CC BY
234
УДК 622.775 К.Н. Чёрный
ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ КУЧНОГО ВЫЩЕЛА ЧИВАНИЯ В СУРОВЫХ КЛИМА ТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
Предложены технологии, применяемые при проектировании и отработке предприятий кучного выщелачивания золота в суровых климатических условиях.
Ключевые слова: золото, рудное поле, чение, экономический кризис.
^ ародившись в конце 60-х годов, сегодня кучное выщелачивание золота (КВ-Аи) цианид содержащими растворами зарекомендовало себя, как надёжная и эффективная технология.
Если в 1979 году доля кучного выщелачивания золота в годовой добыче в США составляла 7 %, то в 1986 она составляла уже 30 % \ В настоящее время, предприятия кучного выщелачивания золота в США производят, по различным оценкам, порядка 35—40 % золота от валовой добычи страны. В России, несмотря на экономический кризис 90-х, технология кучного выщелачивания активно развивалась. В СССР первый опыт КВ-Аи был получен на Васильковском золотодобывающем, Забайкальском редкометалльном ГОКах, в России
- руднике Майском. К настоящему времени введено в эксплуатацию 29 промышленных и опытно-промышленных установок КВ-Аи на месторождениях: Майское и Чазы-Гол в Хакасии, Кура-нахское рудное поле, Лопуховское, Са-молазовское, Таборное и Межсопочное в Якутии, Муртыкты и Западно-Озерное в Башкортостане, Кировское и Камен-ское в Оренбургской, Сафьяновское и Воронцовское в Свердловской обл., Кочкарское, Светлинское и Березняков-ское в Челябинской обл., Комсомоль-
глинистая руда, дробление, фильтрация, грохо-
ская залежь в Хабаровском крае, По-кровское и Бамское в Амурской обл., Дельмачик, Богомоловское, Итакинское, Погромное, Амазаркан в Читинской обл., Мурзинское в Алтайском крае, Бабгора и Эльдорадо а Красноярском крае. Динамика увеличения доли кучного технологии выщелачивания в валовой добыче золота за прошедшее десятилетие показана в табл. 1.
На сегодняшний день можно констатировать, что уровень технологических решений при реализации проектов КВ в России достиг международного уровня. В табл. 2 приведены некоторые неблагоприятные факторы для технологии кучного выщелачивания, неблагоприятное влияние которых было преодолено путём внедрения современных технологических приёмов.
В представленной работе сконцентрируюсь на некоторых, предельно конкретных и практически важных деталях, учёт которых необходим при проектировании и отработке предприятий кучного выщелачивания золота в суровых климатических условиях.
Неблагоприятные факторы, чьё влияние на кучное выщелачивание выявилось в процессе эксплуатации производств КВ-Аи в суровых климатических условиях и способы.
Таблица 1
Добыча золота способом кучного выщелачивания в России
Показатель Объемы добычи золота в России по годам
1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
Добыча всего за год, т 131,9 122,2 113,5 115,8 105,8 114,0 130,8 141,5 158,6 158,1 158,8 152,0
Добыча методом КВ- 0,3 0,4 0,7 1,2 1,8 2,8 4,7 7,7 8,1 8,9 10,4 10,0
Аи за год, т
Доля КВ-Аи
во всей до- 0,2 0,4 0,6 1,0 1,7 2,5 3,6 5,5 5,1 5,6 6,6 6,6
быче, %
Доля рос-
сыпной добычи во 61,5 56,5 50,2 48,5 46,3 45,2
всей, %
2 Объемы добычи взяты из опубликованных данных.
Таблица 2
Проблемы технологии КВ-Ли, типовые решения которых с успехом применяются в России в настоящее время
№ пп. Неблагоприятный фактор для технологии КВ Способ устранения влияния неблагоприятного фактора
1 Повышенная глинистость руд Окомкование руд
2 Повышенная минерализация Контрольная фильтрация выщелачивающих раство-
растворов ров, добавки спецреагентов, аэрация выщелачиваю-
щих растворов
3 Вредные растворимые примеси Особенности гидрометаллургического (цементация
меди, цинка, ртути и др. цинковой пылью) и пирометаллургического переделов
4 Арктические климатические Подземная система орошения, особенности архитек-
условия туры системы орошения, подогрев растворов
Хочу обратить внимание на некоторые существенные трудности в реализации технологии КВ в суровых климатических условиях и предложить технические решения позволяющие эти трудности преодолеть.
