УДК 669.213.63
О применении кучного выщелачивания золота из руд
1, 2
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет,
664074, 3.
Представлены результаты минералогического и химического состава золотосодержащей руды. Приведены основные показатели работы установки кучного выщелачивания артели Республики Саха (Якутия). Дано описание мероприятий, используемых для эффективной работы данного гидрометаллургического процесса в условиях низких температур, позволивших достичь высокого извлечения золота (85-87 %).
Ил. 2. Табл. 1. Библиогр. 4 назв.
Ключевые слова: кучное выщелачивание; золотосодержащие руды; извлечение золота.
ON THE APPLICATION OF HEAP LEACHING OF GOLD FROM ORES
O. Kosyakova, N. Nemchinova
National Research Irkutsk State Technical University,
664 074, Irkutsk, st. Lermontov, 83.
The results of mineralogical and chemical composition of gold-bearing ore are presented. The basic performance of the set of heap leaching of the farm "Seligdar" of the Republic of Sakha (Yakutia) is given. Measures applied for the efficient operation of the hydrometallurgical process at low temperatureswhich allow achieving high gold recovery (85-87%) are described.
Il. 2.Table. 1. Bibliography. 4 refs.
Keywords: heap leaching, gold ore, gold recovery
Современная практика переработки золотосодержащих руд. Большое внимание к благородным металлам, в частности, к золоту, обусловлено той важной ролью, которую они играют в экономике и промышленности развитых стран. Золото имеет ценные для промышленности свойства: хорошую ковкость, гибкость и тягучесть, высокие температуры плавления и кипения, инертность по отношению к кислороду, минеральным кислотам, высокую электропроводность и т. п. [1]. Практически все добываемое в настоящее время первичное золото расходуется в различных производствах; потребление его согласно зарубежным данным возрастает до 4-7 % в год.
Развитие добывающих и перерабатывающих отраслей горного производства происходит на фоне общей тенденции снижения степени извлечения ценных компонентов при одновременном ухудшении качества сырья, вовлечение в переработку руд сложного минералогического и вещественного состава. Потери извлечения золота при обогащении обычными методами превышают в 5-8 раз соответствующие потери в аффинажных и металлургических процессах, а в зависимости от типа месторождения и применяемой технологии составляют от 10 % до 60 %.
Постепенное истощение сырьевой базы золота ставит вопрос о вовлечении в эксплуатацию забалансового сырья, а также маломощных, но пригодных для промышленного освоения месторождений. Обычные методы добычи руд экономически пригодны только для качественного добываемого сырья при установившемся уровне цен на металл. Если принять себестоимость 1 г извлекаемого Au из руды (со средним его содержанием 4,2 – 4,4 г/т) за
100 %, то стоимость 1 г при 3,5 г/т Au составит 133 %, при 2 г/т – 200 %, а при 1,2 г/т –
450 %.
Освоение забалансовых и труднодоступных золотоносных месторождений, а также маломощных месторождений с промышленным содержанием Au может быть обеспечено с помощью методов кучного выщелачивания (КВ).
Кучное выщелачивание является наиболее доступной и несложной (с точки зрения аппаратурного оформления) технологией переработки руд, благодаря чему эта технология нашла широкое применение в мире, особенно в золотодобывающей отрасли. Основными преимуществами способа КВ золота являются: отсутствие процесса измельчения руд и необходимости строительства обогатительных фабрик; меньшие (по сравнению с традиционными способами) энергоемкость производства и численность трудящихся; возможность быстрого введения производства в эксплуатацию и достаточно быстрая окупаемость капитальных вложений.
Суть способа заключается в следующем: руду укладывают в кучу на водонепроницаемое наклонное ложе и орошают раствором цианида. Реагент просачивается через кучу, выщелачивая золото и серебро. У основания кучи золото-, серебросодержащий раствор по желобу стекает в пруд-отстойник. Осаждение металлов из раствора можно проводить сорбцией активированным углем, цементацией или (при наличии значительного количества серебра) осаждением сернистым натрием. Цианирование является наиболее дешевым и эффективным методом переработки золотосодержащих руд.
Для осуществления КВ руд требуются минимальные горно-подготовительные работы, небольшие капитальные затраты на сооружение установок. При этом характерной особенностью данной технологии является получение металлов в виде осветленных продукционных растворов (а не в виде пульпы, что имеет место на заводах и фабриках), благодаря чему значительно упрощается их дальнейшая переработка. Наряду с высокой экономичностью данный метод добычи позволяет существенно ускорить отработку месторождений.
