CC BY
14
42. Zatsarinnaya D. V., Volkova E. M. Ecological features of plant communities of raft karst bogs of the Tula region // Proceedings of the Tula state University. Natural science.
2011. no. 1. Pp. 227-236.
43. Zatsarinnaya D. V., Volkova E. M., Muzafarov E. N. Influence of hydrological features on the structure of vegetation cover of raft karst swamps // SB. nauch. Tr. vseros. scientific-practical Conf. "Water: chemistry and ecology". 2011. No. 7. P. 11-18.
44. Zatsarinnaya D. V., Volkova E. M., Sirin A. A. Vegetation and environmental factors of karst swamps in the broad-leaved forest zone: methodological approaches. journal.
2012. Vol. 97, No. 4. Pp. 524-537.
45. Volkova E. M., Zatsarinnaya D. V. Hydrological features of swamps of the Central Russian upland // Tr. In-TA biologii EXT. water named after I. D. Papanin. Hydrobiolog-ical studies of swamps. 2017. No. 79 (82). Pp. 36-39.
46. Golovchenko A.V., Kukharenko O. S., Yakushev A.V., Semenova T. A., In-isheva L. I. Structure of microbial communities of upper and lowland peatlands of the Tomsk region / T. G. Dobrovolskaya [et al.] // soil science. 2012. no. 3. Pp. 317-326.
47. Dubinina N. S., Volkova E. M., Akatova E. V. Assessment of the role of microorganisms in the peat formation process in the marshes of the Tula region // Izvestiya of Tula state University. Natural science. 2019. Issue 3. Pp. 119-126.
УДК 504.5 : 622.277
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВНЕДРЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ КЕКОВ АВТОКЛАВНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩЕГО КОНЦЕНТРАТА
Т.В. Чекушина, Е.С. Скворцова
Основной проблемой гидрометаллургической цианидной технологии переработки сульфидных золото-медьсодержащих концентратов является низкое извлечение золота и высокий расход цианида. В статье приведены результаты исследований по выбору технологии извлечения золота из кеков автоклавного окисления золото-медных концентратов месторождения «Ы» в Центральной Азии. Предложенная технология позволит снизить негативное воздействие мышьяка, присутствующего в концентрате, на окружающую среду и повысить извлечение благородного металла.
Ключевые слова: золото, гидрометаллургия, кеки, автоклавное выщелачивание, золото-медные концентраты, цианирование, мышьяк, окружающая среда.
Современная проблема мирового сообщества - постоянно ухудшающаяся общая экологическая обстановка и экологическая нестабильность в промышленных районах. Тренды последнего десятилетия - увеличение извлечения ценного продукта из минерального сырья при одновременном снижении экологической нагрузки. Задача поиска альтернативных или щадящих технологий стоит и перед производителями золота. Так, при гидрометаллургической цианидной переработке сульфидных золото-
медьсодержащих концентратов проблемой является низкое извлечение золота и высокий расход цианида.
Вещественный состав золотосодержащих руд является одним из основных факторов, определяющих показатели цианистого процесса. Как известно, в золотых рудах часто присутствуют минералы, активно реагирующие с цианидом и растворенным кислородом. Протекающие при этом побочные реакции повышают расход реагентов, а в некоторых случаях снижают или замедляют извлечение золота в цианистый раствор. Продукты этих реакций могут вызывать осложнения в последующей операции осаждения золота цинком или сорбционного извлечения растворенного золота. Среди большого числа минералов, встречающихся в золотых рудах и сильно влияющих на процесс цианирования, особое место занимают минералы железа, меди, сурьмы, мышьяка.
Разработкой комбинированных методов для комплексной переработки сложных по составу руд благородных металлов, содержащих медь, еще в советское время занимались ученые В.Я. Мостович, И.Н. Плаксин, В.В. Суслова, В.Р. Хохлов и др. Однако ни в проведенных испытаниях до начала строительства перерабатывающего комплекса руды месторождения «К» в Центральной Азии в 90-х годах, ни на ранних этапах технологического тестирования золотосодержащей руды в 2007 году не было учтено влияние высокого содержания меди и тонковкрапленных сульфидов на извлечение золота.
При выборе технологии извлечения золота из кеков автоклавного окисления (АО) золото-медных концентратов следует учитывать, что кеки АО являются кислым материалом и могут содержать медь, серу, мышьяк и другие вредные компоненты. Содержание меди в кеках варьируется в диапазоне 0,1.. .1,0 % и более, причем медь находится как в сульфидной, так и в оксидной форме. При цианировании кеков АО, содержащих серу в элементном состоянии, расход КаСК велик из-за образования NaSCN. Расход извести вызван ее взаимодействием с элементной серой, возможно, с сульфатами, присутствующими в окисленных остатках. Увеличение расхода цианида и извести является существенным экономическим минусом данного способа извлечения драгоценных металлов, не говоря об экологических факторах, связанных с образованием высоких концентраций тиоци-анатов и тиосолей в хвостовых растворах. Это касается всех процессов, которые сопровождаются образованием элементной серы.
