Часть 2 (см.часть 1)
В 2005 г. издательством Elsevier (Амстердам, Сан-Диего, Лондон) выпущена монография «Достижения в технологии переработки золотых руд». Монография, изданная под общей редакцией М.Д. Адамса (М.D.Adams), представляет собой фундаментальный обзор общим объемом 1027 страниц, в котором отражен весь спектр вопросов, касающихся производства золота из рудного сырья, начиная от изучения вещественного состава руд и выбора рациональной технологии их переработки и заканчивая рекомендациями по проектированию, эксплуатации, реконструкции и закрытию (консервации) золотодобывающих предприятий. Монография состоит из 41 раздела (главы), в написании которых приняли участие 66 авторов из Канады, Австралии, США, ЮАР — стран, относящихся к ведущим производителям золота. Естественно, что представленные в данной монографии материалы привлекают особое внимание, поскольку они отражают современные представления «западного мира» о состоянии и перспективах развития мировой золотодобывающей промышленности. Не является исключением и 25-я глава книги, посвященная проблемам промышленного освоения ионообменной технологии извлечения золота из циансодержащих растворов и рудных пульп. На 30-й странице текста авторы главы (M.Kotze, B.Green и M.Virnig) в достаточно сжатой форме излагают основные принципы создания специальных ионообменных смол для золота, способы элюирования и регенерации смолы, методику их технологической оценки (включая адсорбционные свойства и прочностные характеристики анионитов), описывают имеющийся, пока еще не очень богатый промышленный опыт использования анионообменных смол на некоторых предприятиях «дальнего зарубежья».
Наибольший интерес в этом плане представляют приведенные в главе результаты технолого-экономического сопоставления смол с активированными углями, которые пока занимают явно доминирующее положение в зарубежной практике сорбционного извлечения золота из цианистых сред. Сопоставление сорбентов выполнено на основе экспериментальных исследований и опытных (пилотных и полупромышленных) испытаний, проведенных, в основном, компанией «Минтек» (Mintek, ЮАР) на золотосодержащих рудах, растворах и пульпах различного состава с использованием «симуляционных» методов (математическое моделирование технологических процессов). При этом делаются ссылки на последние достижения зарубежной отраслевой науки и химической промышленности по созданию высокоэффективных сильно- и среднеосновных анионообменных смол, к числу которых, в частности, отнесены созданные «Mintek» аниониты Miniх и AuRIX, использованные в технологических разработках в качестве альтернативных активированным углям сорбентов золота.
Сопоставление сорбентов (смолы, угля) произведено с учетом как положительных, так и отрицательных характеристик. При этом рассмотрены все 3 варианта сорбционной технологии, а именно: «сорбент — в пульпе» , «сорбент — в выщелачивании» и «сорбент — в растворе». Результаты экспериментальных исследований и технико-экономических расчетов по перечисленным выше вариантам приведены ниже.
Процесс RIP («смола — в пульпе»)
Изначальное назначение пульпового сорбционного процесса (CIP, RIP) — создание бесфильтрационной технологии цианирования, исключающей операции обезвоживания пульпы и получение осветленных золотосодержащих растворов, как это принято в классическом варианте полного илового процесса или в варианте с использованием метода противоточной декантационной промывки пульпы в сгустителях. Поэтому первоочередными объектами для применения CIP и RIP являются золотые руды с высоким содержанием глинистых фракций (шламов), создающих проблемы при сгущении и фильтрации образующихся при цианировании рудных пульп. Как правило, процессы CIP и RIP четко подразделяются на два этапа: I — выщелачивание золота (до полного перевода металла в цианистые растворы) и II — сорбция золота из пульп гранулированными сорбентами. Каждый этап в свою очередь состоит из нескольких стадий по числу последовательно установленных выщелачивающих и сорбционных аппаратов. Процесс выщелачивания производится в прямоточном режиме; процесс сорбции — в режиме противотока (сорбент — навстречу пульпе).
Первым предприятием «дальнего зарубежья», применившем технологию «смола — в пульпе» (RIP) для золотых руд, считается фабрика «Голден Джубили» (Golden Jubilee) в Южной Африке, которая до 1988 г. работала с применением обычного угольно-сорбционного процесса — CIP.
По своим масштабам (300-500 т руды в сутки) и целевой направленности Голден Джубили представляет собой, посуществу, опытно-промышленное предприятие, главной задачей которого являлась демонстрация возможностей процесса RIP в сопоставлении с угольной адсорбцией. Исходным сырьем для переработки на фабрике служат глинистые алюмосиликатные руды с высоким (до 50% по массе) содержанием шламовых фракций крупностью минус 0,074 мм.
По этому показателю, а также по исходному содержанию золота 0,9—1,6 г/т (в среднем 1,1 г/т), данные руды довольно близко соответствуют рудам, перерабатываемым на Нижне-Куранахской ЗИФ — первом российском предприятии, где в 1972—1973 гг. была реализована в крупных масштабах ионообменная технология извлечения золота.
Принципиальным отличием Голден Джубили от Нижне-Куранахской ЗИФ и других предприятий бывшего СССР, практикующих данную технологию, является принятый на фабрике способ элюирования золота из насыщенных смол растворами цианида цинка (Na2Zn(CN)4) вместо повсеместно использующегося в России и СССР способа элюирования с помощью кислых растворов тиомочевины. Это связано с тем, что в тот период за рубежом еще не было организовано промышленное производство селективных по золоту смол (типа Minix и AM-2B). Поэтому в сорбционном цикле была задействована «обычная» сильноосновная смола A161L, производимая по лицензии, для которой данный способ элюирования был признан наиболее рациональным. Снятие сорбированного золота из насыщенной смолы раствором основано на обратимой реакции, в результате которой анион золота снова трансформируется в растворимый комплекс, а цинк занимает освободившееся место на смоле. Последующая обработка (регенерация) смолы производится путем ее промывки серной кислотой с образованием исходного элюента Na2Zn(CN)4 (вращаемого в технологический процесс) с одновременной утилизацией цианида из газовой фазы. Золотосодержащий элюат NaAu(CN)2, концентрация золота в котором на 2-3 порядка выше, чем в жидкой фазе исходной цианистой пульпы после выщелачивания руды, перерабатывается методом электролиза с плавкой получаемых катодных осадков на металл Доре (золото-серебряный сплав. С целью интенсификации элюирования и сокращения продолжительности данной операции, она производится в режиме совмещенного электро-элюационного процесса, в котором раствор элюата непрерывно рециркулирует между электролизером и элюационной колонной.
Описанная технология регенерации смолы рассматривается разработчиками как «мечта» по сравнению с регенерацией золотосодержащих активированных углей и отнесена к числу главных преимуществ ионообменной технологии. Другими преимуществами RIР, выявленными в процессе сопоставительных испытаний на Голден Джубили, являются:
- меньшая (в 3—4 раза) загрузка смолы по сравнению с углем;
- более высокая емкость смолы по золоту: 4,0—6,0 кг Au на 1 т (вместо 0,8—1,5 кг/т при СIР) и соответственно значительно меньшее количество сорбента, подлежащего элюированию и регенерации;
- относительно низкие (примерно в 5 раз) механические потери смолы с хвостами цианирования.
Важно подчеркнуть, что прочность и долговечность ионообменных смол в гидрометаллургическом цикле всегда вызывала озабоченность технологов (а также и производителей смол) в связи со значительно более высокой стоимостью ионитов по сравнению с активированными углями. Кроме обычных факторов, вызывающих разрушение смолы (как и углей) в пульповом сорбционном процессе за счет абразивного действия рудных частиц и соударений, имеющих место при транспортировке, перекачке и грохочении сорбента, принимается во внимание и возможность так называемого «осмотического шока», который претерпевает смола при ее набухании и сжатии в последовательно протекающих процессах адсорбции и элюирования. Данный момент, в частности, отражен в методических рекомендациях по экспериментальному определению механической прочности смол с целью получения представления о возможных потерях сорбента в условиях полномасштабного производства.
С учетом указанных рекомендаций, компанией «Mintek» оценена прочность смолы А161L в контакторе с производительностью 100 тыс.т руды в месяц на руднике «Клуф» (Kloof) в Южной Африке. В процессе оценки были охвачены все операции: перемешивание смолы с рудной пульпой; транспортировка и сепарация (отделение от пульпы) смолы, которые протекают в условиях применения агитаторов с воздушным перемешиванием пульпы и эрлифтов для транспортировки смолы (вариант MINRIP). В каждом цикле (из общего числа 6 циклов) смолу подвергали кислотной (H2SO4) и щелочной (NaOH) обработке, прежде чем направляли на последующую операцию сорбции. По результатам испытаний потери смолы определены величиной 8 г на 1 т руды. Сопоставление этих результатов с результатами лабораторных тестов для той же смолы, а также других смол, позволило оценить ожидаемый «период жизни» смол для эксплуатируемых промышленных установок.
