В золотосодержащих рудах и концентратах часто присутствуют серебро, тяжелые цветные металлы (медь, свинец, цинк, сурьма), уран, а также другие ценные компоненты, включая и «неметаллические», извлечение которых может представлять практический интерес. Проблема комплексного использования золоторудного сырья достаточно сложна и многообразна. В статье отражены лишь некоторые аспекты данной проблемы, касающиеся, главным образом, оценки комплексности золотосодержащих руд на ранней стадии изучения объектов (т.е. до начала проведения минералогических исследований и технологических изысканий), а также вытекающие из нее рекомендации по рациональному использованию указанных руд.
В соответствии с методическими разработками Иргиредмета /1, 2/, опирающимися на опыт мировой золотодобывающей промышленности и результаты многочисленных технологических исследований, все золотосодержащие руды рекомендуется подразделять на 3 основные категории:
А. Собственно золотые руды.
Б. Комплексные золотые руды.
В. Золотосодержащие руды цветных металлов.
Основным критерием для отнесения той или иной руды к соответствующей категории является относительная ценность золота (qAu) и сопутствующих ему металлов (qAg, qCu, qSb и т.д.), которые устанавливаются расчетным путем из соотношений:
qn = Qn : ∑Q и ∑Q = QAu + Q1 + Q2 + … + Qn
В данных выражениях QAu, Q1 … Qn — абсолютная ценность извлекаемых из руды золота и других полезных компонентов, выражаемая в соответствующих денежных эквивалентах (например, долл.США), а ∑Q — суммарная (совокупная) ценность золотосодержащей руды.
Сопутствующие золоту ценные компоненты предлагается разделить на 2 группы. К первой из них отнесены: серебро, медь, свинец, цинк, сурьма, вольфрам, молибден, уран, олово и другие цветные металлы, которые, как правило, образуют в рудах самостоятельные минеральные ассоциации и могут быть выделены при обогащении в легкореализуемую товарную продукцию.
Во вторую группу включены рассеянные элементы (селен, теллур и др.), железо, сера, марганец, мышьяк, барит, флюорит, кварц и прочие компоненты и минералы руды, вопрос об извлечении которых, за редким исключением, не может быть решен до разработки детальной технологической схемы обогащения и выбора места строительства горнообогатительного или металлургического предприятия.
Компоненты (цветные металлы), отнесенные к 1-й группе, а также золото, участвуют в определении величины Qn, которая рассчитывается по формуле:
Qn = Cn · Цn · Kn,
где Cn — массовая доля золота (г/т) и других цветных металлов (%); Цn — международная цена на металлы; Kn — коэффициент извлечения металлов из руды в конечную товарную продукцию, выражаемый в долях единицы.
Проведенный Иргиредметoм в 2005 г. анализ показателей работы более 200 предприятий (из 32 стран мира, включая Россию), осуществляющих или осуществлявших ранее переработку золотосодержащих руд различного состава по различным технологическим схемам, позволил установить среднюю величину KAu для данной группы предприятий, равную 0,85. При этом учтены показатели извлечения золота не только из кондиционных (в том числе технологически упорных) золотых и комплексных золотосодержащих руд, но также и из техногенного сырья (рудные отвалы, лежалые хвосты обогащения и др.). Ранее /3/ аналогичные расчеты были проведены Иргиредметом по группе предприятий, перерабатывающих серебросодержащие руды (28 фабрик), для которых установлены средние значения KAg и KAg соответственно 0,84 и 0,79. Аналогичные величины K для других цветных металлов по полному циклу (обогащение—металлургия) согласно расчетам, представленным в /3/, составили:
KCu = 0,80; KPb = 0,78; KZn = 0,75; KSb = 0,78
Опираясь на полученные данные, при определении величины относительной ценности металлов (qn) в золотосодержащих рудах значения К в принципе могут быть приняты одинаковыми для всех металлов и равными 0,8. Это значительно упрощает процедуру установления величин QAu и Qn, используя значения:
qAu = (CAu · ЦAu) / (∑ Cn · Цn) и qn = (Cn · Цn) / (∑ Cn · Цn)
По полученным значением устанавливается принадлежность конкретной золотосодержащей руды к указанным выше категориям («А», «Б» и «В»).
