Сов­ре­мен­ное сос­то­яние тех­но­логий BIOX®, ASTER™ и HiTeCC

Ян ван Никерк — Outotec (RSA) Proprietary Limited, Центурион, ЮАР
Валдемар Оливиер — Outotec (RSA) Proprietary Limited, Центурион, ЮАР
Крейг ван Буурен — Outotec (RSA) Proprietary Limited, Центурион, ЮАР
Теему Ритасало — Outotec (Finland) Oy, Эспоо, Финляндия

В 2015 году компания Outotec Finland завершила процесс приобретения технологий BIOX®, ASTER™ и HiTeCC, получив в свое распоряжение три важных технологических процесса переработки концентратов упорных золотосодержащих руд. Компания Outotec твердо намерена продолжить совершенствование данных технологий и расширять круг предлагаемых клиентам решений.

На установке BIOX® на золотомолибденовом проекте Рунруно на Филиппинах будут впервые применены принципы проектирования технологии BIOX® III поколения и в то же время на ней уже будут реализованы некоторые усовершенствования, разработанные для IV поколения BIOX®. Строительство перерабатывающего предприятия, включающего также установку ASTER™, началось в 2013 году. Наработка инокулята была начата в 2015 году после успешной реактивации бактериальных культур BIOX® и ASTER™ на площадке. Пусконаладочные работы были завершены в 2016 году, при этом установки BIOX® и ASTER™ вышли на стабильный режим работы и достигли плановых показателей.

Производительность и рентабельность технологии BIOX® в первую очередь зависят от работы модуля реакторов биоокисления. Разделение между несколькими контрагентами проектирования, изготовления и поставки крупных реакторов BIOX®, основанное на представлении о них как о простых баках с перемешиванием, может препятствовать получению наиболее экономически эффективного и функционального решения для такого рода применения реактора в гидрометаллургическом производстве. Подход Outotec к соблюдению требований к проектированию реактора, основанных на конкретных условиях гидрометаллургической переработки минерального сырья, заключается в поставке модуля реакторов в виде единого функционального реакторного комплекса OKTOP®. Комплекс включает типовое оборудование, адаптированное для конкретного применения, и встраивается в схему технологического процесса и его автоматизацию.

Введение

Технология BIOX® является проверенным методом предварительной переработки упорных золотосодержащих руд. Данная технология используется в промышленном производстве более 30 лет, в течение которых было успешно введено в строй в общей сложности 13 установок BIOX®, и шесть из них в настоящее время находятся в эксплуатации. Технология BIOX® дополняется двумя относительно новыми разработками: технологией ASTER™ для очистки технологических растворов, содержащих цианид и тиоцианат, и технологией HiTeCC для снижения потерь золота вследствие эффекта «прег-роббинга» при переработке концентратов.

Технология BIOX® была разработана для предварительной переработки упорных руд и концентратов перед традиционным извлечением золота путем выщелачивания цианированием. В упорных рудах золото содержится в сульфидных минералах, таких как пирит, арсенопирит и пирротин, что препятствует выщелачиванию золота цианированием. Технологический процесс BIOX® разрушает сульфидную матрицу и высвобождает золото для последующего цианирования, таким образом позволяя достичь более высокую степень извлечения золота.

Разработка технологии началась в 1970-х годах компанией Gencor Process Research для переработки накопленных запасов концентрата и замены в перспективе устаревающей обжиговой печи типа Эдвардса на руднике Фэйрвью в ЮАР. Установка BIOX® на руднике Фэйрвью продемонстрировала надежность, простоту в эксплуатации, экологичность и экономическую эффективность данной технологии и положила начало её коммерческого применения.

Технология ASTER™ была разработана в качестве комплексной меры для обеспечения рационального использования водных ресурсов за счет повторного использования переработанного раствора на верхних переделах установок BIOX®. Коммерческое внедрение технологии ASTER™ было начато в 2010 году. Технология основывается на использовании ряда аэробных бактерий для окисления тиоцианата (SCN-) и цианида (CN-) в сточных водах, что позволяет рециркулировать очищенную воду в установку BIOX®. Более широко технология ASTER™ может применяться для улучшения водного баланса гидрометаллургического производства и повышения безопасности обращения с растворами выщелачивания золота.

Извлечение окклюдированного золота из упорных сульфидных руд иногда осложнено присутствием в руде природного органического угля. В определенных случаях такой природный уголь проявляет характеристики сорбционной активности («прег-роббинг»), и в этом случае такие руды относят к рудам двойной упорности. Природный уголь попадает в установку сорбционного выщелачивания (CIL), что приводит к снижению степени извлечения золота. Технологический процесс BIOX® успешно разрушает сульфидные минералы и частично блокирует активный уголь, но не позволяет полностью подавить природную сорбционную активность в таких рудах.

Технология горячего выщелачивания была разработана, опробована и внедрена на установке BIOX® на золотом руднике Фостервиль компании Kirkland Lake Gold в Бендиго, Австралия. Внедрение этой технологии стало результатом интенсивных исследований различных технологий подавления эффекта «прег-роббинга». Следующим этапом развития технологии стало появление технологического процесса HiTeCC (сокращение термина High Temperature Caustic Conditioning — обработка щелоком высокой температуры) для переработки руд двойной упорности. Технология HiTeCC обеспечивает эффективную десорбцию золота из органического угля за счет регулирования температуры и воздействия на силу ионных связей хвостов традиционного сорбционного выщелачивания (CIL).

Компания Outotec предоставляет передовые решения по переработке различных типов золотосодержащих руд, от легкообогатимых до упорных. Круг предлагаемых технологических решений охватывает сортировку, измельчение, флотацию, предварительную переработку упорных руд, выщелачивание цианированием и извлечение золота, а также анализаторы и системы автоматизации. Неотъемлемой частью портфеля предложений компании Outotec также являются решения для переработки хвостов и стоков.

Компания Outotec Finland завершила процесс приобретения технологий BIOX®, AsTeR™ и HiTeCC у компании Biomin в ноябре 2015 года. В результате этой сделки компания Outotec получила в свое распоряжение три важные технологии переработки упорных золотосодержащих руд и концентратов.

Современные тенденции в металлургии золота указывают на расширение использования упорных золотосодержащих руд в будущем. Теперь компания Outotec предлагает три проверенные технологии предварительной переработки: биоокисление (BIOX), автоклавное окисление и обжиг для переработки упорных руд, а также руд двойной упорности в материал, который можно легко и эффективно перерабатывать выщелачиванием. Добавление технологии биоокисления BIOX® в портфель предложений Outotec расширяет и дополняет уже имеющийся у компании значительный опыт в гидрометаллургии.

Современное состояние действующих установок BIOX®, ASTER™ и HiTeCC

Действующие установки BIOX®

В 2017 году технологии BIOX® исполняется 31 год — первая опытнопромышленная установка BIOX® производительностью 10 т/сут была введена в эксплуатацию на руднике Фэйрвью в ЮАР в 1986 году. Технология BIOX® вызывала устойчивый интерес, начиная с ввода первой промышленной установки в 1986 году до 1998 года, и в указанный период в различных частях земного шара были построены еще пять установок BIOX®. Установки этого периода впоследствии были отнесены к установкам BIOX® I поколения. За исключением установки BIOX® на руднике Обуаси компании AngloGold Ashanti, установки BIOX® I поколения обычно характеризовались относительно небольшими размерами и реакторами малой производительности. Крупным прорывом для технологии и бренда BIOX® стало успешное внедрение установки BIOX® на руднике Обуаси в Гане. Данная установка BIOX® имела проектную мощность 720 т/сут концентрата, которая была в дальнейшем увеличена до 960 т/сут. Это доказало возможность применения технологии на крупных рудниках. Установка BIOX® на руднике Обуаси по сути положила начало II поколению установок BIOX®.

Второй этап расширения применения технологии пришелся на период с 2005 по 2010 год, что было обусловлено в значительной степени ростом цен на золото. В результате за этот период было введено в эксплуатацию шесть новых установок BIOX®. Установки BIOX® этого поколения, как правило, являются более крупными по сравнению с установками предшествующего поколения и имеют реакторы большего размера и с большей производительностью. По причине увеличения масштаба этих проектов подход к управлению реализацией проектов и проектированию изменился по сравнению с установками BIOX® I поколения.

В таблице 1 приводится перечень построенных и действующих установок BIOX® с указанием года ввода в эксплуатацию, фактической производительности переработки и текущего эксплуатационного статуса установок. В настоящее время в эксплуатации находится шесть установок BIOX®. Также несколько установок находятся на консервации, но могут быть вновь введены в эксплуатацию в будущем.

