Технологические тенденции в области переработки золотосодержащих руд и извлечения золота

Алан Тэйлор (Alan Taylor), консультант по металлургии и управляющий директор ALTA Metallurgical Services*
Золотодобыча, №249, Август, 2019

Основными факторами, определяющими развитие технологий переработки золотосодержащих руд и извлечения золота, на сегодняшний день являются:

- общая озабоченность состоянием окружающей среды;

- ужесточение регулирования использования цианида;

- рост объемов переработки упорных, комплексных и низкокачественных ресурсов;

- необходимость сокращения эксплуатационных расходов и повышения производственной эффективности.

 

Обращение с цианидом

 

Процесс ReCYN

Создатель процесса ReCYN™, компания Green Gold Engineering, заключила контракт с PT Agincourt Resources на проектирование и строительство цикла обезвреживания хвостов, регенерации цианида и меди на руднике по добыче золота и серебра Martabe на острове Суматра (Индонезия) [1]. Это станет первым примером внедрения технологии за пределами предприятия Mirah (IMK Group). Ввод в эксплуатацию намечен на октябрь 2019 г. Согласно данным независимого анализа, проведенного австралийской фирмой Whittle Consulting, прогнозируемая чистая выгода за счет реализации данного проекта достигнет 125 млн долл. США [2].

Основным компонентом процесса ReCYN™ является инновационный сорбент в виде гранулированной смолы. Технология позволяет снизить расход цианида на 50% путем извлечения реагента в свободной форме из хвостов и его возврат в цикл выщелачивания, с одновременным попутным производством меди и обезвреживанием отработанного материала, обеспечивающим очистку используемой воды.

В технологической схеме процесса ReCYN™ пульпа с цикла CIL проходит через несколько стадий сорбционной обработки. Противотоком ей идет смола, что позволяет максимально увеличить загрузку последней и снизить содержание ценного компонента в хвостах. Загруженная смола передается в периодическом либо непрерывном режиме на секцию десорбции. Элюирование смолы и цианида производится в отдельных колоннах при температуре окружающей среды, смола возвращается на последнюю стадию сорбции.

Характеристики потоков загруженной смолы относительно извлечения меди и цианида зависят от уровня данных компонентов в хвостовом растворе с цикла CIL. Золото, как правило, извлекается электролизом, медь — осаждением в виде комплекса с хлоридом. Процесс получения цианида состоит в испарении и промывке материала при помощи NaOH с получением концентрированного раствора цианида натрия, который может напрямую подаваться на выщелачивание. Обезвреженные хвосты сбрасываются в хвостохранилище.
Уровень цианида сохраняется на высокой отметке — по крайней мере 750 частей на миллион, — чтобы минимизировать загрузку меди на уголь. На руднике Martabe такой подход позволит дополнительно увеличить эффективность извлечения серебра. Массовая доля растворимой меди при этом занижается по экономическим соображениям и составляет около 0,2%. Если показатель превышает указанное значение, стоит рассмотреть возможность использования альтернативных технологий, например, флотации, хотя соответствующих технических ограничений технология не имеет и успешно испытана при массовой доли растворимой меди 1% [3].

 

Производство цианида на месте добычи

Австралийская фирма Synergen Met продолжает дорабатывать технологию производства цианида на месте добычи с целью обеспечения возможности ее использования в промышленном масштабе. Ранее успешные полупромышленные испытания на действующем золотодобывающем руднике в Австралии прошла установка производительностью 60 т цианида в год [4]. Synergen Met стремится сделать свою установку модульной, добиться повышения объемов производства реагента до 450–750 т/год, с возможностью добавления отдельных модулей для увеличения выработки реагента. Расход цианида на среднем предприятии колеблется от 500 до 1000 т в год, на крупном может превышать 10000 т/год [5].

