Исследование кинетики окисления пирита в процессе электрохлоринации

Одной из важных задач золотодобывающей отрасли является вовлечение в переработку труднообогатимых золотосодержащих руд. Переработку руд данного типа обычно проводят по сложным комбинированным схемам и режимам, сочетающим гравитационное, флотационное и химическое обогащение. Многие золотосодержащие руды в большом количестве содержат включения золота, которые находятся в пирите, халькопирите, пирротине и арсенопирите и являются труднообогатимыми, так как из них не извлекаются металлы методом гидрометаллургии. На сегодняшний день существует необходимость поиска новых технических решений для удешевления и упрощения производства, а также новые технологии должны отвечать современным требованиям по защите окружающей среды и воздействию на экологию. Изучение этих вопросов нашло отражение в работах [1−5]. В данной статье в ходе экспериментальных исследований установлена закономерность смещения коррозионного потенциала при различных концентрациях хлорида натрия в процессе контактной электрохлоринации, а также авторами предложена модель групповой ячейки, в которой протекают процессы переноса зарядов на контакте и в объеме минеральных зерен, электролите и через границы раздела фаз твердое-жидкое. В статье были произведены расчеты параметров эквивалентной схемы групповой ячейки и электрохимических процессов на рабочем электроде, определены соотношения различных электрохимических процессов при проведении контактной электрохлоринации. Изучение электрохимических процессов, происходящих при окислении труднообогатимых золотосодержащих руд на примере пирита, является перспективным направлением, которое способно решить проблему более полного извлечения золота и других ценных минералов.

Морозов Ю. П., Вальцева А. И., Пестряк И. В., Шевченко А. С. Исследование кинетики окисления пирита в процессе электрохлоринации // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 11-1. — С. 169—189. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_111_0_169.

Морозов Юрий Петрович — докт. техн. наук, профессор, Уральский государственный горный университет, 620144, Екатеринбург, Куйбышева, д. 30, Россия, e-mail: tails2002@inbox.ru, ORCID ID: 0000-0003-0554-5176;
Вальцева Александра Игоревна — старший преподаватель, Уральский Федеральный Университет им. первого Президента России Б. Н. Ельцина, 620002, Екатеринбург, Мира, д. 19, Россия, e-mail: a.i.valtseva@urfu.ru;
Пестряк Ирина Васильевна — докт. техн. наук, профессор, Национальный исследовательский технологический университет, Московский институт стали и сплавов» Минобрнауки РФ, 117049, Москва, Ленинский проспект 4, Россия, 117049, e-mail: spestryak@mail.ru;
Шевченко Александр Сергеевич — аспирант, Уральский государственный горный университет, 620144, Екатеринбург, Куйбышева, д. 30, Россия, e-mail: opi96@yandex.ru.

Вальцева Александра Игоревна, e-mail: a.i.valtseva@urfu.ru.

1. Фёдоров С. А., Амдур А. М., Малышев А. Н., Каримов П. Ф. Обзор техногенных и вторичных золотосодержащих отходов и способы извлечения из них золота // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — №11−1. — С. 346−365. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_111_0_346.

2. Хатькова А. Н., Шумилова Л. В., Патеюк С. А. Разработка безотходной технологии переработки минерального сырья, расширяющая функциональные возможности горно-экологической концепции // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 10. — С. 51–61. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_10_0_51.

3. Василюк П. А., Размахнин К. К. Результаты гидрометаллургических исследований окисленной золотосодержащей руды участка «Северо-Восточный» месторождения «Дельмачик» // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 9. — С. 77–86. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-9-0−77−86.

4. Абен Е. Х., Рустемов С. Т., Бахмагамбетова Г. Б., Ахметханов Д. Повышение извлечения металла на основе активации выщелачивающего раствора // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № 12. — С. 169–179. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-12-0-169−179.

5. Смирнов А. Н., Клочковский С. П., Крылова С. А., Сысоев В. И. Исследование процессов комплексной переработки высокомагнезиального железорудного сырья // Известия вузов. Горный журнал — 2020. — № 8. — С. 62–70. DOI: 10.21440/05361028-2020-8-62−70.

6. Морозов Ю. П., Шевченко А. С., Вальцева А. И. Комбинированная технология переработки хвостов обогащения // Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья: материалы XXVII междунар. науч.-практ. конф. — 2022. — С. 261−266.

7. Шевченко А. С., Морозов Ю. П., Вальцева А. И., Битимбаев М. Ж. Комбинированная технология переработки техногенного сырья // Проблемы комплексной и экологически безопасной переработки природного и техногенного минерального сырья: материалы междунар. конф. — 2021. — С. 478−481 .

8. Baltazar C., Ryan T., Corpuz D., Igarashi T., Villacorte-Tabelin M., Ito M., Hiroyoshi N. Hematite-catalysed scorodite formation as a novel arsenic immobilisation strategy under ambient conditions. Chemosphere, vol. 233, 2019, pp. 946−953. DOI: 1016/j. chemosphere.2019.06.020.

9. Nicol M., Zhang S., Tjandrawan V. The electrochemistry of pyrite in chloride solutions. Hudrometallurgy, vol. 178, 2018, pp. 116−123. DOI: 10.1016/j.hydromet.2018.04.013.

