Сравнение технологий и стоимости обезвреживания отходов гидрометаллургических процессов извлечения золота

Петров В.Ф., Петров С.В., Отдел охраны окружающей среды ОАО «Иргиредмет»
Золотодобыча, №164, Июль, 2012

Одним из самых распространенных растворителей золота в гидрометаллургических процессах является цианид. Хвосты процессов цианирования содержат комплекс токсичных веществ: остаточных количеств вводимого реагента, продуктов реакции цианида с рудными минералами — цианидных комплексов металлов, а также тиоцианатов.

На присутствие перечисленных веществ в природных средах установлены экологические ограничения (предельно допустимые концентрации), по требовательности, не уступающие мировым экологическим нормативам, а в ряде случаев и превосходящие их. Так, предельная концентрация синильной кислоты в воздухе рабочей зоны не должна превышать 0,3 мг/м3, в воздухе населенных мест 0,01 мг/м3 (среднесуточная проба). В воде водоемов рыбохозяйственного значения предельно допустимой концентрации цианидов установлены уровнем 0,05 мг/дм3, тиоцианатов — уровнем 0,09 мг/дм3.

Защита окружающей среды от техногенного воздействия технологий цианирования золотосодержащих материалов является обязательной для действующих предприятий, а развитие и использование наиболее эффективных природоохранных решений актуально как в научном, так и в практическом плане. Важное значение имеют экономические показатели применяемых природоохранных технологий. При эксплуатации дорогих процессов детоксикации загрязнений снижаются конкурентные возможности предприятия, оно имеет меньше средств для развития технологий, в том числе и природоохранных. Следует отметить, что большинство российских золотодобывающих предприятий расположено в зонах с положительным природным водным балансом (количественное превышение осадков над испарениями), что усложняет решение природоохранных задач.

Защита воздушного бассейна района расположения технологий цианирования осуществляется двумя путями: очисткой газовых выбросов с высокой концентрацией синильной кислоты и принудительным рассеиванием остальных выбросов из производственных помещений через систему вентиляционных труб. В связи с тем, что пары HCN легче воздуха, экологических и санитарных проблем при рассеивании обычно не возникает.

С целью максимально возможного сокращения или полного исключения сбросов сточных вод практически на всех золотодобывающих предприятиях России практикуется применение систем полного оборотного водоснабжения. При этом свежая вода используется только в случаях технической необходимости и для восполнения потерь обычно ее количество не превышает 8–12 % от общего водопотребления. Из технологических схем исключаются операции, требующие больших расходов воды, особенно свежей, такие операции заменяются на маловодные. Это позволяет стабилизировать водные балансы в технологии и снизить расход применяемых реагентов. При оптимальной организации технологического процесса относительно расходов воды, особенно минимизации расходов свежей воды, излишки технологических растворов, подлежащих обезвреживанию перед сбросом, образуются крайне редко и в малых количествах или вообще не образуются.

Для сложных случаев, при отрицательном влиянии водооборота на процессы извлечения золота из-за высоких концентраций металлов (в основном меди), разработаны и применяются технологии кондиционирования оборотных вод с регенерацией цианида в активной форме, способной эффективно растворять золото, и с извлечением металлов в виде ликвидных концентратов. Как показал опыт промышленной эксплуатации, такие технологии экономически выгодны и дают ощутимую прибыль.

Экологически безопасное хранение отходов технологии цианирования может решаться несколькими путями: полное обезвреживание цианидов перед складированием; частичное обезвреживание до рекомендуемых нормативов; размещение необезвреженных хвостов на полигоне с детоксикацией сбросов сточных вод с этого полигона в окружающую среду. С экономической точки зрения наиболее часто предпочтительным является последний вариант.

Полное обезвреживание цианидов в хвостах перед их складированием во многих случаях не приводит к желаемым результатам. В водах хвостохранилищ все равно присутствуют токсичные вещества — цианиды и тиоцианаты. Причиной этого являются сорбционно-десорбционные эффекты перехода токсичных соединений из состояния сорбированных рудной составляющей хвостов в жидкую фазу. В зависимости от сорбционных свойств твердого материала суммарная равновесная концентрация цианидов и тиоцианатов может достигать 1–3 мг/л и более. При полном обезвреживании расход реагентов максимален, что приводит к вторичному загрязнению очищаемых вод: при хлорировании — хлоридом кальция, при применении метабисульфита — сульфатом натрия. Вторичное загрязнение в ряде случаев может существенно осложнить использование обезвреженных вод в системе водооборота или их сброс в окружающую среду. Проявление этого эффекта может быть снижено или исключено при применении в качестве обезвреживающих реагентов альдегидов или использовании безреагентного процесса обезвреживания под действием природных факторов.

Частичное обезвреживание применяют для снижения концентрации цианида до уровней, безопасных для местных животных и птиц и рекомендуемых, в частности, международным документом Cyanide Management Code.

Хранение отходов без обезвреживания в большинстве случаев практикуют при низких концентрациях токсичных веществ в складируемых хвостах и допустимом техногенном воздействии, не превышающем установленные нормативы. Примерами такого хранения являются полигоны по складированию кеков фильтрации.

Для обезвреживания токсичных соединений в хвостах цианирования применяются технологии, обеспечивающие установленные национальные экологические стандарты.

Наиболее эффективным методом обезвреживания отходов процесса цианирования является хлорирование с применением в качестве обезвреживающего реагента гипохлорита кальция. Главное достоинство этого метода — возможность практически полной, вплоть до нулевых концентраций, и необратимой окислительной деструкции не только токсичных цианидов, но и не менее токсичных тиоцианатов. Недостатками хлорирования являются высокая стоимость реагентов (гипохлорита и щелочи — гидроксида натрия или негашеной извести) и существенное вторичное загрязнение очищаемых отходов хлоридами. В настоящее время на предприятиях во многих случаях установки по хлорированию строятся как превентивная мера для ликвидации возможных аварийных ситуаций, а также для обезвреживания излишков технологических растворов, сбрасываемых в окружающую среду.

