Некоторые возможности переработки упорных золотых руд

Лодейщиков В.В., гл.науч.сотрудник, д.т.н., профессор — ОАО «Иргиредмет»
Золотодобыча, №117, Август, 2008

Одной из тенденций развития мировой золотодобывающей промышленности, так же как и других подотраслей цветной металлургии, является планомерное снижение качества перерабатываемого сырья. Это проявляется, с одной стороны, в снижении общего содержания золота в исходных рудах, а с другой стороны, — в увеличении доли так называемого «упорного» золота, которое не может быть извлечено наиболее простым и повсеместно используемым в промышленности цианистым выщелачиванием. Основную проблему при этом создают пиритные и мышьяково-пиритные руды с золотом микронных размеров, тесно ассоциированным с сульфидами железа. Очень часто такие руды содержат сорбционно-активное углистое вещество, что еще в большей степени повышает их упорность в цианистом процессе.

По мнению экспертов, доля технологически упорных сульфидных и углисто-сульфидных золотых руд с пирит-арсенопиритовой минерализацией может быть оценена величиной 30-40% от общих мировых запасов золота в недрах, т.е. является весьма значительной. Поэтому даже в условиях постоянно растущей цены на золото (уже превысившей порог в $800 за тройскую унцию или $27 за 1 г), проблема рационального использования руд данного типа продолжает оставаться одной из наиболее актуальных.

В 2007 г. Иргиредметом подготовлен обстоятельный аналитический обзор, освещающий состояние и перспективы развития технологии извлечения золота из упорных пиритных и мышьяково-пиритных руд (включая их углистые разновидности) /1/. Представленные в обзоре материалы свидетельствуют о том, что современная золотодобывающая промышленность располагает целым рядом процессов и методов, позволяющих эффективно перерабатывать указанные руды с достижением высоких технологических и экономических показателей.

Наиболее проработанными и освоенными в промышленных масштабах являются варианты, основанные на предварительном вскрытии золотосодержащих сульфидов путем окислительного обжига, автоклавного окисления и бактериально-химического выщелачивания с последующим цианированием получаемых продуктов. Каждый из этих вариантов обладает своими преимуществами и недостатками, в связи с чем выбор оптимального варианта для каждого конкретного объекта (руда, концентрат) определяется исходя из особенностей вещественного состава перерабатываемого сырья, географических и экономических условий функционирования будущего предприятия.

К особенностям вещественного состава руд относятся:

- содержание, гранулометрическая характеристика и морфология золота в руде;

- характер ассоциации золота с основными рудными и породообразующими компонентами; доля исходного и «упорного» золота в руде, измельчаемой до различной степени крупности;

- массовая доля золотосодержащих сульфидов (пирит, арсенопирит) и соотношение этих сульфидов в исходном сырье;

- наличие углистого вещества, его сорбционная активность и способность аккумулировать тонкодисперсное золото (см.Золотодобыча, №116);

- присутствие карбонатов и других минеральных примесей, определяющих возможность использования «кислотных» методов вскрытия сульфидов (автоклавное и бактериальное окисление).

Перечисленные выше особенности, устанавливаемые в процессе химико-минералогических исследований руды, в сочетании с методами «диагностического» выщелачивания (рациональный или технический анализ) позволяют уже на этой стадии получить определенное представление о степени упорности исследуемого сырья и возможностях применения различных методов подготовки его к цианированию, прогнозировать показатели извлечения золота.

Окончательное заключение делают после проведения экспериментальных технологических исследований по каждому альтернативному варианту, которые должны проводиться по определенной программе с использованием принятых в мировой практике методических рекомендаций.

Географо-экономические условия функционирования предприятия включают в себя:

- местоположение предприятия, приближенность его к промышленным центрам и транспортным магистралям;

- масштабы производства и планируемые сроки эксплуатации;

- возможность кооперации с другими горно-металлургическими предприятиями, расположенными в этом же регионе (прежде всего с предприятиями цветной металлургии, например, медеплавильными заводами);

- возможность и целесообразность утилизации присутствующих в пиритных золотых концентратах серы (производство серной кислоты) и мышьяка с учетом потребностей региона и страны в целом в указанных продуктах;

- экологическая обстановка в зоне предполагаемого строительства и целый ряд других факторов, включая обеспеченность предприятия водой, электроэнергией, высококвалифицированной рабочей силой и т.д.

Влияние указанных факторов «географо-экономического» характера на эффективность производства и выбор оптимального варианта металлургической переработки сульфидного золоторудного сырья проиллюстрировано в представленном Аналитическом обзоре на примере многочисленной группы промышленных предприятий, осуществляющих переработку упорных золотых руд по различным технологиям.

При этом важно отметить, что все три отмеченные выше варианта подготовки такого типа руд к гидрометаллургической переработке (обжиг, автоклавное окисление и биохимическое выщелачивание сульфидов) обеспечивают на одном и том же сырье, как правило, близкие показатели извлечения золота и характеризуются вполне сопоставимыми удельными материальными и энергетическими затратами на производство единицы товарной продукции. Поэтому именно географо-экономические факторы в данном случае могут иметь определяющее значение.

Существенным моментом при выборе оптимальной технологии переработки упорных золотых руд является планируемый на данном предприятии способ ведения горных работ.

В одном из докладов на Международном симпозиуме по обработке золотых руд (Канада, 2005) представлены интересные статистические данные, увязывающие себестоимость переработки золоторудного сырья, в том числе технологически упорного, с производительностью предприятия и применяемыми на нем системами добычи руды /2/. Эти данные позаимствованы из опубликованных ежегодных докладов различных горных компаний за 2004 г. Они показывают, что наибольшее значение определение рационального способа переработки руды или концентрата приобретает при открытой добыче руды, когда эксплуатационные затраты по обогатительно-металлургическому комплексу существенно превышают таковые по горному цеху. В случае подземной добычи руды, особенно в условиях маломасштабного производства, затраты на добычу руды значительно превышают затраты на ее переработку. Поэтому основной акцент при изучении возможности улучшения экономических показателей на таких предприятиях делается на снижение стоимости горных работ.

При больших объемах производства благоприятные возможности в плане снижения общих затрат обычно ассоциируются с «фабричной» технологией, тем более в случае переработки упорных руд. В таких условиях доля затрат на переработку руд (обогащение, металлургия) может достигать 80%, и основные резервы улучшения экономических показателей работы таких предприятий во многом определяются эффективностью применяемых на них технологий извлечения золота из руд.

Опыт работы многочисленных золотодобывающих предприятий показывает, что в большинстве случаев пиритные золотые руды хорошо подвергаются флотационному или гравитационно-флотационному обогащению. Это позволяет сконцентрировать более 90% золота в небольшом по объему количестве концентрата, с выходом последнего от 150 до 250% (в среднем 200%) от суммарной массовой доли сульфидов в исходной руде. Отсюда вытекает целесообразность применения к таким рудам технологии механического обогащения с получением отвальных по золоту хвостов и концентратов, подвергаемых металлургической переработке.

Тем не менее, в практике извлечения золота из упорных пирит-арсенопиритовых руд имеется немало примеров, когда на металлургическую обработку направляются не концентраты, а исходные, то есть необогащенные руды. Это связано не только с увеличением сквозного извлечения металла из руды за счет исключения потерь металла при флотации, но и снижением суммарных эксплуатационных затрат по «перерабатывающему» комплексу в целом, когда для достижения высоких показателей извлечения металла в цикле обогащения требуется применение сложных многостадиальных схем с большим набором обогатительного оборудования, включение в схему дополнительной операции цианирования хвостов обогащения, либо, наконец, создание систем раздельного хранения технологических отходов обогатительного и металлургического переделов.

В подтверждение вышесказанному можно сослаться на тот факт, что из 9 действующих в мире промышленных установок по автоклавному окислению пиритных и мышьяково-пиритных золотосодержащих материалов 5 практикуют переработку этим способом необогащенных руд и только 4 применяют данную технологию к флотационным концентратам. Аналогичная тенденция наблюдается и на предприятиях, применяющих окислительный обжиг, где в последние годы создано несколько крупномасштабных, производительностью от 0,5 до 4 млн.т в год, промышленных установок по обжигу исходных руд.

