Некоторые особенности влияния петрофизических свойств на процесс биоокисления золотосодержащих сульфидов золотосульфидных месторождений калбы

Внедрение в практику переработки труднообогатимых первичных руд золотосульфидных месторождений Западной Калбы технологии бактериального окисления обусловило необходимость изучения физико-химических процессов, протекающих при взаимодействии используемых при биоокислении культур, с основными минералами руд.

Основными золотосодержащими минералами золотосульфидных месторождений Калбы является пирит, арсенопирит, отчасти пирротин. При этом в рудах содержатся как золотосодержащие разности минералов, так и разности, не содержащие золота. Эти образования различаются геохимической характеристикой и электрофизическими свойствами. Пириты, содержащие золото, относятся к группе сульфидов с дырочной проводимостью, золотосодержащие арсенопириты - к группе сульфидов с электронной проводимостью. Наименьшим распространением, чем пириты и арсенопириты в рудах золотосульфидных месторождений Калбы, пользуются пирротины. Таким образом, в растворах золотосодержащие сульфиды играют роль, как катода, так и анода.

Согласно работам Л. Брайнера, Л.Е. Краморенко, Г.И. Каравайко, А.П. Грудева, Л.Г. Нестерович и др., сущность метода биоокисления заключается в следующем:

-        комплексы, в которых проявлено единство косной (неживой -минералы, руды, породы) и живой (микроорганизмы) материй, составляют биокосные системы;

-           жизнеобеспечение бактерий заключено в осуществлении окисления, так как биохимические процессы в бактериальной клетке протекают с участием электронов, продуцируемых окислительными реакциями на неорганическом субстрате;

-           бактериальная клетка, стимулирующая окисление минерала, выступает в роли окислителя, а с позиций электрохимической модели природного окислителя проводящих сульфидов, погруженных в электролит (раствор) - в роли своеобразного «живого катода» С позиций электрохимической модели процесса окисления окислитель (живой катод) забирает электроны на себя, преодолевая работу выхода электронов из кристаллического поля минералов Работа выхода электронов из кристаллической решетки минералов зависит от типа проводимости. Она минимальна в случае электронной проводимости и максимальна в случае дырочной проводимости;

-  с позиции электрохимической модели при взаимодействии бактерий с минералами-полупроводниками образуются своеобразные естественные микрогальванические элементы.

Изложенная выше информация свидетельствует о том, что основным фактором поведения сульфидов в процессах биоокисления являются их физико-химические (электрохимические) характеристики.

Биоокисление минералов с электронной проводимостью происходит достаточно легко и быстро. Сульфиды с дырочной проводимостью практически не окисляются, так как в электрохимическом отношении бактерии и минералы с дырочной проводимостью относятся к «катодам». Изучение влияния сопряжения по характеру взаимодействия пиритов и арсенопиритов золотосульфидных месторождений Калбы с тионовыми бактериями подтверждается практикой применения биовыщелачивания золотосульфидных упорных руд на месторождениях Калбы.

Следует отметить, арсенопириты с дырочной проводимостью отличаются редкометалльной геохимической специализацией и золота практически не содержат.

Поведение пиритов в процессах биовыщелачивания полностью определяется их электрофизическими свойствами. Пириты с электронной проводимостью полностью окисляются при биовыщелачивании. Пириты с дырочной проводимостью, несущие золотое оруденение, при биовыщелачивании остаются практически неизмененными.

Пирротины в исследованной руде пользуются подчиненным (ограниченным) распространением.

По своим электрофизическим свойствам и особенностям строения кристаллической решетки пирротины отличаются от пиритов и арсенопиритов, участвующих в строении рудных тел. По своим физическим свойствам они близки к металлам «с низкой подвижностью носителей».

В.Т. Шуй указывает «...если рассматривать пирротины как металл с низкой подвижностью носителей, то примеси элементов не должны оказывать существенного влияния на электрофизические свойства».

По Л.К. Яхонтовой и А.П. Грудеву на динамику биоокисления (величину выхода электронов) пирротинов оказывают существенное влияние особенности строения их кристаллической решетки. В работе ими описаны особенности структуры моноклинного пирротина и влияние их на бактериальное окисление. Они указывают «. в структуре пирротина ионы железа имеют октаэдрическую позицию, хотя анион серы выделяет октаэдру железа не шесть, а всего лишь четыре пары электронов. Для стабилизации железа в структуре Fe-октаэдры выстраиваются в колонки, в которых оказываются объединенными общими гранями, что позволяет атомам железа обмениваться собственными электронами. В результате в структуре пирротина усиливаются электронные связи, возрастает роль свободных электронов, уменьшается ширина запрещенной зоны. Тем самым, несмотря на дырочную проводимость сульфида, создаются условия, обеспечивающие сравнительно легкий выход электронов из его структуры и, следовательно, более вероятный процесс окисления».

Результаты переработки пирротинсодержащих руд с участием продуктов биоокисления полностью согласуется с результатами описываемых экспериментов. При биоокислении магнитного (магнитная восприимчивость 2.9-10- ед. СИ) концентрата флотации золотосульфидной руды, содержащей около 5% пирротина, последний весь был окислен. Поступающие после биоокисления продукты питания сорбционного выщелачивания характеризовались магнитной восприимчивостью от 0,2-10-3 ед.СИ до 0,014-10-3 ед.СИ, что свидетельствует о практически полном отсутствии зерен пирротина. Это было подтверждено минералогическими исследованиями.

Из приведенной информации следует, что:

-  эффективность биоокисления пиритов и арсенопиритов полностью определяется их электрофизическими свойствами;

-      потери золота при биоокислении руд золотосульфидного месторождения связаны с концентрацией части золота в пиритах с дырочной проводимостью;

-      присутствие пирротина негативно влияет на процессы биовыщелачивания и эффективность работы бактерий;

-      при подготовке золотосульфидных руд к переработке с использованием технологии, включающей метод биовыщелачивания, необходимо оценивать присутствие в них пирротинов, что можно сделать с помощью каппаметрии и выводить его на стадии подготовки шихты к биовыщелачиванию;

-   требуется усовершенствование применяемой в настоящее время технологии переработки, возможно, за счет автономного извлечения золо­тоносного пирита с последующим направлением этого продукта в плавку.

Фамилия автора: Борцов В.Д., Мирошникова А.П.
Год: 2011
Категория: Химия
Яндекс.Метрика