Сточные воды, сбрасываемые в окружающую среду, обезвреживаются методом хлорирования с практически полным (0–0,05 мг/л) разрушением токсичных цианидов и тиоцианатов. Перед сбросом хлорированная вода отстаивается для осаждения образующихся гидроксидов металлов и завершения химических реакций, в том числе полного распада гипохлорит-ионов, которые по нормам РФ не должны присутствовать в природной воде.

Известная как процесс INCO технология обезвреживания цианидов смесью диоксида серы и воздуха в России не получила распространения по ряду причин, главными из которых является невозможность обезвреживания тиоцианатов (SCN) и сложность технологических режимов. В России тиоцианаты считаются токсичным соединением и, в отличие от многих стран, в том числе и промышленно развитых, на него установлены жесткие экологические нормы, сравнимые с нормами на цианиды. Для ведения процесса фирмы INCO в оптимальном режиме необходимо осуществлять одновременное дозирование трех реагентов – медного купороса (при недостатке этого металла в обрабатываемых сточных водах), диоксида серы, извести (регулирование рН) и воздуха. При несоблюдении режимов процесс обезвреживания, являющийся каталитическим, может остановиться, для его повторного запуска требуется выполнение специальных процедур. Следует учесть также, что в качестве донора диоксида серы наиболее часто используют метабисульфит натрия, являющийся достаточно дорогим реагентом.

Технология с использованием солей железа считается устаревшей из-за низкой эффективности обезвреживания цианидов. Нами этот процесс доработан и усовершенствован. Ряд простых и недорогих дополнений позволил повысить степень обезвреживания цианидов (свободного и связанного с металлами, кроме меди) до содержаний на уровне 0,1 мг/л и менее. Усовершенствованная технология успешно применялась несколько лет на предприятии, перерабатывающем простые по составу не сульфидные руды, ее эксплуатация прекратилась из-за сокращения производства железного купороса. Железный купорос является отходом операции сернокислотного травления поверхностей изделий, изготавливаемых из железа. При наличии в регионе достаточных количеств этого реагента технология обезвреживания им цианидов в хвостах золотоизвлекательных фабрик вполне эффективна.

Для решения вопроса экономичного обезвреживания цианидов в отходах золотодобывающих предприятий нами разработана новая технология с использованием в качестве обезвреживающего реагента альдегидов. Технология основана на осуществлении известной реакции циангидрирования. Избирательное отношение альдегидов к цианидам позволяет организовывать процесс обезвреживания в масштабах хвостохранилищ и практиковать режимы сезонного применения. Технология успешно используется на нескольких предприятиях и отличается минимальными экономическими затратами.

Одной из последних разработок является создание безреагентной технологии обезвреживания цианидсодержащих отходов под действием природных факторов. Эта технология создана на основе новой научной информации, полученной в ходе проведения экспериментов по изучению поведения токсичных соединений при хранении отходов в течение длительного времени. Продолжительность ряда экспериментов в настоящее время превысила 8 лет, и они еще продолжаются. В основу технологии обезвреживания под действием природных факторов заложена система специальных правил по складированию и хранению хвостов с регулированием водного баланса. При соблюдении разработанных технологических приемов складирования и хранения хвостов процессы обезвреживания цианидов под действием природных факторов до безопасных содержаний длятся от 3 до 5 лет. При этом никакие реагенты не применяются. Технология эффективна для хвостов переработки относительно простых по составу руд.

В таблице приведены данные по сравнению стоимости различных технологий обезвреживания на примере одного объекта. Они показывают, что наименьшие затраты требуются при использовании альдегидов.

Сравнение стоимости технологий обезвреживания

Технология обезвреживания

Хлорирование

Диоксид серы + воздух

Железный купорос

Альдегиды

Действие природных факторов

Стоимость,%

100%

84%

16%

9%

2%

 

Защита подземных вод осуществляется организацией противофильтрационных экранов из местных водоупорных материалов. Такие материалы проходят предварительное тестирование и для хвостохранилищ выбираются образцы, обладающие максимальной сорбционной способностью к поглощению токсичных соединений. При отсутствии местных водоупорных материалов организуют сплошные сварные полимерные экраны.

Перечисленные мероприятия позволяют организовать хранение отходов процессов цианирования в соответствии с национальными экологическими стандартами.

Отдел охраны окружающей среды, заведующий к.т.н. Владимир Феофанович Петров
Тел.: (395-2) 728-729 (доб. 138 или 169), факс.: 33-08-33

Написать письмо


-0+0
Просмотров статьи: 13814, комментариев: 2       

Комментарии, отзывы, предложения

Кристина, 05.10.19 04:29:41 — Владимир Феофанович

Опишите, пожалуйста, саму технологию обезвреживания хвостов с помощью альдегидов

Эколог, 07.10.19 11:11:02 — Кристина

Экраны постоянно текут. Экраны из пленки у многих повреждаются, глиняные нереально сделать герметичными.

Уважаемые посетители сайта! Пожалуйста, будьте как дома, но не забывайте, что в гостях. Будьте вежливы, уважайте родной язык и следите за темой: «Сравнение технологий и стоимости обезвреживания отходов гидрометаллургических процессов извлечения золота »


Имя:   Кому:


Введите ответ на вопрос (ответ цифрами) "три прибавить 1":