Принцип действия технологии Synergen Met основан на смешивании азота, получаемого напрямую из воздуха, и метана из углеводородного газа, с использованием плазменного излучателя (рабочей температурой 10000° С) и последующим получением HCN гашением. Далее HCN в газообразной форме смешивается с NaOH, на выходе получают NaCN, а остаточный водород и азот выбрасываются в атмосферу. Концентрация и дозировка раствора NaCN устанавливается в соответствии с требованиями ЗИФ, реагент перекачивается напрямую в чан для хранения. Система полностью замкнутая и не предполагает обращения с цианидом персонала предприятия [6].

К числу главных преимуществ системы Synergen Met относится снижение вероятности утечки цианида при транспортировке; смягчение экологических и социальных последствий; обеспечение безопасности работы рудников в труднодоступных регионах; предотвращение рисков для сотрудников во время работы с реагентом; снижение расходов для предприятий, работающих в сложных условиях, например топографических и географических; сокращение страховых издержек на хранение токсичных химических веществ.

 

Красители

Требования по применению красителей при цианировании утверждены Международным институтом использования цианида (англ. International Cyanide Management Institute, ICMI), соответствующие поправки в кодекс (англ. International Cyanide Management Code) вступают в силу с 1 июля 2019 года [7].
Назначение красителей — обеспечить визуальное распознавание утечек цианида на рудниках или в процессе транспортировки. Пигмент добавляется в концентрированный цианистый раствор (минимальная концентрация цианида 15%) перед его поставкой на предприятие либо в цианид в твердой форме до или в процессе его подготовки. Требования не коснутся использования реагента в лабораторных условиях.

Заметное влияние на решение ICMI оказал опыт добавления в цианид красителей компанией Goldcorp, в частности на ЗИФ рудника Musselwhite в Онтарио (Канада), основанный на практике работы предприятия Placer Dome (в 2006 г. было преобразовано в рудник Porcupine, который также принадлежит Goldcorp) [8].

После доработки технологии при участии американской компании-поставщика специализированных красителей и цианида Chemours соответствующий подход был внедрен на этапе производства реагента. В него начали добавлять краситель красного цвета, чтобы устранить необходимость в организации системы смешивания непосредственно на объекте. Затем эта практика была распространена и на другие предприятия Goldcorp и постепенно приобрела обязательный характер.

 

Альтернативные цианиду выщелачиватели

 

Тиосульфат

Новую тиосульфатную систему выщелачивания золота разработало Государственное объединение научных и прикладных исследований Австралии (англ. Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation, CSIRO). Она отличается высокой эффективностью и широкой применимостью (по лабораторным данным) по сравнению с аналогичной технологией, внедренной в промышленном масштабе компанией Barrick Gold на руднике Goldstrike в Неваде (США) для переработки золотосодержащих руд двойной упорности с последующим автоклавным окислением. Разработка CSIRO позиционируется в качестве альтернативы цианированию и в частности ориентирована на те предприятия, которые не могут использовать цианид в силу объективных причин либо работают на месторождениях в труднодоступных регионах.

В июле 2017 г. CSIRO совместно с австралийской компанией Eco Minerals Research Ltd. дала старт демонстрационным испытаниям технологии. На участке рядом с городком Мензис в Западной Австралии была запущена передвижная опытная установка чанового выщелачивания золота из руды, показавшая возможность применения процесса при низких капитальных затратах и высокой степени высвобождения драгоценного металла при крупности помола руды Р80 выше 300 мкм.

За следующие 10 месяцев после выхода технологии из лаборатории была продемонстрирована ее эффективность в действительных, пусть и опытных условиях. Производительность чанового выщелачивания достигала 30 тонн руды в сутки, 6 месяцев было выделено на проверку эффективности и устойчивости реагента [9]. В целом успешные демонстрационные испытания проложили путь к выводу процесса на рынок.

