ODZYSKIWANIE ZŁOTA I PLATYNOWCÓW Z RUDY POZABILANSOWEJ LGOM NA DRODZE ŁUGOWANIA CYJANKOWEGO.pdf

Fizykochemiczne Problemy Mineralurgii, 32 (1998), 43–56

Tomasz CHMIELEWSK I *

ODZYSKIWANIE ZŁOTA I PLATYNOWCÓW

Z RUDY POZABILANSOWEJ LGOM

NA DRODZE ŁUGOWANIA CYJANKOWEGO

Przedstawiono wyniki badań nad hydrometalurgicznym odzyskiwaniem złota i platynowców z

pozabilansowej rudy miedzi z rejonu zachodnich Polkowic. Próbki rudy, które zawierały ponad 5 ppm

Au oraz ponad 2 ppm platynowców (Pt i Pd) poddawano kompleksowym badaniom ługowania w

natlenionych roztworach NaCN. Wykazano, że badana pozabilansowa ruda złotonośna jest rudą trudno

ługowalną (tzw. refractory ), w której znaczna część złota, platyny i palladu jest rozproszona w

siarczkowych minerałach metali. Uniemożliwia to odzyskiwanie tych metali na drodze bezpośredniego

ługowania cyjankowego w stopniu wyższym niż 80%. Wyniki badań pokazały, że zastosowanie

ciśnieniowego ługowania utleniającego w temperaturach do 190 °C obniża zużycie cyjanków z 500–550

g/t rudy do poziomu

212–280 g/t oraz w istotny sposób podnosi zarówno szybkość ługowania jak też stopień wyługowania

metali szlachetnych w procesie cyjankowym. Zastosowanie ługowania cyjankowego rudy poddawanej

wstępnemu ługowaniu ciśnieniowemu doprowadziło do wyługowania ponad 98% Au, Pt i Pd, co czyni

ten proces skuteczny technicznie .

WPROWADZENIE

Unikalny w skali światowej skład chemiczny i mineralogiczny polskich rud

miedzi ze złóż LGOM powoduje, że są one faktycznie rudami polimetalicznymi

(Speczik, 1987). Rudy te jako polimetaliczne powinny być przerabiane w sposób

umożliwiający jak najwyższe wydzielenie zawartych w nich pierwiastków. Proces

taki, oprócz miedzi, powinien obejmować zarówno metale towarzyszące np. Ni, Co,

Zn, Cd, V, Mo, jak i metale szlachetne – srebro, złoto i platynowce. Obecnie

stosowane technologie pozwalają na skuteczne odzyskiwanie tylko niektórych metali

(Ag, Ni), pozyskiwanie innych (Au, Pt, Pd) jest w zasadzie ubocznym efektem

stosowania określonych technologii otrzymywania miedzi. Przykładem są metale szla-

chetne otrzymywane ze szlamu anodowego powstającego w procesie elektrorafinacji

______

* Zakład Hydrometalurgii, Instytut Chemii Nieorganicznej i Metalurgii Pierwiastków Rzadkich,

Politechnika Wrocławska, 50-370 Wrocław.

T. C HMIELEWSKI

miedzi. Tą metodą odzyskuje się tylko część metali szlachetnych, które wyflotowały

wraz z siarczkami i przeszły w formie koncentratu flotacyjnego do procesu

hutniczego. Bezpowrotnie traci się natomiast zarówno część metali szlachetnych

rozproszonych w nieflotujących, bardzo drobnych ziarnach płonnych minerałów nie-

siarczkowych, rudach pozabilansowych, a także metale znajdujące się w postaci

lotnych związków metaloorganicznych.

