Применение золота как металла возможно по нескольким направлениям:

• как часть золотовалютного резерва государств;
• медицина (стоматология, фармацевтика, биомедицина и косметология). В этом случае золото используется в качестве материала для биологических имплантатов, лекарственных и косметических препаратов. Объем золота, потребляемого этой сферой, относительно небольшой и не превышает 2% от общего спроса;
• электроника (информационные технологии и телекоммуникации). В электронике золото применяется как сверхпроводник, гальванопокрытие, а также соединитель в микросхемах, проводах и кабелях. На эту отрасль приходится до 8% от общего спроса;
• химическая промышленность (в качестве катализатора химических реакций);
• строительство (позолота, декоративный элемент);
• ювелирная промышленность. Золото применяется при изготовлении ювелирных изделий и украшений. На долю данного варианта использования приходится до 87% от общего спроса на золото в мире.

В последние десятилетия в ведущих золотодобывающих странах наметилась тенденция к увеличению затрат на производство золота. В 2014 году себестоимость добычи одной тройской унции металла составляла 1200 долларов. Эта закономерность связана с сокращением запасов крупных месторождений и рудников. При этом количество разведанных объектов не увеличивается. Удельное содержание металла в золоторудных месторождениях снизилось с 1,5 до 0,8 г/т, что заставляет производителей искать пути повышения выхода золота из добываемых руд.

Применение аппаратов вихревого слоя в технологии извлечения золота из руд

При разработке технологии извлечения золота и серебра из руд, в которых благородные металлы весьма тонко рассеяны в арсенопирите и пирите, требуется предварительное разложение сульфидов (обжиг, автоклавное или бактериальное вскрытие).

С целью снижения количества материала, направляемого на обжиг, а также повышение содержания в нем золота (в большинстве случаев золото связано с арсенопиритом) коллективный концентрат подвергают флотационному разделению на мышьяковый и пиритный.

Все методы селекции мышьяково-пиритных концентратов основаны на различной окисляемости поверхности арсенопирита и пирита под действием реагентов-окислителей (пиролюзит, перманганат калия, известь и др.). Однако все реагентные методы селекции имеют следующие недостатки: процесс весьма чувствителен к незначительным изменениям и требует тщательного соблюдения режима; снятие и удаление собирателя с концентрата сопряжено с многократными отмывками и частичной потерей твердого со сливами и введение новых реагентов требует дополнительных мер по их очистке и нейтрализации с целью уменьшения вредного воздействия на окружающую среду.

Для интенсификации процессов диспергирования, активации поверхности обрабатываемых материалов предлагается использовать аппараты вихревого слоя (АВС). Обрабатываемый материал в сухом виде или в виде пульпы интенсивно перемешивается ферромагнитными частицами, подвергаясь при этом воздействию электрических и магнитных полей, индукционных токов и их разрядов, акустических колебаний, активации, температуры.

Для выполнения опытов в камеру реакции помещается герметичный стакан из немагнитной стали, в котором осуществляется эксперимент. В качестве объекта исследования использовался флотационный концентрат следующего состава, %: 89 г/т Au; 15 г/т As; 20,32 г/т S; 1,43 г/т FeO; 32,11 г/т Fe₂O₃; 8,1 г/т Al₂O₃; 23,8 г/т SiO₂; 1,43 г/т TiO₂.

Многочисленные опыты по разделению коллективного концентрата без предварительной его обработки в АВС положительных результатов не обеспечивают. При флотации в щелочной среде с использованием извести и медного купороса в лучшем случае содержание мышьяка в пиритном продукте снижается с 12-13 до 5% при извлечении его в мышьяковый концентрат 35%.

В последующем флотационное разделение осуществляется после предварительной обработки концентрата в аппарате вихревого слоя ферромагнитных частиц. Концентрат массой 200 г (соотношение твердой и жидкой фазы 1:1) обрабатывался при рН=7,8 заданное время в аппарате (диаметр стакана 100 мм). Масса загружаемых ферромагнитных частиц – 30 г, а соотношение их длины к диаметру – 8,3. Концентрат после обработки в аппарате вихревого слоя сразу же переносился во флотомашину объемом 1 л и флотировался с бутиловым ксантогенатом (50 г/т).

Рисунок 1 — Влияние продолжительности обработки концентрата в АВС на технологические показатели селективной флотации: 1 — содержание мышьяка в пиритном концентрате; извлечение мышьяка (2) и золота (3) в мышьяковый концентрат

Полученные данные свидетельствуют о том, что содержание мышьяка в пиритном продукте снижается при времени обработки до 10-11 мин с 16 до 4%. В мышьяковый концентрат, выход которого составляет около 62%, извлекается 89-90%  As и 90-91% Au при содержании 23-24% и 125-130 г/т.

При обработке различных материалов в аппаратах вихревого слоя одним из важных факторов, определяющих эффективность процесса, является количество обрабатываемого материала, приходящееся на единицу массы ферромагнитных частиц.

Исследования показывают, что в замкнутой системе оптимальное отношение массы концентрата к массе ферромагнитных частиц лежит в пределах 8-12. Предварительная обработка концентрата при отношении 10 и последующая флотация обеспечивают получение пиритного концентрата с содержанием мышьяка 2,4% при извлечении мышьяка в пиритный концентрат 5-5,5%.

В процессе обработки концентрата в АВС на поверхность минералов, покрытую пленкой ксантогената, воздействует комплекс факторов (индукционные токи, электрические разряды, локальное повышение давления, повышение температуры, абразивное действие и др.), в результате чего собиратель десорбируется с минералов и частично разлагается.

Вместе с тем, после обработки в пульпе остается часть собирателя, способного вновь сорбироваться на поверхности минералов и оказывать отрицательное влияние на последующую селективную флотацию. Добавка активированного угля (до 1 кг/т) в процессе обработки концентрат в АВС улучшает показатели.

Получаемый пиритный концентрат содержит 1,7-1,8% As, это позволяет перерабатывать его на медеплавильном заводе. Мышьяковый концентрат содержит 26-27% As, 130 г/т Au при извлечении в него 95-95,5 и 92-93% соответственно.

Таким образом, кратковременная обработка золото-мышьяково-пиритных концентратов в аппарате вихревого слоя значительно улучшает результаты последующей селективной флотации и обеспечивает устойчивое получение более богатого по золоту мышьякового концентрата.