В целом, промышленные эксперименты, проведенные на Клуф, Голден Джубили, а также на фабрике «Пеньом» (Penjom) в Малайзии, практикующих ионообменную технологию цианирования, показали возможность снижения механических потерь смолы до уровня, позволяющего в значительной (а возможно и в полной) мере компенсировать разницу в стоимости используемых сорбентов.
С целью более полной оценки процесса RIP компанией «Mintek» произведено предварительное технико-экономическое сопоставление его с вариантом CIP в условиях, соответствующих оптимальному протеканию каждого из этих процессов (включая стадии сорбции, элюирования и регенерации сорбентов). Произведен ориентировочный расчет капитальных (САРЕХ) и эксплуатационных (ОРЕХ) затрат по вариантам RIP и CIP на условную производительность адсорбционной секции 25 тыс.т руды в месяц с ориентировочным («стандартным») составом жидкой фазы пульпы, поступающей на сорбцию, в мг/л: Аu — 5,0; Аg — 0,5; Zn — 2,0; Ni — 5,0; Сo — 1,0; Сu — 10,0 и Fе — 10,0.
Результаты расчетов показали, что для данных условий величины САРЕХ и ОРЕХ для варианта RIP соответственно на 33 и 50% ниже аналогичных величин по варианту CIP. Экстраполяции полученных данных на производительность предприятия от 10 до 300 тыс.т руды в месяц и переработку растворов с переменным содержанием золота (в пределах 0,5—10,0 мг/л), а также других сопутствующих ему металлов, дает экономию капитальных затрат в адсорбционно-элюационном цикле (с учетом регенерации сорбентов) в пределах от 10 до 38% и операционных расходов — от 28 до 55%. Отмечено, что главную долю затрат на оборудование для фабрики СIP составляет стоимость печи для регенерации угля.
В этой связи необходимо подчеркнуть, что ионообменные смолы, в отличие от углей, восстанавливают свою адсорбционную способность при использовании чисто гидрометаллургических способов. Функциональные группы смол имеют различные свойства, включая силу ионной связи. Поэтому для каждого типа смол разрабатываются и оптимизируются свои методы элюирования золота.
Для сильноосновных смол таковыми являются: обработка растворами цианида цинка, тиоцианата аммония и кислыми растворами тиомочевины. Каждый из этих способов имеет свои преимущества и недостатки и ни один из них не может рассматриваться как единственно приемлемый во всех случаях. Так например, для обычных смол типа А16L, как показал опыт фабрики «Голден Джубили», вполне приемлем метод элюирования цианидом цинка, в то время как для более селективной по отношению к золоту смолы Minix более эффективен способ элюирования тиомочевиной, которая обеспечивает гораздо более высокую скорость и полноту десорбции золота со смолы. То же самое относится и к сильноосновной смоле АМ-2В, применяемой на предприятиях СНГ.
Регенерация золото-селективных смол Minix и АМ-2В с переводом их обратно в ОН-форму производится достаточно просто: путем контактирования смолы с раствором гидроксида натрия. Элюирование золота из среднеосновных смол, в частности AuRIX 100, осуществляется непосредственно обработкой их раствором NaOH, при условии, что данный процесс совмещается с электролитическим осаждением золота из элюатов или интенсифицируется другим путем, например, введением в раствор щелочных солей карбоксильной кислоты. Прошедшая стадии элюирования смола вообще не требует дополнительной регенерации.
При наличии в насыщенной смоле цианидов, сопутствующих золоту, других металлов (медь, никель, кобальт, цинк, серебро и т.д.) последние выводятся из смолы обработкой ее соответствующими растворителями, в качестве которых используются: вода, разбавленная серная кислота, а также водные растворы NaCN или тиомочевины. Как правило, эти операции производят до элюирования золота.
Все стадии химической обработки смол протекают при умеренных температурах (не выше 60—70°С) и при атмосферном давлении.
В связи с вышесказанным, термическая реактивация углей в специальных печах рассматривается технологами и проектировщиками как наиболее «уязвимое» место угольно-сорбционного процесса в его «конкурентной борьбе» с ионообменной технологий извлечения золота.
-1+1
Потапов Е., 01.06.11 02:19:01
А как можно посмотреть или приобрести монографию: «Достижения в технологии переработки золотых руд»?