Снижение осадкообразования при кучном выщелачивании: эффект от применения антискалантов АМЕТЕК

В статье рассматриваются вопросы повышения эффективности технологии кучного выщелачивания золотосодержащих руд путем применения современных ингибиторов солеотложения. Для оценки возможности применения ингибитора солеотложений АМЕТЕК РО-Ͷ в процессе кучного выщелачивания были проведены следующие работы: разработана методика испытаний ингибитора солеотложения; определены оптимальные дозировки реагента; подтверждена эффективность применения антискаланта при заданных параметрах процесса; представлено решение задачи по автоматизации процесса дозирования и своевременному выявлению отклонений контролируемых параметров. Полученные результаты демонстрируют возможность повышения технологичности процесса кучного выщелачивания за счет применения современных реагентных решений, что способствует увеличению производительности и снижению эксплуатационных затрат.
Ключевые слова: кучное выщелачивание, руда, осадкообразование, ингибитор солеотложения.

М.В. Бутакова - Начальник отдела водоподготовки ООО «НПФ «Траверс» — АО «ЭКОС-1», к.т.н.
С.М. Прорехин - Заместитель начальника отдела водоподготовки ООО «НПФ «Траверс» — АО «ЭКОС-1».
А.В. Белый - Ведущий специалист отдела водоподготовки ООО «НПФ «Траверс» — АО «ЭКОС-1».
Е.В. Ветютнева - Инженер-технолог отдела водоподготовки ООО «НПФ «Траверс» — АО «ЭКОС-1».
В.Ю. Кольцов - Начальник отдела технологий и оборудования инжинирингового центра АО «Эльконский ГМК», к.т.н.
Т.Б. Юдина - Главный специалист, руководитель группы технологий инжинирингового центра АО «Эльконский ГМК», к.т.н.

На протяжении уже полувека в мировой практике золотодобычи метод кучного выщелачивания занимает устойчивые позиции среди промышленных технологий извлечения драгоценных металлов в том числе благодаря экономическим показателям его применения. В США, ЮАР и других странах данная технология получила широкое распространение ввиду того, что появилась возможность перерабатывать бедные руды и техногенные отходы, которые ранее считались неперспективными [1]. В СССР, напротив, кучное выщелачивание долго не находило применения из-за исторически сложившихся особенностей золотодобычи, а именно: преобладание россыпной добычи, экологические опасения использования цианидов, невозможность использования данного метода в суровых климатических условиях и т.д.

В начале 1990-х гг. истощение россыпных запасов и рост цен на золото вернули вектор внимания на технологии переработки рудных месторождений. Первая попытка масштабного внедрения кучного выщелачивания была осуществлена в Казахстане на Васильевском ГОК в 1991 г. Уже в 1993 г. технология была опробована на отвалах уральской золотоизвлекательной фабрики ОАО «Южуралзолото» [2].

Результаты, полученные на перечисленных объектах, показали возможность применения технологии в условиях сурового климата и сложного рельефа, в том числе для переработки руд с содержанием золота менее 1 г/т и техногенных отвалов. Применение метода также может рассматриваться для объектов, переработка которых традиционными способами экономически затруднена.

По прогнозам Минприроды на 2026 г. [3], отрасль движется к целевому показателю суммарной добычи золота 480–500 т. Этот амбициозный план опирается в том числе и на дальнейшее распространение метода кучного выщелачивания. Однако, как уже было упомянуто выше, данный метод сопряжен с рядом существенных рисков и ограничений, которые необходимо учитывать при выборе и реализации технологической схемы.

процесс выпаривания.png

Рис. 1. Процесс выпаривания на песчаной бане (а), образование осадка на поверхности раствора после упаривания (б)

Технология кучного выщелачивания золотосодержащих руд обычно предусматривает выделение золота процессом сорбции либо на активированных углях, либо на синтетических ионообменных смолах [4]. Руду после дробления и грохочения укладывают штабелями на гидроизоляционный материал, затем по поверхности кучи системами орошения равномерно распределяется водный раствор цианида натрия.

