Особенности переработки лежалых хвостов

А.А. Романченко — группа компаний «М-групп», генеральный директор ООО «ЕМС-майнинг», к.т.н., МВА, действительный член «Академии горных наук»



Технологические факторы

Большая часть хвостохранилищ формировалась при переработке более легкообогатимых и богатых руд, с чем мы сталкиваемся сегодня, поэтому использование существующих технологических возможностей, например, тонкого измельчения для довскрытия ценных минералов, даст дополнительное извлечение. Применение новых реагентов с оборудованием и построение современных технологических схем увеличивает показатели обогащения. Также выделение упорных концентратов для дальнейшей переработки технологиями вроде автоклавного выщелачивания, кислородного окисления и других видов выщелачивания дает возможность вовлекать в отработку лежалые хвосты прошлых лет.

Если из золотосодержащих сульфидных руд обогащение велось только для свободного золота методом гравитации, то, вероятно, флотация извлечет золотосодержащие сульфиды. Ранее получаемый флотоконцентрат с содержанием 20–30 г/т не являлся кондиционным (по технологическим возможностям или из-за логистики) и в большинстве случаев складировался отдельно или вовсе не добывался, оказываясь в хвостах. В советское время сульфидные золотосодержащие концентраты с северо-восточных районов для переработки, например, в городе Пласт, должны были иметь кондицию 70–90 г/т. Сегодня с развитием технологий рентабельность в упорных концентратах снижается до 20–40 г/т.

Наличие тонких фракций и их локализация в определенных зонах хвостохранилища может приводить к трудностям их добычи и переработки. Линзы со сплошными глинистыми образованиями в зависимости от наличия в них ценных компонентов либо не перерабатывают из-за смерзания, либо оставляют на переработку в летний период. Также возможен вариант, при котором водонасыщенные глины оставляют на проморозку. Это зависит от количества илов и выбранной технологии переработки.

К положительным факторам, влияющим на технологию, относят:

• отсутствие БВР и дробление;
• сокращение фронта первичного измельчения и удельных затрат на измельчение;
• высвобождение золота;
• образование трещин для проникновения растворов выщелачивания, а также богатых и бедных зон для селективной отработки.

К отрицательным факторам относятся:

• наличие значительного объема локализованных тонких фракций (глин, илов), в большинстве случаев требуется дезинтеграция с низким содержанием, характерное для верхнего слоя от 1 до 3 м окисление сульфидных минералов и образование оксидных пленок на поверхности металлов, наличие вредных и опасных примесей в жидкой фазе.

Логистические факторы

Логистические схемы наиболее выгодны для перевозки концентратов по разным причинам:

• развитый транспорт;
• появление на Дальнем Востоке перерабатывающих предприятий;
• возможность продажи концентратов в Китай и направление их через Владивосток;
• возможна реализация концентратов трейдерами, которые берут их с низкими содержаниями в одной части мира, добавляя к ним богатые — из другой.

Ценность попутного компонента

Кроме пирита попутными сульфидами в золотосодержащих рудах могут быть халькопирит (минерал меди), сфалерит (минерал цинка), галенит (минерал свинца) и другие, содержание которых вместе с уменьшением затрат на добычу позволяет рассматривать их для извлечения. Рекомендуем проанализировать не только возможность извлечения ценного основного компонента, но и попутного. Его извлечение возможно, ведь минимальные промышленные содержания снизились от тех, когда хвостохранилища формировались.


Рис. 1. Изменение содержаний меди от 0,3 % до 1,5 % (минпром 0,5 %), по горизонтам через 5 м и в разрезе

Встречаются ситуации, при которых после отработки оловянного месторождения в хвостах кроме олова присутствует медь с современными содержаниями от 0,2 % (среднее содержание 0,5 %). При этом предприятие ведет работу на хвостах оловянной фабрики, извлекая медь в кондиционный концентрат с минимальным измельчением лежалых хвостов.

Распределение ценных компонентов

Один из основных моментов — распределение ценного компонента в объеме хвостохранилища. Это техногенное образование, на которое не оказывали влияние геологические процессы, поэтому выдержанных рудных тел в них нет.

Классические особенности распределения:

• пляжные зоны более зернистые и могут быть естественным путем обогатимы, но требуют доизмельчения;
• прудковые и центральные зоны представлены более иловыми фракциями, которые могут не только содержать уже свободные минералы, но и быть абсолютно пустыми или труднообогатимыми (окисленными или тонких фракций).

Однако это касается скорее гравитируемых полезных ископаемых. Для сульфидной группы не всегда все однозначно, поэтому требуется геологоразведка, так как распределение элементов в хвостохранилище всегда неравномерное как по содержанию (в плане и по глубине), так и по фракционному составу. Следовательно для разных зон хвостохранилища могут требоваться различные технологические приемы.

На распределение и формы нахождения полезного ископаемого в хвостохранилищах влияют:

• способ складирования и месторасположение;
• места сброса хвостов;
• расположение прудковой зоны;
• порядок отработки основного месторождения (сначала богатые и легкообогатимые, затем более бедные);
• сезонность работы предприятия;
• климатические условия;
• обводнение лежалых хвостов;
• срок прошедший после образования хвостов.

На рисунке 1 показаны разрезы блочной модели по хвостохранилищу с распределением содержания меди, по площади и глубине. Заметно неравномерное распределение, поэтому нельзя игнорировать качественные геологоразведочные работы. Просто набрав пробу с пляжа или сделав пару шурфов, нельзя делать выводы об объемах и качестве техногенных запасов.

Выбор способа добычи

Верхние слои хвостохранилищ обычно не содержат влагу, их можно добывать экскавацией и проводить селективную выемку, если требуется. Однако, если в хвостохранилище удерживается вода с некой глубины в достаточном объеме, это затрудняет добычу по сухому.

Если дамба хорошо держит воду, то возможна гидродобыча с транспортировкой пульпы на обогащение. При этом при гидродобыче селективная отработка в границах одной карты невозможна.

Также бывают примеры добычи лежалых хвостов скреперами и другими способами. Выбор способа зависит от состояния хвостохранилища, распределения ценного компонента и последующей технологии переработки.

Воздействие окружающей среды

Процессы окисления для различных полезных ископаемых могут действовать по-разному. Для золотых руд происходит раскрытие металла при окислении сульфидов, для цветных и полиметаллических — окисление может приводить к потере флотационных свойств, а окисление на поверхности золота может снижать его способность к выщелачиванию.

Такие процессы разрушения, как выветривание верхних слоев с образованием трещин, разрушение при промерзании до глубин промерзания, также дают доступ растворам для выщелачивания золота. Образование трещин снижает объемы будущего измельчения.

Водонасыщенность хвостов

В случае удержания дамбой воды в ложе хвостохранилища может накапливаться и оставаться на определенных уровнях жидкая фаза в большом объеме, сопоставимом с объемами хвостов. Это может приводить к двум проблемам.

Во-первых, при сухом способе добычи обводненные хвосты в донной части не всегда возможно добывать. Фильтрация из них требует больше времени и применения различных комбинаций.


Рис. 2. Слева добыча лежалых хвостов, справа фабрика по их переработке, производительность 1 млн т в год, ценный компонент вольфрам

Во-вторых, такая жидкая фаза редко может называться водой. Чаще всего это насыщенные растворы с большим содержанием растворенных элементов, в том числе опасных. Сбрасывать все это в окружающую среду нельзя. Очистка стоит дорого и не всегда рентабельна. Подача данной среды на ОФ может привести к нарушению технологического процесса, что следует учитывать при исследованиях и проектировании.

Состояние хвостохранилища

Часто хвостохранилища остаются заброшенными и не законсервированными должным образом: колодцы и коллекторы разрушены, дамбы дренируют, осадки проходят через хвостохранилище, вымывая продукты растворения в окружающую среду. Без наличия недропользователя некого привлечь к ответственности. Как только у объекта появляется владелец, вопросы водоотведения и сброса избытков приходится оперативно решать. По этой же причине приходится разбираться с вопросом пыления с пляжей до начала добычи путем установки оросительных систем на летний период.

Техногенные месторождения в виде хвостохранилищ являются запасами различного вида минерального сырья. Каждое уникально по расположению, конструкции, составу и распределению хвостов, состоянию ГТС и т.д. Осваивать их выгодно, выбирая со ответствующий подход.

Коллектив компании «ЕМС-майнинг» участвовал в различных проектах по освоению лежалых хвостов и готов помочь недропользователям. Мы проведем консультацию, разработаем ТЭО, организуем геологоразведочные и исследовательские работы, выполним проектную и рабочую документацию с прохождением всех экспертиз. В дальнейшем готовы осуществить поставку оборудования и его пусконаладочные работы с выходом на проектные показатели.

Опубликовано в журнале «Золото и технологии», № 3 (57)/сентябрь 2022 г.