Влияние различных факторов на эффективность процесса автоклавного окисления золотосодержащих сульфидных продуктов

Барченков В. В., технолог-консультант

 Автоклавное окисление (Pressure Oxidation — POX) является в настоящее время одной из самых перспективных и экологичных технологий переработки упорных золотосодержащих руд, позволяющей в сочетании с последующими процессами цианирования и сорбции добиться высокого извлечения золота.

Автоклавное окисление (АО) — метод окислительного разложения сульфидных минералов железа и цветных металлов. При автоклавном окислении водная пульпа, содержащая сульфиды, нагревается в автоклаве до температуры 180–230 °С при давлении кислорода, превосходящем упругость пара раствора. Золото и серебро в окисленных сульфидах становится доступным для цианирования. Технология по схеме «автоклавное окисление - цианирование кека АО» позволяет получить извлечение драгметаллов из концентратов до 97% золота.

 

Эффективность автоклавного процесса оценивается двумя критериями:

1. Извлечение золота при цианировании кека АО.

2. Степень окисления сульфидов.

 

На эффективность автоклавного процесса влияет ряд факторов, среди которых следует назвать следующие:

- количество сульфидной серы в окисляемом материале;

- образующаяся в процессе автоклавного окисления элементарная сера;

- присутствие в руде или концентрате карбонатных минералов;

- органические вещества и хлор-ионы, которые могут находиться не только в окисляемом материале, но и в используемых в процессе АО водной пульпе и охлаждающей воде.

 

Для протекания процесса окисления в автотермическом режиме теоретически содержание сульфидной серы в окисляемом материале должно превышать 5,6 мас.%, поэтому в некоторых случаях, когда сульфидов меньше означенной цифры, в перерабатываемый материал специально добавляют сульфидные минералы. Даже во флотационных концентратах, получаемых из малосульфидных руд, количество сульфидной серы часто не достигает теоретического значения и автоклавное окисление проходит недостаточно эффективно. В этом случае приходится добавлять пирит. Такой факт имел место для флотокоцентрата одного из предприятий Забайкальского края.

Высокое содержание сульфидов в окисляемом материала — более 20% — также негативно сказывается на процессе АО. Для окисления таких материалов требуется более высокая температура в автоклаве (до 240 °С), также увеличивается продолжительность процесса — все это приводит к увеличению энергозатрат, не достигается необходимая степень окисления сульфидов, что вызывает снижение извлечения золота из кека АО.

 Однако в промышленной практике автоклавных золотодобывающих заводов встречаются прецеденты, когда золото ассоциировано с легковскрываемыми сульфидами (арсенопиритом, сфалеритом или мелкозернистой фракцией пирита). В этих случаях нет необходимости полностью разлагать сульфидную серу, достаточно окислить только ту ее часть, с которой связан драгметалл. Например, на ЗИФ Лихир (месторождение Lihir, Папуа — Новая Гвинея) для извлечения 90% золота необходимо было окислять от 50 до 75% сульфидной серы, что позволяло существенно сэкономить на объеме оборудования (прежде всего, автоклавного) и расходуемом кислороде. Наиболее благоприятными золотосодержащими материалами для автоклавного окисления являются руды и концентраты с содержанием сульфидной серы от 5,6 до 10–12%.

 

Установлено, что при температуре 180 °С и ниже среди продуктов окисления образуется элементарная сера, вызывающая повышенный расход NaCN при последующей операции цианирования, что недопустимо. Но с ростом температуры выше 220 °С резко возрастает давление паров воды, что серьезно удорожает капитальные затраты на все оборудование процесса АО. Поэтому в целях недопущения образования элементарной серы необходимо подбирать такую оптимальную температуру АО, чтобы обеспечить полное исключение образования элементарной серы или ее минимальное присутствие в кеке АО, при котором не наблюдается повышенный расход цианида при растворении золота.

 

Осложняющее влияние органического вещества и хлор-ионов имеет место при автоклавном окислении углистых золотосодержащих руд и концентратов. Таким органическим веществом является углерод органический, который содержится в карбонатных минералах и природных углистых сланцах руды. Сочетание органического углерода и хлоридов приводит к окислению золота хлоридными соединениями трехвалентного железа Fe(III) в автоклаве с последующим восстановительным осаждением хлоридного комплекса Au(III) на рудное углистое вещество (РУВ) и потерей золота на стадии цианирования и сорбции. Этот процесс представляет собой явление автоклавного прег-роббинга или прег-роббинга второго рода.