Сказанное выше объясняет необходимость изыскания других, альтернативных цианированию методов извлечения драгоценных металлов из серосодержащих остатков. Изыскание и оценка нецианистых растворителей драгоценных металлов производится не только из экологических и экономических соображений, но также преследует цели более успешного преодоления технологической упорности руд и концентратов. В настоящее время выявлен достаточно широкий круг растворителей, которые рассмат-
риваются в качестве альтернативы цианистым солям. Альтернативными гидрометаллургическими вариантами переработки указанных материалов могут являться галидное [1] (хлор, бром, йод или их комбинации), кислот-но-тиоцианатное [2], тиокарбамидное или аммиачное выщелачивание [3].
Однако первоочередным для рассмотрения следует считать процесс тиосульфатного выщелачивания [4], имея в виду, что тиосульфат может быть образован путем простой добавки извести к серосодержащим остаткам. Тиосульфатное выщелачивание применимо к упорному для цианистого процесса медистому сырью. Установлено, что для повышения скорости растворения золота рекомендуется вводить в систему элементную серу, поэтому образование элементной серы при автоклавном окислении превращается из отрицательного момента в положительный. Элементная сера, образующаяся в процессе АО сульфидных минералов, имеет очень высокую активность, что способствует образованию тиосульфат-ионов. Ввиду вышесказанного применение сульфит-тиосульфатных растворителей к ке-кам автоклавного окисления выглядит весьма привлекательным.
Кроме тиосульфатов и сульфитов для извлечения драгоценных металлов возможно использование и других растворителей на основе серы. Такими растворителями являются гидро- и полисульфиды щелочных металлов [5], которые могут быть получены при растворении элементной серы в растворах щелочей. При этом образуются серо-щелочные растворы (СЩР) сложного состава [6, 7]. Использование СЩР для извлечения золота из кеков АО может быть весьма эффективно и выгодно, так как для их получения, в данном случае, необходимо обработать кеки, содержащие серу, щелочным раствором.
Использование вышеперечисленных реагентов для выщелачивания золота пока находится на стадии исследований, но, возможно, в недалеком будущем данные реагенты будут применены в промышленном масштабе.
Из всех известных способов переработки медных золотосодержащих концентратов наиболее подходящим является пирометаллургический метод, суть которого заключается в плавке предварительно обожженных золотосодержащих концентратов на коллектор. Но технология плавки имеет ограниченные возможности в случае переработки концентратов, которые содержат значительные количества вредных элементов. Высокое содержание селена, теллура, ртути, мышьяка, сурьмы, висмута, фторидов и хлоридов могут привести к большим штрафам за несоблюдение существующих технических условий на производимую товарную продукцию. Кроме того, содержание некоторых примесей в концентратах может сделать невозможной переработку их пирометаллургическим методом.
Как правило, в отечественной и зарубежной практике в качестве коллектирующих компонентов используют медь и свинец, но, учитывая, что в концентрате содержится медь, технологически целесообразно осуществлять плавку на медный коллектор. В процессе плавки золото коллек-
тируется штейном. В результате последующих пирометаллургических операций (конвертирование, огневое рафинирование) и электролитического рафинирования анодной меди золото оказывается сконцентрированным в анодных шламах, откуда его извлекают специальными методами. Для переработки концентратов, содержащих более 2 % As, такой метод неприемлем, так как мышьяк нарушает технологию производства чистой катодной меди. Поэтому мышьяковистые концентраты перед отправкой на медеплавильный завод подвергают окислительному обжигу для удаления мышьяка. Переработка золотосодержащих концентратов на медеплавильных заводах позволяет извлекать золото даже из таких упорных концентратов, применительно к которым окислительный обжиг с последующим цианированием огарка дает низкие технологические показатели. Основное преимущество переработки концентратов плавкой на медный сплав - высокое извлечение золота (99,8...99,9 %).
Перспективной и эффективной является технология высокотемпературного АО. С целью снижения капитальных и эксплуатационных затрат ведутся многочисленные разработки по реализации в промышленном масштабе технологии низкотемпературного автоклавного окисления.
Возрастающая добыча золота, несомненно, приведет к увеличению экологических рисков. Поэтому необходимо оценить, каким образом технология селективного извлечения сульфидов меди из золотосодержащего концентрата влияет на окружающую среду, т.е. необходимо провести анализ экологических аспектов внедрения технологии.
