Ионообменная технология извлечения золота: взгляд из «дальнего зарубежья». Часть 1

Лодейщиков В.В. - д.т.н., профессор, гл.науч.сотр. ОАО Иргиредмет

Добыча золота из руд коренных месторождений производится, главным образом, на основе использования процесса цианирования. В этом процессе золото селективно выщелачивается из измельченной руды в щелочной среде слабыми (десятые доли грамма на литр) растворами цианистых солей и затем, так же селективно, извлекается из растворов различными методами с получением в итоге конечной товарной продукции — металла.

Благодаря своим технологическим, экономическим, а также (как это ни странно звучит на первый взгляд) экологическим преимуществам перед другими альтернативными вариантами металлургической переработки золоторудного сырья, цианирование вот уже на протяжении более 110 лет прочно занимает главное место в технологии производства золота. С его помощью за последние 20 лет в мире добыто более 90% металла. В настоящее время из многих сотен действующих золотоизвлекательных фабрик лишь единицы работают без применения цианирования. И такая тенденция, очевидно, сохранится еще на долгие годы.

Цианирование руд на ЗИФ применяется как в качестве единственного процесса, так и в сочетании с другими технологическими операциями, в частности — с гравитационным и флотационным обогащением руды. Главным назначением этих операций является концентрирование золота и золотосодержащих минералов в относительно небольшом объе­ме материала и тем самым сокращение затрат по металлургическому циклу. Особое значение это имеет при переработке упорных для цианирования руд, содержащих плотные и нерастворимые в NaCN золотоносные минералы, первую очередь — сульфиды железа: пирит и арсено-пирит. При наличии в рудах тонковкрапленного (эмульсионного) золота в сульфидах схемы переработки руд и концентратов дополняются химическим, термохимическим или биохимическим вскрытием золотосодержащих сульфидов (окислительный обжиг, автоклавное выщелачивание, бактериальное окисление) перед поступлением рудных продуктов в цикл цианистого выщелачивания. В ряде случаев для этой цели используют методы тонкого и сверхтонкого измельчения руды (концентрата) до крупности, позволяющей обнажить (хотя бы частично) поверхность мельчайших зерен золота и тем самым обеспечить их контакт с выщелачивающим раствором.

Использование комбинированных технологических схем, сочетающих процесс цианирования с различными операциями вскрытия и концентрирования золота, создает возможность переработки золотых руд любого состава по полному циклу непосредственно на месте их добычи: от руды до металла, принимаемого аффинажными заводами. На некоторых предприятиях технологический цикл дополняется также операциями рафинирования, позволяющими получать высококачественный металл с массовым содержанием золота до 99,99%.

Достаточно ответственной стадией цианирования, как и любого другого гидрометаллургического процесса, является выделение золота из получаемых при выщелачивании растворов. Следует подчеркнуть, что цианированию на золотодобывающих предприятиях подвергаются материалы с очень широким диапазоном содержания металла: от бедных руд, вскрышных пород и хвостов механического обогащения, содержащих менее 1 г/т Аu, до богатых гравиоконцентратов, содержание золота в которых достигает сотен и тысяч граммов на 1 т. Это обуславливает необходимость применения различных методов осаждения золота из растворов. Для бедных по металлу растворов применяют цементацию золота цинковой пылью (процесс Меррилл-Kpoy) или адсорбцию на активированных углях. Переработка растворов, получаемых при цианировани богатых гравитационных концентратов, а также при элюировании насыщенных золотом активных углей, преимущественно осуществляется с использованием электролитического способа осаждения.

Качественно новым этапом развития цианистого процесса явилась разработка и внедрение в промышленную практику методов извлечения золота непосредственно из цианистых рудных пульп (без их предварительного обезвоживания: сгущения, фильтрации) с помощью искусственных гранулированных сорбентов. В этом варианте растворенное в цианиде золото выделяется из пульпы на гранулах сорбента, размер которых значительно превышает крупность частиц измельчаемой руды. Нагруженный золотом сорбент затем отделяют от пульпы на специальных дренажных устройствах и обрабатывают в отдельном цикле до получения товарного золотосодержащего продукта.