Природный «органический» углерод в концентрате, является главной причиной прег-роббинга. Органический углерод в ходе автоклавного окисления разлагается с образованием диоксида углерода, который выделяется в газовую фазу и снижает парциальное давление кислорода.

Помимо СО2 в ходе окисления в газовой фазе автоклава накапливаются инертные газы (азот и аргон). В связи с этим газовая фаза автоклава непрерывно обновляется за счет сброса паро-газовой смеси (абгаза) через систему очистки в атмосферу. При этом выяснилось, что органический углерод окисляется в автоклаве значительно медленнее, чем сульфидные золотовмещающие минералы. Для высокого извлечения Au следует стремиться к возможно более полному окислению органического углерода. Есть и второй способ борьбы с органическим углеродом — не окислять его в процессе АО, но удалять методом обжига автоклавного кека при температуре 500 °С.

Следует отметить, что присутствие хлор-ионов в пульпе и в охлаждающей воде является как бы антикатализатором, снижающим скорость и эффективность процесса окисления не только при переработке руд с органическим углеродом, но и для руд и концентратов без органического углерода.

На кривых (рис.) видно, что при концентрации хлор-ионов 5 мг/л извлечение золота начинает существенно снижаться даже в рудах с небольшим (0,3–0,8) содержанием органического углерода.

 

Влияние органического углерода и хлор-иона на извлечение золота при автоклавном выщелачивании
Влияние органического углерода и хлор-иона на извлечение золота при автоклавном выщелачивании

 

Установлено, что извлечение золота из кека АО снижается с увеличением содержания органического углерода и концентрации хлор-иона в пульпе. Так, например, при концентрации хлор-иона 15 мг/л и содержании углерода 0,8–1,0% извлечение золота уменьшается до 84% (см. рис.). На графике видно, что с увеличением содержания органического углерода до 2,4–2,8% и в присутствии хлор-ионов до 15 мг/л извлечение золота из кека АО снижается с 90 до 64%.

 

 Хлор-ионы могут присутствовать как в водной пульпе, подаваемой в автоклав, так и в охлаждающей воде. Для удаления хлорид-ионов рекомендуется предварительная отмывка концентрата от хлорид-иона перед подачей в автоклав. Для удаления хлорид- ионов из охлаждающей воды и оборотных растворов успешно используется метод обратного осмоса. При небольших объемах переработки концентратов методом АО для удаления хлор-ионов из охлаждающей воды применяют дистилляцию.

 

Для достижения высокой эффективности автоклавного процесса установлено, что допустимое содержание органического углерода в перерабатываемом сырье должно составлять 0,4%, а концентрация хлор-ионов — 2–3 мг/л. При этом извлечение золота находится на уровне не менее 95%. Поэтому применяемая для АО охлаждающая вода должна содержать менее 5 мг/л. Если концентрация хлор-ионов в воде более 5 мг/л следует подвергать такую воду дистилляции или обратноосмотической очистке охлаждающей воды

 

Для преодоления перечисленных отрицательных факторов влияния на процесс АО необходимо усложнять технологическую схему, вводя в нее операции обезуглероживания концентрата, его отмывки от растворимых хлоридов, изменять профиль подачи кислорода в автоклав или проводить предварительную реагентную неокислительную обработку концентрата, подаваемого в автоклав, например, операцию декарбонизации перерабатываемого материала серной кислотой перед АО.

Естественно, операции по обезуглероживанию концентратов, очистке воды от хлор-ионов удорожают себестоимость переработки руды и концентратов методом автоклавного окисления. Однако преимущества технологии АО при крупномаcштабной переработке упорных руд и концентратов позволяют окупать капитальные и эксплуатационные затраты за несколько лет и обеспечивают максимальное извлечение золото.

 

Литература

1. Воробьев-Десятовский Н.В. Автоклавное окисление дважды упорных руд и концентратов

2. Долотов А.С. Физико-химические процессы с участием хлорид-, цианид- и тиоцианат-ионов в автоклавной технологии сульфидных золотосодержащих концентратов. Дисертация,2018 г.

3. Сидельникова Г.В. Сравнение автоклавного и бактериального выщелачивания.

4. Барченков В.В. Обогатительные и гидрометаллургические процессы извлечения золота из руд. Транзит ИКС 2022 г.

 

---------------------

ВНИМАНИЕ! Торопитесь приобристи новую книгу В.В.Барченкова. 

