Опыт «Иргиредмет» в области техники и технологии извлечения золота

В.Е.Дементьев —  Генеральный директор АО «Иргиредмет», кандидат технических наук, заслуженный металлург РФ
Г.И.Войлошников —  заместитель генерального директора по научной работе и инновациям, доктор технических наук, профессор

Введение

НИИ «Иргиредмет» создан на базе Иркутской золотоплавильной лаборатории, которая с 1871 года являлась первым научным учреждением Сибири и Дальнего Востока, изучавшим вещественный состав и технологические свойства минерального сырья. Долгие годы он функционировал как головной научно-исследовательский институт золотодобывающей промышленности Советского Союза. С 1993 г. преобразован в открытое акционерное общество «Иркутский научно-исследовательский институт благородных и редких металлов и алмазов» (ОАО «Иргиредмет»), сохранив профиль основной деятельности. 

В настоящее время АО «Иргиредмет» — комплексная инжиниринговая компания, которая занимается практически всеми вопросами рудной и россыпной золотодобычи, включая весь спектр исследовательских и проектных услуг (от геологии до аффинажа золота и защиты окружающей среды), поставку оборудования и реагентов и т.п., в т.ч. строительство объектов «под ключ». Помимо услуг в освоении месторождений золота, которые являются основным направлением деятельности института, Иргиредмет занимается также вопросами переработки минерального сырья, содержащего алмазы, цветные, редкие и благородные металлы, железо, нерудные минералы (графит, флюорит и др.).

Основные направления работ по технологии извлечения золота

Характерной особенностью современной золотодобычи является вовлечение в переработку месторождений с низким содержанием ценных компонентов, сложных по горно-геологическим условиям и вещественному составу; упорного к переработке традиционными методами сырья. Это требует постоянного поиска экономичных технологий ведения горных работ, обогащения и металлургии, использования новых высокоэффективных процессов и оборудования. Для разработки новых технологий и оборудования в Иргиредмете выполняются НИР и ОКР, финансируемые из прибыли. Ряд новых работ выполняется специалистами, обучающимися в аспирантуре Иргиредмета. 

Предварительное обогащение

Важное значение для освоения рудных месторождений с низким содержанием золота представляют процессы предварительного обогащения (рентгенорадиометрическая и оптическая сепарация, тяжелосредное обогащение и др.). «Иргиредмет», по сути, является автором и разработчиком технологии рентгенорадиометрической сепарации (РРС) для золотосодержащих руд. Только за последние годы проведены исследования на золотосодержащих рудах более чем 50 месторождений, в том числе опытно-промышленные испытания на 7 месторождениях, по результатам которых разработаны технологические регламенты для проектирования рудосортировочных комплексов предварительного обогащения на основе РРС. Разработан и внедрен на золоторудном месторождении Надежда (Магаданская область) рентгенофлуоресцентный сепаратор нового образца СРФ6-150 «Ангара», отличающийся повышенной чувствительностью и производительностью. Существенно обновлена методическая база РРС на основе новых разделительных признаков и алгоритмов сортировки, что открывает новые перспективы и технологические возможности. Обогащение в тяжелых средах хорошо освоено специалистами института применительно к технологии извлечения алмазов. Возможность использования указанного метода для ряда золотосодержащих руд подтверждена результатами выполненных исследований.

Рис. 1. Здание Иргиредмета, общий вид. Иркутск

Обогащение

Эффективные технологии обогащения, включая гравитацию, флотацию, манитную и электростатическую сепарацию и др., успешно применяются Иргиредметом для минерального сырья различного типа (золотосодержащие, полиметаллические, железные и другие руды). При этом максимально учитываются данные минералогических исследований. Исследования процессов рудоподготовки (дробление, измельчение, классификация, сгущение, фильтрация и т.п.) и обогащения осуществляются с использование современных отечественных и зарубежных методик и оборудования.