В зависимости от характера перерабатываемой руды и других факторов сорбция золота из пульп осуществляется либо после предварительного выщелачивания (вариант «сорбент в пульпе» или по английской транскрипции — «sorbent-in pulp», SIP), либо одновременно с выщелачиванием руды (вариант «сорбент — в выщелачивание», «sorbent-in leach», SIL). В случае применения метода сорбции к осветленным золотосодержащим растворам, например, при кучном цианистом выщелачивании, данный метод называют «сорбент в растворах» «sorbent-in solution», SIS). На предприятиях, работающих c одновременным применением технологии «фабричного» цианирования и кучного выщелачивания, часто используют два варианта сорбции: «пульповой» (SIP, SIL) и «растворный» (SIS).

После снятия (элюирования) золота, сорбент, как правило, подвергают химической или термической регенерации с целью восстановления его сорбционной активности. Отрегенерированный сорбент возвращают в основной технологический цикл для повторного использования. Это позволяет до минимума сократить расход сорбента (обладающего достаточно высокой стоимостью), ограничив его механическими потерями за счет истирания абразивной рудной пульпой в процессах SIP и SIL.

Развитие сорбционных методов извлечения золота из цианистых пульп и растворов в настоящее время осуществляется по двум основным направлениям:

1. Угольная адсорбция,

2. Ионный обмен.

Основополагающей базой по 1-му направлению явились научные разработки Горного Бюро США (Burea of Mines, USBM), связанные с использованием гранулированных активных углей, прежде всего, применительно к условиям кучного цианистого выщелачивания золота. Первое «коммерческое» предприятие кучного выщелачивания с угольной адсорбцией было создано на руднике «Кортез» (штат Невада) в 1974 г. для переработки отвалов горных пород, содержащих менее 2,5 г/т Аu. Продемонстрировав свою эффективность и потенциальные преимущества над ранее применявшимся процессом Меррилл-Кроу, метод угольной адсорбции золота был «широко» принят отраслью и перенесен из кучного выщелачивания в фабричную технологию переработки руд в вариантах CIP («уголь — в пульпе») и CIL («уголь — в выщелачивание).Уже в 70-х годах прошлого столетия в США были построены несколько крупных золотоизвлекательных фабрик, работающих с использованием данной технологии. Затем угольно-адсорбционный процесс быстро распространился по планете и в настоящее время принят на вооружение практически во всех странах, производящих извлечение золота из рудного сырья. Научные и прикладные основы данного процесса широко освещены в зарубежных и отечественных монографических изданиях /1—6 и др./, многочисленных журнальных статьях и материалах различных международных конгрессов, конференций и симпозиумов. Имеется подробная информация и о работе отдельных золотодобывающих предприятий, применяющих угольную адсорбцию в различных сочетаниях, применительно к самым разнообразным типам золоторудного сырья: исходным рудам; флотационным концентратам; текущим и лежалым хвостам обогащения руд; огаркам окислительного обжига; продуктам автоклавного и биохимического окисления и другим материалам, извлечение золота из которых производится на основе использования цианистого процесса. Интересный материал в этом плане представлен, в частности, в аналитическом обзоре Иргиредмета «Золотоизвлекательные фабрики мира», выпущенном институтом в 2005 г. Из общего количества, порядка 240 ЗИФ, представленном в данном обзоре, около 100 применяют цианирование с угольной адсорбцией золота. В это число входят и несколько предприятий российской золотодобывающей промышленности (ЗИФы Покровская, Самартинская, Дарасунская, Нежданинская, Кубака), введенные в строй в последние годы прошлого и первые годы нынешнего столетия.

В настоящее время технология цианирования с угольной адсорбцией золота является преобладающей в «западном мире» и рассматривается как своего рода революция в золотодобывающей промышленности. По мнению большинства зарубежных экспертов, данная технология является универсальной и может быть применена при переработке различных по составу золотосодержащих руд и концентратов, исключая серебряные и золотосеребряные руды, для которых более рациональным остается процесс Меррилл-Кроу (цементация цинковой пылью).

Вместе с тем информация, поступающая в последние годы из «дальнего зарубежья» и основанная на результатах научных исследований и опыте работы ряда предприятий, которые осуществляют гидрометаллургическую переработку золоторудного сырья, заставляет несколько усомниться в правомочности тезиса об универсальности угольно-сорбционного процесса и о неоспоримых преимуществах угольных сорбентов для извлечения золота из цианистых сред. В основном это связано с последними достижениями зарубежной отраслевой науки в области изучения, создания и использования ионообменных смол в качестве альтернативы активированным углям.

В этой связи уместно напомнить, что в Советском Союзе ионообменная технология извлечения золота из цианистых пульп (процессы RIP — «смола — в пульпе» и RIL — «смола — в выщелачивание») используется в промышленных масштабах уже с 1969 г. Пионером в данной области явился гидрометаллургический завод №2 (ГМЗ-2) Навоийского горно-металлургического комбината в Узбекистане, являющийся одним из крупнейших в мире производителей золота (порядка 50 т металла в год).

История становления и развития данного предприятия — это история создания не только отечественной (СНГ), но и мировой современной технологии извлечения золота из сравнительно убогих руд (2-3 г/т Au) с применением новейших достижений науки и техники. Благодаря работам, проведенным институтом ВНИИХТ под руководством академика Б.Н.Ласкорина, и опыту работников ЦНИЛ НГМК, приобретенному при использовании сорбционной технологии извлечения урана из пульп (гидрометаллургический завод №1 того же комбината), была разработана схема ионообменного процесса извлечения золота из цианистых пульп, отработана технология десорбции золота и регенерации смолы. В 1968 г на Приднепровском химическом комбинате (г. Днепродзержинск, Украина) была синтезирована селективная по золоту ионообменная смола АМ-2Б, которая затем была использована на   ГМЗ-2 и других золотоизвлекательных фабриках СССР, применяющих данный технологический процесс. К их числу относятся фабрики: Нижнекуранахская, им.Матросова, Карамкенская, Многовершинная, Северо-Енисейская, Кочкарская и Олимпиадинская (РФ); ГМЗ-3 НГМК (окисленные руды Кокпатасского и Даугызтауского месторождений, Ангренская и Марджанбулакская (Узбекистан); а также Макмальская (Кыргызстан) и Араратская (Армения).

Таким образом, в конце прошлого столетия ионообменный процесс извлечения золота был реализован на подавляющем большинстве золотодобывающих предприятий бывшего СССР (исключая Кумтор в Кыргызстане, Дарасунскую и ряд других фабрик РФ с угольно-сорбционной технологией, а также некоторые ЗИФ России и Казахстана, практикующие другие способы цианирования золоторудных материалов).

Освоение ионообменной технологии на перечисленных выше предприятиях советской и российской золотодобычи проходило при активном участии отраслевых научно-исследовательских организаций (ВНИИХТ, Иргиредмет, ВНИИ-1, ЦНИГРИ и др.). От института «Иргиредмет» к этим работам были привлечены наиболее квалифицированные специалисты-металлургии: А.А.Пунишко, В.М.Муллов, В.Е.Дементьев, В.В.Амбаров, В.К. Чернов и др.

Следует признать, что проведенная в 70-х и последующих годах ХХ-го века повсеместная реконструкция действующих ЗИФ СССР с ориентацией их на ионообменный способ извлечения золота, носила до некоторой степени «волевой» характер, что соответствовало существовавшей в тот период жесткой централизации управления отраслью со стороны объединения «Союззолото» и Минцветмета СССР в целом. Однако одновременно с этим, нельзя не учитывать и тот факт, что в результате освоения ионообменной технологии произошел резкий подъем научно-технического уровня производства золота в стране, освоен целый ряд новых для отрасли производственных процессов и образцов технологического оборудования (аппараты-перемешиватели с дренажными устройствами, сорбционные колонны, пульсационное оборудование, электролизеры и т.д.); существенно возрос профессиональный уровень инженеров, техников и рабочих, обслуживающих эти процессы и оборудование. Советский Союз и отечественная отраслевая наука вышли на передовые рубежи в мире в данной области гидрометаллургического производства золота.

Многие технические решения, реализованные в ходе внедрения ионного обмена в золотодобывающую промышленность России, носят инновационный характер и нигде до этого в мире не применялись. К таковым могут быть отнесены, в частности, следующие:

 1. Процесс раздельного цианирования песковой и иловой фракций руды (после предварительного ее измельчения в цианистых растворах) с переработкой по ионообменной технологии (RIP) только шламистой части пульпы. В условиях Куранахской ЗИФ данный способ позволил:

- применить пульповой сорбционный процесс при сохранении принятого ранее грубого помола руды (до минус 0,3-0,4 мм) и тем самым существенно (на 15—20%) снизить расход электроэнергии на измельчение;

- вывести в отвал до 20—25% рудного материала (в виде песков с содержанием золота ниже, чем в общих хвостах фабрики), не подвергая этот материал дополнительному сорбционному выщелачиванию;

- улучшить условия сорбции золота на смолу, облегчить процесс отделения сорбента от пульпы и его регенерацию благодаря снижению до минимума количества в пульпе абразивных частиц руды.