Содержание книги и как заказать смотрите по ссылке: 

«Обогатительные и гидрометаллургические процессы извлечения золота из руд»

 


-0+4
Уникальные посетители статьи: 626, комментариев: 14       

Комментарии, отзывы, предложения

Студент, 27.08.22 05:35:55 — Автору

Валерий Васильевич, автоклавное окисление - это для избранных. Его мало кто применяет.

Может, Вы, как уважаемый специалист, выскажетесь по концентратору сегрегационному (КС), который в соседней статье рекламируют. Многим будет интересно.

Барченков, 27.08.22 09:26:17 — Студент

Уважаемый Студент!

Не согласен с вашим утверждением, что автоклавная технология для избранных. Почитайте последний номер ЗД, посвященный переработке упорных золотых руд и вы увидите, что процесс АО один из главных и эффективных приемов переработки упорных руд и концентратов. Все, что касается автоклавного процесса интересно достаточно большому кругу специалистов, работающих на наших крупнейших АГМК. Я осветил в статье лишь небольшой вопрос влияния на эффективность АО основных факторов, которые нужно знать каждому производственнику, работающему на автоклавных предприятиях.

О сегрегационном концентраторе выскажусь позже.

Магадан, 28.08.22 03:12:10 — Барченкову В.В.

Иргиредмет старается развивать эту технологию и получать заказы, потому пишет. Но технология дорогая.. Кто её реально использует? Я знаю Полиметалл и Петропавловск, а кто ещё?

Дракон, 28.08.22 07:47:25

Удивляюсь как хорошо забили людям голову - дорого, дёшево.

Выгодно, не выгодно - вот критерий в жизни и производстве, и бывает не всегда выгоду определяет лишь экономика.

Технологии должны быть разные и о них специалисты должны знать. Использование технологии одной, или двумя компаниями не должно останавливать специалистов при рассмотрении возможности еë применения. В конце концов в какой-то момент времени эту технологию вообще ни кто не применял.

Давайте везде применять шлюзовую технологию! А что, дешевле только лотком.

Барченков, 28.08.22 09:53:53 — Магадану и всем

Да технология дорогая, но очень эффективная для последующего цианирования. Достаточно сказать, что автоклавный процесс окисления концентрата имеет продолжительность не более 2-х часов. При больших масштабах переработки АО становится рентабельной.

Сейчас исследования по технологии АО проводят не только Иргиредмет, а все наши крупнейшие НИИ- ТОМС, СЖС Лимитед, НИЦ Гидрометаллургия и др. Лабораторные автоклавы имеются и всех этих институтов. Процесс освоения автоклавной технологии в России идет успешно и с каждым годом набирает темпы, т.к. цианируемых руд становится все меньше и увеличивается количество месторождений упорных руд. И эту технологию стараются развивать не только Иргиредмет, но и остальные научные организации и золотодобывающие компании.

Журавлев, 28.08.22 13:20:48 — Барченкову В.В.

А в чем "идет успешно"? Имеем несколько автоклавов импортного производства, 2-3 у Полиметалла и столько же в Петропавловске. Без оригинальных запчастей и расходников они работать не будут. Полиметалл, может, как-то через Казахстан себе добудет.

Насчет расширения пора забыть. Больше нам автоклавы не поставят, а сами мы их не сделаем. Вот шлюзы мы хорошо делаем - правильно заметил Дракон. На эту тему что-нибудь интересное предложить надо бы.

Барченков, 28.08.22 20:09:45 — Журавлеву

Уважаемый Журавлев!

Новую технологию уже не остановишь.

Кстати, если вы так уничижительно относитесь к автоклавной технологии, то хотя бы удостоверились сколько автоклавов работает успешно в названных кампаниях. К вашему сведению в ОАО Петропавловск работают 4 автоклава и перерабатывают два флотоконцентрата Маломыра и Пионера, в Полиметалле работают 6 автоклавов самых больших по производительности.

Проблемы с запчастями в условиях санкций для автоклавов эти компании решат.

Китай своими силами создал и изготовил автоклавы, которые тоже успешно работают, перерабатывая упорные концентаты.

Так что ваш скепсис не очень хорошо выглядит.

Автоклавный процесс в России есть, работает и будет работать.

Сергей, 29.08.22 09:03:06 — Магадан

Кроме Полиметалла и Петропавловска автоклавные технологии имеются в Норникеле (для переработки цветных металлов). ЮГК делал попытку освоить автоклавные технологии для переработки концентратов из руд Березняковского месторождения. Даже установили автоклав отечественного изготовления, компании ООО "Прессмаш". Однако технологию так и не освоили.

