Комплексное использование золотоурановых руд

Технология переработки комплексных золото- и урансодержащих руд интересна прежде всего тем, что она представляет собой наиболее яркий пример, когда достижения одной подотрасли цветной металлургии «проникают» в другую подотрасль (в данном случае —урановой в золотодобывающую и наоборот), обеспечивая при этом больший технологический и экономический эффект.

Важно отметить, что золото и уран в рудах, как правило, не образуют совместных минеральных ассоциаций, т.е. генетически не связаны между собой. В комплексных золотоурановых рудах основная масса урана представлена обычно уранинитом (UO₂), а золото преимущественно ассоциировано с пиритом, массовая доля которого в рудах колеблется в пределах от долей процента до 3–5%. При этом очень часто золото в пирите образует тонкую и эмульсионную вкрапленность, что придает золотоурановым рудам «упорный» характер. По некоторым сведениям, в рудах данного типа встречается золото, ассоциированное с тухолитом (смесь урановых минералов с органическим веществом неопределенного состава, который покрывает поверхность золотин, препятствуя их смачиванию и растворению в выщелачивающих растворах). Однако такие примеры достаточно редки.

С учетом отмеченных выше особенностей вещественного состава комплексных руд, содержащих уран и золото, современная технология их переработки базируется на 4-х основных технологических процессах: сернокислотном выщелачивании урана, цианировании, флотации и окислительном обжиге, которые могут применяться в различной последовательности и в различных сочетаниях, удачно дополняя друг друга. Это позволяет организовывать производство золота и урана из комплексных руд в рамках одного и того же предприятия, работающего по схеме с полностью законченным циклом обработки руды.

Типичными примерами предприятий такого рода являются «Vaal Reefs», «Buffelsfontein Gold» и «ERGO», функционирующие в ЮАР /1–3/.

В составе «Vaal Reefs» действует несколько урановых и золотоизвлекательных фабрик с общей производительностью порядка 6 млн т и годовой добычей золота более 35 т. Классическая технология переработки руды, добываемой подземный способом, первоначально состояла из следующих основных операций: тонкое измельчение, выщелачивание золота цианистыми растворами с последующей адсорбцией металла из нефильтрованных пульп гранулированным активированным углем (процесс CIP), выщелачивание урана (H₂SO₄), нейтрализация и складирование хвостов. В последующие годы для данного объекта разработана концепция FUG («флотация-уран-золото»), согласно которой руду перерабатывают по схеме: грубое измельчение; коллективная флотация золота и урана; сернокислотное выщелачивание урана из концентрата; нейтрализация и цианирование остатков кислотной обработки; доизмельчение и цианирование хвостов флотации , CIP.

На «Buffelsfontein Gold» переработку руды производят по схеме, включающей кислотное выщелачивание урана, цианирование золота, флотацию пирита из хвостов цианирования, обжиг пиритного концентрата (с получением H₂SO₄) и цианирование огарка.

Горнодобывающий комплекс «ERGO» является крупнейшим предприятием мира, осуществляющим переработку лежалых хвостов обогащения золото- и урансодержащих руд. Сырьевую базу предприятия составляют хвосты цианирования 18-и старых хвостохранилищ района East Rand с общими запасами (по состоянию на начало 1995 г.) 370 млн т и средним содержанием Au 0, 47 г/т, U — 34 г/т и массовой долей пиритной серы — 0,63%.

Схема переработки лежалых хвостов (после гидравлического размыва отвалов), представленной на рис., состоит из следующих основных операции: флотация уран- и золотосодержащего пирита; H₂SO₄ — выщелачивание концентрата с экстракционным извлечением урана из растворов, окислительный обжиг концентрата с цианированием огарка по технологии полного илового процесса; переработку обжиговых газов на серную кислоту; цианирование хвостов флотации по технологии CIL (выщелачивание золота с одновременной адсорбцией металла из пульпы активированным углем); осаждение золота из фильтратов «огаркового»  цикла и элюатов CIL цементацией на цинковую пыль; H₂SO₄ обработку цементата и плавку его на золотосеребряный сплав (металл Доре).

