CC BY
181
УДК 504.55.06: 622
Малютин Дмитрий Вячеславович Dmitriy Malyutin
ПРОБЛЕМЫ ПЕРЕРАБОТКИ УПОРНЫХ РУД «МАЛОМЫРСКОГО» ЗОЛОТОРУДНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
THE PROBLEMS OF PROCESSING REFRACTORY ORES OF «MALOMYRSKY» GOLD DEPOSIT
Рассмотрена проблема переработки упорных руд, в основном преобладающих на «Маломырском» месторождении. Указаны проектные данные по запасам руд, которые отображают важность проблемы переработки упорных руд. Дано определение упорности руд. Показан самый действенный способ переработки сульфидных руд, который широко применяется во всём мире и начинает развиваться в Амурской области. Раскрыта сущность этого метода, его недостатки и преимущества. Приведены сведения о генезисе сульфидных руд и экологических аспектах их переработки. Описаны процесс автоклавного выщелачивания с химической стороны, а также технологические аспекты переработки методом автоклавного выщелачивания
Ключевые слова: упорная руда, диспергация, месторождение, переработка, цианирование, автоклав, окисление, испарение, флотационное обогащение, пульпа, футеровка, извлечение полезного компонента
The problem of processing refractory ores, mainly prevailing at the «Malomyrsky» gold deposit is observed. The design data on stocks of ore, which reflect the importance of the problem of processing refractory ores, are shown. The definition of refractory ores is given. The most effective way of processing of sulphide ores, which is widely used throughout the world and begins to develop in the Amur region, is revealed. The essence of this method, its advantages and disadvantages are proved. The information about the genesis of sulfide ores and environmental aspects of their processing is given. The process of autoclave leaching from the chemical point of view, as well as technological aspects of processing by autoclave leaching is described
Key words: hard ore, dispergation, deposit, processing, cyanidation, autoclave, oxidation, evaporation, f lotation enrichment, pulp, lining, extraction of useful component
Работа выполнена при поддержке ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг. (гос. контракт № 14.740.11.0211)
Золото окружает нас повсюду, в небольших количествах оно содержится в почве, грунтовых водах, морях, реках и озёрах и даже в растениях и организмах животных. Но слишком маленькое содержание золота не позволяет экономически
выгодно извлекать ценный компонент. Поэтому промышленными запасами обладают очень немногие месторождения золота. Во всём мире на первое место вышла добыча рудного золота. Россыпные месторождения также являются источником получения зо-
лота, но в последние несколько десятилетий в капиталистических странах их значение неуклонно снижалось. Всего сто лет назад из россыпей добывали почти 90 % золота. В 70-е гг. прошлого столетия их доля составляла не более 3...5 %. Руды также бывают разных типов: легкообогатимые (окисленные) и труднообогатимые. В настоящее время в мире количество неупорных руд неуклонно уменьшается, человечество приступает к переработке труднообогатимых, так называемых упорных руд. В России 80 % ресурсов золота заключены в пиритах и сульфидах. Среди различных типов золотосодержащих руд особое место занимают руды, в которых золото находится в состоянии тонкой диспергации в сульфидных минералах, чаще всего в арсенопирите и пирите. Такое золото не извлекается цианированием даже после очень тонкого измельчения руды. В настоящее время можно считать доказанным, что «упорность» ассоциированного с сульфидами золота обусловлена присутствием его в сульфидах в виде тонко диспергированных частиц самородного металла и в форме твёрдого раствора [10; С. 18].
В последние 10...20 лет выполнен ряд работ с применением современных методов исследований, существенно пополнивших и расширивших наши представления о формах нахождения золота в упорных рудах и концентратах. Серьёзной проблемой при переработке упорных руд является выведение содержащегося в них мышьяка в относительно безвредных и пригодных для складирования или захоронения формах.
На «Маломырском» золоторудном месторождении, расположенном в Амурской области, являющейся территорией, приграничной с КНР, запасы легкообогатимых руд на 01.01.2012 г. на участке «Кварцитовый» составили: категории С1+С2, 671,6 тыс. т, упорной руды категории С1+С2, 702,5 тыс. т, также на участке «Центральный» упорной руды категории С1+С2, 12572,9 тыс. т [Проект разработки «Маломырского» золоторудного месторождения 2012 г.]
Запасы легкообогатимых руд на месторождении практически исчерпаны, а
технология обогащения предприятия не позволяет извлекать полезный компонент достаточно полно. Традиционный метод извлечения золота из упорных руд заключается в их флотационном обогащении, окислительном обжиге полученного концентрата и последующем цианировании огарка. Поэтому в настоящее время ведётся строительство корпуса флотации. По проекту флотоконцентрат будет доставляться на «Покровский рудник» для последующих операций.