В принципе, такой подход приемлем и в случае применения к упорному золоторудному сырью и биогидрометаллургической технологии при условии, что продолжительность процесса бактериального выщелачивания, определяемая по количеству биоокисляемой сульфидной серы, будет значительно снижена по сравнению с переработкой флотационных концентратов, а система охлаждения пульпы, нагреваемой за счет экзотермических реакций окисления сульфидов, соответственно упрощена.

Необходимо отметить, что при выборе оптимального варианта металлургической переработки упорных золотых руд и концентратов учитываются не только существующее технолого-аппаратурное оформление и показатели того или иного процесса, но и возможности дальнейшего усовершенствования данного процесса с целью повышения его эффективности и экологической безопасности.

Применительно к обжиговой технологии это связывают, например, с применением для обжига руд кислорода вместо воздуха и созданием компактных и относительно недорогих систем пылегазоочистки, обеспечивающих требуемые санитарные нормы.

Интересные перспективы усматриваются в процессом окислительного обжига крупнокусковых руд (порядка 30 мм) с использованием, например, обычных прокалочных печей. Считается, что в некоторых случаях такой вариант может оказаться достаточно эффективным, допуская возможность последующего выщелачивания золота из обожженного материала в режиме кучного цианирования. Особенно это касается высококарбонатных руд, которые непригодны для переработки «кислотными» методами, например, биоокислением.

Основными направлениями усовершенствования бактериально-химического процесса следует считать:

- применение агитаторов нового типа, позволяющих производить аэрацию пульпы без применения специальных воздуходувок и тем самым существенно снизить энергозатраты;

- использование в цикле бактериального выщелачивания комбинаций мезофильных и термофильных бактерий, предупреждающих или ограничивающих до минимума образование тиоцианатов при последующем гидрометаллургическом извлечении золота;

- применение различных вариантов кучного бактериального выщелачивания руд и рудных концентратов.

Что касается автоклавной технологии, то главное внимание в последнее время направлено на создание и использование новых конструкционных материалов для изготовления наиболее ответственных деталей автоклавов с целью повышения надежности и безопасности их работы, а также на совершенствование систем нагрева и охлаждения пульпы до и после автоклавирования. Немаловажное значение при этом имеет осуществление мероприятий по повышению коэффициента использования кислорода, в том числе за счет вывода из газовой фазы «балластных» примесей (CO2 и др.).

В заключение необходимо коснуться перспектив использования некоторых альтернативных методов переработки упорных золотосодержащих руд и концентратов пирит-арсенопиритового типа. К таким методам могут быть отнесены:

- цианирование после «сверхтонкого» помола или азотнокислого выщелачивания сульфидов;

- высокотемпературное (безавтоклавное) хлоринационное выщелачивание — гидрохлорирование;

- хлоридовозгоночный обжиг;

- плавка с медным или свинцовым «коллектором».

Сущность перечисленных методов и возможности их промышленного применения в золотодобывающей отрасли достаточно подробно описаны в монографиях /3,4/, многочисленных зарубежных и отечественных журнальных публикациях, а также в материалах различных международных конгрессов, конференций, симпозиумов.

Создание в последние годы промышленных мельниц специального назначения (SAM, ISAMILL и др.), позволяющих осуществлять измельчение рудных материалов до «микронной» крупности, открывает новые возможности для применения технологии сверхтонкого помола как метода механического вскрытия дисперсного золота из сульфидов или продуктов их окисления. Эффект от применения данного технического приема может быть усилен за счет протекания при данном способе измельчения различных механохимических процессов, способствующих разрушению кристаллической решетки сульфидов и освобождению связанного с ними дисперсного золота. Однако эти же механохимические процессы могут вызвать серьезные проблемы как в цикле цианирования, так и при последующей химической очистке сточных вод и хвостов гидрометаллургического процесса, в связи с образованием большого количества примесей, переходящих в цианистые растворы и вызывающих повышенный расход растворителя — NaCN. Данный факт в сочетании с высокими энергетическими затратами может сделать процесс «сверхтонкого» помола сульфидных материалов неприемлемым как с технологической, так и с экологической точки зрения.

