Конец формы

Основные этапы развития кучного выщелачивания.

Современная технология кучного выщелачивания благородных металлов получила свое развитие в основном в последние 20 лет, хотя применение этого метода имеет давнюю историю. Например, на шахтах Венгрии извлекали медь из подотвальных медьсодержащих вод еще в середине XVII века, а испанские горняки делали то же самое, пропуская кислые растворы через крупные кучи окисленных медных руд на берегах Рио Тинго в 1752 году. К 1900 г. уже использовались такие технологии, как циклическое выщелачивание с выстаиванием с целью повышения извлечения металла. С конца 50-х годов кучное выщелачивание как кислыми, так и щелочными растворами практикуется в урановой отрасли.

Извлечение золота методом цианирования превратилось в коммерческий процесс благодаря пионерской работе шотландцев братьев Роберта и Уильямса Форрестов, а также Д.С. Макартура. В 1887 г. они получили британский патент, а в 1889 г. - целую серию американских патентов. Патенты охватывали процессы агитации пульпы в присутствии воздуха и последующее осаждение золота цинком из выделяемого золотоцианидного раствора. Это стало подлинной вехой в развитии металлургии золота, поскольку был наконец, открыт химический метод переработки золотосодержащих руд. Демонстрационная полупромышленная установка была построена в 1888 году в Равенсвуде, Квинсленд, а первая промышленная установка цианирования рудного золота - на руднике Краун Майн, провинция Окленд в Новой Зеландии. Использование цианида в Витватерсранде впервые произошло на руднике Робинсон в 1890 г. Две первые фабрики в США были пущены в 1891 г. в Меркуре, штат Юта и Калумете, штат Калифорния. Благодаря применению цианирования, производство золота в Южной Африке возросло с 300 унций в 1890 г. до 300000 унций в 1893 г. В период с 1892 по 1905 гг производство золота в США увеличилось с 1,7 млн. унций до 4,6 млн. унций, и это существенно, поскольку большая часть прироста была получена за счет переработки руд, плохо поддававшихся гравитационному обогащению и амальгамации, а так же за счет повторной обработки хвостов, образовавшихся ранее.

Цианирование оказалось настолько дешевым и эффективным методом обработки золотосодержащих руд, что не только стало практически повсеместно применяться для обработки руд и хвостов на новых рудниках, ни и быстро вытеснило и полностью заменило все другие способы выщелачивания. Эволюционное развитие метода на практике шло на протяжении десятилетий, сопровождаясь иногда революционными прорывами, такими как разработанные Горным Бюро США и внедренные в 1952 г. методы извлечения золота из продуктивного раствора угольной адсорбцией и последующего каустического элюирования.

За последние 20 лет около 92% всего произведенного в мире золота получено с использованием цианидов; остальное - это главным образом попутный продукт, извлекаемый из флотационных концентратов основных цветных металлов путем плавки и рафинирования. Кучное выщелачивание руд благородных металлов с использованием цианирования впервые было предложено Горным бюро США в 1967 г. Первое коммерческое применение этого процесса было осуществлено в конце 60-х годов компанией Карлин Голд Майнинг в северной Неваде.

Первое предприятие кучного выщелачивания промышленного масштаба (использовавшее метод угольной адсорбции) было запущено в Кортезе, штат Невада в 1974 г. Исходным сырьем являлись складированные на руднике бедные руды с содержанием золота менее 2,5 г/т. В США кучное цианирование для переработки бедных руд быстро развивалось, так как цены на золото в середине 1970-х годов стали расти. В 1980-е годы метод получил глобальное распространение, эффективность его возросла после реализации в 1979 году разработок Горного Бюро США по окомкованию (агломерации) руд. Многие из открытых в те годы месторождений не могли быть освоены с использованием традиционных методов кучного выщелачивания из-за того, что глинистые частицы (либо другая тонкая фракция, возникающая в результате дробления) препятствовали равномерному просачиванию раствора через рудный штабель. Технология агломерационного кучного выщелачивания оказалась пригодной для переработки большинства руд, отходов, хвостов гравитационного и флотационного обогащения и привела к резкому увеличению объемов производства золота.

В последующие годы развитие и совершенствование технологии кучного выщелачивания происходило по всем возможным направлениям. Были введены высокопроизводительные способы дробления и подготовки руд к выщелачиванию и укладки руды в штабели, системы регулируемого капельного орошения куч и эффективные режимы фильтрации, способы уменьшения потерь при хранении растворов, контроля и управления химическими реакциями, происходящими в процессе выщелачивания и др. Золотодобывающие компании США и Канады широко используют комплексные заводы по переработке продуктивных растворов кучного выщелачивания, совмещающие в себе традиционный процесс осаждения золота цинковой пылью и современную индукционную плавку цинковых шламов после их сернокислотной обработки и обжига на золотосеребряный сплав.

