28 Мая 2020, Четверг17:49 МСК
Курсы на 28.05.2020
70,76 -0,24
Au 1 720 +0,70%
Ag 17,94 +0,84%
78,20 +0,00
Pt 867,00 -1,41%
Pd 1 932 -2,25%

Концентрирование золота в гидрометаллургии, опыт внедрения сорбционных технологий.

В настоящее время современные золотоизвлекательные фабрики по переработке золотосодержащих руд включают в технологию процесс сорбции. Это может быть сорбционное выщелачивание золота из пульпы после получения гравио­- или флотоконцентратов, сорбция из растворов чанового или кучного выщелачивания, сорбционное доизвлечение золота из оборотных и сточных растворов.

А.Д. Федотов —  директор по производству ООО «АuriantMining»


Сорбционные процессы увеличивают извлечение золота при переработке золотосодержащих руд, так как позволяют концентрировать из пульп и растворов с низким содержанием золота в твердой и жидкой фазах. Концентрирование золота из 1–2 г/т и 1–2 мг/л до 500–2000 г/т сорбента составляет в 500–1000 раз.

Еще в 1847 г. было отмечено, что активированный уголь может извлекать благородные металлы из растворов. Технология получения активированных углей, повышение их сорбционной способности, а так же разработка в 1952 г. процесса горячей десорбции золота с углей (Задра) позволили активно внедрять эту технологию в производство. В нашей стране активный уголь стали применять для извлечения золота из сточных вод на Балее (Читинская обл.). Уголь с содержанием 1–2 кг на тонну направляли на сжигание в медеплавильное производство.

В 1935 г. впервые были синтезированы ионообменные смолы, а в 1949 г. уже использовали слабо-основную смолу Амберлит для извлечения золота из цианистых растворов. В СССР первые исследования по извлечению золота из цианистых растворов с применением ионообменных сорбентов были выполнены в 1953 г. Плаксиным в «Московском институте цветных металлов и золота». В 1968 г. была запущена крупнейшая в мире золотоизвлекательная фабрика Мурунтау (Узбекистан), использующая технологию ионообменной сорбции золота из пульп. Затем была запущена опытная установка на Лебединской фабрике (Алданзолото). На базе этой технологии были реконструированы и в 1973 г. запущены Нижне­Куранахский ЗИФ, фабрики им. Матросова и Карамкенская ЗИФ на Колыме. 

Основой внедрения сорбционной технологии в схемы переработки золотосодержащих руд явилось решение следующих проблем: синтез селективного по золоту сорбента с высокой механической прочностью, разработка технологии десорбции и регенерации сорбента, создание оборудования для этой технологии. Высокий темп внедрения ионообменной сорбции способствовал накопленный опыт Министерства среднего машиностроения в урановой технологии. Так, например, ими была разработана сорбционная напорная колонна (СНК) для ионообменного сорбента. Сорбционная ионообменная технология извлечения золота при обычном содержании в руде (3–5 г/т) позволяла получать растворы после десорбции с концентрацией золота 1000–1500 г/м3 при одновременном снижении отношения примесей к золоту в 10 раз. Для десорбции золота с анионита АМ­2Б наши специалисты МХТИ применили раствор тиомочевины, которая является комплексообразующим веществом для золота. Катионный комплекс Au[SC(NH2)2]2+ плохо удерживается анионитом и переходит в раствор. Процесс десорбции проводят в слабокислых растворах. Для восстановления сорбционных свойств анионита проводят его регенерацию щелочными растворами для удаления таких примесей, как мышьяк и серу. Для удаления железа и меди производят цианидную обработку анионита, а цинка и никеля кислотную обработку. 

Как видно регенерация анионита проводится в несколько стадий с изменением рН среды. Стоит отметить, что только в нашей стране были запущены ЗИФ с применением анионитов макропористой структуры в промышленных масштабах. За рубежом в основном использовали сорбцию золота и серебра на активных углях, особенно после наладки производства углей из скорлупы кокосовых орехов.