Под экологическими аспектами понимаются элементы деятельности организации, ее продукции или услуг, которые могут взаимодействовать с окружающей средой, причем важным экологическим аспектом является тот аспект, который оказывает или может оказать значительное воздействие на окружающую среду.
Основным фактором, влияющим на окружающую среду, при извлечении сульфидов меди на месторождении «К» является негативное воздействие мышьяка - токсичного элемента, который часто встречается в почвах и горных породах по всему миру [8]. Мышьяк имеет четыре степени окисления (-3, 0, +3, +5) и присутствует в органических и неорганических формах. Наиболее распространенными As-содержащими рудами являются арсенопирит (FeAsS), реальгар (As4S4), энаргит (СизЛБ84), кобальтит (CoAsS), теннантит (Си^ЛБ^з) и орпимент (As2Sз). Мышьяк - одна из основных примесей в концентратах меди, вызывающая ряд экологических, экономических и производственных проблем. Во время процессов обжига и плавления As может сублимироваться, высвобождая его в виде летучих соединений, которые являются высокотоксичными. Что касается производства, присутствие As влияет на металлургический процесс, снижая качество конечной продукции. Законы об охране окружающей среды требуют, чтобы мышьяк удалялся из руд, чтобы он не попадал в окружающую
среду с отходящими газами, жидкостями или твердыми веществами [9].
Мышьяк в золотосодержащих рудах в основном представлен в виде арсенопирита и частично арсенатов кальция и железа и складируется в отвалах обогатительных фабрик и в хвостохранилищах [10]. Мышьяк экологически безопасен только при условии равновесного состояния соединений в массиве горных пород. Если же данное условие не выполняется, то мышьяк в устойчивой форме скородита, арсенопирита несет потенциальную опасность для окружающей среды.
Арсенопирит, скородит и другие малорастворимые в воде соединения мышьяка, находясь в хвостохранилищах и отвалах в тонкодисперсной форме в смеси с солями, реагентами обогатительных фабрик и в условиях подвижности кислотно-щелочного и кислородного баланса среды, претерпевают окисление, растворяются в фильтрующихся водах и загрязняют окружающую среду.
Так, например, наличие в отвалах карбонатов, гидроксида кальция способствует раскислению арсенопирита и вымыванию мышьяка фильтрующими водами. При пирометаллургическом технологическом переделе мышьяк переходит практически во все твердые продукты обжига, а также концентрируется в отходящих газах и сточных водах. Поэтому проблема вывода мышьяка, значительно усложняющего технологию извлечения металлов, ухудшающего качество товарной продукции и загрязняющего окружающую среду, является крайне важной.
Таким образом, переработка кеков автоклавного выщелачивания имеет существенный экологический эффект за счет снижения вредного воздействия на окружающую среду. Комплекс природоохранных мероприятий по минимизации воздействия данной технологии на гидросферу включает в себя: мониторинг состояния подземных и поверхностных вод в зоне влияния технологического процесса; проведение санитарных мероприятий по ликвидации последствий нарушений штатных режимов; управление составом выщелачивающих и продуктивных растворов.
В целом перечисленный комплекс обеспечит создание производства с щадящим воздействием на окружающую среду.
Список литературы
1. Tran Т., Lee K., Fernando К. Halide as an alternative lixiviant for gold processing - an update // Cyanide: Social, Industrial and Economic Aspects. The Minerals. Metals and Materials Society. Warrendale, PA, USA. 2001. P. 501-508.
2. Thiocyanate solutions gold technology / A.G. Kholmogorov, O.N. Kononova, G.L Pashkov., Y.S. Kononov // Hydrometallurgy. 2000. P. 43-48.
3. Han K.N., Fuerstenau M.C. Factors influencing the rate of dissolution of gold in ammoniacal solutions // Int. J. Mineral. Proc. 2000. P. 369-381.
4. Berezowsky R.M., Gormcly L.S. Recovery of precious metals from metal sulfides: U.S. Patent. 1978. № 4/070,182.
5. New alternative to cyanidation: biocatalvsed bisulfide leaching / R.M. Hunter [etc.] // Min. Proc. Extr. Metall. 1998. Rev. 19 (1-4). P. 183-197.
6. Семенов В.Я. Разработка гидрометаллургических процессов извлечения золота и цветных металлов на основе исследования серощелоч-ных растворов: дис. ... канд. техн. наук. Иркутск, 1982. 217 с.
7. Теория металлургических процессов / Г.Г. Минеев, Т.С. Минеева, И.А. Жучков, Е.В. Зелинская. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2010. 524 с.