Obecność w złożach LGOM trzech głównych odmian litologicznych

siarczkowych rud miedzi: piaskowcowej, węglanowej i łupkowej powoduje znane,

istotne różnice ich składów, właściwości flotacyjnych i chemicznych, czy też

zachowania się w procesach hutniczych. Różnice te nie są, niestety, brane pod uwagę i

już na etapie dotychczasowej eksploatacji górniczej wszystkie trzy odmiany rudy są

wydobywane jednocześnie, rozdrabniane i w ten sam sposób wzbogacane metodą

flotacji kolektywnej przy użyciu kolektorów ksantogenianowych. Tak więc już we

wstępnych etapach przeróbki nieodwracalnie tracona jest możliwość wydzielenia i

selektywnej przeróbki tych odmian rudy, w których koncentracja metali

towarzyszących i szlachetnych jest znacznie większa od obserwowanej w pozostałych

frakcjach. Dotyczy to zwłaszcza rudy łupkowej, niewłaściwie dotąd wydobywanej

łącznie z pozostałymi odmianami litologicznymi rudy miedzi i w procesach

wzbogacania "rozcieńczanej" obecnością tych frakcji, które są uboższe w metale

towarzyszące i szlachetne (złoto i platynowce).

Znaczne, w porównaniu z innymi frakcjami, zawartości miedzi, ołowiu, srebra,

niklu, kobaltu, cynku, molibdenu, wanadu, renu i metali szlachetnych we frakcji łup-

kowej są jej cechą znaną i opisywaną (Kijewski, 1987). Według ocen wielu badaczy,

ponad 30% wszystkich metali towarzyszących miedzi jest skoncentrowana w rudach

łupkowych. We frakcjach łupkowych znajduje się ok. 25% miedzi, choć stanowią one

ok. 5–9% masowych rudy (Tomaszewski, 1985).

Frakcja łupkowa (zwłaszcza tzw. łupek smolisty) stosunkowo trudno wzbogaca

się flotacyjnie (Łuszczkiewicz, 1987, 1988), a kierowana do procesu hutniczego traci

w jego warunkach wiele cennych metali (Tokarska, 1971; Szczepkowska-Mamarczyk,

1971) m.in. ze względu na znaczną lotność związków metaloorganicznych obecnych

w tej frakcji rudy. Frakcję łupkową należy zatem nie tylko selektywnie wydobywać

jako oddzielny strumień surowca, ale też odmiennie wzbogacać, a otrzymane

koncentraty przerabiać z zastosowaniem procesów innych niż stosowane obecnie

metalurgiczne procesy ogniowe. Zastosowanie metod hydrometalurgicznym jest tu

oczywistym i racjonalnym rozwiązaniem. Brak odpowiednich technologii selektywnej

eksploatacji górniczej cienkiej frakcji łupka był w przeszłości głównym powodem

odrzucania idei selektywnej przeróbki rudy łupkowej na drodze hydrometalurgicznej.

Obecnie istnieje techniczna możliwość takiej eksploatacji.

Oddzielny problem stanowi tzw. łupek brunatny, który jest pozabilansową w

odniesieniu do miedzi, frakcją litologiczną w rejonie złoża Polkowice-Sieroszowice.

Badania geochemiczne wykazały wyraźnie podwyższone zawartości złota i platy-

nowców w pozabilansowej, łupkowej frakcji rudy miedzi na znacznym obszarze złoża

Ługowanie cyjankowe rudy złota i platynowców

Polkowice Zachodnie. Równocześnie opracowane zostały metody selektywnej eks-

ploatacji górniczej cienkich warstw rudy, co stało się początkiem ponownego zainte-

resowania odzyskiem metali szlachetnych ze złóż LGOM. Wykazano ponadto, że

frakcja łupkowa ze złoża Polkowice Zachodnie o podwyższonej zawartości złota

i platynowców bardzo dobrze wzbogaca się flotacyjnie, dając możliwość otrzymania

bogatych koncentratów metali szlachetnych (zawartość Au ok. 100 g/t) z bardzo wy-

sokim, ponad 95% uzyskiem (Łuszczkiewicz, 1997).

Celem niniejszej pracy jest ocena możliwości zastosowania procesów

hydrometalurgicznych do odzyskiwania metali szlachetnych (Au, Pt, Pd) i towa-

rzyszących (Cu, Ni, Co) z łupkowej frakcji rudy pozabilansowej eksploatowanej ze

złoża Polkowice Zachodnie.