Колонна СНК-2,5
Рис. 1.  Колонна СНК-2,5

Если для смол механизм сорбции идет по ионному обмену, то для активных углей механизм сорбции имеет множество теорий. Однако главным свойством активного угля, определяющим его сорбционные способности, является неоднородность массы, состоящей из кристаллов графита и аморфного углерода. Это обуславливает необычную структуру углей, между частицами которых образованы поры разного размера и формы. В порах содержится кислород, который при активации образует различные группировки, такие как карбоксильные. Способность активного угля многофункциональна: он работает не только как обычный сорбент, но и как ионо­- и электрообменник, как восстановитель и катализатор. Поэтому есть предположение, что при сорбции золота из цианистых сред на активном угле реализуются механизмы как физической, так и химической абсорбции, причем их баланс совмещен в сторону физической сорбции. Следует подчеркнуть, что за время, когда создавались теоретические модели и механизмы сорбции золота активными углями, процесс успешно реализовывался на многих предприятиях мира, то есть практика в данном случае опередила теорию. В настоящее время в России все новые золотоизвлекательные фабрики проектируются и вводятся в эксплуатацию с применением сорбции золота активными углями.

 Сорбционные свойства сорбента
Рис. 2.  Сорбционные свойства сорбента

В зависимости от руд применяют 3 схемы сорбции с применением в виде сорбента активных углей и анионитов АМ­2Б, Mir:

  • извлечение золота и серебра из пульп, прошедших предварительно стадию цианирования и далее сорбцию из выщелоченной пульпы (CIP, RIP­-процесс);
  • сорбционное выщелачивание золота и серебра, в этом случае процессы цианирования и сорбции совмещены (CIL, RIL-­процесс);
  • сорбция благородных металлов из осветленных растворов (CIS, RIS-процесс).

Процесс «Сорбент в пульпе» (Carbon in the pulp) применяется для руд с высоким содержанием глинистых фракций, создающих проблемы при сгущении и фильтрации пульп. Процесс выщелачивания происходит в чанах в прямоточном режиме, процесс сорбции происходит в чанах или пачуках в противоточном режиме.

Процесс «Сорбент в выщелачивании» (Carbon in leaching) лучше применять для руд, включающих в себя органические и углистые примеси. В качестве сорбента эффективней применять сильноосновные анионообменные смолы и экранирующие добавки.

Процесс «Сорбент в растворе» (Carbon in solution) применяется при переработке осветленных растворов кучного выщелачивания, фильтратов чанового выщелачивания, сливов с классификаторов и сгустителей, оборотных и сточных растворов.

Изотерма сорбции
 Рис. 3.  Изотерма сорбции

За последние 25 лет в нашей стране было построено и запущено в производство более тридцати золотодобывающих предприятий с применением технологии кучного выщелачивания. Только с участием автора было разработано и введено в производство 9 предприятий КВ с различным оборудованием сорбционных переделов: 

  1. «Южноуральская золотодобывающая компания» — сорбционные колонны СНК, сорбент смола АМ­2Б, тиомочевинная десорбция.
  2. «Рудтехнология» площадка «Солкокон» — опытно-­промышленная установка американского производства. Одна колонна сорбции, состоящая из нескольких секций с кипящим слоем сорбента. Перегрузка угля осуществлялась противотоком с верхней в нижнюю часть колонны насосом. Десорбция по методу Задра. После реконструкции передела сорбции были установлены две линии из каскада двух колонн СНК и СКАУ производства АМТ­ПРОМ. Каскад колонн сделали из­-за низкой высоты здания.
  3. «Нерюнгри­-Металлик» — сорбция осуществлялась в колоннах с нижним горизонтальным дренажом. Каскад состоял из двух колонн, в них же осуществляли десорбцию при температуре 80 °С. Аналог американской схемы, проект разработан ООО «Геотэп».
  4. «Рудник Апрелково» — сорбционный передел состоял из трех каскадов сорбционных колонн. В каждом каскаде по три сорбционные колонны с кипящим слоем угля. Десорбция и электролиз высокотемпературный 150 °С под давлением. Проект разработан ОАО «Иргиредмет».
  5. «Золото Курьи» — передел сорбции состоит из 3 колонн СКАУ­2,5. Десорбция процесс Задра. Проект разработан ОАО «Золотопроект». Производство и поставка оборудования цеха гидрометаллургии ООО «АМТ­ПРОМ».
  6. «Тардан Голд» — в проекте сорбционный передел состоял из двух линий каскада сорбционных колонн по 3 колонны в каждой линии с кипящим слоем сорбента. После перепроектирования установили две колонны СНК­2,5 и одну колонну СКАУ­2,2, что позволило увеличить производительность по продуктивным растворам КВ до 330 м3/ч. Десорбция и электролиз высокотемпературный 150 °С. 
  7. «КурилГео» — сорбционный передел производительностью 300 м3/ч, десорбция процесс Задра.
  8. «Февральское» — сорбционный передел производительностью 100 м3/час, две колонны СНК­1,6, десорбция и электролиз высокотемпературный 150 °С.
  9. «Полянка» — Сорбционный передел производительностью 500 м3/час, 5 колонн СНК­2,5, десорбция и электролиз высокотемпературный 150 °C. Производство и поставка цеха гидрометаллургии ООО «АМТПРОМ».

Учитывая опыт работы всех производств, постоянно совершенствовалась конструкция сорбционных колонн. В отличии от смолы уголь в растворе имеет меньшую текучесть. Для равномерного распределения продуктивного раствора по площади сечения колонны и так же равномерной выгрузки насыщенного угля низ колонны выполнен в виде конуса со съемным дренажным устройством. Учитывая опыт работы, для угольного сорбента выбран максимально оптимальный диаметр колонны 2,5 м. На рисунке 1 (c. 68) показана колонна СНК­2,5 готовая к отгрузке на «Полянку».

Для уменьшения производительности колонн рассчитывается меньший диаметр. Для колонн СКАУ линейная скорость раствора не более 24 м*ч/м2. Для сорбционных напорных колонн линейная скорость выше и равна 28 м*час/м2.

Для расчета сорбционной колонны необходима изотерма сорбции, полученная на максимально приближенных к производственным продуктивным растворам, и реактивированный уголь с хорошими сорбционными свойствами (рис. 2 и 3, с. 69).

Расчет высоты слоя сорбента производится по графико­математической модели.

На рисунке 4 видно, как идет изменение фронта сорбции. На данном примере показан расчет для колонн диаметром 2,5 м, линейный поток 24 м*ч/м2.

Распределение золота по высоте колонны в растворе и на сорбенте
Рис. 4.  Распределение золота по высоте колонны в растворе и на сорбенте

В колонну подается продуктивный раствор с содержанием Au — 1,9 мг/л. По изотерме сорбции через 85 часов работы в нижней части колонны уголь насыщается до 4 кг золота на 1 т угля. Через 120 часов работы колонны фронт сорбции поднялся вверх. При этом на высоте 6,75 м содержание в растворах достигает 0,05 мг/л Au. При таких параметрах процесс сорбции останавливают и производят выгрузку насыщенного угля. При выгрузке 8 м3 насыщенного угля содержание Au составит около 3,2 кг/т. Таким образом, размер высоты колонны для таких параметров можно принять равной 7 м. Поэтому важно при проведении исследовательских работ заказать изотерму сорбции на полученных продуктивных растворах.

При отработке карьеров с окисленной рудой некоторые недропользователи сталкиваются с тем, что необходимо переходить на мало-окисленные руды или руды, у которых при выщелачивании снижается извлечение золота до 60% и ниже. Если позволяют запасы, то в этом случае необходимо строить ЗИФ чанового выщелачивания с фильтрацией пульпы, а полученные продуктивные растворы направлять на существующий цех гидрометаллургии при кучном выщелачивании и там проводить процесс сорбции и десорбции, кеки складировать на карту КВ. Таким образом мы поступили на Тардане. При переработке 400 тыс. т руды в год будет получена 1 т золота. Извлечение золота при переработке руды месторождения Правобережное методом КВ 55%, после пуска ЗИФ ЧВ извлечение составило 92%.

Опубликовано в журнале “Золото и технологии”, № 4 (46)/декабрь 2019 г.




Риски переоформления лицензии на право пользования недрами в процедуре банкротства
Приостановка права пользования недрами
Легальная отработка техногенных месторождений предшественников
О правовом статусе квоты на поставку минерального сырья
^ Наверх