За последнее время специалисты-обогатители приняли участие в разработке технологий переработки руд месторождений цветных металлов, таких как Рубцовское, Тидит, Мизек, Бозымчак, Озерное, Тавт, Шануч, Назаровское, Прогноз и др., а также золотосодержащих месторождений: Олимпиадинское, Валунистое, Агинское, Рябиновое, Тас-Юрях, Юбилейное, Покровка, Пионер, Маломыр, Березитовое, Голец-Высочайший, Невское, Васильевское, проведена реконструкция Коммунаровской, Кочкарской ЗИФ и др. 

Кучное выщелачивание

В настоящее время одним из главных способов вовлечения в отработку руд с низким содержанием благородных металлов является кучное выщелачивание. Сегодня кучное выщелачивание используется более чем на 20 предприятиях РФ, в том числе на объектах, расположенных в суровых климатических условиях. Большинство промышленных установок КВ — высокорентабельного и экологически безопасного метода извлечения золота — построены и введены в эксплуатацию при непосредственном участии специалистов Иргиредмета. Последними примерами работ по КВ являются испытания, проведенные для месторождений Гросс («Нордголд») и Благодатное («Полюс»). 

Эффективным вариантом переработки глинистых руд является комбинированная технология «фабрика-куча», когда иловая фракция руды перерабатывается в агитационном режиме, а кристаллическая — методом кучного выщелачивания. Указанная технология внедрена на месторождении Пионер (ГК «Петропавловск»).

Рис. 2. Предварительное обогащение руд на месторождении «Надежда», Магаданская область

Подземное выщелачивание

Перспективным, но еще мало используемым в практике, является подземное выщелачивание золота. На основе теоретических и прикладных исследований Иргиредметом разработаны критерии оценки и выбора золоторудных объектов для подземного выщелачивания, определены возможности использования малотоксичных растворителей золота. Несомненно, этот метод добычи золота найдет практическое применение и позволит вовлечь в отработку бедные месторождения, которые сегодня относятся к забалансовым. Возможность его использования определяется прежде всего гидрогеологией месторождения и вещественным составом перерабатываемых руд (наличие сульфидов, карбонатов и т.п.).

Рис. 3. Лабораторные исследования по обогащению руд на флотомашине Outotec

Технологии переработки упорных руд и концентратов

Институт имеет большой опыт по переработке упорных руд и концентратов. Исследования упорных руд, содержащих капсулированное в сульфидах золото, показали возможность удовлетворительного его извлечения при использовании вариантов биоокисления, автоклавного окисления, окислительного обжига, нецианистых растворителей для окисленных кеков и др.

Разработанные к настоящему времени основы биометаллургической технологии в сочетании с промышленным опытом использования её за рубежом и в России позволяют рассчитывать на её успешное внедрение на предприятиях РФ. Ниже представлен перечень месторождений, для которых институтом проведены исследования по биоокислению сульфидов: Ключи, Тасеевское, Дарасун, Олимпиада, Кючус, Албазино, Березняки, Бакырчик, Бестюбе, Жолымбет, Ак-Су, Ангрен, Зармитан, Кокпатас, Даугызтау, Майское, Боголюбовское, Ведуга, а также кубинское месторождение Делита и рудник «Сальсинь» (Франция). 

Весьма перспективной представляется технология кучного бактериального вскрытия упорных руд. Институт ведет работы в этом направлении применительно к рудам цветных и благородных металлов. Выполнены исследования по автоклавному вскрытию концентратов ряда месторождений (Тасеевское, Пионер, Маломыр, Березняки и др.). 

Значительные успехи достигнуты в повышении извлечения золота в гидрометаллургических процессах. Рентабельную переработку упорных сульфидных руд, содержащих сорбционно-активный углерод, обеспечивает новая гравитационно-флотационная технология с интенсивным цианированием концентратов. Она позволяет извлекать золото из руд с содержанием менее 1,5 г/т.

Рис. 4. В настоящее время осуществляется строительство площадки КВ на одном из месторождений Хабаровского края

Сорбционные технологии извлечения металлов

Разработки Иргиредмета в области сорбционной технологии извлечения золота и серебра анионитами и активными углями, включая операции сорбции, десорбции, электролитического выделения металлов, регенерации сорбентов, а также аппаратуру для их осуществления, успешно реализованы на предприятиях РФ.