8. Cullen W.R., Reimer K.J. Arsenic speciation in the environment // Chem. Rev. 1989. P. 713-764.
9. Nazari A.M., Radzinski R., Ghahreman A. Review of arsenic metallurgy: Treatment of arsenical minerals and the immobilization of arsenic // Hy-drometallurgy. 2017. №174, P. 258-281.
10. Извлечение золота из упорных арсенопиритных руд и концентратов / П.Л. Палеев, А.Н. Гуляшинов, И.Г. Антропова, П.А. Гуляшинов // Золото и технологии. 2013 [Электронный ресурс]. URL: https://zolteh.ru/technology_equipment/izvlechenie-zolota-iz-upornyh-arsenopiritnyh-rud-i-kontsentratov (дата обращения: 10.10.2020).
Чекушина Татьяна Владимировна, канд техн. наук, доц., вед. научн. сотр., coimcil-ras a hk. ru, Россия, Москва, Институт проблем комплексного освоения недр им. академика Н.В. Мельникова РАН,
Скворцова Елизавета Сергеевна, асп., liza. 23.97@,mail. ru, Россия, Москва, Институт проблем комплексного освоения недр им. академика Н.В. Мельникова РАН
ENVIRONMENTAL ASPECTS OF THE TECHNOLOGY IMPLEMENTATION FOR PROCESSING AUTOCLAVE LEACHING CAKES OF GOLD-CONTAINING CONCENTRATE
T.V. Chekushina, E.S. Skvortsova
The main problem of the hydrometallurgical cyanide technology for processing sulfide gold-copper-bearing concentrates is the low gold recovery and high cyanide consumption. The article presents the research results of technology choice for extracting gold from autoclave oxidation cakes of gold-copper concentrates of the "N" deposit in Central Asia. This technology will reduce the negative impact of arsenic present in the concentrate on the environment and increase the recovery of the noble metal.
Key words: gold, hydrometallurgy, cakes, autoclave leaching, gold-copper concentrates, cyanidation, arsenic, environment.
Chekushina Tatiana Vladimirovna, candidate of technical sciences, associate professor, leading researcher, council-ras@bk. ru, Russia, Moscow, Institute Comprehensive Exploitation of Mineral Resources of the Russian Academy of Sciences,
Skvortsova Elizaveta Sergeevna, PhD student, liza.23.97@mail.ru, Russia, Moscow, Institute Comprehensive Exploitation of Mineral Resources of the Russian Academy of Sciences
Reference
1. Tran T., Lee K., Fernando K. Halide as an alternative lixiviant for gold processing - an update // Cyanide: Social, Industrial and Economic As-pects. The Minerals. Metals and Materials Society. Warrendale, PA, USA. 2001. P. 501-508.
2. Thiocyanate solutions gold technology / A.G. Kholmogorov, O.N. Kononova, G.L Pashkov., Y.S. Kononov // Hydrometallurgy. 2000. P. 43-48.
3. Han K.N., Fuerstenau M.C. Factors influencing the rate of dissolu-tion of gold in ammoniacal solutions // Int. J. Mineral. Proc. 2000. P. 369-381.
4. Berezowsky R.M., Gormcly L.S. Recovery of precious metals from metal sulfides: U.S. Patent. 1978. № 4/070,182.
5. New alternative to cyanidation: biocatalvsed bisulfide leaching / R.M. Hunter [etc.] // Min. Proc. Extr. Metall. 1998. Rev. 19 (1-4). P. 183-197.
6.Semenov V. Ya. Development of hydrometallurgical processes of gold and non-ferrous metals extraction based on the study of sulfur-alkaline solutions: dis. ... Cand. tech. sciences'. Irkutsk, 1982. 217 p.
7. Theory of metallurgical processes / G. G. Mineev, T. S. Mineeva, I. A. Zhuchkov, E. V. Zelinskaya. Irkutsk: publishing house of ISTU, 2010. 524 p.
8. Cullen W.R., Reimer K.J. Arsenic speciation in the environment // Chem. Rev. 1989. P. 713-764.
9. Nazari A.M., Radzinski R., Ghahreman A. Review of arsenic metal-lurgy: Treatment of arsenical minerals and the immobilization of arsenic // Hy-drometallurgy. 2017. №174, P. 258-281.
10. Extraction of gold from persistent arsenopyrite ores and concentrates / P. L. Pale-ev, A. N. Goulashinov, I. G. Antropova, P. A. Goulashinov // Gold and technologies. 2013 [Electronic resource]. URL: https://zolteh.ru/technology_equipment/izvlechenie-zolota-iz-upornyh-arsenopiritnyh-rud-i-kontsentratov (accessed 10.10.2020).
