Извлечение золота и серебра из технологически упорных руд и флотационных концентратов

В связи с истощением сырьевой базы в переработку все больше вовлекаются упорные (труднообогатимые) руды. По оценке экспертов, именно за счет более широкого вовлечения в эксплуатацию труднообогатимых золотых и комплексных золотосодержащих руд можно обеспечить основной прирост добычи золота в мире. В России значительный объем работ по упорным золотым, а также серебряным рудам выполняется в Иргиредмете.

В результате многолетних исследований специалистами Иргиредмета сформировано общее представление об упорных золото- и серебросодержащих рудах, как особой категории минерального сырья. Предложена система технологической классификации и методика экспрессной технологической оценки руд; а также сформулированы основные принципы обогащения и металлургической переработки упорного золоторудного сырья. Эти принципы положены в основу соответствующих технологических разработок Иргиредмета, реализованных в промышленности, а также в проектах реконструкции действующих и строительстве новых золотодобывающих предприятий.

Для вскрытия тонковкрапленного золота были разработаны технологии сверхтонкого измельчения (реализовано в Читинской области на Дарасунской ЗИФ) и бактериального выщелачивания (биогидрометаллургия).

Для переработки углистых золотых руд и концентратов Иргиредметом разработана и принята к проектированию эффективная гравитационно-флотационная технология с последующим сорбционным выщелачиванием флотационных концентратов, получаемых при обогащении руд месторождений «Сухой Лог», «Наталкинское», «Дегдеканское», «Голец Высочайший» и т. д.

Для вскрытия упорного золота Иргиредметом предлагаются технологические решения, основанные также на следующих процессах: окислительном или сульфатизирующем обжиге, термохимической деарсинация и автоклавном выщелачивании.

Решение проблемы рентабельной переработки упорных руд и концентратов — одно из ключевых направлений деятельности Иргиредмета.

Сверхтонкое измельчение

В Иргиредмете выполнен значительный объем исследований по изучению процесса сверхтонкого измельчения. Результаты экспериментов показали, что сверхтонкий помол способствует вскрытию значительной части упорного золота, что выражается величиной дополнительного извлечения металла в процессе цианирования на уровне 10–45%, со снижением уровня энергопотребления на 50–70% и в 200–300 раз продолжительности измельчения по сравнению с шаровой мельницей.

Иргиредмет занимается разработкой, проектированием и внедрением технологий извлечения золота из упорных сульфидных концентратов на основе сверхтонкого помола.

Сверхтонкий помол осуществляется в современной лабораторной вертикальной бисерной мельнице Netzsch P075. Ситовой анализ полученных после сверхтонкого измельчения проб проводится на лазерном дифракционном анализаторе Malvern Mastersizer 2000.

На основе тонкого и ультратонкого помола разработаны и испытаны в полупромышленных масштабах гидрометаллургические технологии по переработке концентратов, полученных при обогащении руд месторождений «Дарасунское», «Петропавловское», «Боголюбовское», «Тасеевское», «Кирченовское», «Соловьевское». Такие технологии обеспечивают повышение извлечения золота с 33,3–69,8 до 79,8–95,7% при приемлемых расходах реагентов.

Окислительный обжиг

Окислительный обжиг — традиционный и один из наиболее распространенных в промышленной практике метод окислительного вскрытия благородных металлов из упорных сульфидных концентратов и руд.

Технологический процесс реализуется в различных вариантах в зависимости от аппаратурного оформления, температурного диапазона, газовой среды и состава шихты (твердых добавок к обжигаемому материалу).

По аппаратурному оформлению различают обжиг:

• подовый (в печах с ручным или механическим перемешиванием материала — камерных, Эдвардса, многоподовых, трубчатых вращающихся и пр.);
• в псевдоожиженном (кипящем) слое (в печах кипящего слоя (печи КС) и циркулирующего кипящего слоя — (печи ЦКС) или «Процесс Lurgi»).

По температуре процесса выделяют низко-, средне- и высокотемпературный обжиг.

По химизму (газовая среда и твердые добавки в шихту обжига) существуют:

• обжиг в слабоокислительной (в том числе «инертной») атмосфере;
• деарсенирующий;
• сульфидизирующий;
• сульфатизирующий;
• окислительно-хлорирующий;
• собственно окислительный и десульфуризирующий;
• обжиг в присутствии извести, углеродистых, минеральных добавок и др.

На основе широкого комплекса теоретических и экспериментальных исследований Иргиредметом произведена оптимизация параметров обжига, определены условия цианирования получаемых огарков и предложены методы подготовки огарков к гидрометаллургической переработке.

В Иргиредмете проведены опытно-промышленные испытания на концентратах большой группы месторождений СССР. Выполнены технологические регламенты на проектирование новых и реконструкцию действующих предприятий: Бакырчикский ГМК (Казахстан), ГМЗ-3 Навоийского ГМК (Узбекистан), Кочкарский обжиговый завод.

В Иргиредмете проводится лабораторное тестирование по обжигово-цианистой схеме всех упорных сульфидных концентратов в составе комплексных исследований.

В современных условиях более востребованными, в отличие от обжигово-цианистых схем, являются обжигово-плавильные и обжигово-доводочно-плавильные схемы, позволяющие вести переработку труднообогатимых упорных гравитационных концентратов с получением золота лигатурного в слитках.

В регламентах, наряду с извлечением золота и серебра, предусмотрены мероприятия:

• комплексное использование сырья (попутное извлечение серо- и мышьякосодержащих товарных продуктов);
• очистка газов и сточных вод от токсичных веществ до требуемых санитарных норм.

