Переработка ртутьсодержащих отходов шлихообогатительных фабрик

Хантургаева Галина Иринчеевна — к.х.н., с.н.с. лаборатории химии и технологии природного сырья Байкальского института природопользования СО РАН.

Более чем за столетний период интенсивной разработки россыпных золотосодержащих месторождений в северных регионах Забайкалья в отвалах шлихообогатительных фабрик (ШОФ) и шлихообогатительных установок (ШОУ) накоплены значительные объемы ртутьсодержащих отходов от доводки золотосодержащих концентратов. В хвостовых отвалах наряду с недоизвлеченными золотом и серебром присутствуют сопутствующие металлы (медь, цинк, свинец, вольфрам и др.), металлическая ртуть и ее соединения в виде золотосодержащих амальгам, пемзованной ртути, образовавшихся в связи с использованием на ШОФ и ШОУ до конца восьмидесятых годов токсичного процесса амальгамации.

Так, при ручной съемке концентрата в переносные контейнеры и при механизированной съемке в автоконтейнеры или автошлиховозы объем этих отвалов колеблется в диапазоне 1,5- 4,0 тыс. м3 и 20-30 тыс. м3, соответственно [1].

Повторное доизвлечение золота из отвалов ШОФ и ШОУ обычно производилось по технологии обогащения на простейших гравитационных аппаратах. Причем, извлечение золота в этом случае не превышало 50% от отвальных запасов, а поскольку из фабричных отходов ртуть не извлекалась и не утилизировалась, ртутьсодержащие продукты вновь возвращались в отвальные хвосты. Все это привело к значительному расширению ореола зараженности приисковых территорий золото-ртутьсодержащими отходами [1]. Ртуть в настоящее время обнаруживается также в придонных отложениях северных рек Забайкалья, в районе которых находятся хвостовые отвалы золотоизвлекательных фабрик.

Значительные количества ртути от добычи золота и серебра в предшествующие столетия по-прежнему остаются в окружающей среде и продолжают представлять опасность.

В последние годы в России и других странах бурно развивается старательская добыча золота. Когда цена на золото поднялась до 1360 долларов за тройскую унцию, а цена на ртуть остается относительно низкой, старательская добыча золота представляется привлекательным занятием, особенно в условиях значительной бедности и высокой безработицы. По расчетам ЮНЕП для целей артельной и малотоннажной добычи золота в мире ежегодно расходуется от 650 до 1000 тонн ртути. Во всем мире занимаются малотоннажной добычей золота в 55 странах, непосредственно от 10 до 15 миллионов человек [2]. Такая добыча часто имеет нерегулируемый характер и приводит к все большему загрязнению окружающей среды ртутью. В некоторых странах на долю артельной и малотоннажной добычи золота приходится большая часть национальной золотодобычи.

По оценкам ЮНЕП годовое мировое потребление ртути для целей артельной и малотоннажной добычи золота составляет 806 тонн, из них около 18% учтенной ртути выбрасывается в атмосферу. Остальная же часть выбросов ртути, которая не учитывается официальной статистикой выбросов в атмосферу, сбрасывается в водоемы, на землю и уходит в отвалы [3].

Следует отметить, что цементирование ртутьсодержащих отвальных хвостов с целью исключения попадания ртути в окружающие экосистемы (как это было осуществлено на фабрике Ирокинда) не решает проблемы. Цементированный слой не является идеальным саркофагом, предотвращающим попадание ртути в окружающую среду. При конденсации пары ртути способны образовывать аэрозоли с диаметром частиц менее одного микрона, обладающие высокой летучестью и способные проникать через пористые материалы, трещины и даже через слой воды, глицерин, парафиновое масло и с потоками воздуха переноситься на большие расстояния и загрязнять окружающее пространство [4], внося свой вклад в глобальное ртутное загрязнение атмосферы.

В этой связи важной задачей является разработка экологически безопасной и рентабельной технологии переработки золото-ртутьсодержащих отходов ШОФ, ШОУ и предприятий малотоннажной добычи золота, что позволит производить элементарную ртуть для продажи на внутреннем или на международном рынках, исключить загрязнение ртутью и ее соединениями природной среды, поселковых территорий приисков и одновременно доизвлечь из техногенных отходов благородные металлы.

В данной работе были использованы ртутьсодержащие отходы золотодобычи из отвалов ШОФ и ШОУ фабрики Ирокинда и скрапы, содержащие впрессованное в них тонкодисперсное золото.


Рис. 1. Технологическая схема переработки золото-ртутьсодержащих отходов: 1 — скреперный ковш; 2 — питатель; 3, 10 — емкости; 4, 11 — сборник-лоток; 5 — измельчитель, 6 — промывочный шлюз; 7 — емкости для агитации шламов; 8 — гидроциклоны; 9 — концентрационный стол; 12 — ретортная печь; 13 — улавливатель ртути.

Золото-ртутьсодержащие хвосты, обогащения ШОФ и ШОУ представляют собой эфеля, состоящие главным образом из частиц шламовой крупности (глины). Ртуть находится в хвостах в адсорбированном состоянии на поверхности глинистых частиц в пемзованном виде. Мелкое и тонкое золото содержится в пластинчатой форме.

Известно, что шламовые частицы микронного размера, практически не обогащаются известными методами. Селективное разделение таких минералов осуществляют путем создания условий структурирования шламов в водной фазе, например, в процессе флотации [5].

С целью переработки золото-ртутьсодержащих шлихов и отвалов хвостохранилищ, представляющих собой тонкодисперсный материал крупностью менее 1 мм, нами был использован способ, основанный на избирательной стабилизации пульпы [6, 7] который позволяет разделять шламовые частицы путем создания условий для изменения свойств водной пульпы и структурирования зерен минералов в ней. При этом зерна минералов должны быть отделены друг от друга. Для изменения свойств пульпы и ее стабилизации нами использовано жидкое стекло, а для модификации поверхности минералов использован гумат натрия. Найден оптимальный расход жидкого стекла и гумата натрия, кг/т: 3-4 кг/т и 0,2-0,3, соответственно.

Продукт	Содержание, г/т		Извлечение, %		Расход, кг/т
	Hg	Au	Hg	Au	жидкое стекло + гумат натрия
Концентрат	530	537,6	96,3	92,2	3,0+0,30
Хвосты	2,4	26,2	3,7	7,8
Исходный продук	60,0	300,0	100,0	100,0
Концентрат	573,5	803,0	97,5	95,3	4,0+0,20
Хвосты	1,67	15,7	2,5	4,7
Исходный продукт	60,0	300,0	100,0	100,0
Концентрат	592,7	2894,0	97,8	95,5	3,5+0,25
Хвосты	0,7	15,0	2,2	4,5
Исходный продук	60,0	300,0	100,0	100,0

Табл. 1. Результаты обогащения золото-ртутьсодержащих шлихов.

Установлено, что в градиентных процессах обогащения минерального сырья создаются условия для селективного поведения минералов: гидрофильные минералы встраиваются в структуру воды, а гидрофобные выталкиваются из воды, образуя отдельный слой. Это позволяет на первой стадии технологического процесса выделить тяжелый золото-ртутьсодержащий концентрат в отдельный продукт.

На рисунке 1 представлена технологическая схема переработки золото-ртутьсодержащих отходов.

Исходные хвосты поступают с помощью скреперного ковша 1 и питателя 2 в емкость 3, из которой через сборник-лоток 4 они поступают в измельчитель 5 для размельчения слипшихся комков материала и механической активации частиц. Из измельчителя 5 материал поступает на шлюз 6 для отделения материала крупностью +3 мм, а материал крупностью -3 мм поступает в емкости для агитации шламов 7, в которые подается жидкое стекло из емкости 10. Жидкое стекло способствует структурообразованию в системе, что приводит к ее расслоению: в структурированной части накапливаются гидрофильные частицы, устойчивые в отношении осаждения, а гидрофобные — ртуть с частичками золота - выталкиваются из структурированной части и собираются на дне агитемкости 7. Следует отметить, что при структурировании пульпы происходит высвобождение тонких частичек ртути от глины и ее слияние в более крупные капли, которые при осаждении увлекают за собой мелкие и тонкие частицы золота. И уже на дне агитемкости 7 можно наблюдать образование амальгамы. Осадок отделяют от структурированной части и перечищают на концентрационных столах 9. Структурированную часть раствора направляют в гидроциклоны 8, где осадок отделяют и направляют в отвальные хвосты, а осветленный раствор используют для обогащения на концентрационных столах 9. Концентрат, после обогащения на столах 9 поступает на перечистку на концентрационный стол и после перечистки направляется в ретортную печь 12 для удаления ртути дистилляцией и ее улавливания в уловителе 13.

Результаты выделения золота и ртути при однократной обработке материала в агитчане методом структурирования пульпы и обогащения на концентрационном столе приведены в таблице.

По разработанной технологической схеме обработано 200 кг эфельных шлихов ШОФ и ШОУ, содержащих 60 г/т ртути и 300 г/т золота. При двухкратной обработке материала в емкостях для агитации шламов с последующим дообогащением на концентрационных столах содержание в хвостах составляет: золота 0,9–1,1 г/т, ртути 0,16–0,20 г/т. Извлечение золота в концентрат составило 95,5–97,8 %, а ртути — 97,8–98,9%.

1. Емельянов В.И. «О переработке золото-ртутьсодержащих отходов шлихообогатительных фабрик (установок) приисков» // Горный информационноаналитический бюллетень, М: МГГУ, 2006, №12, с. 248–250.
2. «Technical Background Report to the Global Atmospheric Mercury Assessment,» AMAP and UNEP, 2008, Р. 7.
3. Вейнберг Дж. «Ртутное загрязнение — введение в проблему для НПО». 2010. http:// www.ipen.org/hgfree/#booklet.
4. Макарченко Г. В., Косорукова Н. В., Волох А. А. «Демеркуризация объектов городской среды» // Эколого-геохимические проблемы ртути. — М. : ИМГРЭ, 2000, с. 153–160.
5. Никифоров К.А., Хантургаева Г.И., Гуляшинов А.Н. «Неравновесные процессы в технологии минерального сырья». Новосибирск: Наука, 2002, с. 200.
6. Пат. №2055925. РФ. «Способ извлечения ртути и золота из промпродуктов и отходов обогащения» //Хантургаева Г.И., Никифоров К.А., Шатуев И.Н., Будаева Н.Р. Опубл. 10.03.96, Бюл. №7.
7. Хантургаева Г.И. «Ресурсосберегающие технологии рекуперации отходов золотодобывающих производств» // Материалы VII Всеросс. научно-практ.конф. «Актуальные вопросы безопасности в техносфере», Улан-Удэ: ВСГУТУ, 2013, с. 15–17.

Опубликовано в журнале «Золото и технологии», № 3 (21)/сентябрь 2013 г.