CC BY
36
УДК 622.7
РАЗРАБОТКИ АО «ИРГИРЕДМЕТ» ПО ИЗВЛЕЧЕНИЮ ЦЕННЫХ КОМПОНЕНТОВ ИЗ ТЕХНОГЕННОГО СЫРЬЯ
В.Е. Дементьев, Г.И. Войлошников, Ю.О. Федоров
Представлен опыт АО «Иргиредмет» по разработке, испытаниям и внедрению технологий извлечения ценных компонентов из техногенного сырья различного типа: бедные и забалансовые руды, хвосты горнодобывающих предприятий, некондиционные угли, огарки сернокислотного производства и др. с использованием процессов обогащения и гидрометаллургии.
Ключевые слова: техногенное сырье, золото, цветные металлы, угли, предварительное обогащение, РРС, кучное выщелачивание, цианирование.
В результате функционирования горнодобывающих предприятий образуются отходы производства, содержащие значительное количество ценных компонентов, которые могут рассматриваться как техногенные месторождения и вовлекаться в промышленную переработку [1-5]. Учитывая низкие содержания ценных компонентов в таких месторождениях, в том числе в отвалах бедных и забалансовых руд, возрастает значение процессов предварительного обогащения (рентгенорадиометрическая и оптическая сепарация, тяжелосредное обогащение и др.). Институт располагает возможностями по разработке и испытаниям указанных процессов применительно к различному сырью.
При этом весьма эффективным для вовлечения в переработку различного техногенного сырья представляется использование рентгенора-диометрической сепарации (РРС). Этот метод, разработанный в институте «Иргиредмет» в 1979-1983 годах, основан на прямом рентгенофлюорес-центном определении содержания химических элементов в кусках материала и нашел промышленное применение для многих типов руд [6, 7].
В институте накоплен большой опыт сортировки (переработки) с помощью РРС всевозможных техногенных образований. К ним прежде всего относятся отвалы бедных, некондиционных и забалансовых руд (в том числе золотосодержащих) и различные шлаки предприятий черной и цветной металлургии.
В качестве примеров можно привести комплексы РРС, сырьем для которых являются бедные и забалансовые медно-цинковые руды Гайского ГОКа, Учалинского ГОКа и ООО «Святогор», на рудниках которого технология РРС применяется уже более 10 лет.
Более 15 лет работает радиометрическая обогатительная фабрика (РОФ) на урановом предприятии АО «ППГХО» (г. Краснокаменск), где по технологии РРС перерабатывают ежегодно до 1,5 млн. тонн некондиционной руды (рис. 1) [6].
Рис.1. РОФ РРС в АО «ППГХО»
Применение РРС позволяет вовлечь в переработку накопленные за многие годы отвалы бедных и забалансовых руд и получить из отвального сырья обогащенный продукт, который по содержанию ценных компонентов не уступает товарным рудам текущей добычи горных предприятий, направляемым на переработку (обогащение), или превосходит их.
В табл. 1 представлены характерные показатели для предварительного обогащения забалансовых золотосодержащих руд известных и крупных месторождений. Данные убедительно показывают, что РРС эффективна даже для руд с содержанием золота около 0,5 г/т, из которых выделяет обогащенные концентраты на уровне рядовых золотосодержащих руд с достаточно высоким извлечением в них золота 65.. .94 %.
При переработке отвалов забалансовых золотосодержащих руд на Токурском месторождении на комплексе РРС из бедных руд с содержанием 1,2-1,5 г/т получен обогащенный продукт с содержанием Au 3-5 г/т (рис. 2).
В настоящее время АО «Иргиредмет» предлагает для золотодобывающих предприятий новый вариант использования РРС для переработки галечных отвалов россыпных месторождений, который может применяться и на других россыпях. В Балейском золоторудном регионе испытаниями технологии РРС реально показана возможность выделения продуктов, обогащенных по золоту до 1,5.2,0 г/т, из галечных отвалов на крупнокусковом материале -150+20 мм с исходным содержанием на уровне 0,2 г/т.
