим
компоненты, активирующие рост бактерий, и
введении колоний штаммов бактерий, окисляющих
железо, медь и серу (А.с. №1578322, опубл.
15.07.90).
Недостатком способа является низкая
интенсивность извлечения золота, обусловленная
медленным увеличением площади контактной
поверхности сульфидных минералов.
Известны способы (Пат. США №5246486, МКИ
С22В 11/00, Пат. США, №5332559, МКИ С22В
11/00) кучного выщелачивания, включающий
предварительное биоокисление золотосодержащего
минерального сырья, содержащий измельчение
пиритной или арсенопиритной руды с
тонковкрапленным золотом, пропитку раствором,
содержащим соответствующие бактерии,
брикетирование и укладку кучи высотой 180 см.
После этого осуществляют выщелачивании руды
кислыми растворами (рН<2,5) в течении 200 и более
суток с принудительной рециркуляцией растворов.
Недостатками указанных способов являются
сложность вещественного состава продуктов
кучного выщелачивания, недостаточная степень
извлечения золота, сложность и экстенсивность
процесса и необходимость подбора гетеротрофных
микроорганизмов к конкретному минеральному
сырью.
Наиболее близким прототипом по сути
предлагаемого изобретения является способ
подготовки упорных сульфидных руд и
концентратов к выщелачиванию (Патент РФ
№2361937, опубл. 20.07.09) заключающийся в том,
что перед бактериальным выщелачиванием
осуществляют предварительную окисляющие
сульфидные минералы обработку руды с
использованием окисляющего раствора,
полученного в результате барботирования
сернокислотного раствора воздухом, облученным
УФ-лучами в диапазоне волн, обеспечивающим
генерацию озона и электролизом раствора и/или
пульпы в электрохимическом реакторе.
Аналоги по предлагаемой технологии при поиске
в литературе и патентно-информационных
материалах не обнаружены.
Техническим результатом предлагаемого
изобретения является повышение эффективности и
интенсивности извлечения золота за счет обработки
исходной руды поверхностно-активными
компонентами (первая новизна) до стадии подачи
активированного выщелачивающего раствора,
прошедшего кавитационно-струйную оработку
(вторая новизна) с одновременным УФ-облучением
пульпы в диапазоне волн, обеспечивающим
генерацию азона.
Результат достигается тем, что в способе
подготовки упорных руд к выщелачиванию
проводится обработка руды анионным
поверхностно-активным веществом (ПАВ),
продуктом сульфирования и последующего
омыления нефти, выполняющего функцию
понизителя межфазного натяжения твердое тело-
жидкость (эффект Ребиндера), результатом чего
является понижение механической прочности
материала руды и обеспечение проникновения в ее
объем молекул низкомолекулярных веществ -
выщелачивающего раствора (ВР) - за счет развития
систем трещин, обеспечивающие глубокое
проникновение активированных частиц ВР.
Активация выщелачивающего раствора, в качестве
которого используется серная кислота
концентрацией 10 об.%, проводится кавитационно-
струйным аппаратом (Пат. РК №26808, опубл.
15.04.13, бюл. №4), под действием эффектов
гидродинамического кавитационного поля в воде и
водных растворов серной кислоты образуются
гидроксильные радикалы, ионо-радикалы остатков
серной кислоты, молекулы озона и пероксида
водорода.
Общеизвестно, что принцип работы
гидродинамического излучателя (кавитатора)
основан на ялении возникновения акустических

4. 29754
4
волн в турбулентной струе жидкости при ее
взаимодействии с препятствием, помещенном в
трубопроводе на пути текучей среды, путем
генерирования возмущений в жидкой среде
некоторого поля скоростей и давлений.
При воздействии гидродинамической кавитации
на воду, которая находится в контакте с
атмосферным воздухом, образуются Н+
, ОН-
, ОН*,
Н2О2, НО2* и продукты их взаимодействия [Т.Н.
Вителько, Я.М. Гумницкий. Механизм
активирующего действия гидродинамической
кавитации на воду // Химия и технология воды. -
2007. -Т. 29, №5. с.422-431].
Часть энергии кавитации расходуется на
активацию молекул растворителя, часть
диссипируется в жидкости, приводя к ее нагреву
вплоть до 70°С. За эквивалент вводимой энергии в
кавитационых режимах можно принять давление
нагнетания жидкости в центробежных насосах,
применяемых для гидродинамической активации
жидкости в кавитационно-струйных аппаратах.
Увеличение вводимой энергии в кавитационном
режиме приводит к образованию большого
количества кавитационных пузырьков, в которых
происходит локальное концентрирование энергии в
момент из схлопывания. Вследствие этого
расщепляется большое количество возбужденных
молекул растворителя (водный раствор серной
кислоты), проникающих в пузырек на стадии его
расширения и образуется большое количество ионов
и радикала, которые в последствии рекомбинируют.
В ходе кавитационно-струйной обработки серной
кислоты образуются продукты ее расщепления в
виде сульфитов, тиосульфатов, дитионатов,
пероксид водорода и озон, которые являются
сильными окислителями, и тем самым, могут
интенсифицировать процесс выщелачивания золота.
Таким образом, можно заключить, что явления
кавитации вносят определенный вклад в процесс
активации частиц выщелачивающих растворов как
результат протекания окислительно-
восстановительных реакций и ионизации жидкой
среды.
