Интенсивное цианирование гравиоконцентрата на новой установке SLR компании Sepro Mineral Systems

Процесс интенсивного цианирования золота разработан сравнительно недавно, в конце прошлого века, и предназначен для извлечения золота из богатых гравитационных концентратов. Процесс интенсивного цианирования основан на использовании высоких концентраций цианида, окислителя (кислород) и щелочи и проводится циклично.

Интенсивному цианированию подвергается гравитационный концентрат, представляющий собой рудный материал крупностью минус 2 мм с содержанием золота от 100 г/т и выше. Обычно на интенсивное цианирование поступает гравитационный концентрат, получаемый в результате гравитационного обогащения руды в центробежных концентраторах, или промпродукт после перечистки на концентрационных столах.

Технология интенсивного цианирования гравитационных золотосодержащих концентратов включает несколько операций: загрузку концентрата в реактор; удаление тонкой взвеси рудных частиц (дешламация) для обеспечения равномерного потока раствора через слой концентрата; добавление реагентов — цианида натрия, щелочи и окислителя; собственно процесс выщелачивания; вывод продуктивного золотосодержащего раствора; промывка водой, осадка и разгрузка выщелоченного кека, после чего начинается новый цикл для следующей партии гравиоконцентрата. Выщелачивающий раствор циркулирует определенное время для достижения необходимого извлечения.

Золото из продуктивного раствора извлекается процессами электролиза или цементации цинковым порошком, либо сорбцией на активированный уголь.

Высокая скорость растворения золота достигается повышенной концентрацией цианистого натрия  — 20–25 г/л. В качестве окислителя можно применять сжатый воздух, кислород, перекись водорода, а также реактивы, такие как «Leachaid» или «LeachWellGC».

Для процесса интенсивного цианирования разработано и применяется в основном оборудование трех производителей: установки интенсивного цианирования ACACIA компании Consep, реакторы ILR компании Gekko и конусные реакторы конструкции Иргиредмета. Все они работают по принципу циркуляции выщелачивающего раствора между реактором и емкостью рабочего раствора. После выщелачивания и отстаивания золотосодержащий раствор сливается и направляется на электролиз или цементацию цинком.

 К основным недостаткам установок Consep ACACIA и конусных реакторов Иргиредмета  можно отнести следующие:

- циркуляция выщелачивающего раствора не заменяет активное перемешивание концентрата с раствором, в результате чего продолжительность процесса растворения золота существенно высока и достигает 24 и более часов;

- забивание картриджа реактора выщелачивания. При засорении картриджа рудными частицами нарушается нормальное распределение восходящего потока раствора по сечению реактора; в выщелачиваемом материале образуются каналы. Вследствие этого часть материала становится недоступной для цианида, что приводит к недоизвлечению металла из концентрата;

- операцией дешламации из концентрата выводятся тонкие шламы, содержащие мелкое золото, которое могло бы успешно цианироваться вместе с основной частью концентрата;

- добавление в процесс выщелачивания химических добавок в некоторых случаях тормозит скорость электролиза золотосодержащего раствора;

- в практике работы установок интенсивного выщелачивания встречаются и другие недостатки: зависание материала в реакторе, тонкие неоседающие шламы в растворе и т.д.

Реакторы ILR компании Gekko представляют из себя барабаны, в которых происходит перемешивание выщелачиваемого материала, что является положительным моментом для процесса растворения золота, однако система имеет достаточно сложную конструкцию для обслуживания: роликовые опоры, цепной привод, уплотнения, что отражается как на стоимости, так и на эксплуатационных затратах. Имеется проблема при полной выгрузке кека из реактора.   

Учитывая указанные недостатки, компания Sepro разработала новую установку интенсивного цианирования для извлечения золота из гравиоконцентратов — SLR (Sepro Leach Reactor) (рис. 1).

Установка SLR имеет относительно простую конструкцию, реализующую технологию интенсивного цианирования, которая используется в золотой отрасли уже многие годы. Она имеет ёмкость сбора гравитационного концентрата (питающий конус), ёмкость выщелачивания с устройством перемешивания (реактор SLR) и перекачивающие насосы. Система полностью автоматизирована и управляется местным ПЛК (программируемый логический контроллер).