К собственно золотым рудам (A) рекомендуется относить руды, золото в которых является главным (профилирующим) ценным компонентом (qAu > qn) где n — любой, кроме золота, ценный компонент руды, и при этом величина qAu превышает 0,75. В комплексных золотых рудах (Б) золото остается профилирующим ценным компонентом (qAu > qn), однако относительная ценность его менее 0,75. Наконец, к золотосодержащим рудам цветных металлов (В) следует относить такие руды, где золото выполняет роль попутного ценного компонента (qAu < qn). Аналогичную классификацию рекомендуется применять и к серебросодержащим рудам.
Признавая определенную условность значения «граничного» коэффициента qAu = 0,75, следует отметить, что он в целом достаточно объективно отражает современное состояние и тенденции развития мировой золотодобывающей промышленности.
Важно подчеркнуть, что установление принадлежности золотосодержащей руды к тому или иному технологическому классу не только дает объективное представление о комплексном характере изучаемого сырья (что важно само по себе), но одновременно с этим позволяет более правильно определить принципиальную схему ее переработки.
Очевидно, что руды, относящиеся к группе «А», должны перерабатываться по золотой технологии, которая основана на использовании процесса цианистого выщелачивания, при необходимости дополняемого стадиями гравитационно-флотационного обогащения, а также (при переработке упорных руд) отдельными химико-металлургическими операциями: обжиг, автоклавное окисление, бактериально-химическое выщелачивание и др. Попутное извлечение из таких руд других цветных металлов является желательным, хотя и не всегда окупается стоимостью получаемой при этом дополнительной товарной продукции. Необходимо, однако, учитывать, что некоторые из этих металлов могут выступать в роли вредных примесей, ухудшающих показатели извлечения золота и осложняющих процесс обезвреживания сточных вод и хвостов гидрометаллургического процесса. Поэтому выведение данных металлов из технологического цикла в виде экологически безопасных продуктов (даже без их последующей реализации сторонним предприятиям) может оказаться экономически целесообразным.
Переработка руд группы «В» должна производиться (и производится) по технологиям, принятым в соответствующих подотраслях цветной металлургии: медной, свинцовой, сурьмяной и др., с обязательным извлечением золота как на стадии обогащения руд, так и на стадии металлургической переработки получаемых концентратов. Это обусловлено не только высокой ценностью и устойчивым рынком сбыта благородных металлов, но также относительно небольшими, как правило, затратами на их попутное извлечение из руд.
Наиболее просто эта проблема решается при обработке медных и свинцовых руд.
Извлечение меди из первичных (сульфидных) руд, в которых она присутствует, главным образом, в форме халькопирита, производят методом флотации с последующей пирометаллургической переработкой концентратов (обжиг, плавка на медный штейн, конвертирование штейна, огневое и электролитическое рафинирование получаемой черновой меди). Золото и серебро, присутствующие в медных концентратах, переходят при плавке в штейн, а затем — в медь, которые являются хорошими коллекторами благородных металлов (БМ). Разделение БМ и меди осуществляют на конечной стадии технологического процесса — при электролитическом рафинировании, где производят катодную медь высокой чистоты и анодные шламы с суммарной массовой долей золота и серебра 30–40%.
После несложной химической подготовки шламы направляют на аффинажный завод. В данном случае основные затраты по обогатительно-металлургическому циклу относят на производимую медь. Попутно извлекаемые золото и серебро дают предприятию дополнительную прибыль, которая в большинстве случаев является весьма значительной.
Аналогичная (пирометаллургии меди) технология применяется в никелевом и кобальтовом производстве. Как правило, золото присутствует в никеле-кобальтовых рудах в сочетании с серебром и металлами платиновой группы (платина, палладий, осмий, рутений, родий), которые, как и золото, концентрируются в анодных шламах электрорафинирования соответствующих цветных металлов и извлекаются в индивидуальные продукты на последующих стадиях аффинажа.
Что касается свинцовых руд, содержащих золото и серебро, то они всегда рассматривались как весьма благоприятное в технологическом отношении минеральное сырье. Это связано со следующими факторами.
В сульфидных рудах свинец в основном присутствует в форме галенита, обладающего значительной плотностью зерен (7,4–7,6) и высокой флотационной активностью. Это определяет возможность эффективного извлечения свинца (вместе с ассоциированными с ним золото- и серебросодержащими минералами) из руд методами гравитационно-флотационного обогащения. Разработанные реагентные режимы флотации галенита позволяют относительно легко отделять его от других сульфидов, в частности от сфалерита, халькопирита, пирита, арсенопирита, с получением кондиционных свинцовых концентратов, реализация которых, как правило, не представляет особых трудностей.