Перевод фабрики со схемы полного илового процесса на технологию раздельного цианирования с ионообменным окончанием позволил при обработке сопоставимых по содержанию золота руд повысить извлечение металла на 4,5% и в 2,6 раза увеличить на тех же площадях производительность фабрики по руде.

2. Последовательная (двухстадиальная) ионообменная сорбция серебра и золота из цианистых пульп при переработке комплексных Аu-Аg руд с раздельной регенерацией получаемых на каждой стадии насыщенных смол. Технология, реализованная на Карамкенской ЗИФ, позволила достичь достаточно высоких показателей извлечения металлов для такого типа руд (Au — 94%; Аg — 77%). Значительно позднее аналогичный вариант был осуществлен и за рубежом применительно к условиям угольно-сорбционного процесса.

3. Ионообменный способ извлечения золота при цианировании углистых флотационных концентратов, характеризующихся высокой естественной сорбционной активностью (ЗИФ им.Матросова). Особенностью принятой на фабрике технологии является то, что эффект от использования процесса RIP усиливается за счет введения в цианистую пульпу пассивирующих добавок ( данном случае — керосина), которые образуют экранирующие пленки на поверхности частиц органического углерода, предотвращая их контакт с растворенным золотом, тем самым снижая  потери металла с хвостами.

4. Применение ионообменной технологии цианирования к продуктам биохимического вскрытия упорных золотосодержащих концентратов на Олимпиадинской ЗИФ с извлечением золота из концентратов на уровне 94%. Аналогов такой технологии в мире пока не существует.

К сказанному следует добавить и колоссальный опыт, накопленный отраслевой наукой по изучению тиомочевины (тиокарбамида) как новoго и перспективного растворителя золота. В ионообменной технологии тиомочевина используется в качестве элюента золота из насыщенных смол, а через этот цикл в России и Узбекистане проходит более сотни тонн золота ежегодно. Естественно, что имеющийся опыт манипулирования с тиокарбамидными растворами, содержащими золото, представляется весьма ценным и для решения проблемы использования тиокарбамида, как растворителя золота, непосредственно в рудном цикле, в качестве альтернативы щелочным цианидам.

Представленные материалы приобретают особую актуальность в настоящее время, когда в печати начинает активно дискутироваться вопрос о расширении области применения ионообменной технологии и в странах «западного мира».

Литература:

1. Техника и технология извлечения золота из руд за рубежом/под ред.В.В.Лодейщикова.-М.: Металлургия, 1973.-277 с.

2. Мс Quiston Ir.F.W. and Shoumaker R.S. Gold and Silver Cyanidation Plant Practice.— New-York: A.I.M.E. publication (перевод с англ. И.С. Стахеева). — Vol p.—1981.

3. Меретуков М.А., Орлов A.M. Металлургия благородных металлов (зарубежный опыт). - М.:Металлургия,1991.- 416 с.

4. Innovations in Gold and Silver Recovery: Phase IV (Randol.-Colorado: Randol Intern. Ltd, 1992. - Vol. 15-17. P.A.I-A.I940.

4. Лодейщиков В.В. Технология извлечения золота и серебра из упорных руд: в 2-х томах.-Иркутск: ОАО «Иргиредмет»,1999, 775 с.

5.  Царьков В.А. Опыт работы золотоизвлекательных предприятий мира.- М.:Издат.дом «Руда и металлы»,2004.-112 с.

Продолжение. Часть 2

Продолжение. Часть 3

Часть 4 - Окончание


-0+1
Просмотров статьи: 20376, комментариев: 3       

Комментарии, отзывы, предложения

Марина, 18.09.11 17:48:07

Спасибо, написано по человечески, понятно.

Лариса, 07.06.17 15:16:58 — ОАО «Иргиредмет»

От ГП "СМОЛЫ" за хорошие отзывы!

Arman Yernazar, 02.12.17 21:06:21 — armanye@gmail.com

Добрый вечер! Спасибо за предоставленный материал.

Арман

Уважаемые посетители сайта! Пожалуйста, будьте как дома, но не забывайте, что в гостях. Будьте вежливы, уважайте родной язык и следите за темой: «Ионообменная технология извлечения золота: взгляд из «дальнего зарубежья». Часть 1»


Имя:   Кому:


Введите ответ на вопрос (ответ цифрами) "один прибавить 4":