Годовая производительность комплекса составляет 20 млн т руды, 7,2 т золота, 160 т U₃O₈ и 475 тыс. т серной кислоты.

В составе предприятия функционирует самая крупная в мире фабрика, работающая по угольно-сорбционной технологии извлечения золота (90 тыс. т руды в сутки).

Поскольку технология извлечения урана и золота из руд базируется на многих общих принципах и предполагает использование целого ряда одинаковых процессов, это способствует эффективному переносу достижений одной подотрасли в другую.

Так, например, исходя из опыта уранового завода (ГМЗ-1) Навоийского горнометаллургического комбината в Узбекистане, ионообменная технология извлечения металлов из пульп была успешно освоена и на входящих в состав комбината золотодобывающих предприятиях, в том числе на ГМЗ-2, осуществляющем гидрометаллургическую переработку относительно бедных по содержанию золота руд крупнейшего в мире месторождения «Мурун-Тау».  Это послужило толчком к широкому внедрению данного технологического процесса и на других предприятиях золотодобывающей промышленности СССР. В результате произошел резкий подъем научно-технического уровня производства золота в стране; освоен целый ряд новых для отрасли производственных процессов и технологического оборудования (аппараты-перемешиватели с дренажными устройствами; сорбционные колонны с фиксируемым слоем угля; пульсационное оборудование; электролизеры и т. д.). Многие из этих достижений впоследствии были использованы и для усовершенствования угольно-сорбционной технологии извлечения золота.

Из практики работы золотоурановой промышленности возник эффективный вариант коллективной сорбции меди и золота из цианистых сред на активированный уголь с последующим раздельным элюированием металлов из насыщенного угля и раздельной переработкой «медных» и «золотых» элюатов (совместная разработка ERGO (ЮАР) и AARL (США). Первоначальная цель процесса — снижение расхода меди, попадающей в процесс CIL в результате использования при флотации медного купороса (активатора пирита). Данная разработка, позволяющая извлечь медь из цианистых сред в виде соответствующего товарного продукта и одновременно регенерировать связанный с ней цианид, впоследствии принята на вооружение предприятиями золотодобывающей промышленности, осуществляющими переработку медистых золотых руд с применением цианистого процесса.

На фабрике «Buffelsfontein Gold» в 1979 г. создана и успешно функционирует установка по доизвлечению растворенного в NaCN золота порошкообразным активированным углем с флотационным выделением насыщенного золотом угля вместе с пиритом в коллективный концентрат. Переработку пиритного концентрата затем производят по технологии «окислительный обжиг и цианирование огарка».

Данный вариант сорбционно-флотационной технологии, описанный еще в 1943 г. /4/, представляется достаточно перспективным, особенно учитывая научно-технические разработки института «Иргиредмет» по созданию модифицированных активных углей, обеспечивающих высокую скорость и полноту осаждения золота с получением богатых по содержанию металла насыщенных углей /5/.

Важным примером «сотрудничества» урановой и золотой технологий является использование золотосодержащих пиритов.

Известно, что многие пириты и пиритные концентраты содержат инкапсулированное золото, извлечение которого цианированием возможно только после предварительного его вскрытия химическим или термохимическим способом. Одним из таких способов является автоклавное окисление, широко применяемое в золотодобывающей промышленности. В этой связи следует отметить, что эффект кислотного окисления пирита под давлением, как фактор, улучшающий показатели последующего цианирования золота, впервые установлен именно на урановом заводе «Vaal Reefs» при обработке автоклавным методом пиритсодержащего U-Au концентрата. Отмечено, что извлечение урана в растворы в указанных условиях усиливается благодаря генерации серной кислоты при окислении пирита, а также разрушению некоторых упорных минералов урана (brannerite). Одновременно с этим происходит освобождение из пирита ассоциированного с ним упорного золота, которое становится доступным для последующего цианирования.