Как и медь, металлический свинец в расплавленном состоянии обладает прекрасным коллектирующим действием по отношению к БМ. Учитывая, что современная металлургия свинца базируется на использовании исключительно пирометаллургических процессов, это способствует достижению высоких показателей извлечения золота и серебра из свинцовых концентратов в соот-ветствующую высококачественную товарную продукцию.
Все применяемые в настоящее время варианты пирометаллургического производства свинца, включая: классическую технологию агломерационного обжига и восстановительную плавку огарков на черновой свинец; свинцово-цинковую шахтную плавку; КИВЦЕТ; содовую электроплавку и др., — сводятся, по существу, к образованию веркблея, который подвергают рафинированию с целью очистки от меди, мышьяка, сурьмы, цинка и других примесей. Золото и серебро выделяют на стадии рафинирования свинца («обессеребривание», купеляция) с получением в конечном итоге сплава благородных металлов с 95–97% содержанием суммы Аu и Ag,направляемого на аффинажные заводы.
Несколько более сложной, но также практически решаемой (и реализованной в промышленных масштабах) представляется проблема извлечения золота в качестве попутного продукта из сурьмяных руд. Сульфидные руды, содержащие золото и сурьму, перерабатываются, как правило, методом флотации с получением коллективных Sb-Аu концентратов. Извлечение сурьмы из концентратов чаще всего производят по схеме, включающей окислительный обжиг с последующей восстановительной плавкой огарка. Золото и серебро переходят при плавке в металлическую сурьму, которая (так же как Сu и Pb) является хорошим коллектором благородных металлов. Последующее извлечение Аu и Аg производят на конечной стадии рафинирования черновой сурьмы путем ее конвертирования при температуре около 900º. В процессе конвертирования основная масса сурьмы окисляется до летучего триоксида Sb2O3 и удаляется из расплава. По мере улетучивания сурьмы концентрация золота и серебра, а также остальных компонентов сплава (Cu, Pb и др.) соответственно возрастает. При получении достаточно богатых по содержанию БМ продуктов (суммарная массовая доля Au и Ag — 8–10%) последние переплавляют и передают на аффинажные заводы.
Альтернативой описанному способу является гидрометаллургическая переработка сурьмяных концентратов, основанная на сульфидно-щелочном (Na2S + NaOH) выщелачивании сурьмы с последующим электролизом сурьмяных растворов. Золото, остающееся в основной своей массе в остатках сульфидно-щелочного выщелачивания, может быть в последующем извлечено методом цианирования с соблюдением специальных технологических режимов.
Оценивая возможности извлечения золота из цинковых руд и концентратов, необходимо отметить, что современная технология производства цинка из сульфидных руд основана на процессах, которые изначально предполагают пиро- или гидрометаллургическую селекцию цинка и золота.
Пирометаллургическая технология включает окислительный обжиг цинковых концентратов с последующим восстановительно-дистилляционным обжигом получаемых огарков (при 1100°С), в процессе которого цинк испаряется и затем конденсируется в специальных холодильниках в виде жидкого металла. Благородные металлы (золото, серебро) остаются в твердом остатке дистилляционного обжига (раймовке), где также концентрируются другие цветные металлы, в том числе свинец и медь, железо, остатки цинка и углерода. Последующая переработка раймовки (преимущественно пирометаллургическими методами) приводит в конечном счете к получению чернового свинца и медно-свинцового штейна, коллектирующих в себе золото и серебро, которые и служат исходными материалами для извлечения драгоценных металлов.
Гидрометаллургическая технология производства цинка базируется на сернокислотном выщелачивании огарков окислительного обжига с последующим электролитическим извлечением цинка из растворов. Золото и серебро при этом остаются в кеках кислотной обработки, из которых они в принципе могут быть извлечены цианированием, тиокарбамидным или тиосульфатным выщелачиванием, а также комбинированным флотационно-гидрометаллургическим способом.
В обоих описанных вариантах «цинковой» технологии (пиро- и гидрометаллургической) попутное получение товарных золотосодержащих продуктов связано с целым рядом дополнительных дорогостоящих операций, применение которых на цинковых заводах обычно экономически не оправдывается. По этой причине золото в цинковых концентратах оплачивается по значительно меньшей цене по сравнению, например, с медными и свинцовыми концентратами, а иногда и вообще не оплачивается. Данный факт играет серьезную роль при определении возможностей комплексной переработки цинксодержащего золоторудного сырья.