Переработка комплексных руд

Важным направлением работ института является извлечение металлов из комплексных руд (медные, полиметаллические, никелевые, платиноидные, золото-сурьмяные, золотосеребряные, марганцовистые золотосеребряные, висмутсодержащие, редкометалльные и др.). Примером последних работ в этой области являются разработка технологий эффективной переработки золото-медных руд, обеспечивающих кратное снижение расхода реагентов на гидрометаллургию и попутное извлечение меди, разработка технологии переработки золотовисмутовых руд и др.

Одним из существенных техногенных ресурсов для извлечения драгоценных, цветных и черных металлов являются отходы производства серной кислоты — огарки после обжига пиритных концентратов. В Иргиредмете проведен комплекс исследований по выбору рациональной технологии комплексной переработки этих продуктов. Технология прошла полупромышленные испытания на пилотной установке в непрерывном режиме с полным оборотом растворов. 

Рис. 5. Установка интенсивного цианирования гравиоконцентратов «АВГУСТ»

Разработка технологического оборудования

Значительное внимание институтом уделяется аппаратурному оформлению процессов извлечения золота.

Гидрометаллургическая переработка гравитационных концентратов может осуществляться на малогабаритных установках цианирования на основе импульсных конусных реакторов «АВГУСТ», разработанных в институте, которые имеют ряд преимуществ в сравнении с зарубежными аналогами.

Успешным примером использования такого оборудования являются Покровская ЗИФ (ГК «Петропавловск»), прииск «Соловьевский», ЗИФ ГОКа «Юбилейный» (ГК «Русская платина») и др.

Разработаны конструкции сорбционных аппаратов для извлечения металлов из растворов и пульп, автоклавные установки для десорбции золота с насыщенных активных углей, конструкции электролизеров для осаждения золота и серебра из кислых тиокарбамидных и щелочно-цианистых растворов, рудно-термические печи для плавки золотосодержащих продуктов.

Впервые в мировой практике Иргиредметом испытаны и применены колонны с жалюзийными насадками в цикле сорбционного выщелачивания золота из руды по технологии «смола в пульпе». Опыт Олимпиадинской ЗИФ (ЗАО ЗДК «Полюс») показал, что применение таких колонн позволяет наиболее рационально использовать производственные площади при существенной экономии энергоресурсов и при значительном снижении расхода сорбента. Предложенные аппараты успешно использованы для технологии «уголь в пульпе» на Новокочкарской ЗИФ (Южуралзолото) и ЗИФ Васильевского рудника.

В области гравитационного обогащения россыпей и руд разработаны и проходят испытания на предприятиях новые обогатительные аппараты (цент робежно-барботажные концентраторы, центробежно-отсадочные машины и др.). Разработаны и реализованы варианты гравитационного обогащения бедных сульфидных руд с использованием как традиционного, так и нового оборудования и с интенсивным цианированием концентратов без применения флотации.

Рис. 6. Установка высокотемпературной десорбции

Экология

Для обеспечения экологической чистоты используемых технологий изучаются методы кондиционирования оборотных растворов ЗИФ, конверсии тиоциататов в цианиды, обезвреживания отходов под действием природных факторов. Выполняются исследования по миграции техногенных веществ в природе — с разработкой технологии предотвращения или снижения ущерба окружающей среде.

Россыпное золото

Несмотря на снижение доли россыпной золотодобычи по сравнению с рудной, Иргиредмет продолжает развивать инжиниринговую деятельность в этой сфере. Так, специалисты института занимаются усовершенствованием технологии россыпной золотодобычи, с вовлечением в переработку все более сложных по глубине и форме залегания россыпей со значительной долей содержания тонкого золота. Геологи и горняки разрабатывают технико-экономические оценки россыпных месторождений. Производится поставка обогатительного оборудования.

Среди самых значимых событий последних лет для Иргиредмета в области россыпной золотодобычи стало строительство 400-литровой драги 400Н №1 на месторождении реки Большой Куранах, Республика Саха (Якутия).

Рис. 7. Колонны с жалюзийными насадками

Вклад Иргиредмета в развитие золотодобычи Иркутской области

Для россыпных золотодобывающих предприятий Бодайбинского района специалистами Иргиредмета выполнен также значительный объем работ: 

• для ЗДК «Лензолото» была выполнена Программа развития добычи золота из россыпей, разработаны рекомендации по совершенствованию технологии обогащения для конкретных объектов золото-добычи;
• на основе вещественного состава песков разработаны технологические схемы обогащения, позволяющие наиболее полно извлекать золото мелких классов на таких объектах, как артель старателей «Вачинское», ЗАО «Дальняя тайга», ЗАО «Светлый», ЗАО «Севзото» и др;
• определена эффективность работы обогатительных узлов ряда действующих драг с шлюзовой технологией обогащения и доказана необходимость совершенствования технологии обогащения с применением современных обогатительных аппаратов на ЗАО «Светлый», драгах № 66 и 134;
• разработана технология обогащения и конструкторская документация для модернизации обогатительных узлов драг на ЗАО «Светлый» (№ 134 и 66) и ЗАО «Дальняя тайга» (№ 13) с пол-ным исключением шлюзов из технологического процесса. Реконструированный узел с использованием отсадочных машин «Труд-12» и МОД-ЗМ1 введен в эксплуатацию на указанных драгах, что позволило на 15–18 % повысить извлечение золота за счет более полного улавливания его мелких классов;
• по технологии, разработанной АО «Иргиредмет», смонтирован и запущен в эксплуатацию ЗАО «Светлый» бочечный промывочный прибор производительностью 100 м3/ч с отсадочной технологией обогащения с использованием отсадочных машин и концентрационных столов, что обеспечило повышенное извлечение золота на 14–15 % по сравнению со шлюзовой схемой обогащения;
• изучен вещественный состав шлюзовых гравиоконцентратов, разработана рациональная технология их доводки на основе использования гравитационных и магнитных методов обогащения, которая успешно реализована на шлиходоводочных фабриках ЗАО «Севзото» и ЗАО «Светлый»;
• в промышленных условиях в составе скрубберно-бочечного промприбора с развитой центробежно-гравитационной технологией обогащения песков производительностью до 100 м3/ч в опытном порядке испытаны экспериментальные образцы центробежной отсадочной машины и центробежно-барботажного концентратора при обогащении песков россыпи Сухой Лог;
• выполнена технологическая оценка эффективности работы обогатительных узлов с отсадочной технологией обогащения трех крупно-литражных драг (№ 134, 66 и 13), подтвердивших высокий уровень извлечения золота указанной технологией, превышающий 95 %;   
• проведены пусконаладочные работы, регулировка технологических режимов обогатительного оборудования отсадочной технологии обогащения песков на драге № 116 и осуществлен ее ввод в промышленную эксплуатацию.

Еще одним доказательством особого внимания к вопросам россыпной золотодобычи является проведение Иргиредметом в Иркутске технико-экономического совещания «Недра Сибири», ставшего уже традиционным. В 2017 году в работе совещания приняли участие более 50 предприятий из России, Китая, Германии, Монголии.

Рис. 8. Центробежная отсадочная машина (ЦОМ)

Рудное золото

Наиболее значимыми для экономики Иркутской области в настоящее время являются научно-технические разработки АО «Иргиредмет» для рудных месторождений Бодайбинского района, в первую очередь для одного из крупнейших месторождений России Сухой Лог, а также для месторождений Западное, Первенец, Вернинское, Голец Высочайший, Невское, Чертово Корыто, Угахан, Красное. Близкие по типу руды этих месторождений отличаются относительно низким исходным содержанием золота и повышенной упорностью к цианированию из-за наличия в их составе сорбционно-активного природного углистого вещества. 

В Иргиредмете для руд подобного типа разработана эффективная технология обогащения, исключающая вредное влияние углистого вещества и обеспечивающая минимальное воздействие на экологию района за счет сокращения объемов концентратов, подвергаемых цианированию, подавлению сорбционной активности углистого вещества.

Эта технология прошла апробацию в полупромышленном масштабе и заложена в технологические регламенты для проектирования ряда золотодобывающих предприятий и внедрена на рудниках «Голец Высочайший» и Невское.

Наряду с научно-техническими разработками АО «Иргиредмет» занимается поставками оборудования и реагентов для золотодобывающих предприятий Иркутской области, осуществляет пусконаладочные работы со сдачей новых производственных объектов «под ключ».

Последним примером комплексного внедрения разработок института является пуск золотоизвлекательных предприятий на месторождениях Угахан, Дражное.

Рис. 9. Драга глубокого черпания с емкостью черпака до 400 литров и глубиной черпания до 45 метров

Сухой Лог

С учетом очередного витка освоения месторождения Сухой Лог необходимо отметить участие института в работах по изучению его руд. К работам приступили практически сразу после открытия месторождения, в 1962 году. По результатам работ выпущено более 50 научно-исследовательских отчетов, 4 технико-экономических обоснования кондиций, 9 технологических регламентов (и дополнений к ним) на проектирование предприятий промышленного комплекса (горный цех, золотоизвлекательная фабрика); исследовано порядка 20 технологических проб руды, характеризующих все зоны и участки месторождения; проведено 4 полупромышленных испытания технологии обработки руды, на которых переработано более 1000 т руды. Результаты испытаний положены в основу технического проекта первой очереди строительства золотоизвлекательной фабрики Ленского золоторудного комбината (ЛЗРК).

К 1991 году исследования по поиску оптимальной технологии извлечения золота для Сухого Лога были практически завершены. Для их подтверждения на опытной фабрике Иргиредмета были проведены крупномасштабные опытно-промышленные испытания пробы руды массой 1200 т и получены все данные для проектирования нового предприятия для отработки Сухого Лога — Ленского ЗРК.

В 1995 г. по заданию компании Star Technology Systems (Австралия) в Иргиредмете были проведены дополнительные полузаводские технологические испытания на пробе массой 36 т. Работы выполнялись совместно с институтом ВНИИХТ (Москва) при наблюдательном участии консалтинговых фирм «SRK» и «Bateman» (ЮАР). В результате сравнения 6 вариантов была выбрана оптимальная технология обогащения руд Сухого Лога. Результаты исследований и полузаводских испытаний 1995 года были приняты в основу банковского ТЭО освоения месторождения. 

Рис. 10. Совещание о добыче драгоценных и редких металлов и алмазов из россыпных месторождений проводится Иргиредметом ежегодно

Поиск новых объектов золотодобычи

Не секрет, что минерально-сырьевая база, подготовленная в советские годы, истощается. Поиском и оценкой, как правило, занимаются только крупные недропользователи. В 2016 году специалисты АО «Иргиредмет» начали поисково-оценочные работы на участке «Аунакитский», расположенном в Иркутской области и принадлежащем АО «ЮГК». Институт выполнял геохимическое опробование. В качестве объекта опробования были выбраны ягель и мох, так как преобладающая территория участка занята кедровым стлаником с лишайниковым покровом. Подготовка пробы к анализу производилась на основании специальной методики, разработанной в Иргиредмете, измерение массовой доли элементов проведено масс-спектрометрическим методом с индуктивно-связанной плазмой на спектрометре iCAP–Qc Thermo Fisher SCIENTIFIC.

В результате исследований выделено более десятка аномалий, которые распределены по степени перспективности, так как они могут быть связаны как с рудными телами, так и с незначительными по размеру рудопроявлениями. Площадь поисковых работ составила 33 км2.

Рис. 11. Определение примесных элементов в рудном и нерудном минеральном сырье на масс-спектрометре с индуктивно связанной плазмой

Заключение 

С использованием новых технологических решений, с учетом роста мировых цен на драгоценные металлы, возрастают возможности расширения сырьевой базы золотодобычи с вовлечением в эксплуатацию бедных руд и песков, упорных и комплексных руд, горных отвалов прошлых лет и отходов, накопленных в хвостохранилищах.

На основе накопленного опыта, при наличии современного оборудования, высококвалифицированных специалистов, свидетельств и лицензий на выполнение работ, институт «Иргиредмет» может помочь в освоении любых месторождений. 

Опубликовано в журнале "Золото и технологии" № 4/декабрь 2017 г.