ООО «НИЦ «Гидрометаллургия» (Санкт-Петербург, Россия)

В. А. Пучкина, научный сотрудник, puchkina-v@gidrometall.ru
Е. А. Кузас, начальник научно-технического отдела, канд. техн. наук, kuzas-e@gidrometall.ru
И. В. Фоменко, генеральный директор, канд. техн. наук, fomenko-i@gidrometall.ru

С использованием модели сжимающегося ядра исследована кинетика растворения вторичных фаз в процессе кондиционирования пульпы автоклавного окисления шихты сульфидного золотосодержащего концентрата месторождения Пионер с известняком. Изучено влияние температуры (60–95 °С), концентрации H₂SO₄ (60–80 г/дм³) и продолжительности процесса (25–120 мин) на общую степень растворения автоклавного остатка. Повышение температуры или концентрации H₂SO₄ в указанных диапазонах в течение 120 мин кондиционировани я увеличивало степень растворения автоклавного остатка с 32,1 до 59,7 % и с 40,1 до 51,6 % соответственно. Основными железосодержащими вторичными фазами, которые растворялись на этапе конди ционирования и могли оказывать влияние на расход извести при последующей нейтрализации пульпы перед цианированием, являлись: основной сульфат железа (FeOHSO₄), гидрокси(гидро)-сульфат железа (FeSO₄([O, S]H)), сульфат трехвалентного железа (Fe₂(SO₄)₃) и смешанный сульфат двух- и трехвалентного железа (FeSO₄·Fe₂(SO₄)₃·(H₂O)₁₄). Фазы ярозита ((K, H₃O)Fe₃(SO₄)₂(OH)₆) и гематита (Fe₂O₃) при кондиционировании практически не растворялись. Содержание скородита (FeAsO₄·(H₂O)₂) было незначительным. Получено кинетическое уравнение, определены значения кажущейся энергии активации (42,6 кДж/моль) и порядка реакции по концентрации H₂SO₄ (2,4). Установлено, что при увеличении продолжительности процесса кондиционирования скорость (приращение степени) растворения автоклавного остатка снижалась, вероятно, из-за повышения концентрации общего железа в растворе и его переосаждения в составе вторичных соединений. Это свидетельствует о наличии внутридиффузионных затруднений и протекании процесса кондиционирования в смешанной области (переход от кинетического к внутридиффузионному режиму).

1. Lemos F. A., Nascimento M., Moreira Júnior G. R., Andrade V. R. et al. Recovery of gold from refractory ore employing pressure oxidation. REM: International Engineering Journal. 2025. Vol. 78, No. 1. DOI: 10.1590/0370-44672023780116
2. Zhang Yu., C ui C., Lin S., Li H. et al. In-situ electrochemical study on the effects of Fe(III) on kinetics of pyrite acidic pressure oxidation. Acta Geochimica. 2024. Vol. 43, No. 4. pp. 814–825.
3. Asamoah R. K., Zanin M., Gascooke J., Skinner W., Addai-Mensah J. Refractory gold ores and concentrates part 1: mineralogical and physico-chemical characteristics. Mineral Processing and Extractive Metallurgy: Transactions of the Institute of Mining and Metallurgy. 2021. Vol. 130, Iss. 3. pp. 240–252.
4. Navas Jaramillo S. J., Gonzalez Zuñiga R. E. Characteristics of mineralization of refractory gold and its influence on cyanide gold leaching rates: a case study in Pituca II, Zamora Chinchipe, Ecuador. Minerals. 2025. Vol. 15, Iss. 5. 523. DOI: 10.3390/min15050523
5. Wang X., Qin W., Jiao F., Yang C. et al. Mineralogy and pretreatment of a refractory gold deposit in Zambia. Minerals. 2019. Vol. 9, Iss. 7. 406. DOI: 10.3390/min9070406
6. Liu Y., Ng W. S., Chen M. Optimization of arsenic fixation in the pressure oxidation of arsenopyrite using response surface methodology. Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review. 2024. Vol. 45, Iss. 2. pp. 101–113. DOI: 10.1080/08827508.2022.2127703
7. Ng W. S., Liu Y., Chen M . The effect of curing on arsenic precipitation and kinetic study of pressure oxidation of pyrite and arsenopyrite. Minerals Engineering. 2022. Vol. 185. 107675. DOI: 10.1016/j.mineng.2022.107675
8. Ng W. S., Liu Y., Wang Q., Chen M. The fate of the arsenic species in the pressure oxidation of refractory gold ores: practical and modelling aspects. Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review. 2023. Vol. 44, Iss. 2. pp. 155–187.
9. Sedelnikova G. V., Kurkov A. V., Smirnov K. M. Autoclave oxidation of refractory gold-sulfide concentrates in Russian Federation. Theory and practice of recent five years. Tsvetnye Metally. 2016. No. 8. pp. 24–32.
10. Zavalyuev A. S., Rogozhnikov D. A., Fomenko I. V., Lyakh S. I. Conditioning of POX slurry and its effect on pressure oxidation performance of refractory gold sulphide ore. Tsvetnye Metally. 2023. No. 1. pp. 44–50.
11. Gomez M. A., Becze L., Cutler J. N., Demopoulos G. P. Hydrothermal reaction chemistry and characterization of ferric arsenate phases precipitated from Fe2(SO4)3–As2O5–H2SO4 solutions. Hydrometallurgy. 2011. Vol. 107. pp. 74–90.
12. Strauss J. A., Bazhko V., Ventru ti G., Liguo X., Gomez M. Arsenic behavior during the treatment of refractory gold ores via POX: characterization of Fe–AsO4–SO4 precipitates. Hydrometallurgy. 2021. Vol. 203. 105616. DOI: 10.1016/j.hydromet.2021.105616
13. Fleming C. A. Basic iron sulphate – a potential killer in the processing of refractory gold concentrates by pressure oxidation. Minerals & Metallurgical processing. 2010. Vol. 27, No. 2. pp. 81–88.
14. Liu Y., Wei Sung N. G., Chen M. Th ermodyn amic analysis of iron and arsenic species distribution and phase variation of pyrite and arsenopyrite under acidic oxidation relevant to refractory gold ores. Hydrometallurgy. 2025. Vol. 236. 106496. DOI: 10.1016/j.hydromet.2025.106496
15. Li C., Wei C., Yi S., Fan G. et al. Formation of iron hydroxysulphate phases in the hematite process by hydrolysis of ferric sulphate. Hydrometallurgy. 2019. Vol. 189. 105112. DOI: 10.1016/j.hydromet.2019.105112
16. Liu Y., Xia F., Yang Y., Chen M. Thermodynamic analysis and in situ PXRD study of mineralogy phase transformation of arsenopyrite in acid pressure oxidation. Minerals Engineering. 2024. Vol. 205. 108486. DOI: 10.1016/j.mineng.2023.108486
17. Strauss J. A., Yahorava V., Gomez M. A . Pressure oxidation in gold circuits: basic ferric arsenate sulphate and basic ferric sulphate behavior in downstream processing. Proceedings World Gold and Nickel-Cobalt, Conference of Metallurgist, Canadian Institute of Mining, Metallurgy, and Petroleum. 2017. 13 p.
18. Zaytsev P. V., Fomenko I. V., Chugaev L . V., Shneerson Ya. M. Pressure oxidation of double refractory raw materials in the presence of limestone. Tsvetnye Metally. 2015. No. 8. pp. 41–49.
19. J. C. Gathje, G. L. Simmons. Method for pressure oxidizing gold-bearing refractory sulfide ores having organic carbon. Patent USA, No. 5851499. Published: 22.12.1998.
20. Hidalgo T., Kuhar L., Beinlich A., Putnis A. Kinetics and mineralogical analysis of copper dissolution from a bornite/chalcopyrite composite sample in ferric-chloride and methanesulfonic-acid solutions. Hydrometallurgy. 2019. Vol. 188. pp. 140–156.
21. Kuzas E., Sandalov I., Karimov K., Kritskii A. et al. Kinetics of iron collector leaching in HCl and HF media. Metals. 2024. Vol. 14, Iss. 9. 1077. DOI: 10.3390/met14091077
22. Kuzas E., Sandalov I., Kritskii A., Karimo v K. Leaching kinetics of iron collector containing PGMs. Metals. 2024. Vol. 14, Iss. 12. 1416. DOI: 10.3390/met14121416
23. Levenspiel O. Chemical reaction engineering. 3rd ed. New York : Wiley, 1999. 668 р.
24. Kakovsky I. А., Naboichenko S. S. p. Thermodynamics and kinetics of hydrometallurgical processes. Almaty : Nauka, 1986. 267.