Глицин

В настоящее время ведется проработка возможности внедрения технологии выщелачивания глицином (GlyCat™) на принадлежащем компании Newcrest Mining руднике Telfer в Западной Австралии. Практическая цель — ускорить переход предприятия на новую схему, которая позволит сбалансировать концентрацию растворимой меди в рамках расширенного цикла цианирования золота [10].

В процесс выщелачивания добавляется пригодный для повторного использования глицин, обеспечивающий пятикратное снижение расхода цианида и устранение необходимости обезвреживания. Медь извлекается либо осаждением на сульфид, либо сорбцией на ионообменную смолу, золото — обычной сорбцией на уголь или селективную смолу.

За два-три года активных испытаний технологии были выявлены оптимальные химические условия выщелачивания, доказана ее эффективность относительно прочих процессов технологической схемы. По результатам трех последовательных полупромышленных тестовых программ была доказана надежность и контролируемость процесса GlyCat™, в том числе по расходу реагента и извлечению золота в стационарных условиях. Варианты проектирования цикла были проработаны в рамках лабораторных и технических исследований, а также моделирования, что позволило в конечном итоге составить оптимальную технологическую схему, включающую стадию выщелачивания с последующим извлечением золота обычным методом.

Внедрение GlyCat™ на руднике Telfer потребует установки дополнительных чанов, оборудования секции разделения твердой и жидкой фаз по питанию выщелачивания и хвостам, секции извлечения меди. Прогнозируемый расход глицина не превышает 3 кг/т концентрата, в то время как экономия на цианиде оценивается в 30 кг/т.

Выщелачивание глицином — экологически безопасный процесс, протекающий в щелочной среде, — был разработан в Университете Кертин, в городе Перт (Австралия). Эксклюзивные права на развитие и распространение технологии приобрела фирма Mining and Process Solutions.

 

Переработка упорных руд и концентратов

 

Биоокисление

Процесс BIOX©. Процесс MesoTherm, базирующийся на комбинации первичного мезофильного окисления сырья по технологии BIOX© с последующим термофильным окислением, разработала южноафриканская компания Outotec Biomin. Эффективность и степень окисления при повышенной температуре приводит к снижению расхода цианида в процессе последующего выщелачивания продукта. Работа над созданием процесса состояла из нескольких полупромышленных испытаний в периодическом и непрерывном режимах. Последним шагом стал успешный запуск демонстрационного реактора объемом 21 м3 на BIOX-фабрике Fairview (ЮАР), показавшей 50-процентное снижение расхода цианида по сравнению с промышленным аналогом [11].

Также Outotec Biomin выпустила OKTOP® 3105, сдвоенную мешалку, обеспечивающую повышенную скорость распределения газов и переноса массы кислорода в типичных рабочих условиях процесса BIOX©. Устройство испытано по воде и пульпе в связке с уже упомянутым опытным реактором. Согласно полученным результатам, общая экономия по капитальным и эксплуатационным расходам достигает 5% [11].

Вторым по счету успешным примером промышленного применения технологии снижения естественной сорбционной активности (прег-роббинга) HiTeCC стал рудник «Суздаль» компании Nordgold в Казахстане. Предприятие работает с рудой двойной упорности, содержащей видимое и невидимое золото в ассоциации с сульфидами — пиритом и арсенопиритом, — а также углеродистым темным сланцем. По итогам обширных лабораторных и опытных работ в 2012–2015 гг. была построена и в 2016 г. введена в эксплуатацию работающая по технологии HiTeCC установка производительностью 385 т/сут., рассчитанная на извлечение золота из хвостов цикла CIL. В рамках данного процесса золото отделяется от углеродистого вещества путем корректировки ионной силы и температуры продукта CIL, что увеличивает извлечение ценного компонента [12].