Таблица 1
Примеры РРС забалансовых золотосодержащих руд
Класс крупности, мм Тип руды Наименование продуктов Выход, % Содержание, г/т Извлечение, %
Наталкинское месторождение ( Магаданская область)
-60+40 Забалансовая руда Концентрат Хвосты 11,5 88,5 3,75 0,03 93,8 6,2
Исходный 100,0 0,46 100,0
-40+20 Забалансовая руда Концентрат Хвосты 27,3 72,7 1,42 0,16 77,9 22,1
Исходный 100,0 0,50 100,0
Концентрат Хвосты Исходный 13.4 86.5 100,0 3,5 0,24 0,68 68,8 31,2 100,0
-20+10 Забалансовая руда Концентрат Хвосты 26,4 73,6 2,10 0,17 82,3 17,7
Исходный 100,0 0,67 100,0
Вернинское месторождение (Иркутская область)
-100+50 Забалансовая руда Концентрат Хвосты 16,8 83,2 2,10 0,20 64,8 35,2
Исходный 100,0 0,55 100,0
Месторождение Аксу (Казахстан)
-100+50 Забалансовая руда Концентрат Хвосты 26,3 73,7 1,40 0,17 74,0 26,0
Исходный 100,0 0,50 100,0
-50+20 Концентрат Хвосты 36,8 63,2 1,56 0,22 80,0 20,0
Исходный 100,0 0,72 100,0
Рис. 2. Комплекс РРС на Токурском месторождении
Весьма эффективным методом показала себя РРС при переработке различных типов шлаков металлургических предприятий. Комплексы РРС успешно применены для сортировки шлаков Ключевского завода ферросплавов, из которых на Ключевской ОФ с помощью РРС получают хромовый и титановый концентраты, по качеству соответствующие сырью для металлургической переработки, а также шлаков Саткинского чугуноплавильного завода, феррохромовых и ферромарганцевых шлаков Актюбин-ского и Аксуского ферросплавовых заводов и многих других предприятий [6]. АО «Иргиредмет» совместно с партнером по производству сепараторов ООО «Техносорт» в 2020 г. создан участок РРС для переработки желе-зоникелевых шлаков Златоустовского металлургического комбината, задачей которого является выделение никелевого продукта с содержанием Ni более 4.6 %.
Новым направлением, предложенным институтом в последние годы, является использование РРС для повышения качества и обогащения некондиционных углей. Показана возможность снижения зольности и содержания серы, повышения калорийности углей, а также выделения низкозольных, полукоксующихся и коксующихся углей для применения в металлургической промышленности при получении особо чистых материалов (кремний, алюминий и др.).
В табл. 2 представлены результаты проведенных институтом исследований технологии РРС применительно к углям ряда месторождений РФ, Казахстана, Монголии. Начато промышленное внедрение РРС на угольных предприятиях. Более года работает опытный производственный участок РРС для переработки некондиционных углей на угольном разрезе «Подгорный» (Кемеровская область), где из отвального крупнокускового угля с исходной зольностью 60.80 % получают кондиционный товарный уголь с востребованной зольностью около 25 % (рис. 3).
АО «Иргиредмет» своими работами за 40-летний период внес существенный вклад в разработку и развитие технологии РРС как эффективной технологии предварительного обогащения природных и техногенных полезных ископаемых (сотни объектов исследований и испытаний, десятки объектов внедрений). При этом востребовано и все шире развивается аут-сорсинговое направление по созданию локальных участков переработки руд, углей и шлаков.
Пиритные хвосты обогащения полиметаллических руд
Институт имеет опыт разработки технологий извлечения золота из пиритных хвостов флотации полиметаллических руд Уральского региона, содержащих 0,6-1,5 г/т Au. Изучены обогатительные (гравитация, флотация), пирометаллургические (обжиг) и гидрометаллургические методы с использованием различных растворителей.
Таблица 2
Примеры РРС некондиционных углей различных месторождений
Название месторождения или объекта Класс, мм Продукты РРС Выход, % Показатели качества
Зольность, % Сера, % Низшая теплота сгорания, ккал/кг
Хурэн Шанд каменный уголь (Монголия) -250+20 Концентрат Хвосты 49,5 50,5 8,6 71,3 1,18 4,57 -
Исходный 100,0 40,3 2,89 -
Экибастузское каменный уголь (Казахстан) -60+20 Концентрат Промпродукт Хвосты 27,2 34,0 38,8 22,9 31,9 47,7 - 5922 5130 3592
Исходный 100,0 35,6 - 4750
Апсатское каменный уголь (Россия, Забайкальский край) -300+50 Концентрат Промпродукт Хвосты 34.4 13.5 52,1 11,2 15,8 77,7 не определялись
Исходный 100,0 46,5
Рис.3. Комплекс РРС на разрезе «Подгорный»
Наибольшую экономическую перспективность показал процесс прямого цианирования при малых расходах реагентов. Из методов обезвреживания хвостов цианирования наилучшие технико-экономические показатели обеспечил процесс озонирования. Проведены полупромышленные и опытно-промышленные испытания, выполнена технико-экономическая оценка технологии. В настоящее время ведётся разработка
технологического регламента для строительства промышленной установки цианирования хвостов ОФ.