Автоклавное выщелачивание

Автоклавное выщелачивание — метод окислительного разложения сульфидных минералов железа и цветных металлов. При автоклавном окислении водная пульпа, содержащая сульфиды, нагревается в автоклаве до температуры 180–280 °С при давлении кислорода, превосходящем упругость пара раствора. Золото и серебро остается в нерастворимом остатке, из которого их можно извлечь цианированием или другими гидрометаллургическими методами. Технология автоклавного окисления — цианирования позволяет получить извлечение из концентратов до 97% золота.

Лабораторный парк Иргиредмета укомплектован автоклавами с рабочим объемом от 1 л до 12 л. В Иргиредмете были исследованы руды и разработаны технологии автоклавного окисления — цианирования концентратов руд месторождений различных типов: пиритных («Пионер», «Тасеевское»), пирит-арсенопиритных с содержанием сорбционно-активного органического углеродистого вещества («Маломыр», «Боголюбовское», «Удерей»), пирит-халькопиритных («Мизек»), пирит-тиннантитовых («Березняки»).

Переработка полиметаллических золотосодержащих концентратов методом автоклавного окисления позволяет попутно извлекать в товарную продукцию цветные металлы. В процессе высокотемпературного сернокислотного автоклавного выщелачивания медь и цинк полностью переходят в продуктивные растворы.

Основную сложность представляют сульфидные руды, содержащие сорбционно-активные углеродистые вещества. Переработка таких руд методом автоклавного окисления требует тщательного подхода к выбору параметров вскрытия и цианирования.

Для проведения испытаний в укрупненном масштабе автоклавного метода вскрытия упорных концентратов и богатых первичных руд, которые являются обязательной составляющей технологических исследований золотосодержащих сырьевых объектов в рамках научно-исследовательских и инжиниринговых работ, используется пилотная установка (работа в непрерывном режиме с имитацией промышленного процесса). Установка расположена на опытно-промышленной фабрике в городе Благовещенск.

Иргиредмет располагает всем необходимым оборудованием, методиками, аналитическим обеспечением для проведения комплексных технологических исследований переработки золотосодержащего сырья и имеет подготовленных специалистов по автоклавной тематике, которые работают в этой сфере на протяжении многих десятилетий. Иргиредмет перенимает и делится опытом с зарубежными специалистами, работающими в данной сфере. Выданы авторские свидетельства на улучшение автоклавной технологии. Накопленный опыт Иргиредмета позволяет решать сложные технологические задачи.

Биогидрометаллургия

Бактериальное окисление и выщелачивание — способ обработки труднообогащаемых золотосодержащих руд. Иргиредмет предлагает полный комплекс работ в данном научно-техническом направлении:

• технологическая оценка сырья;
• разработка и испытание технологии;
• разработка проектов биогидрометаллургических установок;
• поставка оборудования;
• помощи в пуске и освоении технологии.

К идее использования тионовых железоокисляющих бактерий в горнодобывающей промышленности ученые Иргиредмета подошли независимо и параллельно с зарубежными исследователями. Изначально бактериальное выщелачивание разрабатывали применительно к урановым и медным рудам. Впоследствии бактериальное выщелачивание применили для вскрытия упорных (сульфидных) золотосодержащих руд и концентратов.

Биовыщелачивание может заменить такие способы переработки минерального сырья, как обжиг, автоклавное выщелачивание. Тионовые бактерии безвредны для людей, питаются минералами, устойчивы к низким температурам и отсутствию питательной среды и могут существовать при температуре до 80 °С.

Результатами многолетней работы являются технологические исследования и полупромышленные испытания технологии бактериального окисления упорных золотосодержащих руд и концентратов около 20-ти месторождений, в том числе месторождений: «Тасеевкое», «Олимпиадинское», «Боголюбовское», «Майское», «Бакырчикское», «Бестюбе», «Жолымбет», «Аксу», «Кючус», «Албазино», «Делита», «Нежданинское», «Зармитан», «Зодское». Впервые установлена пригодность руд месторождений «Кокпатас» и «Даугызтау» (Узбекистан) для технологии бактериального выщелачивания.

Иргиредметом проводились исследования по бактериальному выщелачиванию золото — медных концентратов руд Ведугинского и Березняковского месторождений, медных руд и концентратов Удоканского месторождения, медно-мышьяковых, медно-цинковых, медно-никелевых руд и концентратов различных месторождений.

Иргиредмет совместно с ЦНИГРИ разработал технологический регламент, который явился основанием для проектирования и пуска в эксплуатацию «Полюс», одной из крупнейших в мире золотоизвлекательной фабрики, практикующей биовыщелачивание сульфидного сырья.

Наряду с чановым вариантом в Иргиредмете разрабатываются технологии кучного бактериального вскрытия и выщелачивания сульфидных золотосодержащих и полиметаллических руд.

Иргиредмет располагает хорошо оснащенной экспериментальной базой и высококвалифицированными специалистами в области бактериально-химического вскрытия упорного золоторудного сырья и извлечения благородных металлов из продуктов бактериального выщелачивания, в том числе — с использованием цианирования с последующим сорбционным извлечением металлов активными углями или анионитами, а также с применением нецианистых растворителей (тиокарбамидное, тиосульфатное, сульфитное, хлоринационное выщелачивание).

Иргиредмет создал собственную школу биогидрометаллургии и имеет многолетний научный и практический опыт в этих направлениях.

Ни одна из научных организаций России не обладает равноценным научным потенциалом по данной проблеме, включающем богатую информационную базу, высококвалифицированных специалистов, специализированный лабораторный парк (полупромышленная и пилотная установки непрерывного агитационного бактериального выщелачивания, комплекс кучного бактериального выщелачивания в восьмиметровых колоннах и пр.), а также опыт в биологических гидрометаллургических процессах в комплексе с процессами рудоподготовки и переработки продуктов биологического цикла.

Полупромышленная установка бактериального выщелачивания