Описание принципа работы установки интенсивного выщелачивания SLR

Питающий конус используется для накопления гравитационного концентрата множества циклов центробежного концентратора. Материал в конусе обезвоживается перед каждым циклом разгрузки центробежного концентратора. Моменты времени открытия клапанов рассчитаны таким образом, что у шламовых частиц с золотом есть возможность осесть до момента слива воды. Питающий конус снабжен тензодатчиками, которые позволяют определить количество поступившего концентрата.

Когда в питающем конусе накопилось необходимое количество материала, зумпф-насос перекачивает его в реактор выщелачивания, где вначале происходит дренаж воды, а затем закачивается выщелачивающий раствор цианида требуемой концентрации. Ультразвуковой датчик контролирует уровень заданного объема закачиваемого раствора выщелачивания, после чего подача раствора отключается и включается перемешивающее устройство. Чтобы привести частицы концентрата во взвешенное состояние и не перегружать электропривод, мешалка начинает вращаться с нулевой скорости до требуемой в течение определенного времени, заданного программой на ПЛК.

При достижении взвешенного состояния частиц концентрата и установившегося перемешивания во всем объеме реактора включается подача окислителя — кислорода или перекиси водорода. В процессе выщелачивания датчики отслеживают уровень растворенного кислорода. Если имеется станция подачи кислорода, то устройство барботирования обеспечивает высокий уровень растворенного кислорода. Если же такой станции нет, то может быть использована перекись водорода. Реактор также снабжен датчиком измерения pH для поддержания нужной концентрации гидроксида натрия. В отличие от установок ACACIA и конусов Иргиредмета, процесс растворения золота из гравиоконцентрата в реакторе SLR поддерживается не просто циркуляцией раствора, а за счет активного перемешивания с рабочим раствором цианида в реакторе, оборудованном мешалкой.

После  цикла выщелачивания производится дренирование насыщенного золотом раствора. Так как насыщенный раствор дренирует сквозь рудный материал, то он естественным образом отфильтровывается и становится свободным от шламовых частиц. Кроме этого, при фильтрации раствора, содержащего цианид, через слой рудного концентрата происходит процесс дорастворения золота, что увеличивает эффективность цикла выщелачивания.

Затем добавляется вода для промывки кека от остатков цианида и растворенного золота. После завершения дренажа промывочной воды добавляется новая порция воды и включается мешалка, чтобы образовалась пульпа, которую легко можно выкачивать насосом через дисковый клапан, расположенный на дне реактора.

Насыщенный золотосодержащий раствор перекачивается на электролиз, а кек выщелачивания может быть направлен на последующую переработку. Первый промывочный раствор, содержащий цианид и растворенное золото, можно направить в угольную колонну для сорбции золота или использовать для других целей (например, для приготовления выщелачивающего раствора).

Компания Sepro разработала реакторы SLR стандартных типоразмеров, технические характеристики которых приведены в табл. 1.

Таблица 1. Технические характеристики реакторов SLR фирмы Sepro

Продолжение табл.1. Технические характеристики реакторов SLR фирмы Sepro

*Сжатый воздух необходим для управления пневмозадвижками

Первая в России промышленная установка SLR будет принята в эксплуатацию осенью этого года. В настоящее время одна установка SLR3000 успешно работает на золоторудном месторождении «Бонанса» в Никарагуа (рис. 2). 

Рабочие характеристики установки интенсивного выщелачивания SLR3000, работающей на месторождении «Бонанса» (Никарагуа), представлены в табл. 2.

Таблица 2

* Кислород подается периодически через форсунку (рис. 3) и регулируется автоматикой для поддержания необходимой концентрации в растворе выщелачивания. Система подачи кислорода должна отвечать требованиям по расходу и удельному давлению. Средний удельный расход кислорода — 2 м³/ч/т.

Компания Sepro в лабораторных условиях на установке SLR10 исследовала кинетику интенсивного выщелачивания гравитационных концентратов золоторудного месторождения «Бонанса» и получила кривую извлечения в зависимости от времени процесса, представленную на рис. 4. Кривая показывает, что за 12 часов выщелачивания в раствор извлекается 98–99 % золота.

Компания Sepro провела также сравнительные лабораторные испытания интенсивного выщелачивания стандартным бутылочным методом и с применением лабораторной установки SLR10. Результаты представлены на рис. 5.

