Обогащение золота: основные методы
Бурное развитие золотодобывающей промышленности неуклонно приводит к постепенному истощению ресурсов. Поэтому сейчас очень остро стоит вопрос увеличения объёмов добычи, в том числе и методами извлечения золота из руд как коренных, так и россыпных месторождений. Сегодня есть несколько способов обогащения, и каждый из них проводится по индивидуальной технологии.
Гравитационное обогащение
Самым известным и «старым» способом считается гравитационное обогащение золота. Именно благодаря нему золото стало первым драгоценным металлом, о котором узнало человечество (этот момент произошёл за много тысячелетий до нашей эры).
Со временем именно с помощью гравитационного метода по всему миру начали массово извлекать драгметалл из россыпей. Позже этот способ превратился в полноценную технологию добычи золота.
Сейчас гравитационное обогащение руды золота широко применяется на многих золотоизвлекательных фабриках. В чём его суть?
В современной практике гравитационного процесса обогащения золота, как правило, прибегают к помощи отсадочных машин, концентрационных столов, барабанных концентраторов. Рассмотрим технологию извлечения гравитационным методом на отсадочной машине.
В основе данного способа обогащения стоит разделение измельчённой руды в зависимости от её плотности. Ключевое звено конструкции отсадочной машины – решето. Именно на него подаётся смесь измельчённой руды и жидкости (пульпа).
Перед укладкой на поверхность решета обязательно укладывают слой искусственной постели – для золотых руд, главным образом, используют металлическую дробь или гематитовую руду.
Затем в решето машины через специальные отверстия подаётся вода, при пульсации которой смесь «передвигается» вдоль решета: под силой тяжести твёрдые частицы с разной скоростью оседают на постель.
Более тяжёлые частицы проваливаются через неё и попадают под решето, а лёгкие остаются на поверхности постели. Отсадочная машина «избавляется» от них с помощью сливного порога, получая на выходе концентрат.
Гравитационное обогащение золота — весьма экономичный и экологичный способ. Он наиболее эффективен при извлечении крупных зёрен золота, что нельзя сказать о рудах мелких классов.
Флотационное обогащение
Флотационный способ обогащения золота получил распространение в 1930-ых годах. Сам термин «флотация» произошёл от английского слова «flotation», что в переводе значит плавание, всплывание. Такое название этот процесс обогащения золота получил, так как подразумевает разделение мелких твёрдых частиц в водной среде.
В основе технологии обогащения руды золота лежит избирательное закрепление минералов на границе раздела фаз и, как следствие, их смачиваемость.
Флотацию проводят в механических флотационных машинах в виде ванны из листовой стали, разделённой перегородками на несколько камер кубической формы. В аппарат подаётся смесь тонкоизмельчённой руды и жидкости вместе с особыми реагентами.
Через первую камеру машины она попадает на быстро вращающуюся мешалку – колесо с лопатками из твёрдой стали, которое вращается со скоростью 275-600 об/мин, параллельно засасывая воздух.
В результате вращения пульпа перемешивается с мелкими пузырьками воздуха. Золотосодержащие частицы под воздействием реагентов теряют способность смачиваться водой.
В результате они прилипают к пузырькам воздуха и в виде пены всплывают на поверхность камер флотационной машины, а ненужный материал остаётся в пульпе. «Золотую» пену обезвоживают, получая концентрат, который отправляется на сгущение и последующую переработку.
Флотационный способ относительно дорогой и при этом наносит определённый вред окружающей среде. Но его популярность продиктована универсальностью: флотационное обогащение применимо чуть ли не для всех минералов.
Кучное выщелачивание
Первые примеры обогащения золота кучным выщелачиванием известны с давних времён – именно таким способом в середине XVII века извлекали медь на шахтах в Венгрии.
Современный метод сформировался и распространился всего пару десятков лет назад. Как сейчас выглядит схема обогащения золота методом кучного выщелачивания?
Данный способ подразумевает несколько этапов. Во-первых, нужно определённым образом подготовить золотосодержащую руду. В зависимости от индивидуальных характеристик, этот этап может включать в себя дробление, грохочение, шихтовку и прочие процессы.
Затем формируется гидроизоляционное основание: на специально отведённой площадке отсыпается и уплотняется глина, на которую укладывают полиэтиленовую плёнку с дренажным слоем, и уже потом укладывают пласты-коллекторы для сбора продуктивных растворов.
Саму руду кладут в кучу на водонепроницаемое наклонное ложе и сверху орошают реагентом – раствором цианида, который, просочившись через кучу, выщелачивает золото.
Полученная смесь стекает по специальному желобу в пруд-отстойник, где проводится осаждение драгметалла. Для этого процесса обычно применяют активированный уголь, цемент или сернистый натрий.
В отличие от других методов обогащения золота, технология обогащения золота методом кучного выщелачивания очень популярна из-за простоты и доступности: драгметаллы извлекаются в виде осветлённого раствора, а не пульпы, поэтому быстрее и легче подвергаются дальнейшей переработке.
Источник
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