Кучное выщелачивание, позволившее вовлекать в отработку крупные месторождения с бедными (1-1,5 г/т) рудами, стало главным фактором развития золотодобычи в США, Австралии, Канаде, Мексике, Бразилии, Чили и других странах и дало им возможность за двадцать лет в 2-3 раза увеличить добычу золота. Использование кучного выщелачивания позволило вовлекать в отработку не только крупные месторождения бедных руд, но также и вскрышные породы, техногенное золотосодержащее сырье (хвосты обогащения руд цветных и драгоценных металлов) и небольшие по запасам месторождения (от нескольких десятков килограммов до 1-2 тонн), расположенные в малоосвоенных районах. В настоящее время примерно половина мировой добычи золота приходится на технологию кучного выщелачивания. Несмотря на довольно большой объем исследований, технология кучного выщелачивания в бывшем СССР долго не была востребована из-за преобладавшего здесь простого и выгодного способа добычи золота из аллювиальных россыпей. Первая установка была запущена в Казахстане на Васильковском ГОКе в 1991 году. Первые установки были запущены на Урале на отвалах ЗИФ ОАО "Южуралзолото" (ООО "Колорадо) в 1993 году и в Хакасии на Майском месторождении (старательская артель "Саяны", позднее ЗДК "Золотая Звезда") в 1994г. В 2000 г. в России действовало 10 установок суммарной производительностью по руде 2 млн. т/год и объемом добычи золота 4000 кг.

Окомкование руды при кучном выщелачивании золота.

Кучному выщелачиванию подвергают легкообогатимое сырье, в котором золото (и серебро) находятся преимущественно в цианируемой форме. В основном это руды окисленные или коры выветривания коренных месторождений золота (Воронцовское, Майское, Покровское, Муртыкты, Кузнецовское месторождение и другие), отработка которых возможна открытым способом, а так же забалансовые рудные отвалы (Лопуховское), техногенное сырье - лежалые хвосты золотоизвлекательных фабрик (ОАО "Южуралзолото"), текущие хвосты переработки золотых руд (хвосты гравитации руды месторождения Сопка Рудная). Качество перерабатываемого сырья различно. Частично это бедные и забалансовые руды, а также техногенные отходы с содержанием золота 1,5-2,0 г/т (отвалы ОАО "Южуралзолото"), в подавляющем большинстве - рядовые руды с содержанием от 2 до 5 г/т (Воронцовское, Кузнецовское, Покровское месторождения и другие). Имеют место попытки переработки богатых руд с содержанием золота 8-35 г/т (Комсомольская залежь, Холодная залежь).

Действующие в России установки кучного выщелачивания золота по сравнению с зарубежными небольшие. Максимальная производительность в 2000 году была достигнута на руднике "Чазы-Гол" (ЗДК "Золотая Звезда") 500 тыс. т руды в год. Средняя же производительность установок кучного выщелачивания золота составляет 100-300 тыс. т руды в год (Майское, Лопуховское, Муртыкты и другие месторождения). Промышленные установки кучного выщелачивания золота вводятся в эксплуатацию посекционно, выщелачиванию, как правило, последовательно подвергают рудные штабели объемом блок-секций по 25-50 тыс. т каждая. Имеется также ряд небольших предприятий, на которых годовой объем перерабатываемого сырья не превышает 20-60 тыс. т (месторождение Сопка Рудная).

Следует отметить, что по величинам производственных мощностей отечественные установки кучного выщелачивания приближаются к средним золотоизвлекательным фабрикам (300-600 тыс. т в год). Объем добычи золота на предприятиях кучного выщелачивания колеблется от нескольких десятков килограмм до 1,0-2,5 т в год. В 2000 г. способом кучного выщелачивания было добыто около 4,0 т золота.

Опыт применения технологии кучного выщелачивания золотодобывающей промышленности России, вывод на проектные мощности действующих предприятий (Воронцовское, Покровское, Самолазовское), а также ввод в эксплуатацию строящихся установок (Любавинское, Светлинское, Тас-Юрях и др.) дают основание прогнозировать повышение объемов добычи золота, получаемого способом кучного выщелачивания, в 1,5-2,0 раза.

В ближайшие годы планируется освоение следующих месторождений с применением технологии кучного выщелачивания: Светлинское (Челябинская область), Самсоновское (Красноярский край), Тас-Юрях (Хабаровский край), Чертово корыто (Иркутская область), Таборное и Куранажское (Республика Саха Якутия), Синюхинское (Горный Алтай), Любавинское и Дельманик (Читинская область), Южно-Кировское (Оренбурская область), Маломырское (Амурская область), Мурзинское (Алтайский край).

В центральном научно-исследовательском институте цветных и благородных металлов (ЦНИГРИ, Москва) выполнена технологическая оценка более 100 рудных и техногенных месторождений золота на пригодность их к кучному выщелачиванию.

Окомкователь руды барабанного типа для кучного выщелачивания золота

Назначение окомкователя. окомкователь (барабан-окомкователь руды) - устройство непрерывного действия. Предназначен для окомкования измельченной руды в смеси с цементом и водным раствором цианидов.

Устройство окомкователя. Окомкователь состоит из рамы несущей на себе опорные и упорные катки. Опорные катки окомкователя сдвоенные обрезиненные с массивными шинами O800х160 мм. Упорные катки окомкователя одинарные обрезиненные с шиной O600х140 мм. Привод барабана-окомкователя от электродвигателя через эластичную муфту на редуктор и от редуктора в две стороны через муфтовые валы к двум опорным роликам. На опорных роликах свободно лежит барабан-окомкователь. Угол установки обеспечивается установкой рамы на фундаменте. окомкователь снабжен загрузочной воронкой и скребком для очистки прилипающих компонентов к внутренней поверхности барабана-окомкователя. В целях защиты барабан-окомкователь футерован изнутри конвейерной лентой. Разгрузка барабана-окомкователя через открытый торец. Для подачи растворов внутрь барабана-окомкователя предназначена система орошения с двумя подающими трубами.

Месторождения золота, использующие метод кучного выщелачивания.

В настоящее время на территории Казахстана методом кучного выщелачивания отрабатываются следующие месторождения: Васильковское, Пустынное, Жанан, Центральное Мукурское, Большевик, Мизек, Миялы, Суздальское, Карьерное (рудные отвалы). Отработка Жерека и Далабая из-за отсутствия финансовых средств приостановлены. Готовятся к отработке методом кучного выщелачивания месторождения окисленных руд (кор выветривания) Комаровское месторождение, Элеваторное месторождение, Центральный Карамурын.

Большой интерес к технологии кучного выщелачивания проявляют не только Россия и Казахстан, но и другие страны СНГ - Узбекистан, Таджикистан, Киргизия.

На горно-металлургическом предприятии в г. Навои, Узбекистан выполнен большой комплекс исследований по переработке заскладированного минерального сырья карьера Мурунтау методом кучного выщелачивания. С учетом сложных природно-климатических условий этого региона, были разработаны эффективные конструкции основания для кучного выщелачивания, которые позволяют вести замкнутый процесс без потерь и загрязнения окружающей среды. Для создания водонепроницаемого слоя предложено использовать местные глины в сочетании с полимерными материалами. В 1992 году компанией "Ньюмент ЛТД" (США), Государственным комитетом по геологии и минеральным ресурсам Республики Узбекистан и горно-металлургическим комбинатом г. Навои (НГМК) создано совместное предприятие "Заваршан - Ньюмент" для переработки методом кучного выщелачивания руды, накопленной на складах карьера Мурунтау за 25 лет. Совместному предприятию для переработки передано 220 млн. т руды с содержанием золота 1,4 г/т. За 1995-1998 гг. в кучи уложено 42,25 млн. т руды, получено 35,703 т золота.

Имеются сведения, что в Таджикистане для строительства золотодобывающего предприятия Jilau с использованием технологии кучного выщелачивания правительством Таджикистана и Nelson Gold учреждена компания Jeravshan Gold. Разведанные запасы, планируемые по подсчетам, утвержденным ГКЗ СССР, составляют 10,1 млн. т со средним содержанием золота 2,9 г на тонну при бортовом 1,2 г на 1 т. В соответствии с пересчетом, выполненным компанией RTZ (США), с учетом современных технологий переработки бедных руд достоверные запасы месторождения оцениваются в 28,3 млн. т со средним содержанием золота 1,43 г/т, прогнозные ресурсы в 42,1 млн. т со средним содержанием золота 1,03 г/т.

Опыт золотодобывающих предприятий, освоивших технологию кучного выщелачивания золота даже в суровых климатических условиях значительные запасы и прогнозные ресурсы рудного золота, многочисленность мелких и средних месторождений, а также огромные запасы золотосодержащего техногенного сырья, накопившегося за многие десятилетия в отвалах и хвостохранилищах золотоизвлекательных и обогатительных фабрик цветной и черной металлургии, и, наконец, улучшение инвестиционного климата в странах СНГ совершенствование правовой базы все это дает основание оптимистично смотреть на развитие здесь золотодобывающей промышленности, в частности, на расширение производства золота методом кучного выщелачивания.

Гидроизоляционное основание создается с помощью укладки и уплотнения труднофильтруемых местных глин (толщина слоя 300-500 мм), а также применения гидроизоляционных полиэтиленовых или поливинил-хлоридных пленок толщиной 0,45-1,0 мм. Непроницаемое

Доставка руды и формирование штабеля. Руда доставляется на штабель автосамосвалами или с помощью системы транспортеров (конвейеров). Формирование рудного штабеля производится в основном бульдозерами. Высота штабеля на российских предприятиях обычно 3-6 м.

Орошение осуществляется несколькими методами: затоплением (прудками) (месторождения: Майское, Чазы-Гол, Сопка Рудная), капельным орошением (месторождения: Колорадо, Лопуховское), разбрызгиванием (месторождение Кузнецовское). Система орошения выбирается индивидуально, исходя из климатических условий и ветрового режима.

В отечественной практике кучного выщелачивания применяется несколько способов осаждения золота. Наиболее распространенным и простым является цементация на цинковую стружку (месторождения: Майское, Кузнецовское, Сопка Рудная), цинковую пыль (месторождения: Муртыкты, Кировское, Комсомольская залежь, Покровское), на активный уголь зарубежного производства (месторождения: Лопуховское, Самолазовское), на ионообменную смолу АМ-2Б (месторождение Колорадо). Планируется перевод некоторых установок кучного выщелачивания на сорбцию золота с использованием активных высокопрочных углей отечественного производства типа АГ-90 и АГ-95.

Товарной продукцией почти всех предприятий кучного выщелачивания являются слитки лигатурного золота. Лишь на некоторых маломощных установках (месторождение Сопка Рудная) получают золотоцинковые осадки, которые, так же как и слитки, отправляют на аффинажные заводы.

Временной режим работы установок кучного выщелачивания зависит от ряда факторов. В первые годы освоения технологии в России растворение золота проводилось только сезонно, в теплое время года (от 2-3 до 5-7 месяцев), в зависимости от климатических условий района расположения предприятия. Уже несколько лет кучное выщелачивание на ряде предприятий круглогодично (месторождения: Покровское, Бамское, Воронцовское, Муртыкты и другие месторождения). Применяются разные способы утепления штабеля: засыпка крупной рудой слоем 1,5-4,0 метра, укрытие дешевой полиэтиленовой пленкой (Покровское месторождение), создание специальных каркасов, покрытых пленкой (Бамское месторождение), подогрев выщелачивающих растворов (Месторождение Колорадо), теплоизоляция трубопроводов и комбинирование перечисленных методов.

Типы руд, пригодные для кучного выщелачивания золота, горно-геологические особенности золоторудных месторождений.

Главными типами руд, пригодных для цианирования и цианидного кучного выщелачивания, являются:

1. окисленные вкрапленные руды;

2. сульфидные руды, в которых благородные металлы не являются тесно ассоциированными с сульфидными минералами;

3. руды коренных месторождений и россыпи, содержащие тонкое золото или частицы с высоким отношением площади поверхности к весу.

Ниже приводятся более детальные характеристики свойств руд, с точки зрения их пригодности для кучного выщелачивания цианидными растворами:

- наличие благородных металлов, поддающихся растворению цианидами;

- нахождение золота в форме очень тонких или же уплощенных частиц;

- высокая пористость и проницаемость пород, заключающих орудинение;

- отсутствие в руде углистого материала и других сорбентов - вызывающих преждевременную адсорбцию либо осаждение золота и серебра из выщелачивающего раствора;

- низкое содержание в руде цианисидов, металлоцианидных комплексов, "оттягивающих" на себя цианиды и нарушающих ход реакции растворения;

- низкое содержание в руде глинистого компонента и других тонких фракций, препятствующих равномерной циркуляции выщелачивающего раствора (если в исходном материале для штабеля чрезмерно много такого материала, необходима его предварительная агломерация);

- отсутствие в руде кислотообразующих ингредиентов, обуславливающих повышенное потребление цианида и материалов подстилки.

Следовательно, кучному выщелачиванию подвергают легкообогатимые руды, в которых золото и серебро находятся преимущественно в цианируемой форме, т.е. свободное (самородное) или в сростках в основной своей массе. К такому виду сырья можно отнести окисленные руды или коры выветривания коренных месторождений, отработка которых возможна открытым способом, а также смешанные руды без четкого разграничения между окисленными и первичными их разновидностями, забалансовые рудные отвалы, техногенное сырье (лежалые хвосты золотоизвлекательных фабрик и обогатительных фабрик) и текущие хвосты переработки золотосодержащих руд.

Не подлежат переработке методом кучного выщелачивания первичные руды, в которых золото или серебро тонко вкраплено в сульфиды, руды, в которых присутствует углеродистое вещество, сорбционноактивное к цианидному комплексу.

Важным фактором, ограничивающим использование технологии кучного выщелачивания является наличие глинистого материала в руде. Глины, обладая низкими фильтрационными свойствами и способностью к набуханию, препятствуют проницаемости продуктивных растворов, замедляя процесс выщелачивания и снижая извлечение золота. В этом случае действенным способом является предварительное окомкование или агломерация.

Основной принцип процесса цианирования состоит в том, что цианидные ионы образуют весьма устойчивые комплексы с золотом, серебром и другими металлами. Слабощелочные цианидные растворы вызывают растворение в первую очередь находящихся в рудах золота и серебра. Ионная реакция (известна как уравнение Эльсенера), которая обычно используется как основной способ перевода золота в раствор с помощью цианида, выглядит следующим образом:

4Au+8CN+O2+2H2O=4Au (CN) 2+4OH (1)

Более поздние исследования механизма растворения указывают на то, что растворение протекает в две стадии. Основная часть золота растворяется в соответствии с реакцией:

2Au+4CN+O2+2H2O=2Au (CN) 2+H2O+2OH (2)

а меньшая, но все-таки заметная его часть в соответствии с реакцией (1) - уравнением Эльсенера. Скорость растворения зависит от концентрации цианида натрия (NaCN) и щелочности раствора, причем оптимальное значение pH-10,3.

Исторически первые проекты кучного выщелачивания благородных металлов в США начали реализовываться в западных штатах, и, прежде всего, в Неваде. Предпочтение в территориальном размещении рудников обуславливалось несколькими факторами. Безусловно первостепенное значение имело наличие крупных золоторудных месторождений с бедными рудами, поддающимися выщелачиванию. На второе место можно поставить такие факторы, как рельеф и климатические условия местности, которые могли способствовать реализации простого проекта кучного выщелачивания при ограниченном использовании земельных площадей и минимальных правовых ограничениях. Более поздние проекты с использованием технологий кучного выщелачивания реализовывались уже по всей гористой местности, низких температур и повышенной влажности. Несмотря на то, что использование метода в этих условиях требует специальных конструкторских решений, многие проекты были успешно выполнены и продолжают осуществляться в районах, традиционно считавшихся неподходящими для использования рассматриваемых технологий. Тем не менее, следует сказать, что использование метода кучного выщелачивания (имея ввиду совокупность применяемого оборудования и технологий) часто ограничивается рамками территорий с более или менее умеренными климатическими условиями. Низкие температуры ограничивают эксплуатационную активность не столько из-за того, что они "угнетают" химическую реакцию выщелачивания, сколько из-за образования льда.

Гидрогеологический режим территории, где расположен объект кучного выщелачивания, связан с режимом выпадения осадков в данном районе и имеет отчетливо выраженное влияние на технологический процесс. Для того, чтобы эффективно выщелачивать благородные металлы и делать это экономично, необходимо относительно узкий диапазон концентраций выщелачивающего раствора. Сохранение постоянной концентрации выщелачивающего раствора (если оставить в стороне подаваемые в ходе работ химические добавки) зависит от гидрогеологического режима соответствующей местности. Аридный климат с высоким испарением может проявлять себя в весьма высоком потреблении воды для поддержания ее необходимого объема в контуре выщелачивания. Напротив, в районах с избыточным увлажнением может иметь место постоянное увеличение объемов раствора в контуре выщелачивания, что потребует отвода, нейтрализации и разгрузки излишнего количества химически активного раствора из системы. Такого рода факторы, безусловно, должны приниматься в расчет на стадии проектирования. Чтобы выбрать наиболее подходящий метод кучного выщелачивания для того или иного конкретного проекта, а так же оценить методы оптимизации технологического процесса на объекте, необходимо принять во внимание результаты технологических испытаний, рельеф местности и климатические особенности района расположения проекта, геолого-технические и геологические особенности месторождения, а так же способ добычи руды и годовую производительность рудника.

Не подлежат переработке методом кучного выщелачивания первичные руды, в которых золото или серебро тонко вкраплено в сульфиды, руды, в которых присутствует углеродистое вещество, сорбционноактивное к цианидному комплексу.

5.3 Обоснование целевых установок проекта кучного выщелачивания