В результате предварительной обработки сырья
происходит вскрытие поверхности упорных руд
(сульфидные минералы, кварцевые породы),
улучшение его проницаемости для активированных
молекул выщелачивающего раствора, насыщение
поровых каналов активными ионо-радикалами,
молекулами озона, пероксида водорода,
производными молекулярной деструкции серной
кислоты с образованием нетоксичных сульфит
ионов, являющихся растворителями золота во
вкраплениях.
В основе метода лежит предварительная
пропитка минеральной массы (руды) поверхностно-
активным веществом, продуктом сульфирования
нефти с последующим ее омылением,
гидродинамической активации выщелачивающего
раствора, представляющего 10 вес. % раствор
серной кислоты, с применением кавитационно-
струйного аппарата и УФ-облучения в процессе
ввода его в рудную пульпу в течении 10 минут.
Время активации выщелачивающего раствора
составляет от 20 мин. до 1 часа в циркуляционном
режиме до прогрева его до 40°С (при
необходимости до 60-70°С).
Способ осуществляется следующим образом:
Взвешенную массу руды пропитывают водным
раствором поверхностно-активного вещества
(концентрация 10-3
вес. %) до получения влажной
пульпы в течении 6 часов с периодическим
перемешиванием. Затем к нему прибавляют
активированный раствор серной кислоты с
концентрацией 10 вес.%, прошедшей кавитационно-
струйную обработку в циркуляционном режиме и
достигшей температуры 40-60°С. Во время
перемешивание пульпа облучается УФ-светом с
периодичностью 10 мин в течении 1 часа.
Отношение жидкой фазы к твердой (Ж:Т) в конце
опыта составляет 3:1. После охлаждения системы
пульпа фильтруется, фильтрат отправляется на
дальнейшую переработку с известными методами. В
таблице 1 приведены данные по проведенным
опытам.
Таблица 1
Содержание золота и меди
Остаток золота в руде, г/тМеталл Содержание золота в
исходной руде, г/т Опыт 1
Без активации
Опыт 2
Гидродинамическая
активация
Контрольный опыт
(«царская водка»)
6,30 1.30 0.5 0.2
% извлечения
золота
79.36 92.1 96.8
В опыте 1 использовалась 10 вес. % серная
кислота без активации, в опыте 2 - 10 вес. % серная
кислота, прошедшая кавитационно-струйную
обработку. В контрольном опыте в качестве
выщелачивающего раствора использовалась
«царская водка» - смесь концентрированных
азотной и соляной кислот при соотношении 1:3.
Видно, что кавитационно-струйная обработка при
сохранении остальных условий выщелачивания дает
прирост извлечения золота на 12,7% по сравнению с
серной кислотой, не прошедшей активацию.
Полученная в результате применения ПАВ,
гидродинамической активации выщелачивающего
раствора с использованием кавитационно-струйного
аппарата, УФ-обработки золотосодержащей руды
при Ж:Т = 3:1 обеспечивает:
- интенсивное проникновение выщелачивающего
раствора в объем руды за счет снижения

5. 29754
5
межфазного натяжения на границе раздела твердое
тело-выщелачивающий раствор;
- образование реакционно-активных радикалов и
ионо-радикалов составных частей
выщелачивающего раствора: воды и серной
кислоты, которые способствуют протеканию
реакции растворения золота при относительно
мягких условиях;
- интенсификацию процесса извлечения золота
из руды за счет роста содержания кислорода в
системе и его активности в результате образования
озона и других перекисных соединений, таких как
пероксид водорода, и ионо-радикалов.
Основными преимуществами процесса являются
высокая экологическая безопасность, низкая
энергоемкость и себестоимость процесса.
Применение технологии способствует
извлечению золота из упорных руды свыше 92% в
течении суток, что на 12,7% больше без активации
выщелачивающего раствора гидродинамическим
методом и при УФ-облучении реакционной
системы.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Гидрометаллургический способ переработки
золотосодержащих упорных руд, включающий
барботирование сернокислотного раствора
воздухом, облученным УФ-лучами и электролизом
раствора и/или пульпы в электрохимическом
реакторе отличающийся тем, что до введения
выщелачивающего агента в золотосодержащую
руду, упорную руду обрабатывают раствором
анионного поверхностно-активного вещества
(сульфонол) с последующим введением в систему
гидродинамически активированного с помощью
кавитационно-струйного аппарата
выщелачивающего раствора - серной кислоты.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ввод
кислорода в систему осуществляется через
патрубок, находящийся в кавитационно-струйном
аппарате в режиме эжекции за счет
высоконапорного потока жидкости в камерах
переменного сечения, причем кислород может
всасываться в систему из атмосферного воздуха,
либо из газового баллона.
3. Способ по п.п.1-2, отличающийся тем, что
режим и интенсивность процесса выщелачивания
регулируется за счет температуры, создаваемой в
ходе кавитационно-струйной обработки
выщелачивающего раствора.
4. Способ по п.п.1-3, отличающийся тем, что
выщелачивание можно проводить как за счет
кавитационно-струйной обработки гомогенного
выщелачивающего раствора последующим его
вводом в пропитанную поверхностно-активным
вещестом руду, так и кавитационно-струйной
обработкой пульпы (Ж:Т=3:1).
Верстка Ж. Жомартбек
Корректор К. Сакалова