УДК 661.862.061

 

Ж.Д. Байгурин, Б.Х. Тусупова

 

КазНТУ имени К.И. Сатпаева, Казахстан

 

Исследование процесса выщелачивания золота из руды месторождения Центральный Мукур с использованием метода планирования эксперимента

 

Объемы эксплуатации месторождений полезных ископаемых увеличиваются из года в год. В условиях исчерпаемости и истощения запасов полезных ископаемых, ограниченности запасов природного сырья вопросы их охраны заключаются в обеспечении рационального и полного их использования. Следовательно, удовлетворение возрастающих потребностей общественного производства в сырье за счет комплексного использования минеральных ресурсов является одним из приоритетных направлений развития экономики страны.

В этих условиях необходимо применять новые технологии для сокращения потерь при добыче и переработке полезных ископаемых. Разработка месторождений полезных ископаемых должна вестись с максимально полным использованием химических элементов. Потери при добыче, обогащении и переработке руд цветных и редких металлов все еще значительны. Потеря долей процента полезного ископаемого при переработке руды приводит к потерям десятков тысяч тонн полезного ископаемого.

Таким образом, комплексное использование и бережное расходование минерального сырья при его добыче, транспортировке и переработке неразрывно связано не только с его охраной, но и с охраной окружающей природной среды.

В пределах месторождения Центральный Мукур выделяется один технологический тип руд – окисленные золотосодержащие руды в гидрослюдистых корах выветривания. Главными рудными минералами, содержащими основное количество золота, являются пирит и арсенопирит.

Руда месторождения Центральный Мукур имеет следующий химический состав, %: SiO2 - 63,78; Al2O3 – 16,54; Fe2O3 – 4,34; Fe2O – 1,46; CaO – 3,08; MgO – 0,95; MnO – 0,39; Fe2O5 – 0,25; TiO2 – 0,51; K2O – 2,87; Na2O – 2,82; H2O – 0,47; SO3 – 0,21; As – 0,35; n.n.n – 3,53. Руда имеет невысокое содержание золота – 1,376 г/т. Вредные примеси, такие как медь, сурьма, железо, мышьяк, в присутствии которых снижается скорость растворения золота и увеличивается расход цианида, на месторождении не обнаружены или находятся в количествах, которые не могут сколько-нибудь существенно повлиять на скорость выщелачивания золота и расход цианидов. Таким образом, руда относится к силикатным с значительным содержанием глинистых фракций, что говорит о целесообразности применения выщелачивания для извлечения золота из рудной массы.

Исследование процесса выщелачивания золота цианидами натрия в присутствии кислорода воздуха проводили по методу планирования многофакторного эксперимента. В качестве независимых факторов, влияющих на степень извлечения золота, были выбраны следующие: концентрация NaCN, % – Х1; продолжительность, час – Х2; плотность орошения, дм3/500г руды – Х3. Математическое планирование эксперимента основывалось на трехфакторной матрице на пяти уровнях. Область факторного пространства показана в таблице 1. Распределение факторов на основе латинского квадрата с кодированными значениями и технологическими параметрами показано в таблице 2.

 

Таблица 1 – Уровни изучаемых факторов

 

Фактор

Уровни факторов

1

2

3

4

5

Концентрация NaCN, % (Х1)

0,3

0,5

1,0

1,5

2,0

Продолжительность, час (Х2)

6

12

24

36

48

Плотность орошения, дм3/500 г руды (Х3)

5

10

15

20

30

 

Таблица 2 – Распределение факторов матрицы планирования эксперимента

№ опыта

Распределение уровней факторов по матрице

Распределение значений факторов в каждом эксперименте

Уэ, %

извлечение золота

Х1

Х2

Х3

Концентрация цианида Х1, г/дм3

Продолжительность Х2, час

Плотность орошения Х3, дм3/500г руды

1

2

3

4

5

6

7

8

1

1

1

1

0,3

6

5

45

2

1

3

3

0,3

24

15

68

3

1

2

2

0,3

12

10

67

4

1

5

5

0,3

48

30

75

5

1

4

4

0,3

36

20

72

6

3

1

3

1,0

6

15

75

7

3

3

2

1,0

24

10

78

8

3

2

5

1,0

12

30

80

9

3

5

4

1,0

48

20

81

10

3

4

1

1,0

36

5

82

11

2

1

2

0,5

6

10

81

12

2

3

5

0,5

24

30

81

13

2

2

4

0,5

12

20

82

14

2

5

1

0,5

48

5

82

15

2

4

3

0,5

36

15

83

1

2

3

4

5

6

7

8

16

5

1

5

2,0

6

30

85

17

5

3

4

2,0

24

20

86

18

5

2

1

2,0

12

5

87

19

5

5

3

2,0

48

15

88

20

5

4

2

2,0

36

10

86

21

4

1

4

1,5

6

20

85

22

4

3

1

1,5

24

5

85

23

4

2

3

1,5

12

15

84

24

4

5

2

1,5

48

10

85

25

4

4

5

1,5

36

30

86

Обработка экспериментальных данных по извлечению Au выполнена с расчетом выборки по пяти уровням точечных данных (таблица 3). Экспериментальные значения данных (таблица 3) использованы для построения частных зависимостей.

Таблица 3 – Расчет по пяти уровням точечных данных по извлечению Au

Функция

Уровень

С ср

1

2

3

4

5

У1

65,4

81,8

79,2

85

86,4

79,56

У2

74,2

80

79,6

81,8

82,2

79,56

У3

76,2

79,4

79,6

81,2

81,4

79,56

 

Получены частные функции, описывающие зависимости степени извлечения золота от отдельных факторов:

У1 = 69,7 + 9,3Х1                                                                                (1)

У2 = 75,78 + 0,15Х2                                                                             (2)

У3 = 81,7 - 5·10-3(Х3-35)2                                                                     (3)

где Y1, Y2, Y3, – степень излечения, %; Х1, Х2, Х3, – изучаемые факторы.

Получены частные зависимости, описывающие влияние отдельных факторов на степень извлечения золота (рис. 1)

Х1, г/дм3
 

Х2, час
 

Х3, мл/500г руды
 

 

Рисунок 1 – Влияние исследуемых факторов на степень извлечения Au при выщелачивании руды месторождения Центральный Мукур цианидами натрия в присутствии кислорода воздуха

Полученные частные функции анализировали на значимость (табл. 4). Все функции значимы. Таким образом, все факторы влияют на степень извлечения золота.

Таблица 4 – Коэффициент корреляции и его значимость для частных функций

Функция

R

tR

Значимость функции

У1 = 69,7 + 9,3Х1

0,69

2,19>2

значима

У2 = 75,78 + 0,15Х2

0,76

3,12>2

значима

У3 = 81,7 - 5·10-3(Х3-35)2

0,92

10,37>2

значима

 

На основании частных зависимостей получено обобщенное уравнение, описывающее влияние всех факторов на извлечение золота при выщелачивании руды месторождения Центральный Мукур цианидами натрия в присутствии кислорода воздуха. Обобщенное уравнение имеет вид:

                                                           (4)

где Yоб – степень извлечения, %; Х1, Х2, Х3 – факторы; 79,56% – генеральное среднее массива экспериментальных данных.

Оптимизируя математические уравнения можно определить оптимальные условия проведения процесса: концентрация цианида натрия – 2,0%, продолжительность процесса 48 час, плотность орошения – 15мл/500г руды. При таких параметрах степень извлечения золота составляет 92%.

Список литературы

1. Малышев  В.П. Математическое планирование металлургического  и химического эксперимента. – Алма-Ата; Наука КазССР, 1977г, 37 с.

2. Ахназаров С.Л., Кафаров В.В. Оптимизация  эксперимента  в химии и химической технологии.– М., 1978, 256 с.

3. Трубецкой К.Н., Галченко Ю.П., Бурцев Л.И. Экологические проблемы освоения недр при устойчивом развитии природы и общества. М.: Научтехлитиздат, 2003, 281 с.