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: 3714, комментариев: 10       

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.

Нұрсұлтан, 30.04.21 20:30:33 — Zolotodb.ru

Доброго времени суток.

Я уже пол года не могу найти информацию про красителей.

Кто нибудь пожалуйста помогите мне, подскажите какие красители добавляются при приготовления цианида натрия???

Кто нибудь знает название красителей???

Я из Казахстана. Заранее благодарю

Совет , 01.05.21 16:32:14 — Нұрсұлтан, 30.04.21

Спросите у Барченкова, он консультант по металлургии.

https://zolotodb.ru/article/12523

Борис, 21.05.21 18:04:41 — инженеру

подскажите пожалуйста какой оксиметр можно использовать для выщелачивания золота в реакторе, что бы он был устойчив к перемешиваемой массе руды с раствором. Спасибо

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) "один прибавить 2":