Многие золотодобывающие компании России имеющие в своих активах золото ассоциированное с сульфидами вынуждены рассматривать ДОРОГИЕ технологии. Выбор таких технологий не большой: обжиг, автоклавные процессы, био технологии, атмосферное окисление. При этом все технологии, в том или ином виде, используются российскими золотодобытчиками.

Сергей, 29.08.22 09:30:44 — Барченкову В.В.

Не корректное утверждение:

"Высокое содержание сульфидов в окисляемом материала — более 20% — также негативно сказывается на процессе АО. Для окисления таких материалов требуется более высокая температура в автоклаве (до 240 °С), также увеличивается продолжительность процесса — все это приводит к увеличению энергозатрат, не достигается необходимая степень окисления сульфидов, что вызывает снижение извлечения золота из кека АО."

Содержание сульфидной серы не определяет температуру АО. Как правило автоклавное окисление золотосодержащих руд и концентратов в промышленности проводят при температурах более 200С. Главным образом это связано с более полным окислением сульфидной серы до сульфатов и увеличением кинетики процесса.

Примеры из практики автоклавных заводов:

Проект Coopler (Турция) - переработка руды с содержанием серы 3-5%, температура АО - 220С.

Проект Покровского АГК (Россия) - переработка концентратов с содержанием серы 24%, температура 225С.

Дракон, 29.08.22 09:30:54

Нельзя забывать, что монометаллических руд нет. В рудах, особенно упорных, как правило, присутствуют и другие интересные металлы, помимо золота.

После автоклавного вскрытия они также становятся доступны для вывода их в полутоварные и товарные продукты.

И да, автоклавныц процесс экологически более дружелюбнн, чем, к примеру, обжиг.

Сергей, 29.08.22 09:45:01 — Барченкову В.В.

... "в Полиметалле работают 6 автоклавов самых больших по производительности."...

Поправлю.

В Полиметалле 1 действующий автоклав объемом 200 м3, температура 200С, годовая производительность 225 тыс.т. концентрата.

Второй автоклав объемом 1000 м3 (самый большой в мире!!!), температура 240С, годовая производительность 250-300 тыс.т. концентрата. Автоклав на стадии монтажа.

Петропавловск - 4 действующих автоклавов 50 м3 (каждый), температура 225С, годовая производительность до 500 тыс.т. концентрата.

Журавлев, 29.08.22 11:54:53 — Сергей, 29.08.22

Спасибо за интересную информацию. Будем надеяться, что Полиметаллу удастся достроить и запустить самый большой в мире автоклав объемом 1000 м3. С интересом прочитаю об этом событии в публикациях.

Автоклав, 30.08.22 04:48:36 — Журавлеву

21.07.20 на Амурский гидрометаллургический комбинат доставлен крупнейший в мире автоклав для извлечения золота из упорных руд. Автоклав изготовлен в Бельгии (небольшая страна в Европе). Длина его составляет 50 метров, а вес около 1100 тонн. Из Бельгии автоклав везли 25 тыс. км, через 3 океана и 8 морей, далее по Амуру.

Для того, чтобы выгрузить автоклав с баржи и организовать его доставку в конечный пункт назначения - АГМК – в Амурске построили временное причальное сооружение и подъездную дорогу. От причала до комбината автоклав доставили специальным автопоездом, который имеет 28 осей и 448 колес. При таких условиях нагрузка равномерно распределится по дорожному полотну. В сопровождении сотрудников ГАИ транспортировка оборудования по городу произошла с 20 на 21 июля 2020 года.

Компания «Полиметалл» подготовила видеоролик о процессе доставки на гидрометаллургический комбинат в Амурске самого большого в мире автоклава в сфере добычи золота. Только на подготовку к логистической операции ушло более двух лет. ...

Радость была в 2020 году. А сейчас зачем запускать? Что на нем перерабатывать? И можно ли будет обойтись без бельгийских комплектующих?

Барченков, 30.08.22 06:40:42 — Всем

Небольшая информация для всех.

В связи с успешным распространенем основного тиража моей нвой книги и положительных отзывов на нее, я заказал дполнительно отпечатать еще 25 экз. и в конце недели книги будут готовы. В ней освещены все современные технологии переработки упорных золотосодержащих руд. Принимаю заявки на приобретение.

Уважаемые посетители сайта! Пожалуйста, будьте как дома, но не забывайте, что в гостях. Будьте вежливы, уважайте родной язык и следите за темой: «Влияние различных факторов на эффективность процесса автоклавного окисления золотосодержащих сульфидных продуктов»


Имя:   Кому:


Введите ответ на вопрос (ответ цифрами) "пять прибавить 9":