В процессе обжига пирит и арсенопи-рит превращаются в гематит, а сера и мышьяк переходят в газовую фазу в виде три-оксида серы. Из полученного огарка золото извлекается цианированием. Этот метод достаточно прост, хорошо освоен и до сих пор применяется в Канаде, ЮАР, Австралии и других странах. Вместе с тем, он имеет серьёзные недостатки: невысокое извлечение золота, обусловленное образованием на вскрываемых золотинах плёнок легкоплавких соединений и уносом части золота в мышьяковистые возгоны; неизбежное загрязнение окружающей среды выбросами мышьяка и серы; необходимость дорогостоящего захоронения высокотоксичного триоксида мышьяка.
В некоторых случаях упорные концентраты перерабатывают на медеплавильных и свинцовых заводах совместно с медными и свинцовыми концентратами, попутно извлекая золото в виде соответствующих полупродуктов, предусмотренных технологической схемой данного предприятия. Такая практика также характеризуется значительными потерями золота, загрязнением окружающей среды и вызывает осложнения, связанные с внесением в технологию мышьяка.
Автоклавное выщелачивание является наиболее интенсивным вариантом вскрытия разнообразных видов минерального сырья и полупродуктов производства. Это достигается за счет использования повышенных температур (109200...152800 °С), давлений реакционного газа (0,2...1,5 МПа). Поскольку процесс осуществляется в герметичной аппаратуре, это и наиболее
экологически выдержанный вариант выщелачивания, обеспечивающий эффективное использование теплоносителя и реакционного газа. Однако используемая аппаратура дорога и сложна в эксплуатации.
Сущность метода автоклавного выщелачивания вскрытия упорного золота заключается в окислении золотосодержащих сульфидных концентратов в водной среде под действием кислорода при повышенных температурах. Ассоциированное с сульфидами субмикроскопическое и твёрдорастворное золото освобождается и делается доступным выщелачиванию цианистым растворам. В процессе автоклавного выщелачивания часть железа и мышьяка переходит в раствор, а часть остаётся в твёрдом остатке. С позиции экологии важным является то, что мышьяк в твёрдом автоклавном остатке находится в виде нетоксичного соединения, аналогичного природному минералу скородиту. Поэтому после цианирования твёрдый материал может быть направлен в обычное открытое хвостохранилище. Во многих упорных сульфидных рудах присутствует углистое вещество, содержащее органический углерод. Такие руды принято называть рудами двойной упорности. Проблема извлечения золота углистых золотых руд хорошо известна в золотоизвлекательной промышленности: цианирование углистого сырья даёт низкое извлечение золота из-за сорбции перешедшего в раствор золото-цианистого комплекса углистым веществом.
Специфические трудности вызывает также присутствие в автоклавных пульпах хлорид-ионов. Хлориды могут входить в состав природных минералов и поступать в процесс с природной или оборотной водой. Присутствие в жидкой фазе автоклавной пульпы даже нескольких миллиграммов на 1 л ионов хлора может снизить извлечение золота на 5.. .10 %. Для уменьшения отрицательного действия хлорид-иона обычно проводят водную отмывку концентрата перед подачей его в автоклав.
Окисление пирита и арсенопирита протекает с большим тепловыделением. При содержании сульфидной серы примерно 6 % процесс автоклавного выщелачивания можно осуществлять автогенно (автотермально), т.е. за счёт использования тепла экзотермических реакций; необходимость использования пара возникает лишь при пуске автоклава. Процесс ведут при температуре 190...230 °С и давлении кислорода 300.800 кПа (общее давление в автоклаве 1800.3500 кПа); эти условия практически исключают образование элементной серы. Разгружаемая из автоклава пульпа попадает в самоиспаритель-сосуд, так же как автоклав, футерованный кислотостойким кирпичом. В самоиспарителе поддерживается атмосферное давление. Попадающая сюда пульпа вскипает и за счёт испарения части воды охлаждается до 105.100 °С.
Схема устройства автоклава:
1 — корпус; 2 — теплоизолированная стенка; 3 — змеевик; 4 — вал; 5 — рамная мешалка; 6 — штуцервывода конденсата; 7 — поднятник мешалки; 8 — привод мешалки; 9 — переточная труба
Из самоиспарителя пульпа направляется на кондиционирование. Эта операция заключается в перемешивании пульпы при 105.95 °С в течение нескольких часов. Назначение операции — растворение основного сульфата железа, для разрушения которого при нейтрализации пульпы перед цианированием приходится расходовать большое количество извести. Кондиционирование пульпы позволяет перевести серу основного сульфата в раствор, для нейтрализации которого может быть использован более дешёвый известняк. Кроме того, в результате кондиционирования сокращается выход твёрдой фазы, что уменьшает потребный объём аппаратуры для сгущения, фильтрации пульпы и сорбционного
передела и сокращает расход цианида [10; С. 19-21].
Пульпа после кондиционирования поступает в систему промывных сгустителей, где твёрдая фаза отделяется от кислого раствора. Сгущённую и промытую пульпу нейтрализуют известью и направляют на сорбционное цианирование. Сорбционное цианирование нейтрализованных пульп ведут по обычной технологии, применяемой в золотоизвлекател ьной промышленности.
Таким образом, переработка упорных руд «Маломырского» золоторудного месторождения является весьма актуальной в настоящее время и требует проведения дополнительных исследований.
Литература_
1. Каковский И.А., Набойченко С.С. Термодинамика и кинетика гидрометаллургических процессов. Алма-Ата: Наука, 1986. 272 с.
2. Макаров А.Б., Талалай А.Г. Техногенно-ми-неральные месторождения Урала (особенности состава и методологии исследования) // Техногенез и экология: Информационно-тематический сборник. Екатеринбург: Уральская государственная горногеологическая академия. 1999. С. 4-41.
3. Набойченко С.С., Ни Л.П., Шнеерсон Я.М., Чугаев Л. В. Автоклавная гидрометаллургия цветных металлов. Екатеринбург. 2002. 940 с.
4. Набойченко С.С., Болатбаев К.Н. Исследование автоклавного одностадийного высокотемпературного выщелачивания цинковых концентратов // Цветные металлы, 1985, № 10, с. 39-40.
5. Потемкин С.В. Очерк о золоте. М., 1988. С. 65-69.
6. Проект разработки «Маломырского» золоторудного месторождения.
7. Субботин Ю.В., Овешников Ю.М., Авдеев П.Б. Процессы открытых горных работ. Чита: ЧитГУ, 2009.
8. Турчанинов В.В., Синакевич А.В. Научные труды Иргиредмета, 1963. Вып. 11. С. 301-313.
9. Шнеерсон Я.М., Онацкая А.А., Краснов А.Л. Применение поверхностно-активных веществ при автоклавном выщелачивании пирротиновых концентратов // Цветные металлы, 1982, № 9, с. 26-30.
_References
1. Kakovsky I.A., Naboychenko S.S. Termodin-amika i kinetika gidrometallurgicheskih protsessov [Thermodynamics and kinetics of hydrometallurgical processes]. Alma-Ata: Science, 1986. 272 p.
2. Makarov A.B., Talalay A.G. Tehnogenno-mineralnye mestorozhdeniya Urala (osobennosti sos-tava i metodologii issledovaniya) [Technogenic mineral deposits of the Urals (especially composition and methodology of study)]: Technogenesis and ecology: Information-themed collection. Ekaterinburg: Ural State Mining and Geological Academy. 1999, pp. 4-41.
3. Naboychenko S.S., Ni L.P., Schneerson Ya.M., Chugay L.V. Avtoklavnaya gidrometallurgiya tsvetnyh metallov [Autoclave hydrometallurgy of non-ferrous metals]. Ekaterinburg. 2002. 940 p.
4. Naboychenko S.S., Bolatbaev K.N. Tsvetnye metally (Non-ferrous Metals), 1985, no. 10, p. 39-40.
5. Potemkin S.V. Ocherk o zolote [Essay on gold]. Moscow, 1988, pp. 65-69.
6. Proekt razrabotki «Malomyrskogo» zolotorud-nogo mestorozhdeniya (Project of «Malomyrsky» gold deposit development).
7. Subbotin Yu.V., Oveshnikov Yu.M., Avdeev P.B. Protsessy otkrytyh gornyh rabot [The processes of open cast mining]. Chita: ChitGU, 2009.
8. Turchaninov V.V., Sinakevich A.V. Nauchnye trudy Irgiredmeta (Scientific papers of Irgiredmet), 1963. Vol. 11. P. 301-313.
9. Schneerson Ya.M., Onatskaya A.A., Krasnov A.L. Tsvetnye metally (Ferrous metals), 1982, no. 9, p. 26-30.
10. Шнеерсон Я.М., Чугаев Л. В. Ритм Петропавловска, «Автоклав на покровском руднике». 2011. С. 18-23.
Коротко об авторе _
Малютин Д.В., аспирант, каф. «Открытые горные работы», Забайкальский государственный университет, г. Чита, Россия [email protected]
Научные интересы: исследование проблемы более полного извлечения полезного ископаемого за счёт переработки техногенных рудных образований
10. Schneerson Ya.M., Chugai L.V. Ritm Pet-ropavlovska, «Autoklav na pokrovskom rudnike» [Rhythm of Petropavlovsk, «Autoclave at Pokrovsky mine»], 2011. P. 18-23.
_ Briefly about the author
D. Malyutin, postgraduate, Open-Cast Mining department, Transbaikal State University, Chita, Russia
Scientific interests: research of a problem of a more complete extraction of mineral at the expense of tech-nogenic ore formations processing