Метод КВ нашел широкое практическое применение в странах с умеренным климатом: США, Австралия, ЮАР, Чили, Португалия, КНР, Мексика. В нашей стране установки КВ расположены в районах с резко континентальным климатом, что обусловливает протеканию процесса с определенными особенностями.
Применение кучного выщелачивания золота. Извлечение благородных металлов из золотосодержащих руд и концентратов – одна из наиболее актуальных и сложных проблем современной золотодобычи. Различия вещественного состава руд и форм нахождения в них золота обуславливают разнообразие методов их переработки. Выбор технологической схемы [2] определяется формами золота, его крупностью, вкрапленностью, вещественным составом руды.
Алдан Республики Саха (Якутия) – старейший золотоносный район России. На его территории расположен ряд золотодобывающих предприятий: Артель «Прогресс», ГРК и (последнее считается одним из лучших предприятий региона, освоивших технологию КВ в условиях Крайнего Севера).
При получении благородных металлов из золотосодержащих руд необходимо учитывать минералогические особенности исходного материала и технологические параметры процесса. Руды месторождения «Межсопочное», содержащие Au, характеризуются большим разнообразием минеральных форм, неоднородностью распределения, многокомпонентностью вещественного состава внешних пород и низкой массовой долей ценного компонента.
Химический анализ золотосодержащей руды
Руда содержит до 50 % карбонатов, до 25 % гидрооксидов железа. Масса кварца составляет 15-16 % (в основном это жильный кварц). На долю аморфного кремнезема приходится не более 1 %. Количество глинисто-слюдисто-гидрослюдистых минералов в сумме не превышает 17-18 %.
Данные химического анализа показывают, что основная масса руды состоит из литофильных компонентов, среди которых преобладают оксиды кремния, кальция, магния и алюминия. Из оксидов щелочей содержание оксида калия в 4 раза больше, чем оксида натрия. Рудообразующие компоненты представлены главным образом железом. Из тяжелых цветных металлов в значительных количествах присутствуют цинк и свинец (их содержание, соответственно, 1,05 и 0,86 %). Массовое содержание серы составляет 0,3 %, а доля мышьяка и сурьмы не превышает сотых и тысячных долей процента.
Золото в руде находится в самородном виде (рис.1). Оно ассоциирует с кварцем и гидроксидами железа. При изучении (с помощью микроскопического метода исследования) полированных шлифов образцов рудного материала тонкодисперсные выделения золота зафиксированы в кварцевых метасоматитах и выветрелых кварц-лимонитовых породах. Форма золотин овальная, удлиненно-неправильная. Их размер изменяется от 0,0025 до 0,005х0,015 мм, редко 0,02-0,03 мм.
По данным минералогического анализа в дробленой руде в классах крупности –0,074+0,05 мм и минус 0,05 мм обнаружены единичные свободные золотины. Форма золотин – комковатая, неправильная, чешуйчатая. Цвет, в основном, золотисто-желтый, иногда светло-желтый. Пробность изменяется от 953 до 878. Определенная часть Au в руде присутствует в виде пленочных покрытий на плотных образованиях гетита.
Рис. 1. Золото руды месторождения
«Межсопочное»
Практически всё Au в руде является тонкодисперсным до пылевидного. Так, его доля в классе минус 0,074+0,05 мм не превышает 1 %. Основная масса Au имеет размеры менее 3 мкм. Ag в пробе руды фиксируется в трех формах: связанное с золотом, в самородном виде и в виде сульфида серебра, присутствующего в виде овальных и неправильных форм выделений минерала аргентита-акантита, в основном приуроченных к скоплениям кварца в измененных кварцевых метасоматитах. Общее содержание Au в руде – 4,7–4,5 г/т.
Опытно-промышленные испытания метода кучного выщелачивания золотосодержащих руд в условиях низких температур. Опытно-промышленные испытания по переработке руд месторождения «Межсопочное» проводились на с целью изучения технологических свойств и уточнения оптимальных параметров технологии при разработке проектов установки промышленной установки КВ [3].
Было установлено, что руда месторождения «Межсопочное» – легкоцианируемое сырье: при крупности измельчения минус 0,74 мм 98 %-ным прямым цианированием из неё возможно извлечь до 95 % Au. Руда измельчается до класса минус 40 мм, тем самым обеспечивается необходимая степень проницаемости штабеля руды.
Для эффективного сбора продуктивных растворов при эксплуатации второго яруса предусмотрена дополнительная дренажная система на поверхности отработанных куч, что позволяет повысить полезный объем штабеля и общую концентрацию золота в продуктивном растворе, а также понизить затраты на строительство основания штабеля и снизить расходы на реагенты.
Результаты ситового анализа показали, что ≈ 50 % Au и 55 % Ag находятся в материале крупностью минус 2 мм, однако ни в одном классе крупности нет отвального содержания золота и серебра, поэтому обогащение руды по классам практически невозможно.
Лабораторные исследования по КВ проводились в агитационном режиме (отношение Ж:Т=2:1, концентрация NaCN – 2 г/л, загрузка CаO – 2 кг/т).
Избирательность растворения достигается низкой концентрацией раствора (0,03–0,3 % цианида), благодаря чему реагент мало взаимодействует с другими компонентами руды. Растворение Au и Ag в цианистом растворе происходит в присутствии растворенного в воде кислорода (определена оптимальная концентрация в 4,5 мг/л).
Оросительная система принята на основе капельной системы орошения, состоящей из напорных эмиттеров (рис. 2). Основное преимущество такого орошения заключается в том, что оно обеспечивает непрерывное стекание раствора каплями. В результате рудный штабель смачивается реагентом как вертикально, так и горизонтально. Заглубление эмиттерных линий обеспечивает защиту реагентного раствора от негативных атмосферных воздействий, тем самым дает возможность эксплуатации данной установки при низких температурах.
Рис. 2. Орошение рудной кучи цианистым раствором с помощью эмиттерных линий
Новым технологическим решением в действующей схеме переработки окисленных золотосодержащих руд на предприятии является применение системы рециркуляции золотосодержащих растворов на штабеля с низким содержанием Au, что позволяет доизвлечь ценный металл. Смонтированный узел фильтрации сетчатыми барабанами позволяет предотвратить засорение эмиттерных систем, а также улучшить работу капельного орошения в зимний период, когда отсутствует возможность очистки данной системы из-за снежного покрова.
Для обеспечения эффективной работы установки КВ в холодный период года на предприятии используются следующие мероприятия:
- утепление минеральной ватой напорной и приемной самотечной магистралей; закапывание шлангов оросительной системы в рудный штабель; подготовка оборотных цианистых растворов, подаваемых на орошение (это обеспечивается фильтрацией растворов и использованием взамен извести гидроксида натрия для поддержания необходимой щелочности раствора); подогрев выщелачивающих растворов и их фильтрация; применение системы рециркуляции золотосодержащих растворов на штабелях с низким содержанием золота (доизвлечение).
Извлечение золота из продуктивных растворов КВ проводилось по технологической схеме [4] сорбцией на активированный уголь марки JX-102 (производства КНР) на модульном заводе КСА-50 (производства США) с последующей десорбцией золота и получением элюата, регенерацией угля, электролизом элюата с получением катодного осадка и дальнейшим получением сплава Доре согласно требованиям ТУ 117-2-7-75 (таблица).
Химический состав лигатурного золота
Наименование золота | Содержание, % | |||
золота | сумма серебра и меди, не менее | свинца, не более | ртути, не более | |
Золото в слитках | >10 | не ограничено | 5 | 0,1 |
Внедрение вышеназванных мероприятий на предприятии позволило достигнуть извлечения золота при КВ в среднем 85-87 %, что в товарном выражении составило 360 кг Au в год.
Библиографический список
1. Металлургия благородных металлов / [и др.]. М.: Металлургия, 1987. 432 с.
2. , , Жучков : учеб. для вузов. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 1998. Ч.1. 702 с.
3. , Леонов выщелачивание золотосодержащих руд. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 1997. 81 с.
4. Применение кучного выщелачивания золота в условиях Крайнего Севера / , , [и др.] // Цветные металлы, 2010. №11. С. 44–46.
1 Косякова Ольга Владимировна, аспирант кафедры металлургии цветных металлов;
Kosyakova Olga, a graduate studentof non-ferrous metallurgy; cells
2 , зав. кафедрой металлургии цветных металлов, д. т.н., раб. т.: 405116, e-mail: *****@***edu
Nemchinova Nina, Head. Department of non-ferrous metallurgy, Ph. D., tel: 405 116, e-mail: *****@***edu