Огарки сернокислотного производства
Существенным техногенным ресурсом для извлечения драгоценных, цветных и черных металлов являются отходы производства серной кислоты - огарки после обжига пиритных концентратов. В настоящее время пиритные огарки сосредоточены в 4 наиболее крупных хранилищах объемом более 1 млн т каждое: ОАО «Аммофос» (г. Череповец) - 12 млн т, Мелеузский завод минеральных удобрений - 2,5 млн т, разведанное Кировоградское техногенное месторождение - 7 млн т, ОАО «ППГХО» (г. Краснокаменск) - 4,5 млн т, то есть в сумме - 26 млн т.
В АО «Иргиредмет» проведен комплекс исследований по выбору рациональной технологии комплексной переработки этих продуктов [8].
По результатам лабораторных исследований рассмотрены варианты организации переработки пиритных огарков с использованием гидрометаллургии. Исследованы возможности попутного извлечения меди и цинка. По выбранным вариантам извлечения ценных компонентов выполнены технико-экономические расчеты.
Выбрана технология переработки огарков с выделением меди и цинка, выщелачиванием золота и серебра, обезвреживанием и утилизацией минерального остатка. Драгоценные металлы получают в виде слитков. Медь выделяют электролизом в виде медного порошка, который переплавляют в аноды для электролитического рафинирования. Концентрат с содержанием цинка до 60 % пригоден для переработки по известной технологии цинк-электролитного производства. Минеральный остаток -обезвреженные хвосты переработки пиритных огарков - пригоден для использования в качестве железосодержащих добавок для цементной промышленности и в керамическом производстве.
Технология прошла полупромышленные испытания на пилотной установке АО «Иргиредмет» в непрерывном режиме с полным оборотом растворов.
Институт продолжает исследования по переработке пиритных огарков методом цианирования с целью сокращения расхода растворителя [7] и методом хлоридовозгонки, не нашедшим пока применения к данному типу сырья в нашей стране, который позволяет не только извлечь Аи, Си, 7п в товарную продукцию, но и удалить примеси из железистого остатка и реализовать его как дополнительную продукцию.
Окисленные и забалансовые медные руды
Одним из вариантов переработки окисленных и забалансовых руд является кучное выщелачивание (КВ). Примеры работ института по куч-
ному выщелачиванию меди: месторождения Аяк-Коджан, Чекмарь (Казахстан), Алареченское, Песчанка, Михеевское (Россия).
Хвосты золотоизвлекательных фабрик (ЗИФ)
Для хвостов рудника им. Матросова (содержание Ли - 1,35 г/т, запасы - 7,15 млн т) проведены исследования технологии извлечения золота, включая прямое цианирование, гравитационное обогащение с использованием центробежных концентраторов «Кпе^оп» и «Итомак», винтовых сепараторов, отсадочных машин и концентрационных столов. Вариант «отсадка-стол» обеспечил извлечение металла 70,8 %. По результатам экспериментов предложена схема гравитационного обогащения с последующим цианированием гравиоконцентрата, обеспечивающая извлечение золота на уровне 63,4 %.
Для хвостов Змеиногорской и Балейской ЗИФ разработаны схемы кучного выщелачивания (КВ) золота. Хвосты Змеиногорской ЗИФ успешно перерабатывались совместно с хвостами баритомоечной фабрики (содержание золота - 1,5 г/т, серебра - 30,8 г/т) на действующей установке кучного выщелачивания Новофирсовского месторождения с извлечением золота 72 %, серебра - 35 %. Хвосты Балейской ЗИФ (содержание золота 1,1 г/т, запасы - 9,0 млн т) предполагается вовлечь в переработку в следующем году по технологии, разработанной институтом. В настоящее время проектные работы полностью выполнены и ведется закупка и строительство установки кучного выщелачивания, в том числе с привлечением АО «Иргиредмет» как разработчика данной технологии. Следует отметить, что большинство промышленных установок КВ - высокорентабельного и экологически безопасного метода извлечения золота - построены и введены в эксплуатацию в РФ при непосредственном участии специалистов АО «Ир-гиредмета» [9, 10].