На этом же предприятии была построена опытно-промышленная установка бактериального окисления сульфидов — ВIOX (15 т/сут.), предназначенная для проведения испытаний технологии извлечения урана и золота. К этому моменту уже был накоплен определенный опыт по использованию BIOX на упорных золотосодержащих концентратах (разработки компании «Gencer», завод «Fairview» в ЮАР и др.), который, несомненно, был использован при изучении биогидрометаллургического процесса переработки комплексных U-Au концентратов. В то же время в ходе испытаний на Vaal Reefs установлен целый ряд интересных зависимостей между степенью окисления пирита, коэффициентом извлечения урана в сернокислые растворы и степенью вскрытия золота при BIOX. Выявлено влияние флотореагентов, ионов CN-, CNS- на эффективность деятельности микроорганизмов. Данные результаты представляются весьма важными и для других предприятий, осуществляющих переработку упорных золотосодержащих руд по технологии «флотация-BIОX-цианирование».

Как уже было отмечено выше, основным методом переработки  пиритных концентратов на золотоурановых предприятиях является окислительный обжиг, позволяющий производить необходимую для выщелачивания урана серную кислоту. Очень часто этот процесс осуществляют без должного учета возможностей последующего извлечения золота из огарков. Применяют высокие температуры и сильно-окислительную атмосферу, которые благоприятны для производства кондиционных сернистых газов, но, как правило, приводят к образованию огарков с очень плотной структурой зерен, золото в которых покрыто пленками расплавленных силикатов и недоступно воздействию цианистых растворов. Для переработки таких огарков на предприятии «Buffelsfontein Bed Tappings»  (содержание Au в огарках 25–30 г/т) принята технология цианирования CIP с предварительной обработкой огарков горячими растворами NaOH (16 ч при 90° С и рН=12) /1/. При хорошем извлечении золота (95%) данный вариант характеризуется значительными эксплуатационными затратами, главным образом из-за высокого расхода NаОН (порядка 80 кг на 1 т огарка). Это делает неприемлемым применение его к рядовым пиритным огаркам, большинство которых характеризуется гораздо более низким содержанием металла. Между тем, опытом работы золотодобывающих предприятий и многочисленными технологическими исследованиями (в том числе и работами Иргиредмета) определен оптимальный режим обжига пиритных золотосодержащих концентратов, обеспечивающий приемлемое извлечение золота из огарков без применения щелочной обработки и других дорогостоящих подготовительных операций. Например, применение данного режима обжига на обогатительно-металлургическом комплексе «ERGO» позволило получать извлечение золота при цианировании пиритных огарков (Au 10–15 г/т) на уровне 90% и выше.

Подводя итоги вышесказанному, следует подчеркнуть, что «содружество» золотой технологии с производством тяжелых цветных металлов, естественно, не ограничивается золотоурановыми рудами. Примеры такого рода характерны и для других комплексных руд, содержащих, например, золото и медь, золото и свинец, золото и сурьму и т. д. Более подробно этот вопрос освещен в докладе Иргиредмета на ХХIV Международном конгрессе в Пекине, (2008 г.) /6/.

ЛИТЕРАТУРА

1. Innovations in Gold and Silver Recovery.—Phase IV/Randol.—Colorado:Randol Intern. Ltd, 1992.Vol.15–17P.A.1–A.

2. Котляр Ю.A., Меретуков M.A. Металлургия благородных металлов. M.: АСМИ, 2002.  — 466 с.

3. Золотоизвлекательные фабрики мира: Аналитический обзор /ОАО «Иргиредмет», В.В. Лодейщиков. — Иркутск, 2005. —447 с.

4.  Плаксин И. Н.  Металлургия благородных металлов. — М.: Металлургиздат, 1943.— 420 с.

5. Противоточная сорбционно-флотационная технология извлечения золота с применением порошкообразного модифицированного угля/Н.А. Дементьева, В.К. Чернов, Д.И. Коган, С.Б. Леонов // Анализ, добыча и переработка полезных ископаемых: Сб. науч. тр. , посв.  125-летию института «Иргиредмет». — Иркутск: ОАО «Иргиредмет», 1998. — С. 251–253.

6. Lodeischikov V.V. Problems of Coast-effective Used of Complex Gold Ores//Processing of XXIV Int. Miner. Processing Congress.—Beijing, China, 24–28 Sept.—P.1710–1719.

-0+0

• Содержание сайта
• Комментарии
• Главная страница