В процессе кучного выщелачивания системы орошения рудного штабеля нередко зарастают отложениями, что приводит к забиванию форсунок и неравномерной подаче рабочего раствора цианида. Кроме того, циркуляционные насосы могут полностью забиваться, что влечёт за собой частичную или полную остановку процесса. Для предотвращения этих процессов в рабочий раствор цианида могут вводиться ингибиторы солеотложения.

Одним из направлений деятельности АО «ЭКОС-1» является разработка и производство реагентов для добывающей отрасли, в том числе ингибиторов солеотложения. Перед применением реагентов проводятся лабораторные испытания для определения условий их использования на конкретном объекте.

На примере одного из горнообогатительных комбинатов Российской Федерации рассмотрим опыт испытаний антискаланта для процесса кучного выщелачивания. По разработанной одним из авторов статьи программе проведения лабораторных испытаний определялась эффективность ингибиторов отложения солей жесткости для руды исследуемого месторождения. Целью испытаний стали выбор антискаланта и определение его удельного расхода, обеспечивающего эффективность не менее 95 % и отсутствие образования осадка при рН среды 10,5 ед. и концентрации цианида натрия до 0,5 г/дм³.

Разработанная методика лабораторных испытаний предполагала поэтапное воздействие на модельный технологический раствор:

Отбор в стеклянные емкости по 500 см³ раствора; добавление ингибитора в исследуемой концентрации; доведение рН раствором гидроксида натрия до уровня рН = 10,5; перемешивание в течение 2 часов с последующей визуальной оценкой. В случае образования осадка — фильтрация через фильтр «синяя лента», расчет массы осадка; анализ фильтрата на содержание ионов кальция и магния. Расчет эффективности ингибитора по сравнению с холостым экспериментом.
Концентрирование испытуемого раствора при недостижении выпадения осадка. Упаривание 250 см³ раствора на песчаной бане (рис. 1) до 50 % от первоначального объема. Контроль упаривания проводился при помощи взвешивания образцов на технических весах. В случае стабильности раствора — уменьшение концентрации ингибитора и повторение итерации.

Проба, показавшая необходимую эффективность, охлаждалась (в количестве 100–150 см³) до температуры 20 °С и выдерживалась при этой температуре в течение 2 часов при перемешивании. Выдержанная в холоде проба проходила визуальный контроль на предмет выпадения осадка и после достижения ею комнатной температуры повторно анализировалась на содержание солей жесткости с последующим расчётом эффективности антискаланта. Все параметры лабораторных испытаний фиксировались в таблице, после чего определялась минимальная дозировка ингибитора, при которой достигнута необходимая эффективность — 95 %.

Эффективность действия ингибитора (Э, %) определяли по формулам (1) для экспериментов без упаривания, а с упариванием по формулам (2 и 3):

формулы.png

где: Ж_исх и Ж_по — жесткость общая до опыта и после опыта соответственно; Ж_хол— жесткость в холостом эксперименте без ингибитора; К_уп — коэффициент упаривания.

По условиям программы испытаний ингибитор солеотложения не должен содержать в своем составе соединений цинка, меди, марганца, железа, фосфора, тиосульфатов, любых соединений, способствующих образованию пены.

Заданным условиям отвечают соединения на основе полиакриловой кислоты (ПАК). Научным центром АО «ЭКОС-1» был разработан способ получения полиакриловой кислоты с узким массовым распределением (патент РФ № 2660651 от 09.07.2018 г.). Для целей настоящего исследования был выбран реагент АМЕТЕК РО-2, выпускаемый в соответствии с ТУ 20.59.59-217-44493179-2017. Ингибитор, адсорбируясь на поверхности центров кристаллизации, препятствует их дальнейшему росту.

Согласно приведенной выше методике определения работоспособности исследуемого ингибитора, на каждом этапе анализировалось значение жесткости с указанием составляющих кальция и магния, также фиксировалось значение рН и по приведенным выше формулам рассчитывалась эффективность ингибитора. Стоит отметить, что в процессе проведения экспериментов повышение величины рН до 10,5 не приводило к потере стабильности раствора и выпадению осадка. В модельном растворе концентрации анионов хорошо растворимых солей кальция и магния (хлоридов и нитратов) были в несколько раз выше, чем концентрация осадкообразующего карбонат-аниона. Кроме того, растворимость сульфата кальция в условиях повышенного солевого фона существенно превышала концентрацию кальция в использованном модельном растворе. Ввиду этого для достижения пересыщения указанного раствора целесообразно было проводить его концентрирование. Полученные данные приведены в таблице 1.