Маловероятным, по крайней мере в ближайшие годы, представляется и широкомасштабное использование в мировой (и тем более в российской) золотодобывающей промышленности различных вариантов азотнокислого выщелачивания пиритных и мышьяково-пиритных руд и концентратов перед их последующим цианированиeм (NITROX, ARSENO, REDOX). Главными причинами этого следует считать сложность аппаратурного оформления, высокую токсичность процесса (связанную с образованием при выщелачивании ядовитых паров оксидов азота) и трудности регенерации расходуемой азотной кислоты, относящейся, как известно, к числу коллективных растворителей для большой группы минеральных компонентов.

По аналогичным причинам не может быть признан рациональным метод переработки пиритных золотых концентратов с применением высокотемпературного хлоринационного выщелачивания (процессы INTEC COPPER, INTEC GOLD, HYDROCOPPER). Данный способ обладает определенными перспективами как альтернатива пирометаллургическим процессам извлечения меди (а также и золота) из халькопиритовых концентратов и в этом плане заслуживает самого пристального внимания. Не исключено, что горячее гидрохлорирование может найти применение и при переработке некоторых золотосодержащих концентратов с преимущественной арсенопиритовой минерализацией, поскольку растворение FeAsS (как и халькопирита) протекает в относительно «мягких» режимных условиях. Что же касается пиритных концентратов, то они в данном процессе проявляют повышенную технологическую упорность и их переработка только с целью извлечения золота связана с большими затратами, которые могут окупаться лишь при высоком содержании металла в исходном сырье.

Малоперспективным для пиритных золотых концентратов следует признать и хлоридовозгоночный обжиг (с переводом золота в газовую фазу и его последующим улавливанием из возгонов водными растворами). Основным объектом применения процесса хлоридовозгонки остается комплексное сырье, содержащее, наряду с золотом, другие цветные металлы и допускающее возможность утилизации присутствующих в этом сырье серы и железа.

Более реальной представляется пирометаллургическая переработка концентратов (плавка с коллектором). Однако наиболее приемлемым вариантом в данном случае остается передача этих концентратов на действующие медеплавильные заводы при соблюдении взаимовыгодных для производителя и потребителя этих концентратов условиях. Организация такого пирометаллургического процесса непосредственно на золотоизвлекательных фабриках, особенно при небольших масштабах производства, как показывает мировой опыт, представляется нерациональной.

Естественно, что представленные выше выводы и рекомендации носят предварительный характер и не могут восприниматься как «абсолют». Тем не менее, они должны учитываться при решении проблемы переработки упорных золотых руд и концентратов с пирит-арсенопиритовой минерализацией, планируемых к производству на предприятиях российской золотодобывающей промышленности.

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Лодейщиков В.В. Извлечение золота из упорных сульфидных и углисто-сульфидных руд: Аналитический обзор.-Иркутск; ОАО «Иргиредмет», 2007. — 183 с.

2. McMullen J., Goode J.R. and Kondos P.D. The Recovery of gold from low Grade and Refractory Ores. What´s next?//Processing of the Int.Symp. On the Treatment of the Gold Ores/August 21-24, 2005, Calgary, Canada/.P.353-372.

3. Innovations in Gold and Silver Recovery: Phase IV // Randol.-Colorado:Randol Intern.Ltd, 1992.

4. Лодейщиков В.В. Технология извлечения золота и серебра из упорных руд: в 2-х томах. — Иркутск: ОАО «Иргиредмет», 1999. -786 с.


-0+0
Просмотров статьи: 4094       

Комментарии, отзывы, предложения

Уважаемые посетители сайта! Пожалуйста, будьте как дома, но не забывайте, что в гостях. Будьте вежливы, уважайте родной язык и следите за темой: «Некоторые возможности переработки упорных золотых руд»


Имя:   Кому:


Введите ответ на вопрос (ответ цифрами) "пять прибавить 3":