Биоокисление в Китае. В своем выступлении на конференции ALTA 2018 Джеймс Ванг, бывший заместитель исполнительного директора компании Zijin Mining Group, отметил широкое распространение технологии биоокисления в Китае. В общей сложности в стране насчитывается 11 таких фабрик, из которых 7 — действующие. Первая успешная промышленная установка биоокисления по технологии BacTech производительностью 100 т/сут. была построена в 2001 г. на ЗИФ в Лайчжоу (провинция Шаньдун); крупнейшая — по технологии BIOXTM производительностью 750 т/сут. — в 2007 г. в Цзиньфэне (провинция Гуйчжоу).

Типичный цикл биоокисления состоит из трех параллельных чанов с мешалкой, в которых производится первичное окисление, а также трех-четырех последовательных чанов с мешалкой для вторичного окисления. В каждый чан подается воздух, рассеиваемый мешалкой и окисляющий серу, содержащуюся в пиритовом концентрате. Температура, способствующая организации оптимальных для жизнедеятельности бактерий условий, как правило, контролируется на уровне 38–45° C за счет водяного охлаждения через непрямой теплообменник. Уровень pH в свою очередь поддерживается в пределах 1,5–2,0 при помощи известняка, нейтрализующего кислоту, образующуюся при окислении серы. В подходящих условиях микроорганизмы способны окислять золотосодержащие арсенопиритные концентраты с массовой долей мышьяка менее 3%.

 

Процесс быстрого окислительного выщелачивания

Компания FLSmidth занимается разработкой процесса быстрого окислительного выщелачивания (англ. Rapid Oxidative Leach, ROL), механохимической технологии предварительной переработки и окисления упорных сульфидных золотосодержащих руд и концентратов. Процесс рассчитан на применение в условиях атмосферного давления, без необходимости в ультратонком измельчении сырья, при более низкой температуре по сравнению с обжигом или автоклавной обработкой [14].

Процесс в основном направлен на использование по упорным рудам с содержанием золота до 3 г/т, освоение месторождений с небольшими запасами, действующие предприятия с отвалами бедной породы, которую планируется переработать на последних этапах срока эксплуатации. Извлечение золота по процессу ROL в лабораторных условиях превышает 70% за 8 часов. FLSmidth сотрудничает с несколькими золотодобывающими компаниями на предмет проведения в 2019 г. полупромышленных испытаний технологии. К числу ее основных преимуществ относят снижение капитальных расходов и воздействия на окружающую среду. Изначально процесс был предназначен для переработки медных халькопиритных руд, был успешно опробован в полупромышленном масштабе. На данный момент планируется построить в одной из стран Южной Америки демонстрационную установку [15, 16].

Автоклавное окисление

Уникальные производственные условия побудили инженеров спроектировать и внедрить титановую установку автоклавного окисления золотосодержащего сырья при расширении Амурского ГМК на Дальнем Востоке России (предприятие компании «Полиметалл»). Использование компонентов из титана считается более экономичным и надежным решением по сравнению с обычной кислотостойкой кирпичной облицовкой автоклавов [17].

Амурский ГМК стал первым примером промышленного использования титановых компонентов от NobelClad при автоклавном окислении золота, хотя в опытном режиме такие автоклавы применяются много лет [18].

 

Анализ золота

OnLine Gold Analyser (OLGA)

Австралийская компания Gekko займется продажей разработанного CSIRO анализатора содержания золота в пульпе или технологических растворах — OnLine Gold Analyser (OLGA). Каждые 10 минут OLGA способен снимать показания, которые невозможно получить с помощью традиционного оборудования. В отличие от анализа гомогенизированных проб, собираемых один раз за рабочую смену и обрабатываемых достаточно долго, рассматриваемый анализатор предоставляет данные в режиме реального времени, что обеспечивает возможность проведения оперативного мониторинга и корректировки технологических систем, а также способствует снижению потерь золота.

OLGA может выступать в качестве дополнения к системе Gekko по оптимизации эффективности золотодобывающих предприятий Carbon Scout, повысить эффективность системы металлургического учета, которая сегодня разрабатывается компанией совместно с Rockwell Automation.