На графике (рис. 5) видно, что за 4 часа цианирования извлечение золота на установке SLR10 составило 95 %, в бутылочном агитаторе — 88 %, т.е. в реакторе SLR10 в раствор перешло на 7 % больше золота. Кроме этого, кривые показывают, что в первые 2 часа извлечение золота на установке SLR10 происходит намного интенсивнее, чем при бутылочном методе. Это свидетельствует о том, что цианирование в реакторе SLR с активным перемешиванием имеет значительно лучшую кинетику растворения, чем в бутылочном агитаторе, который можно приравнять к циркуляционному режиму выщелачивания.

По информации от компании SEPRO, эти данные подтвердились на практике работы установки. Так, на установке SLR3000 в Никарагуа выполняется в среднем 1,5 цикла выщелачивания за сутки, что составляет по переработке концентрата 5,2–5,5 т/сут. При среднем содержании золота в концентрате 830 г/т в хвостах после цикла интенсивного выщелачивания остается 0,66 % золота (в хвостах содержание Аu — 5,5 г/т). Это очень хорошие показатели. На одну загрузку концентрата расходуется в среднем 100 кг цианида и 6 кг щелочи.

По желанию заказчика установки SLR могут быть выполнены в двух исполнениях:

• Стандартное исполнение с одним диафрагмовым насосом для перекачивания насыщенного раствора выщелачивания и двумя зумпф-насосами для перекачивания исходного материала из загрузочного конуса и кека выщелачивания из емкости интенсивного выщелачивания (рис. 6);

• Исполнение с одним перистальтическим насосом для перекачивания всех продуктов (рис. 7).

В лаборатории Sepro имеется своя установка SLR10, на которой проводятся предварительные испытания на конкретном сырье. По результатам этих испытаний делается проект для конкретного заказчика, в который закладывается производительность и приоритетные режимы работы на основании характеристик поступающего гравиоконцентрата. Затем по разработанному проекту изготавливается установка. 

Заключение

Из вышесказанного о работе установки SLR для интенсивного цианирования гравитационных концентратов можно сделать следующие выводы о ее преимуществах:

1. Отличительной особенностью установок SLR компании Sepro является применение мешалки в реакторе выщелачивания для принудительного перемешивания золотосодержащего материала с реагентами. Благодаря этому процесс выщелачивания происходит с улучшенной кинетикой при более высокой эффективности извлечения золота. Улучшенные показатели процесса достигаются за счет ввода в реактор кислорода и поддержания его концентрации в растворе на оптимальном уровне, а также тем, что шламы из концентрата не удаляются, как в аппаратах других фирм, а цианируются вместе с песковой частью концентрата.

2. Надежная технология перемешивания в реакторе обеспечивает движение даже самых крупных частиц до 4 мм, доля которых в концентрате иногда достигает 20–30 %.

3. Установки SLR достаточно просты в конструктивном плане и надежны в эксплуатации, что снижает как капитальные, так и эксплуатационные затраты.

4. При работе с установкой SLR не тратится время на работу с материалами, как на установке ILR Гекко, и отсутствует необходимость обесшламливания, как при работе с установкой ACACIA. Благодаря экономии времени на операциях, не связанных с процессом выщелачивания, установка работает в режиме выщелачивания более продолжительное время. Как результат, производительность установки более высокая.

5. Преимуществом реакторов SLR является также то, что в золотосодержащем растворе, направляемом на электролиз, отсутствуют шламы, так как в реакторе происходит естественная стратификация частиц при оседании. Раствор просачивается через слой рудного материала, который является естественным фильтром, и выходит практически чистым. Благодаря эффекту фильтрации не требуется специальное осветление растворов перед электролизом.

6. Весь цикл процесса выщелачивания полностью автоматизирован на базе местного ПЛК. Осуществляется контроль и регулирование основных параметров процесса: рН, концентрации О₂, массы концентрата, дозирования растворов реагентов.

7. На установках SLR можно эффективно извлекать золото из концентратов, получаемых с помощью центробежных концентраторов любой конструкции и любой производительности, а также из концентратов, производимых иными методами сепарации.

Список литературы

1. Барченков В.В. «Основные технологические процессы переработки золотосодержащих руд», ИЦ Интермедиа, г. Санкт-Петербург, 2013 г.

2. http://www.seprosystems.com/russian/реактор-выщелачивания-sepro

Об авторе