10. Nicol M. Does galvanic coupling with pyrite increase the rate of dissolution of chalcopyrite under ambient conditions? An electrochemical study. Hudrometallurgy, vol. 208, 2022, 105824. DOI: 10.1016/j.hydromet.2022.105824.

11. Ahtiainen R., Liipo J., Lundstoem M. Simultaneous sulfide oxidation and gold dissolution by cyanide-free leaching from refractory and double refractory gold concentrates. Minerals Engineering, vol. 170, 2021, 107042. DOI: 10.1016/j.mineng.2021.107042.

12. Ahtiainen R., Lundstroem M., Liipo J. Preg-robbing verification and prevention in gold chloride-bromide leaching. Minerals Engineering, vol. 128, 2018, pp.153−159. DOI: 10.1016/j.mineng.2018.08.037.

13. Ahtiainen R., Lundstroem M. Cyanide-free gold leaching in exceptionally mild chloride solutions. Journal of Cleaner Production, vol. 234, 2019, pp. 9−17. DOI: 10.1016/j. jclepro.2019.06.197.

14. Dong Z., Zhu Y., Han Y., Gu X., Jiang K. Study of pyrite oxidation with chorine dioxide under mild conditions. Minerals Engineering, vol. 133, 2019, pp. 106–114. DOI: 10.1016/j.mineng.2019.01.018.

15. Elomaa H., Rintala L., Aromaa J., Lundstroem M. Open circuit potential and leaching rate of pyrite in cupric chloride solution. Canadian Metallurgical Quarterly, vol. 57 (4), 2018, pp. 416–421. DOI: 10.1080/00084433.2018.1477652.

16. Wang Q., Hu X., Zi F., Qin X., Nie Y., Zhang Y. Extraction of gold from refractory gold ore using bromate and ferric chloride solution. Minerals Engineering, vol. 136, 2019, pp. 89–98. DOI: 10.1016/j.mineng.2019.02.037.

17. Wang J., Zeng H. Recent advances in electrochemical techniques for characterizing surface properties of minerals. Advances in Colloid and Interface Science, vol. 288, 2021, 102346. DOI: 10.1016/j.cis.2020.102346.

18. Liu T., Hu Y., Chen N., He Q., Feng Ch. High redox potential promotes oxidation of pyrite under neutral conditions: Implications for optimizing pyrite autotrophic denitrification. Journal of Hazardous Materials, vol. 416, 2021, 125844. DOI: 10.1016/j. jhazmat.2021.125844.

19. Liu T., Hu Y., Chen N., Xue L., Feng Ch., Ye Yu. Electrochemical investigation of the oxidation of pyrite in neutral solutions. Electrochimica Acta, vol. 393, 2021, 139078. DOI: 10.1016/j.electacta.2021.139078.

20. Jaramillo K., Vargas T. Kinetics of cupric leaching of pyrite in 4 M NaCl solutions. Canadian Metallurgical Quarterly, vol. 59 (3), 2020, pp. 360−367. DOI: 10.1080/00084433.2020.1780559.

21. Lampinen M, Seisko S, Forsström O, et al. Mechanism and kinetics of gold leaching by cupric chloride. Hydrometallurgy, vol. 169, 2017; pp. 103–111. DOI: 10.1016/j. hydromet.2016.12.008.

22. Zha L., Li H., Wang N. Electrochemical Study of Galena Weathering in NaCl Solution: Kinetics and Environmental Implications. Minerals, vol. 10(5) № 416, 2020. DOI: 10.3390/ min10050416.

23. Aikawa K., Ito M., Segawa T., Jeon S., Park I., Tabelin C. B., Hiroyoshi N. Depression of lead-activated sphalerite by pyrite via galvanic interactions: Implications to the selective flotation of complex sulfide ores. Minerals Engineering, vol. 152, 2020, 106367. DOI: 10.1016/j.mineng.2020.106367.

24. Consolazio N., Lowry G. V., Karamalidis A. K. Hydrolysis and degradation of dazomet with pyrite: Implications for persistence in produced waters in the Marcellus Shale. Applied Geochemistry, vol. 108, 2019, 104383. DOI: 10.1016/j.apgeochem.2019.104383.

25. Johnson A. C. Experimental determination of pyrite and molybdenite oxidation kinetics at nanomolar oxygen concentrations. Geochimica Et Cosmochimica Acta, vol.249, 2019, pp. 160−172. DOI: 10.1016/j.gca.2019.01.022.

26. Li L., Ghahreman A. The Synergistic Effect of Cu2+ Fe2+ Fe3+ Acidic System on the Oxidation Kinetics of Ag-Doped Pyrite. Journal of Physical Chemistry C, vol. 122(47), 2018, pp. 26897−26909. DOI: 10.1021/acs.jpcc.8b06727.

27. Schaible M. J., Pinto H. P., McKee A. D., Leszczynski J., Orlando T. M. Characterization and simulation of natural pyrite surfaces: A combined experimental and theoretical study. The Journal of Physical Chemistry C, vol. 123, 2019, pp. 26397−26405. DOI: 10.1021/acs. jpcc.9b07586.

28. Stojanov L., Vasilevski H., Makreski P., Jovanovski G., Mirceski V. Voltammetry of Solid Microparticles of Some Common Iron and Copper-Iron Sulfide Minerals. International Journal of Electrochemical science, vol. 17, 2022, 220346. DOI: 10.20964/2022.03.46.