Значительно более просто решается вопрос о попутном извлечении золота из урановых руд.
Известно, что извлечение урана (так же как и извлечение золота) предполагает использование гидрометаллургической технологии, основной стадией которой является сернокислотное выщелачивание. Последующее извлечение урана из сернокислых сред (растворов, пульп) проводят с применением адсорбции (на гранулированных ионообменных смолах), жидкостной экстракции и других процессов с получением в конечном итоге товарных урансодержащих продуктов: оксида урана или дитиоураната натрия. При наличии в рудах, наряду с ураном, золота технология дополняется стадией цианирования по хорошо отработанным в промышленности технологическим вариантам: полный иловый процесс, угольная (CIC,CIP,CIL) адсорбция, ионный обмен с переработкой получаемых богатых золотосодержащих продуктов плавкой на золотосеребряный сплав.
Все сказанное выше (в отношении медных, свинцовых и других руд цветных металлов) касается, прежде всего, материалов, отнесенных по классификации Иргиредмета к группе «В», золото в которых рассматривается в качестве попутного ценного компонента.
Что касается руд группы «Б» (комплексные золотые руды), то их переработка базируется на применении комбинированных схем, сочетающих элементы «золотой» технологии с процессами извлечения сопутствующих золоту других цветных металлов. В совокупности это обеспечивает достаточно высокую степень комплексности использования минерального сырья.
На подавляющем большинстве предприятий золотодобывающей промышленности, где осуществляется переработка комплексных руд, извлечение тяжелых цветных металлов ограничивается получением «ликвидных» (т.е. удовлетворяющих рыночным требованиям) флотационных, редко — гравитационных концентратов, которые затем передают на соответствующие заводы других подотраслей цветной металлургии. При этом предпринимаются меры, обеспечивающие максимально возможное извлечение золота и серебра непосредственно на месте в конечную товарную продукцию (золотосеребряный сплав), а в некоторых случаях и с получением аффинированных металлов Аu и Ag. Данная цель достигается, главным образом, за счет применения процесса цианирования, развернутых схем гравитационного обогащения руд, а также целого ряда других операций, специально предназначенных для переработки собственно золотых, в том числе и технологически упорных руд. Более подробная информация по указанному вопросу, включая специфику взаимоотношений между предприятиями золотодобывающей промышленности и предприятиями-потребителями производимых концентратов (перерабатываемых в основном пирометаллургическими способами), приведена в /2, 4, 5/ и других монографических изданиях. Этому же вопросу посвящен и специальный доклад Иргиредмета /6/, представленный на ХХIV Международном конгрессе по переработке минерального сырья в Пекине (2008 г.).
Очевидно, что проблема рационального использования руд, относящихся к категории «Б», представляется наиболее сложной как с технолого-экономической, так и с научной точки зрения. В то же время ее решение связано с реализацией больших потенциальных возможностей в плане совершенствования технологии обогащения и металлургической переработки рудного сырья. Именно на примере комплексных руд с высокой относительной ценностью и золота, и других сопутствующих ему цветных металлов можно проиллюстрировать, как научно-техническое достижение одной подотрасли цветной металлургии (медной, сурьмяной, урановой и др.) может способствовать развитию другой подотрасли, в частности, золотодобывающей промышленности. Данная тема, однако, заслуживает отдельного, более детального рассмотрения, так же, впрочем, как и ряд других моментов, относящихся к проблеме комплексного использования золоторудного сырья и не нашедших отражения в публикуемой статье. К таковым, в частности, могут быть отнесены:
- проблема извлечения серебра на предприятиях золотодобывающей промышленности;
- особенности переработки золотых руд, содержащих ртуть, вольфрам, молибден, рассеянные элементы (селен,теллур), барит, флюорит, кварц и другие полезные компоненты, попутное извлечение которых часто оказывает существенное влияние на общую экономику применяемых технологий;
- утилизация отходов горно-обогатительного и металлургического производств с учетом специфики переработки золотосодержащих руд.