Рассматриваемый анализатор создан специально для проведения прямого измерения содержания золота в хвостах, питании и концентрате с содержанием до частей на миллиард, в отличие от обычных рентгенофлуоресцентных систем, имеющих границы определения от нескольких десятков до нескольких сотен частей на миллион. CSIRO провела успешные первичные испытания OLGA собственными силами и планирует выполнить полупромышленные испытания совместно с несколькими австралийскими золотодобывающими компаниями. Полноценный выпуск анализатора должен состояться уже в 2019 году [19].

PhotonAssay

В 2018 г. австралийская компания Chrysos Corp представила прямую замену пробирному анализу — систему PhotonAssay. Первый прибор PhotonAssay Max — автоматизированное решение, способен обработать 59 тыс. золотосодержащих проб в месяц. Заводские испытания подтвердили сопоставимую или более высокую точность работы устройства по сравнению с пробирным анализом по пробам с содержанием драгоценного металла около 0,3–0,4 частей на миллион [20]. Уже в 2020 г. будет выпущена специализированная платформа для внедрения системы на промышленные предприятия PhotonAssay Mine, а немного позднее передвижная аналитическая лаборатория PhotonAssay Mine Mobile. В перспективе PhotonAssay может применяться для измерения самого широкого спектра компонентов, индикаторов и нежелательных элементов [21].

Действие PhotonAssay основано на фотонно-активационном анализе с использованием мощного источника рентгеновского излучения, возбуждающего изменения в атомах содержащегося в пробе золота, с последующим измерением характеристического спектра. Обработка быстрая, эффективная, не разрушает образец, работает по пробам весом от 500 г и более.

Базовый физический принцип функционирования рассматриваемой системы — гамма-активационный анализ, который начали применять для анализа золота в бывшем Советском Союзе. Однако низкая чувствительность и точность первых приборов, особенно по пробам с содержанием ценного компонента менее 1 г/т, ограничивала широкое распространение технологии. За последние 15 лет CSIRO были разработаны и запатентованы методы, существенно увеличивающие точность и чувствительность распознавания, даже по очень низкому содержанию, которые и легли в основу создания PhotonAssay [21].

Au‑Isomer

В 2017 г. латвийская компания Baltic Scientific Instruments выпустила второе поколение гамма-активационной системы анализа золотосодержащей руды — Au Isomer. Сегодня системы и первого, и второго поколения установлены в лаборатории Навоийского ГМК (Узбекистан) [22, 23]. Они используются для анализа содержания золота в сырой руде с порогом определения до 0,05 г/т.

Система Au Isomer была создана благодаря опыту, накопленному в гамма-активационных лабораториях, открытых в 1977 г. в Зарафшане, в 1979 г. в Магадане и 1986 г. в Батагае, и в перспективе может применяться по широкому спектру элементов.

В настоящее время компания работает уже над третьим поколением системы, в основу которой будут положены результаты анализа всех преимуществ, недостатков и особенностей ее компонентов, способных тем или иным образом влиять на чувствительность и точность. Также изучается возможность создания системы по золоту, серебру и редкоземельным элементам [24], готовится проект передвижной аналитической установки.

 

Сортировка руды

В золотодобывающей промышленности наблюдается рост интереса к автоматическим системам сортировки руды и возможностям их применения на различных проектах, в том числе [25]:

- по расширению действующих рудников без необходимости в увеличении производительности циклов, следующих за сортировкой;

- по экономичному освоению отвалов забалансовых руд, в перспективе способных снизить ответственность за сохранение окружающей среды при рекультивации;

- по разработке сопутствующих месторождений с необходимостью транспортировки руды (зачастую на ЗИФ, принадлежащей третьей стороне) — поставка качественного сырья на фабрику при сниженных расходах на транспортировку и переработку;

- по снижению циркулирующей нагрузки на цикле переработки критического класса на мельницах полусамоизмельчения за счет выведения пустой породы и увеличения производительности процесса при сниженных издержках.

