CC BY
48
УДК 622.271 А.В. Логачев
УПРОЧНЕНИЕ СЫРЬЕВОЙ БАЗЫ ПРОИЗВОДСТВА ЗОЛОТА ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕМ МЕТАЛЛОВ НА ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНОМ ЭТАПЕ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
Предложена технология выщелачивания хвостов обогащения руд и обосновывается экономическая целесообразность извлечения золота из отходов обогатительного производства.
щ положение золоторудной про-
ж. Ж. мышленности постреформен-ной России осложняется падением цен на золото на мировом рынке, которое переводит более 50 % запасов золота в категорию неактивных. Ограниченность ресурсной базы золота радикально сокращает возможности сохранение показателей добычи золота.
Россия по запасам золота занимает третье место в мире, а по отношению к СНГ ее запасы составляют от 54 до 63 %. Минерально-сырьевая база золота России слагается коренными месторождениями (более половины) россыпными - 20 %, и комплексными - 30 %.
Наиболее значительными по добыче и запасам золота являются Северный район России (0,2 и 1,7 % от уровня РФ), Северо-Кавказский - (0,6 и 1,5 %), Уральский - (11,6 и 17,1 %), Западно-Сибирский - (1,5 и 3,5 %), Восточно-Сибирский - (24,3 и 32,3 %) и Дальневосточный - (61,8 и 43,9 %). Значительные запасы золота накоплены в техногенном сырье (отвалы, хво-стохранилища и т.п.). Характерными особенностями месторождений России являются упорность и сложные горнотехнические условия разработки при сравнительно высоком содержании металлов в рудах.
Возможности расширения сырьевой базы имеются на Урале, юге Западной Сибири, Красноярского края, в Хакасии, Туве, Бурятии, Амурской и Читинской областях, в южной Якутии и Хабаровском крае. В этих регионах можно ожидать выявления россыпей традиционных типов. Нетрадиционные типы россыпей предполагаются в Карелии, на Кольском полуострове, на Тиманском кряже, в прибрежной Арктической зоне и других районах.
Крупные (с запасами более 100 т золота) и сверхкрупные (более 500 т) месторождения России сложены рудами золотосульфидного рассеянного типа, с содержанием золота до 5 г/т из категории упорных и трудно-обогатимых.
Освоение большинства сибирских месторождений бедных золотых руд малоперспективно. На старых рудниках горные работы превысили глубину 500 м, где содержание золота редко превышает 5 г/т. Многие горные предприятия отрабатывают бедные руды и целики, оставшиеся после первого этапа отработки. В условиях становления рыночной экономики превалирует ориентация на поиски мелких месторождений с богатым содержанием золота. Однако распыление дорогостоящих объемов на мелкие объекты снижает эффективность
геологоразведочных работ и темпы прироста запасов рудного золота.
Чтобы удержать объемы производства золота на должном уровне в мировой практике осваивают новые подходы к обогащению упорных руд, трудность переработки которых объясняется связанностью золота в сульфидах. Во многих случаях рента-бельной оказывается отработка золоторудных месторождений с содержанием 5-12 г/т при использовании относительно малозатратных технологий кучного выщелачивания.
Так, кучное выщелачивание обеспечивает высокие темпы освоения месторождений карлинского типа в США. На месторождении Мурунтау (Республика Узбекистан) наметившийся спад добычи преодолен переработкой складируемых ранее бедных руд, что позволило сохранить производство золота на уровне 80 т.
Резервом увеличения производства золота становится подземное и кучное выщелачивание металлов из ранее отнесенных к некондиционным упорных сульфидных руд.
Реализация этого направления в России зависит от государственной поддержки по аналогии с передовыми золотодобывающими странами мира. В Канаде и Австралии снижают налоги на золотодобычу. В ЮАР золотодобывающие рудники освобождаются от налогов и рентных платежей до тех пор, пока получаемые от добычи золота доходы не компенсируют произведенные затраты, а убыточные предприятия получают дотации государства. В Гане, Колумбии, Папуа - Новой Гвинее золотодобыче предоставлены налоговые привилегии. В Перу, Коста-Рике, Эквадоре установлены закупочные цены, превышающие цены мирового рынка на золото.
Считается, что техногенное золотосодержащее сырье с содержанием золо-
та более 0,5 г/т экономически целесообразно перерабатывать современными геотехнологическими и гидрометаллургическими способами. При этом затраты на извлечение золота оказываются в 3-5 раз ниже затрат традиционных технологиях.
Наращивание конкурентоспособного и рентабельного производства золота основывается на комбинировании традиционной горной технологии с новыми технологиями: кучным и электро - сорбционным выщелачиванием, электрохимическим извлечением золота из упорных сульфидных руд и концентратов, гидрометаллургическим переделом растворов.