MATERIAŁY I METODYKA BADAŃ

Rodzaj i przygotowanie próbek rudy

Badano próbki rudy łupkowej (tzw. łupek brunatny) pobrane z udziałem autora ze

złoża Polkowice Zachodnie. Podano fizykochemiczną charakterystykę próbek badanej

frakcji łupkowej z punktu widzenia możliwości zastosowania różnych metod

ługowania celem odzyskania metali towarzyszących i szlachetnych z rudy łupkowej.

Dotychczasowe informacje nt. badań geologicznych oraz analizy chemiczne próbek

łupka z obszaru Polkowice Zachodnie wykazują wyraźnie podwyższone koncentracje

Au, Pt i Pd w porównaniu z pozostałą częścią złoża (Piestrzyński, 1996). Stwierdzono

ponadto, że w rejonie oddziałów, skąd pochodziły badane w tej pracy próbki rudy,

złoże miedzi lokalizuje się wyłącznie w łupkach miedzionośnych i w skałach wę-

glanowych (nieco powyżej badanego łupka brunatnego).

Do badań w ramach niniejszej pracy pobrano 5 niezależnych próbek rudy łup-

kowej ze złoża Polkowice Zachodnie. Wszystkie próbki rudy poddano rozdrabnianiu

(kruszenie i mielenie) do uziarnienia poniżej 300 m m. Pobrane do naszych badań

próbki rudy o podwyższonej zawartości metali szlachetnych cechowały się wyraźnie

obniżoną, pozabilansową koncentracją miedzi i srebra. Jest to dodatkowy argument

przemawiający za selektywną eksploatacją i przeróbką łupka z rejonu Polkowice

Zachodnie.

Wcześniejsze próby geologiczne z rejonu Polkowice Zachodnie, analizowane

przez autorów z AGH (Piestrzyński, 1996), wykazywały obecność łupka o

charakterystycznej, czerwono-brunatnej barwie. Najczęściej był to łupek

dolomityczno-ilasty zabarwiony hematytem. W wielu profilach, w poziomie łupka

autorzy stwierdzali także brak okruszcowania bilansowego siarczkami miedzi z

wyraźnie podwyższoną koncentracją metali szlachetnych. Złoto występuje tu bądź w

postaci rodzimej, bądź w postaci elektrum (stop Au–Ag). Stwierdzono, że srebro

T. C HMIELEWSKI

rodzime obecne jest wyłącznie w asocjacji z siarczkami miedzi, czyli tam, gdzie w

złożu zaczyna się bilansowe okruszcowanie Cu.

Z dotychczasowych danych wiadomo, że wśród ziaren metali szlachetnych zawartych

w pozabilansowej rudzie łupkowej zdecydowanie dominują ziarna bardzo drobne.

Przyjmuje się, że w pozabilansowych rudach z rejonu Polkowice Zachodnie ok. 98%

ziaren złota znajduje się we frakcji <50 µ m (49% we frakcji <5 µ m). Tak duże roz-

drobnienie ziaren złota w badanej rudzie łupkowej powoduje, że może być ono

odzyskiwane wyłącznie na drodze hydrometalurgicznej. Ziarenka złota bardzo często

występują w postaci większych skupień z CuS, Cu 5 FeS 4 lub Fe 2 O 3 . Generalnie, obszar

wydobycia Polkowice Zachodnie uznawany jest za najbardziej wzbogacony w metale

szlachetne na terenie LGOM. Z dotychczasowych badań geochemicznych wynika, że

strefa wzbogacenia w te metale to głównie strop piaskowca i spąg łupka. Nie są dotąd

znane systematyczne prace, których celem byłoby określenie możliwości

hydrometalurgicznego odzyskiwania złota z tego złoża. Niniejsza praca po raz pierwszy

porusza te zagadnienia.