Затруднённость мелкого дробления руд перед кучным выщелачиванием.
Научно-исследовательские организации обычно предписывают, в том числе для КВ-Аи окисленных глинистых руд, крупность дробления: менее 20 мм, менее 10 мм, вплоть до менее 5 мм. Обосновывается такая крупность дробления
более интенсивным протеканием процесса выщелачивания золота при более качественной дезинтеграции руды, и как следствие больший процент извлечения в готовую продукцию.
Трудности возникающие при мелком дроблении глинистых руд, а это распространённый тип для технологии КВ-Аи, широко известны. Рабочие и разгрузочные зоны дробилок запрессовываются пластичной рудной массой и дробление мельче — 25 мм весьма затруднено. Для иллюстрации этого процесса приведу диаграмму зависимости производитель-
Зависимость производительности дробления глинистой золотосодержащей руды месторождения Кировское (Оренбургская обл.) в лабораторной щековой дробилке (загрузочное отверстие 100x200 мм)
от влажности руды.
Рис. 1
ности лабораторной щековой дробилки (камера дробления 100 х 200) при дроблении глинистой окисленной руды золоторудного месторождения Кировское от влажности (рис. 1). Содержание гидрослюд в руде достигает 85 %.
Капитальные затраты на узел рудо-подготовки: просушивание, дробление, окомкование при переходе от крупности дробления с - 40 мм до крупности - 10 мм для глинистой руды увеличиваются в 3 раза.
В то же время исследователи отмечают, что процесс цианирования золота не прекращается, а лишь существенно замедляется. Так при достижении в продуктивном растворе колонного (перко-ляционного) теста устойчивой концентрации 0,2 мг/л опыт принято считать законченным. Концентрация 0,2 мг/л золота в продуктивном растворе справедливо считается непромышленной для гидрометаллургического передела. Длина пути фильтрации на стадии опреде-
ления требуемой крупности дробления для КВ-Аи обычно составляет 1 метр и никогда не превышает 2-х метров. Естественно, при более мелком дроблении процесс растворения золота протекает интенсивнее. При достижении концентрации золота в продуктивном растворе уровня 0,2 мг/л извлечение из руды при прочих равных условиях будет выше. Регламентирование рудоподготовки при подобном «узком» подходе, зачастую приводит к неоправданно высоким капитальным затратам при техникоэкономической оценке и реализации проекта. Следует помнить, что результаты полученные в тестовой колонне длинной 1-2 метра, требуется пересчитывать на высоту промышленного штабеля. Так на момент достижения в лабораторном пер-коляторе концентрации 0,2 мг/л, в промышленном штабеле высотой 9 метров концентрация золота составляет 0,6 мг/л, что является вполне приемлемой для сорбционной переработки продуктивных растворов. Зависимость прослеживалась для месторождений: Муртыкты, Кировское, Таборное.
Такой важнейший для проектов аспект как рудоподготовка требует более серьёзного изучения и обоснования. В то же время, используя существующую методологию исследователь получает картину, показанную на рис. 2.
Динамика перколяционного выщелачивания золота из руды месторождения Таборное при различной крупности дробления.
На диаграмме отчётливо видно, что различие в извлечении золота для проб с дроблением: - 20 мм, — 40 мм, — 60 мм, не превышают погрешности эксперимента. Парадокс максимального процента извлечения золота при наиболее грубом дроблении (- 60 мм) легко объясним при анализе величины погрешно-
сти определения содержания золота в руде (15-25 %).
По таким результатам, которые встречаются достаточно часто, невозможно сделать вывод об оптимальной крупности дробления. Агитационное выщелачивание (бутылочный тест) даёт ещё более противоречивые результаты вследствие неоднородности малых навесок по петрографическому составу и распределению золотин. Предлагаю исследователям применять более широкий диапазон крупности и последовательным снижением крупности дробления по необходимости и срокам выщелачивания. Например, выщелачивание пер-колятора с крупностью дробления - 40 мм. Через 10 суток исследователь получит достаточно данных для уверенного прогнозирования окончательного процента извлечения золота в раствор ± 5 %. На современном этапе представлений о математической модели процесса это несложно. При прогнозе - 75 % извлечения и более, начать опыт с крупностью дробления - 60 мм, при прогнозе извлечения менее 75 % прейти к изучению крупности - 20 мм. Представляется, что таких последовательных опыта должно быть не менее трёх. Задавать минимальный ожидаемый процент извлечения следует исходя из требований ГКЗ, а максимально ожидаемый из лучшего опыта промышленной отработки месторождений способом КВ. Следует проводить модельный — наиболее крупномасштабный опыт (~ 100-150 кг руды) с экономически оптимальной крупностью дробления. В итоге исследователь должен выдать три варианта переработки изучаемой руды при выщелачивании с различной крупностью дробления. К этим вариантам выщелачивания следует прилагать диаграмму затрат энергии на дробление при различной влажности руды: 5 %, 10 %,
д С(Аи) ТП2 Дробление - 60 мм □ Извлечение золотаТП2
-С(Аи) ТП3 Дробление -40 мм Извлечение золота ТП3
-C(Au) ТП4 Дробление -20 мм Извлечение золота ТП4
Рис. 2
15 %, 20 %. Располагая такой информацией, проектная организация при составлении ТЭО легко вычислит экономически оптимальный вариант схемы дробления.
Почему в Канаде на сопоставимых объектах кучного выщелачивания минимально промышленное содержание золота в рудах 0,6 г/т, а у нас 1,0 г/т? Среди ряда причин не последнее место занимает узость подхода исследователей и неоправданно упрощённый подход при составлении технического задания на проектирование у заказчиков.
Избыточная влажность товарной руды поступающей на дробление и окомкование.
Техническим регламентом на проектирование определяется, с какой влажностью должна поступать на дробление товарная руда. На случай длительных дождей проекты рекомендуют: останав-
ливать дробление (учитывая деградацию отсыпаемого штабеля); использовать каменистые типы руд; использовать крытый склад товарной руды.
Первое ведёт к снижению эффективности использования основных фондов. Второе часто невозможно по горным условиям. Строительство склада увеличивает не только капитальные затраты на строительство, но и операционные затраты связанные с обслуживанием этого сооружением. Такой склад заполняется и зачищается путём перевалки бульдозерной техникой. Обращаю внимание, что на рисунке 3 показан заполненный крытый склад товарной руды. Дальнейшее заполнение склада ведёт к нарушению требований техники безопасности. Оптимально, с моей точки зрения, в сухой тёплый период укрывать фрагмент отвала товарной руды геомембраной толщиной 1,0 мм сва-
ренной обычным способом. При затяжных дождях постепенно скатывать в рулон покрытие и открытый фрагмент оперативно направлять на переработку. Как показала практика месторождения Таборное
- до четырёх дождливых суток удаётся не приостанавливать переработку руды соблюдая требования технологического регламента. В отрогах Кадарского хребта Южной Якутии именно с такой периодичностью обычно меняется погода.
3. Размыв штабеля КВ-Аи при обильных дождях.
Дожди, особенно интенсивные ливни
— большая проблема для кучного выщелачивания.
При переработке глинистых руд с применением окомкования ливень разрушает структуру окатыша на поверхности штабеля. Слой разрушенного окатыша в процессе вышелачивания штабеля становится водоупором и экранирует нижележащие слои руды от орошения. Приемистость поверхности штабеля по выщелачивающим растворам, так же резко падает после ливней. Ливень двояко воздействует на поверхность штабеля. Во первых, кинетическая энергия капель воды механически разрушает окатыши. Дождевая вода медленно впитывается, и её излишки скапливаются на поверхности штабеля. Такой водоём подтапливает наиболее низкую кромку штабеля и катастрофически размывает борт штабеля. В случае существенно глинистых руд, образуется промоина.
В случае существенно кварцевых руд, может образоваться сель и последствия могут быть ещё более драматическими.
В целях защиты штабеля от ливневых осадков разработан и реализован в условиях месторождения Таборное следующий геотехнологический приём: раздельное складирование крупной и мелкой фракции дроблёной руды. Меж-
ду стадиями дробления и окомкования вводится дополнительная операция грохочения. На этой стадии выделяется крупный класс дроблёной руды. Так при дроблении руды до крупности менее 40 мм, класс крупности - 40 мм + 25 мм не поступал на окомкование и складировался отдельно. На момент завершения отсыпки очередной секции штабеля организовывался автомобильный завоз крупной фракции руды на поверхность и борта штабеля. Естественно завоз осуществлялся по отработанной секции штабеля КВ-Аи. Работа колёсной технике на поверхности штабеля окомко-ванной руды недопустима. Крупная фракция планировалась бульдозером с мощностью 0,5 метров на поверхности и от 0,5 м до 2,0 метров на бортах. Слой крупной фракции служит защитой штабеля от размывов, так как препятствует переносу рудного материала дождевыми потоками. Кроме этого, крупная фракция руды в зимних условиях подвергается интенсивному морозному выветриванию, что дополнительно вскрывает полезный компонент.
4. Функционирование предприятия КВ-Аи в зимний период.
В суровых климатических условиях Сибири и Дальнего Востока особенно негативно на применение технологии КВ-Аи сказывается короткий тёплый период. В мировой практике функционирование предприятий КВ-Аи при отрицательных температурах скорее исключение чем правило. В России этот аспект особенно актуален. Однако, на сегодняшний день найдены решения для рентабельной реализации КВ-Аи в любых климатических зон России. Руда дробится и укладывается в штабель в тёплое время года, а процесс кучного выщелачивания ведётся непрерывно. Хотелось бы проиллюстрировать экономическую эффективность примене-
Диаграмма производства золота в зависимости от режима выщелачивания месторождения Таборное
(Южная Якутия)
3
<
V
И
з
«
н
о
Ч
о
я
SS
т
2
ю
о
ч
В
SS
о
о
ч
о
-
600 400 200 0
14000
12000
10000
8000
6000
4000
2000
0
12 3 4
□Сезонный режим
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Года отработки
□Круглогодичный характер выщелачивания
Рис. З
ния круглогодичного выщелачивания на примере месторождения Таборное. Диаграмма, приведённая ниже, показывает результаты расчёта ежегодной добычи золота при сезонном и круглогодичном режимах выщелачивания. Реальная картина добычи подтверждает справедливость расчёта. Ясно видно преимущество круглогодичного варианта. Несмотря на несколько более высокую себестоимость грамма золота и некоторые дополнительные затраты (подогрев растворов), работа в зимний пери-
1. Введение в оценку, проектирование, добычи благородных металлов способом кучного выщелачивания. Дирк Ван Зил, Иэн Хатчисон, США, Литтлтон, Колорадо, 1988.
2. Гудков С.С., Татаринов А.П., Дружина Г.Я. Итоги освоения технологии
од позволяет исключить значительные затраты, характерные для сезонного производства: консервация - расконсервация оборудования, простой производственных мощностей в течение 7 месяцев, текучесть кадров.
В завершение хочется констатировать, что на сегодняшний день в России имеются технологические решения для реализации круглогодичного проекта кучного выщелачивания золота в любых климатических условиях.
------------ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
кучного выщелачивания в золотодобыче России. — Иркутск, Иргередмет, 2006.
3. Фазлуллин И. Кучное выщелачивание благородных металлов. — М.: Москва, Академия горных наук, 2001. ШИН
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -------------------------------------------------------
Чёрный К.Н. — главный специалист департамента «ЗОЛОТО» Инвестиционной компании «Арлан», e-mail [email protected].
