Основные аспекты технологии кучного выщелачивания из золотосодержащего сырья
Кучное выщелачивание, как высокорентабельный и экологически безопасный процесс золотодобычи, прочно вошло в практику золотодобычи США, Канады, Австралии, ЮАР, КНР, Мексики, Чили, Португалии и многих других стран. Внедрение этой технологии идет очень быстро и весьма эффективно.
География использования кучного выщелачивания благородных металлов из различного минерального сырья (от сравнительно богатых руд с содержанием золота свыше 3 г/т до лежалых хвостов обогащения и отходов химических производств) простирается от Канады с относительно суровой зимой до Центральной Америки с очень жарким климатом и высоким уровнем выпадения атмосферных осадков.
Сроки окупаемости инвестиций в создание промышленных мощностей по добыче золота методом кучного выщелачивания чрезвычайно малы, для многих горнорудных компаний, использующих кучное выщелачивание, срок окупаемости не превышает одного года.
В настоящее время для крупнотоннажных бедных месторождений содержание извлекаемого кучным выщелачиванием золота в рудах может быть 0,65-0,82 г/т, а при больших объемах производства (в несколько млн. тонн) — 0,35-0,65 г/т.
Переработка руды методом кучного выщелачивания включает следующие технологические операции (рис.): рудоподготовку, которая в зависимости от содержания золота, фильтрационных свойств, гранулометрического и минералогического состава сырья может включать дробление, грохочение, шихтовку глинистых руд со скальными, окомкование мелких и тонкодисперсных фракций; выбор и подготовку площадки под кучное выщелачивание (снятие плодородного слоя и планировка площадки); подготовку гидроизоляционного основания (отсыпка глины, ее уплотнение, укладка полиэтиленовой пленки, отсыпка дренажного слоя, укладка коллекгоров сбора продуктивных растворов); укладку руды в штабель (кучу); орошение рудного штабеля цианидными растворами; собственно выщелачивание золота; дренаж растворов через кучу; накопление золотосодержащих растворов в емкости и их отстаивание; извлечение золота из растворов; плавку осадков (цинковых, катодных); обезвреживание отработанных рудных штабелей (хвостов выщелачивания); рекультивацию отвалов и нарушенных земель.
Многолетняя практика зарубежных предприятий KB подтверждает их высокую технико-экономическую эффективность. По сравнению с традиционными фабричными технологиями KB характеризуется низкими капитальными вложениями и эксплуатационными затратами, меньшим энерго- и водопотреблением, высокой производительностью труда.
Несмотря на эффективность процесса KB золота из руд большинства месторождений Алдана, Забайкалья, Приморья, Узбекистана, Таджикистана, Казахстана и других регионов, промышленное освоение технологий KB благородных металлов в СССР сдерживалось по ряду причин, лишь с начала 90-х годов началось промышленное освоение технологии KB для золотосодержащего сырья.
Построены и введены в эксплуатацию при непосредственном участии специалистов Иргиредмета промышленные установки ЮЗ впервые в СССР на месторождении «Васильевское» в 1991 г. в Казахстане, и впервые в России (республика Хакасия) на месторождении «Майское» в 1994 г. На установке Васильковского ГОКа перерабатывают руды исходной крупности (минус 300+0 мм) с содержанием золота 2 г/т, на Майском месторождении (ЗАО ЗДК «Золотая звезда») выщелачивают более богатую руду с содержанием золота не менее 4 г/т, предварительно дробленную до крупности минус 20+0 мм. Извлечение золота из продуктивных растворов осуществляют по разным схемам. За три года эксплуатации установки KB на майском месторождении было добыто более 1 т золота. В 1996 г. проведены опытно-промышленные испытания на рудах Куранахского рудного поля и залежи «Физкультурная-Холодная» Алданского района Якутии. В 1997 г. пущена в эксплуатацию установка KB на Сахсарской золоторудной зоне (ЗАО ЗДК «Золотоая звезда») производительностью 300 тыс. т., в 1998 г. — на руде Комсомольской залежи, в 1999 г. — на руде Покровского месторождения, в 2000 г. — на руде Бамского месторождения /1-4/.
К минеральному сырью, наиболее пригодному для переработки методом KB, относится сырье, облачающее достаточной пористостью и проницаемостью, обеспечивающей доступ цианистых растворов к поверхности благородных металлов и диффузию растворенных цианистых комплексов металлов в продуктивный раствор КВ; поступающий в дальнейшем на извлечение благородных металлов известными методами.
Рудоподготовка может полностью исключать операцию дробления или предусматривать только операцию дробления, включать операции дробления и окомкования. присущей для шламистой руды и хвостов обогащения.
Цель рудоподготовки перед KB — получение достаточно мелких частиц руды, позволяющих цианистому раствору вступать в контакт с благородными металлами с достижением степени проницаемости и устойчивости штабеля руды, достаточной для прохождения выщелачивающего раствора через кучу с приемлемой скоростью. Эти требования, зачастую, могут входить в противоречие друг с другом, когда при низкой скорости фильтрации достигаются приемлемые показатели KB, но за очень длительный промежуток времени. Расходы на дробление руды прямо связаны с рентабельностью извлечения золота. Так, если затраты на дробление крупной руды не компенсируются прибылью, полученной в результате повышения степени извлечения золота, то операция дробления неприемлема.
Операция дробления аппаратурно может быть оформлена в двух вариантах: с использованием стационарных дробилок и мобильных дробилыю-сортировочных комплексов.
Проблема, возникающая при переработке золотосодержащих руд методом KB с повышенным содержанием глины, руды с повышенным содержанием шламов. образующихся в результате дробления, а также лежалые хвосты гравитационного и гравитационно-флотационного обогащения, из-за крайне медленной скорости фильтрации, что приводит к нерентабельности их переработки KB, может быть решена путем предварительного окомкования. Основная цель окомкования — получение пористого материала, который был бы устойчив к механическому воздействию при транспортировке, формировании кучи и просачивании цианистых растворов через штабель. Качество окомкованного сырья определяется природой и зафузкой связующей композиции, продолжительностью операции отвердевания и упрочения окомкованной руды и количеством воды или цианистого раствора подаваемого на операцию окомкования.
Для процесса окомкования применяют цемент, известь, отходы ряда производств и различные композиции на их основе. Для ряда сырьевых объектов продолжительность KB окомкованного сырья в сравнении с традиционным вариантом сокращается от 2 до 5 раз, а для многих эта операция является обязательной, поскольку без нее последующее KB практически неосуществимо.
В зависимости от гранулометрического и минерального состава аппаратурно процесс окомкования может быть оформлен различно: чашевые и барабанные окомкователи и окомкователи из каскада ленточных транспортеров.
Для промышленного применения разработаны и рекомендованы три основных метода KB, отличающиеся между собой организацией основных и вспомогательных работ, конструкцией гидротехнических сооружений промышленного комплекса и характером общеинженерных мероприятий.
Первый предусматривает строительство долговременных площадок многоразового использования из твердых гидроизоляционных покрытий, способных выдерживать возникающие рабочие давления от складированного штабеля и от погрузочно-разгрузочных механизмов и транспортных средств. Для этого метода необходимы: ограниченный по площади участок земли; участок, пригодный для строительства хвостохранилища; высокопрочное гидроизоляционное основание из бетона или асфальта; технологические емкости должны иметь меньшие размеры из-за ограниченной площади куч, подвергаемых цианистому выщелачиванию; двойная переработка рудной массы (загрузка, выгрузка); относительно короткий и постоянный по времени цикл выщелачивания.
Второй вариант, который наиболее распространен, предусматривает строительство гидроизоляционных площадок одноразового использования из мягких изолирующих покрытий (полиэтиленовые или поливинилхлоридные пленки, листовая резина) в сочетании с глинистой изоляцией или без нее при наличии естественного водоупора толщиной не менее 1 м. Набор технологического оборудования остается таким же, как и в первом варианте.
По второму варианту выщелоченная и обезвреженная руда остается на месте переработки. В этом случае отпадает необходимость в сооружении и эксплуатации хвостохранилища. Затраты на строительство гидроизоляционных площадок должны быть минимальными (сооружаются из местных глин в сочетании с полиэтиленовым покрытием или без такового).
Третий вариант KB — отвальное выщелачивание, подготовка которого заключается в укладке руды перед удерживающим сооружением, имеющим вид дамбы. Большая часть руды нижележащего слоя выщелачивается во время последующего выщелачивания. После выщелачивания руды осуществляется дренаж растворов и складирование свежей руды. По окончании выщелачивания хвосты обезвреживаются и рекультивируются, подобно отвалам пустой породы.
Для организации отвального выщелачивания необходима крепкая руда. Метод может использоваться в районах с крутым углом наклона. Необходимы резервуары хранения растворов меньшего объема, прочное высокоплотное покрытие из-за гидравлического напора, возведение устойчивых куч, подобно отвалам пустой породы. Метод может использоваться в широком диапазоне климатических условий, и приспособлен к длительному периоду выщелачивания (до нескольких дет).
Формирование рудного отвала — важная и ответственная задача, при решении которой уплотнение руды в отвале должно быть сведено до минимума.
Наиболее простым и менее затратным с экономической точки зрения является метод формирования отвала с использованием автосамосвалов и фронтальных погрузчиков, когда нижний слой отсыпается с помощью автосамосвалов с последующим наращиванием штабеля погрузчиком. Минимальное уплотнение руды, обусловленное лишь собственным весом, обеспечивают методы с использованием отвалообразователей или экскаваторов-драглайнов. Эти методы применимы для всех категорий минерального сырья. Бульдозерный способ формирования отвала, когда руда завозится на площадку автосамосвалами, а штабель формируется бульдозером, применим для прочной руды. Для окомкованной руды применим метод с использованием конвейеров и стакеров.
Выбор метода переработки растворов зависит от ряда факторов: наличия примесей — Сu, As, Sb; масштабов производства; соотношением Аu и Ag в растворах и др.
В промышленной практике золотодобычи методом KB для извлечения благородных металлов используются три метода: метод сорбции на анионит АМ-2Б или активный уголь и метод цементации на металлический цинк. Метод сорбции на АМ-2Б используется в технологической схеме промышленной установки в составе Васильковского ГОКа (Казахстан), ТОО «Колорадо» (г. Учалы, Башкортостан).
Более предпочтительным является метод сорбции на активный уголь, поскольку характеризуется меньшими капвложениями и эксплуатационными затратами. Метод менее чувствителен к присутствующим в растворах цианистым комплексам меди и цинка, осложняющим процесс сорбции на АМ-2Б. Из растворов KB сорбция на активированный уголь применяется на большинстве зарубежных предприятий, а в России — на АК «Алданзолото» (САХА, Якутия).
Для маломасштабных предприятий и при соотношении серебра и золота в растворах более 10 целесообразно использовать метод цементации благодаря быстрой фондоотдачи, низкой капиталоемкости и эксплуатационным затратам по сравнению с сорбцией. Метод цементации также отличается крайне низкой, потребляемой электрической мощностью, особенно в варианте осаждения на цинковую стружку, что в условиях дефицита электроэнергии может иметь решающее значение. Метод используется на установках KB Майского месторождения и Сахсарской золоторудной зоне, Покровском и Бамском месторождениях.
Промежуточной богатой продукцией при извлечении благородных металлов из продуктивных растворов KB являются золотосодержащие шламы кислотной обработки осадков цинкового осаждения, катодные осадки операции электролиза товарных щелочно-цианистых и тиомочевинных элюатов, содержание золота в которых составляет 20-25 % в шламах и 70-80 % в катодных осадках.
Плавка после обжига золотосодержащих материалов осуществляется в тигельной индукционной печи типа ИСТ или в руднотермической печи конструкции Иргиредмета производительностью от 1 до 10 кг золота за одну плавку. Первичные шлаки после дробления рекомендуется подвергать гравитационному обогащению. Золотосодержащие слитки содержат более 80% суммы благородных металлов.
С учетом особенностей KB для конкретного сырьевого объекта в районе сооружения добывающих и перерабатывающих мощностей необходимо осуществлять мониторинг окружающей среды по двум основным направлениям: охрана воздушного бассейна и охрана поверхностных и грунтовых вод. Перед строительством промплощадки плодородный почвенно-растительный слой необходимо заскладировать в спецотвалы. После отработки рудного штабеля и его обезвреживания производится сглаживание углов естественного откоса, покрытие глинистым слоем. На глинистый слой отсыпается ранее заскладированный в спецотвалы почвенно-растительный слой.
ОАО «Иргиредмет» рекомендует золотодобывающим предприятиям любых форм собственности провести ревизию рудных объектов, переработка которых до настоящего времени считалась нерентабельной. Наши специалисты проведут их геологическую оценку, лабораторные и полупромышленные испытания по технологии KB, разработают технологический регламент и проект; окажут помощь в его согласовании, подборе основного оборудования и осуществят руководство внедренческими работами.
Внедрение KB — один из действенных методов подъема золотодобычи в России в короткие сроки и с минимальными капитальными затратами.
Источник
Практические вопросы кучного выщелачивания
Технология кучного выщелачивания (КВ) золота является хорошо отработанным процессом. Только в США к настоящему времени работает более 120 установок кучного выщелачивания. В России их пока только 25, однако учитывая значительную сырьевую базу, у нас есть существенные резервы развития этой эффективной технологии.
Практическая реализация метода КВ позволила накопить достаточно богатый опыт эксплуатации промышленных объектов. Однако о хорошей изученности этого процесса говорить еще рано. Основную проблематику вопроса условно можно разделить на следующие категории:
— Изучение и выработка эффективных методов и приемов рудоподготовки.
— Разработка новых методов укладки рудных штабелей с минимизацией потерь фильтруемости материала и материальных ресурсов.
— Повышение надежности и технологичности сборных коллекторов и гидроизолированных оснований.
— Разработка эффективных методов регулирования технологических процессов и методов извлечения благородных металлов из растворов.
— Разработка новых эффективных и дешевых методов обезвреживания и рекультивации отработанных рудных штабелей.
Решение многих проблем связано с развитием техники и технологии в целом. Например, отсутствие надежных материалов для гидроизоляции оснований рудных штабелей длительное время не позволяло реализовать технологию кучного выщелачивания. Ряд вопросов имеет сугубо научный аспект, например, изучение потери фильтруемости рудного штабеля при его длительной эксплуатации и разработка мер по минимизации этого явления. Особо следует отметить направление по поиску более дешевых и менее токсичных реагентов для растворения золота из руд. По некоторым вопросам достигнуты определенные успехи. В частности, институтом «Иргиредмет» разработана эффективная технология естественного обезвреживания малосульфидных отходов кучного выщелачивания золота, отличающаяся низкими капитальными и эксплуатационными затратами.
Уровень развития технологии кучного выщелачивания золота в настоящее время позволяет разрабатывать эффективные и дешевые процессы для конкретных месторождений. Технически это осуществляется на основе исследований и испытаний, проводимых при разработке Технологического регламента для проектирования предприятия.
Руды месторождений отличаются весьма существенно, и, чтобы подобрать оптимальную технологию извлечения золота, исследования необходимо проводить на представительных пробах. Наиболее надежный результат дают полупромышленные испытания на пробах массой в несколько тонн. Выщелачивание руды проводят при разных способах подготовки руды в режиме, близком к промышленному. Так как процесс выщелачивания происходит медленно, испытания требуют нескольких месяцев. Но это необходимые работы. Ускоренные испытания могут привести к погрешностям в оценке параметров процесса и ошибкам в проектировании, что в конечном итоге повысит себестоимость добычи золота.
Предприятие на основе технологии кучного выщелачивания включает в себя следующие основные объекты:
1. Карьер, площадка карьера, объекты энергообеспечения, АЗС и склад ГСМ, пункт хранения и ремонта карьерной техники, карьерные автодороги. В зависимости от энергообеспеченности на промплощадках используются техника либо на электрической тяге, либо с дизельными двигателями.
2. Промплощадка КВ включет склад исходной руды, отделение дробления, при необходимости отделение окомкования, рудный штабель с системами дренажа и орошения, земляные емкости (аварийная, бедных и богатых растворов); цех гидрометаллургии, где происходит весь цикл переработки растворов с получением золота, включая отделения приготовления реагентов; административно-бытовой комплекс (АБК) с раздевалками, душевыми, постирочными, пунктами обогрева, приема пищи и т.д.; аналитический комплекс (территориально входящий в АБК) в составе, как правило, пробирной, атомно-абсорбционной и санитарной лабораторий, отделение плавки золота на слитки; склады, в т.ч. СДЯВ, ремпункты, насосные станции.
3. Инженерное обеспечение площадки кучного выщелачивания (электроснабжение, теплоснабжение, водоснабжение и водоотведение, вентиляция, освещение, охрана и сохранность).
4. Вахтовый поселок, объекты инфраструктуры предприятия в целом.
В зависимости от геологических запасов руды при проектировании предприятия определяют его годовую производительность. Считается, что для установок КВ срок эксплуатации не должен быть менее 5-6 лет. С учетом затрат времени на приобретение лицензии, проектирование, строительство, а в последствии и на обезвреживание и рекультивацию нарушенных производством земель этот срок увеличивается до 8-10 лет.
Согласно СНиПам, строительство объекта ведется по разработанной проектной документации, согласованной с известными контролирующими органами. Для выполнения проектной документации и ее успешного согласования в контролирующих органах Заказчику необходимо организовать выполнение нескольких стадий предпроектных работ, являющихся обязательными. Для горнодобывающих и перерабатывающих предприятий первоначальные работы заключаются в проведении комплекса геологоразведочных работ, проведении технологических исследований (на рудах) и выдаче исходных данных (технологических регламентов) для проектирования. На этой же стадии необходима разработка, рассмотрение и утверждение в надлежащих органах акта выбора площадок строительства, Заявления о намерениях, в котором кратко описываются все аспекты деятельности будущего предприятия, разработка технико-экономического обоснования кондиций, разработка других технико- экономических документов, позволяющих оценить рентабельность будущего предприятия и привлекательность его для потенциальных инвесторов.
Согласно утвержденному положению Госкомприроды России, на предпроектной стадии в безусловном порядке разрабатывается оценка воздействия будущего объекта на окружающую среду (ОВОС), которая проводится, как правило, силами проектной организации и региональных специализированных предприятий по отдельным договорам с Заказчиками.
Очень важным моментом организации кучного выщелачивания является строительство гидроизоляционных оснований.
Для промышленного применения разработаны и рекомендованы три основных метода КВ, отличающихся между собой организацией основных и вспомогательных работ, конструкцией гидротехнических сооружений промышленного комплекса и характером общеинженерных мероприятий.
Первый вариант — предусматривает строительство долговременных площадок многоразового использования из твердых гидроизоляционных покрытий, способных выдерживать возникающие рабочие давления от складированного штабеля и от погрузочно-разгрузочных механизмов и транспортных средств. Для этого метода необходимы: ограниченный по площади участок земли; участок, пригодный для строительства хвостохранилища; высокопрочное гидроизоляционное основание из бетона или асфальта; меньшие размеры технологических емкостей из-за ограниченной площади куч, подвергаемых цианистому выщелачиванию; двойная переработка рудной массы (загрузка, выгрузка); относительно короткий и постоянный по времени цикл выщелачивания.
Второй вариант — (наиболее распространенный) предусматривает строительство гидроизоляционных площадок одноразового использования из мягких изолирующих покрытий (полиэтиленовые или поливинилхлоридные пленки, листовая резина) в сочетании с глинистой изоляцией или без нее при наличии естественного водоупора толщиной не менее 1 м. Набор технологического оборудования остается таким же, как и в первом варианте.
По второму варианту выщелаченная и обезвреженная руда остается на месте переработки. При этом отпадает необходимость в сооружении и эксплуатации хвостохранилища. Затраты на строительство гидроизоляционных площадок должны быть минимальными (из пригодных местных глин в сочетании с полимерным покрытием или без такового).
Третий вариант — дамбовое выщелачивание заключается в укладке руды перед удерживающим сооружением, имеющим вид дамбы. Большая часть руды нижележащего слоя выщелачивается во время последующего выщелачивания. После выщелачивания руды осуществляется дренаж растворов и складирование свежей руды. По окончании выщелачивания хвосты обезвреживают и рекультивируют, подобно отвалам пустой породы. Для организации дамбового выщелачивания необходима крепкая руда. Метод может использоваться там, где рельеф местности имеет крутой угол наклона. Метод применим в широком диапазоне климатических условий и приспособлен к длительному периоду выщелачивания (до нескольких лет).
Вариант гидроизоляционного основания для кучного выщелачивания (рис.1) выбирают на стадии проектирования предприятия, на основе анализа конкретных условий, в частности, наличия свободных площадей для закладки куч, рельефа местности, наличия местных строительных материалов, экономического сопоставления вариантов и т.п.
Важной и ответственной задачей, решаемой при проектировании предприятия, является выбор способа подготовки руды для выщелачивания.
Технологические свойства и качество минерального сырья предопределяют метод подготовки его к КВ. Легко поддаются выщелачиванию руды, имеющие пористую, трещиноватую структуру. Такие руды встречаются нечасто. Цель рудоподготовки — вскрытие золота и повышение проницаемости рудной массы. Это обеспечивает возможность цианистому раствору вступать в контакт с благородными металлами, достаточную просачиваемость растворов и устойчивость рудного штабеля. Рудоподготовка может предусматривать только операцию дробления, дробления и окомкования или только окомкования с шихтовкой глинистых руд со скальными породами. Расходы на дробление руды прямо связаны с рентабельностью извлечения золота. Если затраты на дробление крупной руды не компенсируются прибылью, полученной в результате повышения степени извлечения золота, то операция дробления обычно не применяется.
Дробление может быть оформлено в двух вариантах: с использованием стационарных дробилок и мобильных дробильно-сортировочных комплексов. Использование стационарных дробилок требует значительного объема строительно-монтажных работ и времени. По второму варианту, в зависимости от производительности, отделение рудоподготовки комплектуется бункер-питателем, агрегатом крупного дробления, агрегатом среднего дробления, агрегатом мелкого дробления и специальными передвижными транспортерами, которые в перспективе могут использоваться и при формировании куч.
Как правило, в зависимости от технологических свойств руды и требуемых параметров используется одно-, двух- или трехстадиальное дробление. В России дробление на первой стадии осуществляют в щековых дробилках, на второй — в конусных дробилках и на третьей стадии — в конусных инерционных дробилках. Иногда используют роторные, валковые дробилки и др. Пример технологических схем дробления приведен (рис.2). Для классификации дробленой руды используют промышленные грохота различной конструкции. Транспортировку руды в операциях рудоподготовки осуществляют конвейерами.
Источник