Optyczne badania mikroskopowe

Analiza mikroskopowa zmielonej rudy łupkowej, wykonana za pomocą mikro-

skopu Zeiss-Jenavert oraz mikroskopu stereoskopowego wykazała, że w porównaniu

z innymi frakcjami różni się ona istotnie głównie pokrojem ziaren minerałów

kruszcowych obecnych w rudzie. Minerały metalonośne występują w niej bowiem w

postaci bardzo drobnych ziaren bądź rozproszonych w skale płonnej (krzemionka,

węglany), bądź w postaci większych zrostów z minerałami skały płonnej lub innymi

minerałami, co potwierdza w pełni wcześniejsze obserwacje. Obecność tych zrostów

dowodzi, że zastosowane w naszych badaniach mechaniczne rozdrabnianie rudy

poniżej 300 µ m nie doprowadziło do całkowitego uwolnienia ziaren składników

metalonośnych. Dalsze uwolnienie jest możliwe albo na drodze głębokiego mielenia

albo na drodze chemicznej tj. rozkładu zrostów.

Dalsza hydrometalurgiczna obróbka tak zmielonego surowca, prowadząca do

chemicznego, rozbicia zrostów i uwolnienia ziaren minerałów kruszcowych wydaje się

być najbardziej skutecznym sposobem dodatkowego rozdrobnienia składników rudy. Za

zastosowaniem tej metody przemawia m.in. stwierdzone duże rozdrobnienie minerałów

kruszcowych i metali szlachetnych w rudzie łupkowej. Heterogeniczne procesy

ługowania zachodzą bowiem z większą szybkością na materiale rozdrobnionym.

ZAKRES BADAŃ

Do badań hydrometalurgicznych, obejmujących najpierw tzw. ługowanie wstępne,

dla odzysku niektórych metali (Cu, Ni, Co) oraz ługowanie zasadnicze, dla odzysku

Ługowanie cyjankowe rudy złota i platynowców

złota i platynowców, przewidziano użycie rudy przygotowanej na drodze zobojętnia-

nia węglanów kwasem siarkowym. Dobór warunków rozkładu zrostów, ługowania

wstępnego i zasadniczego ma na celu skuteczne odzyskiwania zarówno niektórych

metali towarzyszących (głównie Cu, Ni, Co) jak i szlachetnych (Ag, Au, Pt, Pd)

z rudy łupkowej. Przewidziano zbadanie możliwości odzyskiwania złota i platynow-

ców na drodze ługowania cyjankowego. Do szczegółowych badań laboratoryjnych

wybrano próbkę, którą wielokrotnie poddawano niezależnym analizom zawartości

złota i platynowców. Wyniki tych analiz zestawiono w tabeli 1.

Tabela 1. Zestawienie niezależnych analiz Au i Pt i Pd

w próbce rudy łupkowej ze złoża Polkowice Zachodnie

próbki

[ppm]

Miejsce wykonania

analizy

5,52

–

Kanada

5,65

1,710

0,916

ZD Lubin

2,83

–

ZD Lubin

–

0,57

0,51

Kanada

5,07

2,42

1,82

ZD Lubin

3,01

1,45

0,86

ZD Lubin

5,35

–

Kanada

5,79

1,07

0,82

ZD Lubin

Analizy chemiczne próbek (tabela 1) wykazały, że badana pozabilansowa ruda

łupkowa ze złoża Polkowice Zachodnie jest faktycznie kompleksową rudą złota

i platynowców. Stwierdzona obecność metali towarzyszących o zawartościach:

Cu 130–413 ppm

Ni 17–68 ppm

Co 3,7–5,5 ppm

Zn 72 ppm

Ag 3,5–16 ppm

może oznaczać jedynie, że część metali szlachetnych znajduje się w postaci rozpro-

szonej w siarczkach tych metali. Potwierdziły to późniejsze badania mineralogiczne.

WSTĘPNE ŁUGOWANIE CIŚNIENIOWE RUDY ŁUPKOWEJ

Celem wykonanych doświadczeń było określenie wpływu ługowania rudy łup-

kowej pod ciśnieniem tlenu na przebieg zasadniczego ługowania cyjankowego i

możliwość odzyskiwania metali towarzyszących. Testy bezpośredniego ługowania

cyjankowego surowej rudy wykazały, że stopień wyługowania złota utrzymuje się na

poziomie poniżej 80%, stąd ruda ta musi być uznana za rudę trudno ługowalną, tzw.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: