Автоклавно- гидрометаллургические технологии в производстве благородных и цветных металлов

Я.М. Шнеерсон — д.т.н., проф., генеральный директор ООО «НИЦ «Гидрометаллургия»
А.Ю. Лапин — к.т.н., технический директор ООО «НИЦ «Гидрометаллургия»

Научно-исследовательский центр «Гидрометаллургия» создан в Санкт Петербурге в 2008 г. руководством компании «Петропавловск» для разработки принципиально новых технологий извлечения золота из «упорных» руд.

«Золотые» интересы компании сконцентрированы в Амурской области в виде 4-х действующих золотоизвлекательных фабрик: Покровка, Маломыр, Пионер, Албын (рис. 1).

На трех ЗИФ запасы «легких» (окисленных) руд заканчиваются через несколько лет. Остаются «упорные» сульфидные, требующие специальной подготовки, в частности, разрушения сульфидов: пирита и арсенопирита. Для этого, в основном, и создан НИЦ.

Рис. 1. Карта золоторудных месторождений ГК «Петропавловск» в Амурской области.

НИЦ располагает уникальной экспериментальной базой для отработки и создания автоклавно-гидрометаллургических технологий в производстве благородных и цветных металлов. На экспериментальной площадке в Санкт Петербурге имеются самые передовые лабораторные автоклавные установки со всей необходимой периферией (проботбор, подача реагентов, дистанционное управление с компьютера). Там же имеются участки пробирного анализа, аналитическая лаборатория и экологические установки для утилизации стоков и отходящих газов.

Важным шагом явилось проектирование и создание автоклавной пилотной установки (АПУ) на базе опытного цеха в Благовещенске (рис. 2). АПУ позволяет в непрерывном режиме отрабатывать автоклавные процессы при температурах до 230°С и давлениях до 50 атм. Вместе с результатами лабораторных исследований эксперимент на АПУ позволяет уточнить отдельные параметры и показатели технологии, а также создать математическую модель процесса. На основании последней с минимальным риском может быть выбрано основное оборудование для автоклавного процесса.

Пилотная установка, кроме собственно автоклава, обеспечивает отработку и периферийных операций: измельчение материалов, атмосферные переделы (кислотная обработка, кондиционирование, известковое кипячение, нейтрализация кислых пульп), обезвоживание (сгущение, фильтрация), цианирование. Параллельно с технологическими экспериментами на АПУ проводятся испытания стойкости металлургического оборудования: насосов, внутренних элементов автоклавов и самоиспарителей.

Рис. 2. Автоклавная пилотная установка в Опытном цехе г. Благовещенск.

Опираясь на результаты собственных исследований и полупромышленных испытаний, НИЦ создал надёжную и эффективную технологию переработки золотосодержащих концентратов, выделяемых из упорных руд месторождений Маломыр и Пионер. Технологии основаны на автоклавногидрометаллургических процессах вскрытия сырья и имеют отличия для каждого месторождения в силу специфичности состава руд. Всего проведено около 800 лабораторных экспериментов и более 80 непрерывных испытаний на АПУ.

В 2011–2012 гг. компания Оутотек и Инжиниринг Группы Компаний «Петропавловск» с участием НИЦ выпустили рабочий проект разработанной технологии, схема которого представлена на рис. 3.

Основное оборудование выбрано по тендеру, изготовлено, доставлено на площадку и большинство уже смонтировано (рис. 4 и 5). Изготовителями его являются, главным образом, иностранные копании: КНР, Финляндия, США, Германия, Италия, и др. Запуск завода предполагается в 2016–2017 гг.

Задачами НИЦ для ГК «Петропавловск» в настоящее время являются:

• сопровождение поставок оборудования от места изготовления до промплощадки;
• разработка технической документации: проекты технологических инструкций, заготовки для паспортов сосудов, работающих под давлением;
• совершенствование технологии ПАГК для повышения извлечения золота.

Одновременно с работами по проблемам «Петропавловска» НИЦ, являясь финансово самостоятельной организацией, с момента создания активно сотрудничает с другими компаниями, выполняя работы по прямым договорам. Основными заказчиками НИЦ среди сторонних организаций являются:

• ЗАО «Золотодобывающая компания «Полюс»;
• Группа компаний «Русская платина»;
• ТОО «Юбилейное», Казахстан;
• ООО «Байкальская горная компания»;
• ООО «Онего–Золото»;
• Outotec Oyj.

Многоплановость работ предопределяет многообразие исходного, в основном сульфидного, сырья и требует изучения и подбора специфических условий его переработки. Главным направлением НИЦ является отработка технологий извлечения ценных металлов из золотоносных месторождений. В процессе исследований рудных материалов ГК «Петропавловск», а также некоторых других месторождений было опробовано более 20 различных золотосодержащих руд, концентратов и промпродуктов. Главные из них представлены в табл. 1 и на рис. 7.

№ п/п	Fe, %	As, %	S, %	FeS2, %	FeAsS, %	FeS, %	Sb2S3, %	Au, г/т	Извлечение золота, %
1	8,7	3,07	4,9	6,8	6,7	0	0	15	94,0
2	18	4,3	14,6	23,9	9,4	0	0	31	93,4
3	20,2	3,8	17,9	30,5	8,3	0	0	37	96,3
4	22,5	5,3	19,7	32,7	11,6	0	0	52	99,0
5	19,7	0,7	20,4	37,7	1,4	0	0	26,5	99,5
6	25,4	0,7	25,9	48,0	1,5	0	0	35	94,5
7	28,9	3,4	29	51,7	7,3	0	0	29	98,3
8	31,9	2,4	34,2	62,2	5,2	0	0	41,5	94,6
9	36,1	1,8	38,5	70,7	3,9	0	0	60	99,5
10	21,2	4,3	14,8	4,8	9,4	24,7	4,6	61	96,6
11	25,6	6,8	19,2	9,2	14,9	25,4	7,1	41	96,4
12	39,9	2,5	28,7	7,9	5,6	48,6	3,2	36	95,5
13	37,6	32,7	19,2	24,6	71,1	0	0	80,4	93,0
14	27,6	10	25,8	40,3	21,7			36,5	92,5

Табл. 1. Химический и минералогический составы исходных материалов.

Колебания в составе сырья очень значительны. Содержание основных минералов (пирит, арсенопирит, пирротин) для разных материалов отличается в разы. Но для каждого из них подобран режим, обеспечивающий высокое значение главного показателя технологии — извлечения Au. Во всех случаях извлечение золота в гидрометаллургическом цикле колеблется в достаточно узком пределе от 92 до 99,5%.

Рис. 3. Автоклавно-гидрометаллургическая технология Покровского АГК для переработки упорных руд месторождений Маломыр и Пионер.

Нюансы технологии для каждого вида сырья определены экспериментально. Отдельные технические решения зафиксированы в 2-х патентах, имеющихся в распоряжении сотрудников НИЦ. Технология и оборудование для ПАГК (рис. 3) подобраны таким образом, чтобы завод мог перерабатывать сырьё любого (из опробованных) состава. Если закончится хотя бы на время собственное сырье, предприятие сможет перейти на концентраты (руды) других месторождений, основными сульфидными минералами которых являются пирит, арсенопирит и пирротин а также их смеси.

Общими условиями автоклавного процесса являются:

• крупность материала ≥ 90% кл. -40 мкм;
• температура АОВ 200–230°С;
• давление кислорода 0,5–0,7 МПа;
• продолжительность АОВ 0,5–0,8 ч;
• кондиционирование пульпы после АОВ;
• + know how.

В любом случае гарантировано высокое извлечение золота в сплав доре.

Одновременно с чисто «золотыми» проектами НИЦ располагает разработками для извлечения меди и серебра из сульфидно-оксидного минерального сырья сложного состава. Например, для уникального Cu-Ag сырья Удоканского месторождения (Байкальская горная компания) разработана оригинальная автоклавно-гидрометаллургическая технология, ориентированная на извлечение в товарные продукты, как меди, так и серебра. Извлечения этих металлов составляют 99 и 95% соответственно. В настоящее время разработка патентуется. Близкая технология создана и для Cu-Au-Ag сырья месторождения Юбилейное, Казахстан.

Заслуживает внимания созданная сотрудниками НИЦ технология переработки богатых Cu-Ni-Pt сульфидных продуктов — файнштейнов также с использованием автоклавно-гидрометаллургических технологий. Гидрометаллургические схемы выделения металлов из файнштейнов известны и применяются на зарубежных предприятиях. При этом переработка медного остатка осуществляется как пиро- (например, Харьявалта, Финляндия), так и гидрометаллургическими методами (например, Рустенбург, ЮАР). Однако нигде не применяется технология выделения серы в элементарной форме и в виде товарного продукта — серы технической. Такой процесс применительно к Норильскому сырью разработан нами и представлен на рис. 8. Оригинальный фрагмент выделен цветом.

Рис. 4. «Внутренности» футерованного автоклава.

В данной разработке привлекает 3 обстоятельства:
1. Автоклавногидрометаллургическая технология с переводом S2- ——> S0 отличается экономичными параметрами: температура 100-125°С, расход кислорода 860–950 нм3 на т. серы в медном остатке;
2. Процесс автоклавной выплавки серы с получением S товарной хорошо освоен на НМЗ (Норильск), где устойчиво работает уже 35 лет;
3. Технология и оборудование НМЗ соответствует требованиям представленной технологии и при необходимости может быть приспособлено для переработки богатого сульфидного сырья (файнштейна).

Известны и другие технологии переработки сложного нестандартного сырья, содержащего цветные и благородные металлы, разработанные сотрудниками НИЦ «Гидрометаллургия».

Рис. 5. Коммуникации Покровского АГК (кислородная станция).

Деятельность НИЦ не ограничивается исследованиями и полупромышленными испытаниями. Мы доводим свои разработки до выпуска Технологических регламентов, Техникоэкономических обоснований, а также активно участвуем в создании проектов и содействуем их реализации.

Заключение

Качество сырьевой базы благородных и цветных металлов в последние годы заставляет искать нестандартные пути переработки руд и концентратов, обеспечивая при этом комплексное извлечение в товар ценных компонентов.

Рис. 7. Сравнение минералогического состава исходного сырья.

Созданный компанией «Петропавловск» научный центр «Гидрометаллургия» в состоянии решать такие задачи, как для золотых месторождений Амурского региона, так и для других объектов, имеющих в своём сырье упорные трудно извлекаемые металлы. Центр оснащён самым современным автоклавно-гидрометаллургическим оборудованием, включая постоянно действующую пилотную установку в Благовещенске.

Создаваемый в Амурской обрасти Покровский АГК будет способен перерабатывать упорные золотосодержащие концентраты различного состава и различной степени «упорности», имеющиеся как в группе компаний «Петропавловск», так и в других регионах России.

Рис. 8. Технология переработки богатых Cu-Ni файнштейнов, содержащих благородные металлы.

В активе НИЦ имеются оригинальные хорошо отработанные гидрометаллургические технологии для извлечения цветных и благородных металлов из различных многокомпонентных руд и концентратов.

---

ООО «Научно-исследовательский центр «Гидрометаллургия»
196247, г. Санкт-Петербург, Ленинский проспект, 151.
Тел./факс: (812) 600-77-45, (812) 600-77-46,
(812) 600-77-01.
E-mail:src@gidrometall.ru
www.gidrometall.ru

Опубликовано в журнале «Золото и технологии», № 1 (23)/март 2014 г.