№ п/п	Расход реагента, мг/л	pH кон. раствора	Содержание в растворе, мг/л		Составляющие жесткости, мг-экв/л			Э(2), %	Э(3), %	Масса отл., г/л
№ п/п	Расход реагента, мг/л	pH кон. раствора	Mg	Ca	Mg	Ca	Общая жесткость	Э(2), %	Э(3), %	Масса отл., г/л
1.	Исх.	10,2	25,2	224	2,1	11,2	13,3	—	—	0
2.	0	10,3	32,4	288	2,7	14,4	17,1	—	—	0,185
3.	5	10,5	43,2	336	3,6	16,8	20,4	34,7	76,7	0,149
4.	10	10,5	43,2	370	3,6	18,5	22,1	52,6	83,1	0,11
5.	15	10,5	48	404	4,0	20,2	24,2	74,7	91	0,058
6.	20	10,5	50,4	440	4,2	22,0	26,2	95,8	98,5	0,010

Табл. 1. Результат анализа модельного раствора в экспериментах с добавлением ингибитора АМЕТЕК РО-2 после упаривания в 2 раза
Примечание: Э(2) — эффективность рассчитана по формуле (2), Э(3) — эффективность рассчитана по формуле (3)

Как показал холостой эксперимент (п. 2), при упаривании не менее 50 % от первоначального объема происходит стремительное образование осадка. Стоит также отметить, что модельный раствор в существенных количествах содержал железо (0,45 мг/дм³) и кремний (3,5 мг/дм³), наличие которых в растворе оказывает значительное влияние на процессы осадкообразования и способно деактивировать ингибитор солеотложения.

Из таблицы 1 видно, что при введении ингибитора солеотложения АМЕТЕК РО-2 с дозировкой 20 мг/дм³ по реагенту были достигнуты критерии эффективности согласно разработанной программе. С учетом того, что в реальных условиях кучного выщелачивания исследуемого месторождения не происходит резкого пересыщения технологических растворов, а также с учетом экспериментов, показывающих высокую устойчивость модельных растворов, рекомендованная концентрация реагента была снижена до 5–10 мг/дм³.

По результатам лабораторных испытаний был реализован этап опытно-промышленных испытаний на действующем объекте при участии специалистов Заказчика. Полученные в ходе ОПИ данные соответствовали результатам лабораторных исследований и принятой дозировке реагента.

Фактические дозировки реагента во время ОПИ составили 5–7 мг/дм³.

анализатор.png

Рис. 2. Анализатор технологических растворов

В рамках решения задачи по автоматизации процесса дозирования реагента АМЕТЕК РО-2 и своевременному выявлению отклонений контролируемых параметров рабочего раствора был спроектирован и изготовлен Анализатор технологических растворов (рис. 2).

По результатам апробации реагентной обработки технологического раствора кучного выщелачивания с дозированием реагента и разработки анализатора технологических растворов было принято решение о проведении испытаний на других объектах.

По состоянию на июнь 2026 г. опытно-промышленные испытания проведены на двух объектах; испытания еще на трех объектах запланированы.

1. Караганов В.В., Ужкенов Б.С. Кучное выщелачивание золота — зарубежный опыт и перспективы развития : справочник / под ред. В.В. Караганова, Б.С. Ужкенова. — Москва — Алматы, 2002. — 288 с., 43 табл., 48 ил., библиогр.: 65 названий.
2. Иргиредмет [Электронный ресурс]. URL: https://www.irgiredmet.ru/activities/ (дата обращения 09.06.2026 г.)
3. ТАСС [Электронный ресурс]. URL: https:// tass.ru/ekonomika/27609385 (дата обращения 09.06.2026)
4. Теория и практика кучного выщелачивания золота / Бейсембаев Б.Б., Кенжалиев Б.К., Абсалямов Х.К., Лерман Б.Д., Лузин Б.С., Доронин А.П. Алматы: Гылым, 1998. — 199 с.

Опубликовано в журнале «Золото и технологии» Лето № 2 (72) 2026 г.

Теги: