CC BY
69НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ, 2005, №1
УДК 622.234. 42(571.56)
Опыт кучного выщелачивания золотосодержащих руд в Якутии
И.И. Ковлеков, В.А. Шерстов, П.С. Варлаков, А.А. Дмитриев
Проанализированы сведения о результатах исследований эффективности применения способа кучного выщелачивания золотосодержащих руд в горной промышленности. Приведены материалы об опыте внедрения технологии кучного выщелачивания руд Якутии. Рассмотрены возможные решения вопросов эффективного применения способа кучного выщелачивания руд с учетом климатических условий Севера.
The research results of the heap leaching methods application for the recovery gold from its ore in the precious metals industry. The technical information about the experience of the application of the heap leaching technology in Yakytian mining industry are presented. The probable decisions of the questions of the heap leaching effective application are considered with the account of the North climatic conditions.
Разработка более эффективных и наукоемких технологий в промышленность закономерно приводит к увеличению объёмов производства. За последние годы внедрение технологии кучного выщелачивания руд в золотодобывающую промышленность не только привело к увеличению объёма добычи, но и кардинально изменило картину долевой структуры в мировой добыче золота: США, Австралия, Канада, Мексика, Бразилия и другие страны повысили добычу золота в 2 - 3 раза [1]. Широкому внедрению технологии кучного выщелачивания золотосодержащих руд способствуют небольшая доля капиталовложений, сокращенные сроки подготовки производства и значительно низкая себестоимость извлечения золота. В США запущены более 100 производственных установок кучного выщелачивания золота, работа которых обеспечила снижение себестоимости добычи золота в целом по стране до самой низкой в мире.
В России технология кучного выщелачивания золотосодержащих руд проходит успешное промышленное освоение на нескольких горных предприятиях. Однако на сегодняшний день объёмы добычи золота по этой технологии составляют в общей структуре добычи страны
КОВЛЕКОВ Иван Иванович - д.т.н., проф. ЯГУ; ШЕРСТОВ Валерий Андреевич - д.т.н., г.н.с. ИГДС СО РАН; ВАРЛАКОВ Павел Сергеевич - главный обогатитель артели старателей «Селигдар»; ДМИТРИЕВ Андрей Андреевич - ст. преподаватель ЯГУ.
незначительную долю, чем следовало ожидать. Поэтому опыт первых шагов промышленного освоения технологии кучного выщелачивания золотосодержащих руд имеет научно-практическое значение для дальнейшего развития золотодобычи. В этой связи наиболее показательны успехи, которые были достигнуты на горных предприятиях Якутии в неблагоприятных для технологических процессов климатических условиях. С учетом того, что основные запасы золота в России сосредоточены в районах с холодным климатом, положительный опыт внедрения технологии кучного выщелачивания на горных предприятиях Якутии несомненно представляет важное значение для золотодобывающей промышленности России.
Технология кучного выщелачивания золотосодержащих руд внедряется в отечественную золотодобывающую промышленность с 1992 г. В настоящее время в Российской Федерации работает более 10 производственных единиц кучного выщелачивания с общей годовой добычей свыше 2,5 млн.т руды. Продолжительность выщелачивания составляет от 4 до 7 месяцев в зависимости от географического положения предприятия. Средние показатели извлечения золота из руд при кучном выщелачивании доходят до 55-75%, максимальные - до 95%.
Технология кучного выщелачивания золота из руд включает в себя следующие основные технологические операции:
• подготовку руды к выщелачиванию - дробление, агломерация;
КОВЛЕКОВ, ШЕРСТОВ. ВАРЛАКОВ, ДМИТРИЕВ
• подготовку основания кучи и формирование штабеля;
• создание системы подачи реагентов, орошение штабеля и сбор продуктивных растворов;
• извлечение золота из продуктивных растворов (сорбция);
• десорбцию золота с насыщенных сорбентов и их регенерацию;
• электролиз, плавку катодных осадков и получение конечного продукта.
Основными и очевидными преимуществами технологии кучного выщелачивания руд в условиях Якутии являются:
• низкие капитальные и эксплуатационные затраты;
• отсутствие энерго- и материалоёмких операций;
• высокая производительность труда при минимальной численности работающих;
• низкая себестоимость конечного продукта;
• вовлечение в освоение бедных руд и техногенных запасов золота;
• вовлечение в освоение небольших по запасам рудных месторождений золота.
Метод извлечения золота при кучном выщелачивании включает гидрометаллургические процессы, которые по сути своей состоят из различного рода химических реакций и электрофизических процессов в растворе. В связи с этим существуют некоторые особенности внедрения технологии:
• технологичность руды, т.е. руда должна быть пригодна процессу цианирования;
• климатические факторы, снижающие эффективность гидрометаллургических процессов и укорачивающие период промышленного сезона;
• обеспечение экологической безопасности производственного объекта.
Первые работы по кучному выщелачиванию золотосодержащих руд на территории Якутии были проведены в объеме опытно-промышлен-ных испытаний в конце семидесятых годов на горно-обогатительном комбинате "Алданзолото". За период проведения испытаний было переработано около 8 тыс. т руды месторождений "Северное", Центральное" и "Дэлбэ". При этом достигнуто извлечение золота не менее 60% при среднем содержании 1,0-1,5 г/т.
Оценка эффективности "пассивного" цианирования куранахских руд проводилась в Институте горного дела Севера СО РАН [2]. Лабораторные работы выполнялись для уточнения исходных данных для проектирования опытно-промышленной установки кюветного выщелачивания производительностью 80 тыс.т руды за
сезон. Испытанию были подвергнуты забалансовые руды месторождений "Порфировое" и "Центральное" со средним содержанием соответственно 1,35 и 1,21 г/т. Было достигнуто извлечение золота в раствор 61-76 % из руд месторождения "Порфировое" и 72-85 % из руд месторождения "Центральное" при общей продолжительности операции от 6 до 10 суток.
Технологическое опробование забалансовых куранахских руд под кучное выщелачивание проводила в 1992 г. американская фирма Newmont Mining Corporation. В 1996 г. AK "Алданзолото" и канадская фирма Echo Bay Mines создали СП "Куранахская золотодобывающая компания"(КЗДК) для переработки забалансовых куранахских руд методом кучного выщелачивания. Предварительные лабораторные исследования, проведенные канадской стороной в США, показали высокое извлечение золота (87-95%) при выщелачивании руд с агломерацией.
Для переработки забалансовых куранахских руд методом кучного выщелачивания СП "КЗДК" была подготовлена асфальтовая площадка, покрытая сверху полиэтиленовой пленкой российского производства. Оборудование для предварительного дробления и агломерации руды, система орошения кучи, активированный уголь и прочее были поставлены из Канады и США. В сезон 1996 г. была отсыпана пробная куча, из которой извлечено 30,9 кг золота с коэффициентом извлечения 59,7 % при среднем содержании 1,2 г/т. В сезон 1997 г. добыто 28,5 кг золота с коэффициентом извлечения 65,0 % при среднем содержании 1,33 г/т.
В настоящее время ОАО «Алданзолото» планируется разработка варианта комбинированной технологии переработки руд по схеме «фабрика - кучное выщелачивание». В технологическом регламенте переработки руды на будущем золоторудном комплексе предложено разделение руды на кристаллическую и иловую фракции с целью их дальнейшей раздельной переработки: кристаллической фракции - по методу кучного выщелачивания, иловой фракции - по современной технологии «уголь в пульпе» с использованием современной сорбционной аппаратуры. При этом изменяются схема транспортировки хвостовых продуктов золоторудного комплекса и их укладка. Кристаллическая фракция после технологической обработки и обезвреживания остается на месте укладки, что позволяет существенно экономить рабочий объем хвостохрани-лища. Иловая фракция транспортируется в существующее хвостохранилище Куранахской ЗИФ.
ОПЫТ КУЧНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ
Сегодня наибольший успех в промышленном применении технологии кучного выщелачивания руд в Якутии имеет артель старателей «Сели-гдар», которая в 1996 г. начала опытно-промышленные работы по добыче золота из рудных отвалов месторождения «Лопуховский». В последующие годы артель, проведя собственными силами геологоразведочные работы, получила лицензию на разработку месторождения рудного золота «Самолазовский» с запасом до 10 т золота. Это позволило артели в 1999 г. начать опытно-промышленные работы на Самолазовском месторождении, которые подтвердили значительное снижение производственных затрат по сравнению с традиционным методом добычи золота в артели.
Внедрение технологии кучного выщелачивания руд существенно изменило структуру долевого баланса добычи золота: уменьшение ее объемов из россыпей и резкое увеличение объемов из рудного сырья (рисунок). Медленный рост добычи золота методом кучного выщелачивания в 1996-1998 гг. был связан с тем, что предприятие приобретало практический опыт и производилась переработка бедных руд из старых отвалов. В 1999 г. на опытно-производственной установке была переработана руда Самолазовского месторождения и получено 225 кг золота, в 2000 г. - 573 кг. В 2001 г. был запущен в работу завод кучного выщелачивания и из руды месторождения «Самолазовское» добыто 631 кг золота с товарным извлечением 79,6%. Дальнейшее освоение данной технологии позволит в будущем произвести реструктуризацию золотодобывающего производства и увеличить объем добычи с 225 кг в 1999 г. до 2100 кг в 2005 г.
1.4 |--------
0,2----у*---------
о —л : -----
1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 Годы
-О-россыпная золотодобыча -О—кучное выщелачивание руд
Динамика объемов добычи золота
В рамках производственных испытаний с целью обеспечения возможности работы завода в зимний период были осуществлены следующие технические решения:
• закапывание шлангов оросительной системы;
• утепление напорной и приёмной самотёчной магистралей;
• установка котлов для подогрева рабочих растворов.
Эти мероприятия позволили значительно продлить сезон работы фабрики. При этом температура рабочих растворов поддерживалась на уровне 11,5-12 °С, а температура продуктивных растворов - 8,5-9 °С. А на поверхности рудного штабеля образовалось естественная теплоизоляционное покрытие из слоя плотного льда и снега толщиной более 1 м.
Опыт внедрения технологии кучного выщелачивания руд в условиях Южной Якутии показал, что на эффективность процесса извлечения золота из руд в условиях северного региона наибольшее влияние оказывают климатический и геокриологический факторы. Отрицательная температура существенно снижает интенсивность растворения металлов, ухудшает условия и скорость миграции металлоносных растворов. Поэтому основной проблемной задачей повышения эффективности кучного выщелачивания в Якутии является создание условий для продления продолжительности промсезона для кучного выщелачивания.
Анализ опыта внедрения технологии кучного выщелачивания в условиях Южной Якутии позволяет выделить следующие основные направления повышения эффективности применения способа кучного выщелачивания в условиях Севера:
- теплоизоляцию и/или подогрев кучи;
- теплоизоляцию и подогрев раствора;
- расположение кучи в таликовой зоне.
Более подробное рассмотрение этих направлений приведено в таблице. Выбор рационального варианта технологического решения для конкретного месторождения зависит от вещественного состава руды и климатических условий района.
Таким образом, анализ опыта кучного выщелачивания золотосодержащих руд в климатических условиях Якутии позволяет сделать следующие выводы:
1. В условиях Севера возможна рентабельная переработка золотосодержащих руд по технологии кучного выщелачивания.
КОВЛЕКОВ, ШЕРСТОВ, ВАРЛАКОВ, ДМИТРИЕВ Технологические решения,повышающие эффективность технологии кучного выщелачивания в условиях Севера
Наименование
Достоинства
Недостатки
Теплоизоляция рудной кучи Теплоизоляционн ым материалом
Бедной рудой
Возведением ангара, навеса, быстро-возводимых защитных щитов Поддержание температурного режима технологических растворов Изолированием емкостей для реагентов, теплоизоляцией подводящих труб Подогревом рабочих растворов
Заглубление и размещение кучи в таликовой зоне
Система подогрева самой кучи
Эффективное предотвращение промерзания
Нет необходимости специальной подготовки кучи к летнему сезону, дополнительное извлечение металла
Создание оптимального микроклимата для орошения и перколяции
Экономия затрат на поддержание теплового режима
Упрощение мер поддержания теплового режима
Продление промсезона без эксплуатационных затрат
Обеспечение оптимального теплового режима
Необходимость снятия теплоизоляции в теплое время, дороговизна материала
Низкая теплоизоляционная способность, уплотнение кучи и ухудшение просачиваемости раствора Значительное удорожание
себестоимости
Незначительное увеличение продолжительности промсезона Значительные расходы на подогрев
Ограниченная область применения Значительные расходы на подогрев
2. Добыча золота по технологии кучного выщелачивания руд в условиях Севера при соблюдении соответствующих норм и требований технологического регламента экологически безопасна.
3. Сложные условия внедрения технологии кучного выщелачивания золотосодержащих руд на Севере обусловлены специфическими особенностями влияния климатических и геокриологических факторов на эффективность технологических процессов.
4. Расширение области применения и повышение эффективности технологии кучного выщелачивания золотосодержащих руд в условиях Севера существенно укрепят минерально-
сырьевую базу и объемы добычи золотодобывающей промышленности Якутии.
Литература
1. Кучное выщелачивание золота - зарубежный опыт и перспективы развития: Справочник / Под ред. В.В. Караганова и Б.С. Ужкенова. -Москва-Алматы, 2002. - 283 с.
2. Разработка новых эффективных методов и средств переработки горной массы месторождений золота, олова и алмазов Северо-Востока СССР. Отчет о НИР (закл.) / Институт горного дела Севера (ИГДС); Науч. руковод. В.Г. Шир-ман. - Якутск, 1990. - 154 с.