Хвосты КВ золота
Эффективным вариантом переработки хвостов КВ является метод агитационного цианирования. Он был успешно реализован на Покровской, Пионерской, Березняковской и Светлинской ЗИФ. При этом следует отметить, что такая последовательность развития проектов золотодобывающих предприятий (КВ богатых руд-фабрика) позволяет существенно сократить объем начальных инвестиций для их осуществления.
Одним из последних примеров работ института по переработке хвостов кучного выщелачивания является успешный пуск в 2020 году 1 -й очереди крупного предприятия (ГМЗ-7, НГМК, Узбекистан) производительностью 5 млн т/год по технологии доизмельчения и процесса «уголь в пульпе» (С1Р) (рис. 4). Институт «Иргиредмет» принимал непосредственное участие в данной работе на всех этапах, включая исследования, разработку и испытания технологии, проектирование, поставку и монтаж обо-
рудования, запуск предприятия. В настоящее время проектные показатели по извлечению золота (не менее 63 %) достигнуты.
Рис.4. Строительство отделения цианирования и сорбции
ГМЗ-7 ГП «НГМК»
С учетом вышеизложенного АО «Иргиредмет» выражает готовность к выполнению работ по проблемам переработки техногенных месторождений, образованных в результате работы горнодобывающих предприятий, включая лабораторные и полупромышленные исследования по разработке технологий с выдачей технологических регламентов для проектирования, разработку проектной документации, поставку оборудования и реагентов, строительство предприятий, обучение персонала, помощь при пуске и освоении технологии.
Список литературы
1. Чантурия В.А., Козлов А.П. Современные проблемы комплексной переработки труднообогатимых руд и техногенного сырья // Сб. науч. тр. междунар. науч. конф. «Современные проблемы комплексной переработки труднообогатимых руд и техногенного сырья» (Плаксинские чтения - 2017). Красноярск. 2017. С. 3-6.
2. Быховский Л.З., Спорыхина Л.В. Техногенные отходы как резерв пополнения минерально-сырьевой базы: состояние и проблемы освоения // Минеральные ресурсы России. 2011. № 4. С.15-20.
3. Техногенное минеральное сырье регионов недропользования: природа, состав и перспективы рационального использования / С.К. Му-стафин, Г.С. Анисимова, А.Н. Трифонов, К.К. Стручков // Наука и образование. 2017. № 4. С. 7-16.
4. Проблемы и инновационные решения в обогащении техногенного сырья / Г.И. Газалеева, С.В. Мамонов, Е.В. Братыгин, А.М. Клюшников // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2017. № 1. С. 257272.
5. Макаров В.А. Золото техногенных минеральных объектов - ресурсы и проблемы геолого-технологической оценки // Золото и технологии. 2011. № 3 (13).
6. Теория и практика рентгенорадиометрического обогащения / В.С. Шемякин, Е.Ф. Цыпин, Ю.О. Федоров, С.В. Скопов. Екатеринбург: Изд-во «Форд Диалог - Исеть», 2013. 255 с.
7. Санакулов K. C., Руднев С. В. Комплекс рентгенорадиометрического обогащения сульфидных руд месторождения Кокпатас // Горный вестник Узбекистана. 2010. № 1. С. 3-6.
8. A Complex Technology of Pyrite Cinder Processing / O.D. Khmelnit-skaya [etc.] // Proceedings of XXIY International Mineral Processing Con-gress.Beijing, China. 2008. Vol. 2. Р. 3984-3991.
9. Применение метода кучного выщелачивания золота на Майском руднике / А.П. Татаринов [и др.] // Цветные металлы. 1998. № 5. С. 41-43.
10. Мусин Е.Д. Кучное выщелачивание: от исследований к внедрению // Золото и технологии. 2019. № 4 (46).
Дементьев Владимир Евгеньевич, канд. техн. наук, ген. директор, dir@irgiredmet.ru, Россия, Иркутск, Иркутский научно-исследовательский институт благородных и редких металлов (АО «Иргиредмет),
Войлошников Григорий Иванович, д-р техн. наук, проф., зам. ген. директора по научной работе и инновациям, greg@,irgiredme t. ru, Россия, Иркутск, Иркутский научно-исследовательский институт благородных и редких металлов (АО «Иргиредмет),
Федоров Юрий Олимпович, канд. техн. наук, дир. технологического центра РРС, rrs@irgiredmet.ru, Россия, Иркутск, Иркутский научно-исследовательский институт благородных и редких металлов (АО «Иргиредмет)
JSCIRGIREDMET DEVELOPMENTS ON VALUABLE CONSTITUENTS RECOVERY FROM TECHNOGENIC RAW MATERIALS
V.E.Dementiev, G,I,Voiloshnikov, Yu.O.Fedorov/
JSC Irgiredmet experience on development, testing and introduction of the technologies for valuable constituents recovery from technogenic raw materials including low grade and cut-of-grade ores, tailings of mines, low quality coals, pyrite cinders using concentration and hydrometallurgwalprocesses is presented.
Key words: technogenic raw materials, gold, base metals, coal, pre-concentration, XRF sorting, heap leaching, cyanidation.
Dementiev Vladimir Evgenievich, candidate of technical sciences, general director, dir@irgiredmet. ru, Russia, Irkutsk, Irkutsk Research Institute of Precious & Rare Met-als&Diamonds (JSC Irgiredmet),
Voiloshnikov Grigory Ivanovich, doctor of technical sciences, professor, greg@,irgiredmet. ru, Russia, Irkutsk, Irkutsk Research Institute of Precious & Rare Met-als&Diamonds (JSC Irgiredmet),
Fedorov Yuri Olimpovich, candidate of technical sciences, director of X-ray sorting center, rrs@,irgiredmet. ru, Russia, Irkutsk, Irkutsk Research Institute of Precious & Rare Metals&Diamonds (JSC Irgiredmet)
Reference
1. Chanturia V. A., Kozlov A. P. Modern problems of complex processing of hard-to-enrich ores and technogenic raw materials // SB. nauch. Tr. mezhdunar. scientific Conf. Modern problems of complex processing of hard-to-enrich ores and technogenic raw materials (Plaksin readings-2017). Krasnoyarsk. 2017. P. 3-6.
2. Bykhovsky L. Z., Sporykhina L. V. Technogenic waste as a resource for replenishing the mineral resource base: state and problems of development // Mineral resources of Russia. 2011. No. 4. S. 15-20.
3. man-Made mineral raw materials of subsurface use regions: Nature, composition and prospects of rational use / S. K. Mu-stafin, G. S. Anisimova, A. N. Trifonov, K. K. Struchkov // Science and education. 2017. No. 4. Pp. 7-16.
4. Problems and innovative solutions in the enrichment of technogenic raw materials / G. I. Gazalieva, S. V. Mamonov, E. V. Batygin, A. M. Klyushnikov // Mining information-analytical Bulletin. 2017. no. 1. Pp. 257-272.
5. Makarov V. A. Gold of technogenic mineral objects - resources and problems of geological and technological assessment // Gold and technologies. 2011. №3 (13).
6. Theory and practice of x-ray radiometric enrichment / V. S. Shemyakin, E. F. Tsypin, Yu. O. Fedorov, S. V. Scopov. Yekaterinburg: Ford Dialog-Iset publishing house, 2013. 255 p.
7. Sanakulov K. C., Rudnev S. V. Complex of x-ray radiometric enrichment of sulfide ores of the Kokpatas Deposit. Gorny Vestnik of Uzbekistan. 2010. No. 1. Pp. 3-6.
8. a Complex Technology of Pyrite Cinder Processing / O. D. Khmelnitskaya [etc.] // Proceedings of XXIY International Mineral Processing Congress. Beijing, China. 2008. Vol. 2. P. 3984-3991.
9. Application of the method of heap leaching of gold at the May mine / A. P. Tatari-nov [et al.] // non-Ferrous metals. 1998. no. 5. P. 41-43C.
10. Musin E. D. Heap leaching: from research to implementation // Gold and technologies. 2019. № 4 (46).
