Поиск технологии «под руду» — комплексное изучение руды месторождения Самолазовское

Е.А. Аширбаева — главный специалист по технологиям ПАО «Селигдар».

Повышение упорности вовлекаемого в переработку минерального сырья — уже реальность для многих горнодобывающих предприятий. Трудности, обусловленные сложностью вещественного состава, прогнозировались заранее, и отрасль заблаговременно начала поиск путей к их решению: модификация конструктива технологического оборудования, разработка новых реагентов и технологий переработки продуктов обогащения, в частности вскрытия упорных золотосодержащих концентратов. Все это бесспорно необходимо, но, полностью сосредоточившись на данных направлениях, из вида порой выпускали саму руду, важность изучения ее состава и технологических свойств, несмотря на то, что это всегда лежит в основе переработки минерального сырья. Каждая из профильных служб сосредоточилась на решении своих задач, упуская, что объединяет нас всех руда и достижение одной цели.

Рис. 1. Пиритизация по площади: а) субмикроскопические выделения пирита с включениями идиоморфных, иногда корродированных зерен; б) скопление микроскопических кристаллов пирита. Изображение в отраженном свете

Месторождение Самолазовское (его геологическое строение и минералогия описаны в работах [1, 2 и др.]) золотодобывающей компанией «Селигдар» эксплуатируется с 1999 г. Исторически сложилось так, что на этом объекте Холдинг проводит испытания новых технологий, технологическая и экономическая эффективность которых подтверждается, и они затем внедряются в промышленную эксплуатацию.

Рис. 2. Пирит (2) в ассоциации с блеклой рудой (1) и галенитом (3). 4 — калиевый полевой шпат. Изображение в обратно рассеянных электронах

Началось все с оценки возможности применения кучного выщелачивания золота в условиях Крайнего севера. Именно «Селигдару» удалось первым в Якутии на Самолазовском ГОКе применить эту технологию. Сейчас в Алданском районе это один из самых распространенных методов переработки окисленных руд, а на тот момент пришлось проходить через стадию опытно-промышленных работ. Окисленные руды месторождения Самолазовское этим методом отрабатывались в период с 2001 по 2013 гг., в течение которых компания добыла 9,8 т металла при его извлечении 80 %, что является очень хорошим показателем для кучного выщелачивания.

История поиска технологии переработки первичной руды началась в 2007 г. Основные данные, которыми располагали на тот период: золото в упорной фазе для цианирования, основной его концентратор — пирит. Результаты фазового анализа, выполненного по одной из разработанных методик, показывали, что доля цианируемого золота составляет 17–20 % и около 70 % металла приурочено к сульфидам, чем и обусловлена упорность руды. Эти факторы и задали вектор направления дальнейших исследований — флотация.

Рис. 3. Морфология выделения сульфидных минералов. Ру — пирит, As-ру — мышьяковистый пирит

В результате экспериментов в нескольких лабораториях получался флотационный концентрат с довольно низким содержанием золота (15–20 г/т) и извлечением в диапазоне 67–78 %. Полученные данные не подтверждали эффективность выбранного метода, но понимания «почему» не было. В 2010 г. первичные руды отнесли к забалансовым из-за отсутствия рациональной технологии переработки с выдачей рекомендации продолжить поиск технологии. С этого момента начался новый виток в истории Самолазовского месторождения, объединились усилия геологической и технологической служб, а на первый план вышла сама руда.

Руда относится к золото-кварц-сульфидному типу, основные минералы, слагающие породу, представлены полевыми шпатами и кварцем. Рудные минералы представлены преимущественно пиритом, содержание которого не превышает 1,5 %, а в сумме все сульфиды — 2 %. Содержание золота варьирует в диапазоне от 2 до 8 г/т. На рисунках 1–3 приведены изображения сульфидных минералов.

Результаты лазерной абляции показали, что золотоносный пирит в руде — фромбоидальный, обогащенный мышьяком, крупность которого составляет первые микроны; отмечена четкая корреляционная связь золота с сурьмой, свинцом, таллием и ванадием; определено присутствие сульфидного золота, которое замещает железо в структуре пирита. Установленная зависимость позволила утверждать, что основной «концентратор» золота — тонкокристаллический агрегат сульфосолей, фромбоидального пирита и роскоэлита. Эвгедральный пирит, как оказалось, в своем составе практически не содержит золото.

Рис. 4. Опытно-промышленный штабель кучного выщелачивания

По данным гранулометрического анализа определено, что шламовые классы обогащены золотом: содержание в классе -0,044+0 мм — 3,85 г/т; в классе -0,010+0 мм — 5,20 г/т при исходном содержании в руде 2,52 г/т. В тонких классах крупности корреляционная зависимость золота и серы не отмечена, что свидетельствует о приуроченности золота в них не только к сульфидам. Фазовый анализ, выполненный по развернутой методике, показал, что золото действительно на 35 % связано с сульфосолями, на 20 % — с породообразующими минералами и лишь на 13 % с сульфидными.

Полученные результаты убедили в нецелесообразности переработки руды ни флотационным, ни гравитационно-флотационным способами, поскольку особенности вещественного состава не являются для этого благоприятными.

На основании обновленной информации было сделано геолого-технологическое картирование и выделены сорта руды. Для бедного и богатого сортов выбраны различные технологии переработки.

В период с 2017 по 2020 г. проводились опытно-промышленные испытания по биотехнологии вскрытия упорных фаз золота в кучном варианте (рис. 4, с. 100). В экспериментальный штабель на участке было уложено 10 тыс. т бедной руды, которая орошалась по мере созревания бактериальным раствором, созданным на основе штаммов, соответствующих собственному биоценозу, в лаборатории компании ООО «НВП Центр-ЭСТАгео». В результате биотехнологии удалось повысить долю цианируемого золота с 17–20 до 56 % в режиме кучного выщелачивания (при этом в чановом варианте доля цианируемого золота составляет 85 %). Изменения руд в процессе биовыщелачивания описаны [3].

Параллельно с испытаниями по биотехнологии проводились исследования на богатой руде с применением предварительного термонагрева руды с последующим ее цианированием в кучном варианте. Лабораторные результаты экспериментов показали, что для извлечения золота на уровне 90 % достаточно минимального времени обработки руды (от 15 мин., увеличение времени с 30 до 60 мин. не влияет на извлечение) при температуре 650–700 °С. Проведенные опытно-промышленные работы, при производительности 15 т/ч подтвердили эффективность технологии и позволили определить оптимальные технологические показатели: крупность руды -16+0 мм без окомкования, температура — 600 °С, извлечение золота в катодный осадок — 75–77 %.

Рис. 5. Установка первой очереди для термообработки руды на месторождении Самолазовское

Был разработан уникальный проект по созданию термической подготовки руды. Созданная установка представляет барабанную печь прямого нагрева сложной конструкции: барабан с охладителем, тепловое оборудование, длиннофакельная горелка, сложная система рекуперации тепла и газоочистки, автоматика производственного процесса. В качестве топлива для горелок используется сжиженный газ. Производительность 12,5 т руды в час. Длина печи составила 48 м, внешний диаметр — 2,2 м (рис. 5). Предварительный нагрев руды позволяет осуществлять термическую подготовку упорных руд в соответствии с заданными технологическими параметрами.

Генеральным проектировщиком стал ООО НПП «ГЕОТЭП». Разработкой конструкторской документации занимались компании ООО НПФ «Тульские машины» и ООО «Комас». Весной 2020 г. установка была запущена в эксплуатацию.

Добыча золота в 2022 г. составила 502 кг, запасы золота месторождения на 01.01.2023 г. (С₁+С₂) — 8334 кг.

Надо отметить, что для России эта технология новая и до сегодняшнего дня опыт применения термоподготовки руды перед кучным выщелачиваниием остается единственным. В октябре 2021 г. проект стал победителем в конкурсе инновационных технологий горно-геологического форума «Майнекс Россия».

В сентябре 2023 г. утверждены постоянные разведочные кондиции для упорных руд для переработки по технологии низкотемпературного обжига исходной руды перед цианированием. В настоящее время утверждено техзадание для проектирования второй очереди мощностью до 300 тыс. т руды в год.

К положительному результату внедрения на Самолазовском месторождении привела коллективная работа профильных служб компании, детальное изучение особенностей вещественного состава руды и ее технологических свойств, тесное взаимодействие с научными и производственными коллективами.

Особую благодарность выражаем Е.В. Белогуб и всему коллективу ЮУ ФНЦ МиГ УрО РАН.

1. Леонтьев В.И., Бушуев Я.Ю., Черниговцев К.А. Самолазовское золоторудное месторождение (ЦентральноАлданский рудный район): геологическое строение и особенности оруденения глубоких горизонтов // Региональная геология и металлогения № 75, 2018 г., с. 90–103.
2. Борисенко И.Д., Боровиков А.А., Борисенко А.С., Гаськов И.В. Физико-химические условия формирования руд Самолазовского месторождения золота // Геология и геофизика, 2017 г., том 58, № 12, с. 1915–1927.
3. Белогуб Е.В., Новоселов К.А., Фадина И.Б., Рассомахин М.А. Изменения сульфидных руд Самолазовского месторождения, Алданский щит, в экспериментальном штабеле биовыщелачивания // Минералогия, 2023 г., том 9, № 1, с. 45–59. DOI: 10.35597/2313-545X-2023-9-1-3

Опубликовано в журнале «Золото и технологии», № 4 (62)/декабрь 2023 г.