Уместно напомнить, что в середине 80-х годов прошлого столетия Иргиредметом, при участии предприятий и организаций Всесоюзного объединения «Союззолото» проведена инвентаризация производственных отходов золотодобывающей промышленности СССР. Инвентаризацией было охвачено 36 предприятий, входящих в состав 11 производственных объединений. Осуществлена классификация отходов (вскрышые горные породы, лежалые хвосты обогащения, оборотные воды и т.д.); выявлена динамика их образования и использования по каждому предприятию и в целом по отрасли на период до 1990 г. Составлена комплексная программа перевода предприятий на малоотходную технологию, включая перечень необходимых научно-исследовательских, проектных и строительных работ.
Распад СССР и переход на рыночные отношения не позволили привести намеченную программу в действие. Тем не менее, многие положения этой программы и сегодня представляются весьма актуальными и свидетельствуют о больших возможностях золотодобывающей промышленности в плане повышения комплексности использования сырья на действующих и проектируемых предприятиях отрасли.
ЛИТЕРАТУРА
1. Лодейщиков В.В., Васильева А.В. Методические рекомендации по типизации руд, технологическому опробованию и картированию коренных месторождений золота. — Иркутск: ОАО «Иргиредмет»,1997. — 164 с.
2. Лодейщиков В.В. Технология извлечения золота и серебра из упорных руд: В 2-х томах. — Иркутск: ОАО «Иргиредмем,1999. — 786 с.
3. Лодейщиков В.В., Игнатьева К.Д. Рациональное использование серебросодержащих руд. — М.; Недра,1973. —287 с.
4. Innovations in Gold and Silver Recovery: Phase IY // RandoL- Colorado: Randol Intern. Ltd, 1992. —Vol. XV- XVII. — P. A.I-A. 1940.
5. Котляр Ю.А., Меретуков М.А., Стрижко А.С. Металлургия благородных металлов: Учебник. В 2-х кн. - М.: МИСИС.Издательский дом «Руда и металлы», 2005. — 824 с.
6. Lodeischikov V.V. Problems of Coast-effective Used of Complex Gold Ores//Proceedings of XXIV Int. Miner. Processing Congress.— Beijing, China, 24-28 Sept. 2008 — P.1710—1719
-0+0
Gen&Kap, 01.10.11 20:49:58
Cпасибо сайту за интересную статью. Однако успехи в технологиях извлечения металла очевидны, но ... тупиковые.Требования экологов о переходе к процессам извлечения металлов без вреда для окружающей среды все настоятельнее требуют перехода к подземному выщелачиванию. Об этом в статье -ни слова. Интересны данные о новых коллекторах золота в природе кроме ртути - о меди, сурьме, свинце. Открытия новых коллекторов должны привлечь внимание поисковиков.Так извлечение золота из ртути предсказал писатель А. Толстой "Гиперболоид инженера Гарина". Но применяя более двухсот лет ртуть для амальгамации золота, никто не догадался о попытках извлечения золота из месторождений Альмаден (Испания),Нью-Альмаден (Сев. Америка), Пламенное и др. (Чукотка) и т.д. Удивительна находка платиноидов в нефти и угле.Слаба аналитическая база в определении содержания и таких коллекторов золота, как йод, хлор, фтор, углерод, марганец и др. Согласен с автором статьи о необходимости сбора сведений о техногенных отходах в металлургии, ГОКов. Россия уже обожглась на дешевизне продаваемого апатитового сырья на удобрение, из которого на западе извлекали бесплатные редкоземельные элементы. История продолжается. Япония скупает на Чукотке металлолом, извлекая из него драгметаллы и подбирается к отвалам Иультинского оловянно-вольфрамового гиганта якобы для дорожного покрытия. А в этих отвалах редкие элементы.
Просьба к авторам сайта. Дайте,если можно подборку статей об успехах аналитической базы минерального сырья, о лабораторных и полевых анализаторах. Это поможет избежать поисковикам пропусков месторождений, а практикам -лишних расходов по изучению валовых проб.К примеру, поисковики получают определения только 20-40 элементов (на западе -60!). Анализы грешат небольшой чувствительностью,слабой сходимостью в результатах разных лабораторий,отсутствием данных по указанным выше элементам-коллекторам золота.Практики же несут лишние расходы по анализу валовых проб, отправляя их порой в ЮАР ( как, например, анализ пробы золото-серебряного месторождения Валунистое на Чукотке). Поиск новых месторождений удорожается и затягивается из-за такого пустяка, как отсутствие полевых анализаторов на широкий спектр элементов (особенно столь дефицитных ныне редких и рассеянных). Очень надеемся на продолжение темы о комплексности золоторудного сырья. gkaplenkov@mail.ru