Разработка месторождений представляет собой совокупность систем извлечения полезного ископаемого, объединяемых по критерию экономической целесообразности. С изменением экономических условий реализации золота на рынке этот критерий претерпевает изменения и система трансформируется.
Периоды существования систем называются этапами. В зависимости от внешних условий существования систем горное предприятие переживает от одного до нескольких этапов, изменяя технологию производства полезного ископаемого на существующем уровне технологического развития.
Технологическое развитие предприятия зависит от объема и количества наиболее прогрессивных технических новаций своего времени. Основную прогрессивную роль в совре-менном горном производстве играют технологии физико-химические спо-собы переработки добываемого сы-рья, зависящие от технологий измельчения минералов, в том числе взры-вом. С понижением горных работ и ухудшением качественного состава руд на месторождениях количество отходов на единицу выпускаемой
продукции при добыче, обогащении и металлургическом переделе увеличивается. Каждая тонна товарного концентрата образует 5-6 т отходов, формирующих техногенные место-рождения.
Объемы накопленных отходов столь значительны, а возможности их использования настолько разнообразны, что их учет требуется наравне с природными ресурсами. Подавляющая часть накопленных отходов процесса обогащения и металлургического предела содержит ценные компоненты, представляющие интерес с позиций их повторного извлечения.
Наибольшее количество золотосодержащих хвостов складировано в хво-стохранилищах обогатительных фабрик. Однако, низкое содержание золота в хвостах, например, 0,12 г/т в Зырянов-ском и 0,62 г/т в Чашинском хвостохра-нилищее осложняет повторное извлечение. Наиболее приемлемыми для извлечения золота являются хвостохранили-ща с содержанием 1,2-1,5 г/т.
Среднегодовой выход хвостов с одной фабрики по предприятиям золотодобычи -200-250 тыс. т. Наибольший выход упорных хвостов на фабриках имеет место за счет выхода некондиционного пиритного концентрата и при переработке мышьяковистых руд.
Хвосты обогащения руд, занимая огромные площади земли, наносят ощутимый вред окружающей среде, поэтому уменьшение объемов отходов обогащения руд и извлечение из накопленных отходов полезных компонентов с утилизацией вторичных отходов - актуальная задача науки.
Учитывая то, что в золотосодержащих отходах горно-обогатительных предприятий содержание золота находится на допустимом для извлечения уровне (0,7 -2,0 г/т), затраты на их переработку будут ниже затрат на добычу руды
и ее последующую переработку и целесообразность извлечения золота из отходов обогатительного производства экономически оправдана.
Отходы обогащения золотосодержащих руд характеризуются разнообразием вещественного состава и физикомеханических свойств. Они представляют собой глубоко перетертую массу, отличающуюся от исходной руды только более низким содержанием основных и попутных компонентов.
Степень измельчения руд для обогащения зависит от размеров зерен рудных компонентов. Наиболее тонкого помола требуют золотосодержащие руды - 5 + 0,044 мм.
По физическим свойствам хвосты флотационного обогащения руд близки к эоловым пескам бесструктурностью, легкой развеваемостью, высокой водопроницаемостью и низкой влагоемкостью. Они состоят из тонких песков и шламов с во-донасыщением от 20 до 50 %, плотностью от 2,5 до 4,5 г/см3, объемным весом 1,3 -2,5 т/м3. Содержание глинистых частиц в хвостовой пульпе колеблется от 5 до 50 %.
Технология обогащения руд не позволяет полностью извлечь золото. С хвостами теряется значительная часть полезных компонентов. Поэтому отходы извлекающих золото фабрик представляют практический интерес для повторного извлечения золота и других ценных компонентов (серебро, платина и др.).
Вариант геотехнологии на заключительном этапе разработки месторождений выбирается с учетом геологоминералогической характеристики месторождения, полученной на первых этапах разработки (таблица).
89
Критерии выбора Технология выщелачивания
Кучное выщелачивание Подземное выщелачивание Скважинное выщелачивание
Географо-экономические условия
Климат Теплый, умеренный Теплый, умеренный, суровый Теплый, умеренный
Рельеф поверхности Равнинный Равнинный, расчлененный Равнинный
Освоенность районы Освоенные районы Различная
Состояние горных работ Карьер Рудник Совмещение с горными работами нежелательно
Горно-геологические условия месторождения
Тип месторождения Скальные массивы, коры выветривания Скальные массивы Коры выветривания скальных месторождений
Морфологический тип рудных тел - Штокверки, крутопадающие жилы Пологозалегающие и крутопадающие тела
Состояние горного массива - Зоны дробления, сланцевания, трещиноватости Зоны дробления, песчано-галечные отложения
Глубина залегания рудных тел, м - От 50-60 до 500 От 20-30 до 700-1200
Мощность рудных тел - Без ограничения Без ограничения
Гидрогеологические условия
Обводненность рудных тел - Водопритоки 100-300 м/ч Обводненные рудные тела
Характер водоупоров Подстилающий региональный Верхний и нижний региональные, локальный
Минерализация вод - Пресные, слабосоленые Слабоминерализованные
Коэффициент фильтрации в массиве - 0,5 - 5,0 м/с. 0,5 - 20 м/с.
Температура вод, С0 - От +4 до +40 От +4 до +80
Геотехнологические свойства руд
Тип минерализации Убого-сульфидный, окисленные Убого-сульфидный, окисленные
Окисленность руд Окисленные Разно-окисленные
Характер рудной минерализации Прожилковый, вкрапленный Без ограничения
Содержание глинисто-алевролитовой фракции, % 5-15 3-5 До 20
Перспективы выщелачивания золота из кондиционного сырья и отходов начальных этапов разработки месторождений связаны с проблемой обеспечения заданного гранулометрического состава отбиваемой от массива руды.
При взрыве скважинного заряда в массиве горных пород формируются зоны регулируемого и нерегулируемого дробления. Зоны нерегулируемого
дробления отрицательно влияют на процесс дробления породы взрывом, так как в их пределах главным образом формируются крупные фракции дробленого продукта, в том числе негабаритные.
Задачей оптимизации является установление зависимости между крупностью минеральной частицы и параметрами извлечения металлов в раствор с учетом характера минерализации.
Ежегодно на карьерах России взрывным разрушением добывается около 3
3
млрд м скальных горных пород с использованием 2 млн т взрывчатых веществ. При взрывной подготовке горных пород к выемке учет свойств массива, взрывчатого вещества и параметров процессов экскавации, транспортирования, переработки важен в техникоэкономическом и экологическом аспектах.
Анализом литературных публикаций установлено:
- теоретическая база для выбора и назначения геотехнологических параметров выщелачивания золота нуждается в обобщении и систематизации;
- нуждаются в уточнении теоретические положения о диффузионном растворении золота и его фильтрационном переносе в штабеле хвостов;
- требуют уточнения технологические особенности переработки хвостов флотационного обогащения, в том числе, расхода реагентов и оптимизация времени их выщелачивания;
- нуждается в обосновании понятие заключительный этап разработки месторождений как компенсация потерь предыдущих этапов;
- нуждаются в уточнении научные основы параметры взрывного дробления руд по критерию извлечения металлов в раствор.
Особую актуальность приобретает методика определения граничных условий выщелачивания для золотодобычи на основе единого критерия оценки эффективности отработки запасов, включающая оценку их ценности на различных этапах разработки месторождения.
Отсутствие научно-обоснованных
границ применения выщелачивания металлов не позволяет определять кондиции для данной технологии и выделять ту часть промышленных запасов месторождений и образо-ванных на первых этапах разработ-ки месторождений, которая может быть освоена на заключительном этапе.
Выщелачивание, как геотехнология эффективного извлечения металлов из бедных и окисленных медных и урановых руд, находится в стадии промышленного освоения, а окисленных и сульфидных руд золота - еще в стадии разработки.
Опыт подземного выщелачивания металлов, за исключением урана сравнительно мал. Активны исследования по извлечению меди и пока еще не достаточно исследований по выщелачиванию золота, что повышает актуальность исследований аспектов указанной проблемы.
Развитие минерально-сырьевой базы золота постреформенной России зависит от прогресса технологий извлечения золота из отходов первых этапов разработки золоторудных месторождений.
Технологические задачи этого направления решаются в рамках проблемы
компенсации общепринятой селективной отработкой месторождений с приоритетом добычи относительно более богатых руд на первом этапе разработки и рациональным складированием отбитых бедных руд и оставлением не отбитых запасов бедных руд для второго и последующих этапов.
Наращивание конкурентоспособного и рентабельного производства золота основывается на комбинировании традиционной горной технологии с физикохимическими геотехнологиями: кучным и электро-сорбцион-ным выщелачиванием, электрохимическим извлечением золота из упорных сульфидных руд и концентратов, гидрометаллургическим переделом растворов на смолах.
Если извлечение металлов из бедных и окисленных медных и урановых руд, находится уже в стадии промышленного освоения, то из окисленных и сульфидных руд золота - еще в стадии разработки.
Сырьем для извлечения золота являются отходы флотационного обогащения руд. Занимая огромные площади, аккумулируя значительное количество металлов и нанося ущерб окружающей среде, отходы промышленных предприятий практически не используются, а извлечение металлов из них составляет лишь сотые доли процентов от исходного количества.
Подавляющая часть накопленных отходов обогащения и металлургического передела содержит большое количество ценных компонентов, представляющих интерес с позиций их повторного извлечения современными технологиями. В мировой практике даже пассивное золото из бедных и забалансовых руд с содержа-нием 1,2-0,6 г/т или отходов
горного и обогатительного производства с содержанием 0,6-0,3 г/т извлекается методами выщелачивания с достаточной экономической эффективности.
Рост производства золота сдерживается, в основном, факторами экономического характера. Значительные массы золота в хвостохранилищах обогатительных фабрик остаются невостребованными из-за его низкого содержания и отсутствия эффективных технологий извлечения.
Мировая практика свидетельству-ет, что отходы обогатительного производства, в том числе золотосодержащие, могут эффективно перерабатываться современными геотехноло-
гическими и гидрометаллургическими методами. При этом капитальные затраты на производство золота могут быть снижены в 3-4 раза, себестоимость - в 1,5-2 раза.
Если технологии извлечения золота из низкосортных и некондиционных окисленных руд на ряде предприятий освоены, то извлечение золота из хвостов флотации разработано явно недостаточно.
Широкое внедрение геотехнологии с выщелачивание хвостов позволит увеличить объем производства золота при относительно небольших затратах. Это продлит сроки функционирования предприятий за счет вовлечения в эксплуатацию бедных руд и отходов производства. Переработка отвалов и хвостов обогащения уменьшит нагрузку на окружающую среду и ускорит рекультивацию земель, занятых отходами обогащения. Выщелачивание становится важным дополнением к применяемым горным технологиям.
------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Голик В.И., Комащенко В.И., Логачев А.В., Батылин Д.А. Практика применения инновационных физико-химических технологий разработки месторождений. Ресурсовоспроизводящие, малоотходные и природоохранные технологии освоения недр. Международная конференция. М.-Караган-да. РУДН. 2007.
2. Голик В.И., Шелкунова Т.В., Логачев А.В. Добыча полезных ископаемых комбинированными технологиями выщела-чивания. Межд.
конф., г. Сибай, 2007. Магнитогорск. МГТУ, 2007.
3. Голик В.И., Логачев А.В. Природоохранное использование техногенных ресурсов горного производства. Горнодобывающий комплекс России: состояние, перспективы развития. Владикавказ.2006.
4. Исмаилов Т.Т., Голик В.И., Дольников Е.Б. Специальные способы разработки месторождений полезных ископаемых. Москва. МГГУ. 2005. ЕШ
— Коротко об авторе ---------------------------------
Логачев А.В. - кандидат технических наук, доцент, ЮРГТУ, Рецензент канд. техн. наук, доцент Т. Т. Исмаилов.
------------------------------------------------------ ТРЕБОВАНИЯ
К РУКОПИСЯМ, ПРЕДСТАВЛЯЕМЫМ ДЛЯ ОПУБЛИКОВАНИЯ В ГОРНОМ ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКОМ БЮЛЛЕТЕНЕ
1. Статья должна содержать следующие сведения:
• аннотацию (не более 300 знаков) на русском и английском языках;
• ключевые слова;
• рецензию с указанием данных рецензента (фамилия, имя, отчество, ученая степень, ученое звание);
• фамилию, имя, отчество автора (авторов), полное название места работы с указанием почтового адреса, ученую степень и звание, телефон, факс, электронный адрес.
2. Рукопись статьи представляется в одном экземпляре в напечатанном виде с приложением конии (включая рисунки, подрисуночные нодниси и таблицы) на любом носителе информации (дискете, СD, DVD) в редакторе Word.
3. На первой странице рукописи проставляется индекс УДК.
4. Статья должна быть подписана авторами.
Файл:
Каталог:
Шаблон:
Заголовок:
Содержание:
Автор:
Ключевые слова: Заметки:
Дата создания:
Число сохранений: Дата сохранения: Сохранил:
Полное время правки: Дата печати:
При последней печати страниц: слов: знаков:
15_Логачев
Е:\С диска по работе в универе\ГИАБ_2008\11\Рубрика С:Ш8еге\Таня\АррВа1а\Коат^\Мкго80й\ШаблоныШогта1Ло1т © В
Гитис Л.Х.
02.09.2008 18:52:00 4
02.09.2008 18:55:00 Гитис Л.Х.
4 мин.
25.11.2008 23:11:00 7
2 648 (прибл.)
15 097 (прибл.)