Список использованной литературы

 

 

Источник: ALTA Metallurgical Services* www.altamet.com.au/MetBytes (апрель 2019)

* Компания основана Аланом Тейлором в 1985 г. для обслуживания предприятий горнодобывающей и металлургической промышленности по всему миру. Алан имеет более чем 40-летний опыт работы в металлургической, минеральной и химической промышленности в Австралии, Новой Зеландии, Северной и Южной Америке, Африке, Азии и Европе. ALTA предлагает широкий спектр услуг и ресурсов для металлургической промышленности, ежегодно проводит профильные международные конференции под одноименным названием ALTA, является дочерней компанией JO-AL Enterprises Pty Ltd, зарегистрированной в Мельбурне.

Переведено и опубликовано с разрешения автора. Перевод с англ.: С. С. Верхозин, АО «Иргиредмет»


-0+4
Просмотров статьи: 1664, комментариев: 7       

Комментарии, отзывы, предложения

Магадан, 17.10.19 01:58:00

Спасибо, интересный обзор.

Журавлев, 17.10.19 04:33:57

Замена пробирного анализа современная тема. У австралийцев обещания привлекательные.

"Первый прибор PhotonAssay Max — автоматизированное решение, способен обработать 59 тыс. золотосодержащих проб в месяц. Заводские испытания подтвердили сопоставимую или более высокую точность работы устройства по сравнению с пробирным анализом по пробам с содержанием драгоценного металла около 0,3–0,4 частей на миллион [20]. Уже в 2020 г. будет выпущена специализированная платформа для внедрения системы на промышленные предприятия PhotonAssay Mine, а немного позднее передвижная аналитическая лаборатория PhotonAssay Mine Mobile.

Но цена, наверное!!!

м.и. савиных, 17.10.19 13:03:23 — авторам перевода

Интересный обзор! Процесс идет: от богатых к упорным рудам. Ждём переработку кларков! А там недалеко до синтеза!

123, 17.10.19 15:09:12 — Журавлев, 17.10.19

Все двигается к минимизации. Раньше ЭВМ были размером со слона, а сейчас сами знаете. Анализаторы золота тоже, наверняка, уменьшатся в размерах. Вопрос, кто быстрее сделает и предложит за разумную цену?

Редькин В., 22.10.19 14:33:16 — Редакции

Цианид производить прямо на месте - отлично придумано. Возить не надо, хранить не надо. Может, он еще дешевле заводского получится? Хорошо бы экономику этого дела выяснить. Запросите, если можно более подробную информацию.

Ivanhoe, 23.10.19 13:30:43 — Всем

Содержания 0,3-0,4 "частей на миллион" это как раз 0,3-0,4 г/т.

Для месторождений под кучу точно не пойдет, в целом, учитывая преобладающие борта в 0,5 г/т в качестве среднего по больнице, порог обнаружения так себе.

Но для крупных рудников, где производительность лаборатории критически важна - пойдет. Но сколько таких - Наталка, Олимпиада, Кумтор, Мурунтау и все ...

Влад, 24.10.19 07:58:53 — Ivanhoe, 23.10.19

На содержании 0,3-0,4 г/т пробирный анализ дает плохой результат. При современном способах пробоподготовки золото в 50 граммовую навеску попадает только случайно. Из-за этого в большинстве проб "пс" или слишком густо. Пробирный при таком содержании самообман. ГАА - анализирует 500 грамм! Это 10 навесок пробирного анализа. Представительно намного выше.

Надо более подробную информацию по австралийскому оборудованию. Оно, вроде бы не такое громоздкое как российское.

Уважаемые посетители сайта! Пожалуйста, будьте как дома, но не забывайте, что в гостях. Будьте вежливы, уважайте родной язык и следите за темой: «Технологические тенденции в области переработки золотосодержащих руд и извлечения золота»


Имя:   Кому:


Введите ответ на вопрос (ответ цифрами) "восемь прибавить 5":