Табл. 1. Эксплуатационный статус установок BIOX®

Действующие установки ASTER™

Технология ASTER™ была разработана в качестве комплексной меры для обеспечения рационального использования водных ресурсов при промышленном применении технологического процесса BIOX® для обеспечения соблюдения постоянно ужесточаемых требований природоохранного законодательства в сфере водопользования в засушливых и тропических регионах. ASTER™ является технологией биологического разложения SCN- и CN-, предназначенной для очистки хвостовых стоков от токсичных веществ для последующей рециркуляции воды в установки BIOX®. В настоящее время в промышленной эксплуатации находятся три установки ASTER™, сведения о которых приведены в таблице 2.

Табл. 2. Действующие установки ASTER™

Установка ASTER™ на проекте Консорт

Первое коммерческое применение технология ASTER™ получила в автономной установке, не связанной напрямую с установкой BIOX®. Она была построена компанией Barberton Mines на руднике Нью-Консорт в провинции Мпумаланга в Южной Африке. Связь с технологией BIOX® заключается в том, что одним из продуктов переработки фабрики Консорт компании Barberton Mines является сульфидный концентрат, который перевозится на фабрику Фэйрвью компании Barberton Mines для биоокисления. Флотационный комплекс использует воду, забираемую из хвостохранилища фабрики Консорт, которая очищается от тиоцианата и цианида по технологии ASTER™. Установка ASTER™ на фабрике Консорт имеет проектную мощность 320 м3/сут хвостового раствора, содержащего тиоцианатные комплексы в концентрации 120 мг/л и свободный цианид в концентрации от 10 до 30 мг/л. Типовая схема, включающая четыре соединенных параллельно первичных реактора и четыре последовательно соединенных вторичных реактора, была адаптирована для обеспечения времени удержания 6 ч в первичных реакторах, в которых, как предполагалось, должно происходить разложение 80 % цианида. Эксплуатация показала фактическое разложение 99,2 % в первичных реакторах с минимальной нагрузкой на вторичные реакторы и почти полным удалением цианидов.

Сведения об эксплуатационных характеристиках установки ASTER™ фабрики Консорт приведены в таблице 3, а общий вид установки показан на рисунке 1.

Табл. 3. Сведения об эксплуатационных характеристиках установки ASTER™ фабрики Консорт
Рисунок 1. Установка ASTER™ фабрики Консорт, ЮАР

Установка ASTER™ на руднике «Суздаль»

Установка ASTER™ на руднике «Суздаль» имеет проектную мощность 530 м3/сут по переработке питания, содержащего от 1200 до 1500 мг/л тиоцианата и от 2 до 5 мг/л цианида. В 2010 году была признана пригодность технологии ASTER™ для очистки хвостовых вод металлургического производства, загрязненных CN- и SCN-, после чего была запущена комплексная программа испытаний. Первым результатом программы стал успешный ввоз бактериальной культуры на установку ASTER™ в Казахстане в 2011 году.

С учетом успешных результатов полупромышленных испытаний и подтверждения воспроизводимости результатов, полученных в течение года, в феврале 2013 года на золотодобывающем предприятии «Суздаль» было принято решение приступить к полномасштабному внедрению технологии. Важной целью проекта установки ASTER™ было достижение достаточного разложения токсичных веществ для обеспечения рециркуляции переработанных хвостовых растворов на установку BIOX®, что требовало снижения содержания SCN- в продукте установки ASTER™ до < 2 мг/л.

Пусконаладка установки ASTER™ рудника «Суздаль» началась во II квартале 2013 года, а эксплуатация установки показала отличные результаты, стабильно превышающие проектные требования.

Сводные данные об условиях эксплуатации и характеристиках установки показаны в таблице 4 (Алашбаева, 2017).

Табл. 4. Сведения об эксплуатационных характеристиках установки ASTER™ на руднике «Суздаль»

Установка ASTER™ на проекте Рунруно

Установка ASTER™ входит в состав перерабатывающей установки BIOX® на проекте Рунруно, Филиппины, корпорации FCF Minerals. Установка рассчитана на производительность 5000 м3/сут при переработке питания с содержанием SCN- 350 мг/л и имеет два основных отличия от первых двух установок ASTER™:

• это самая крупная установка ASTER™ на сегодняшний день;
• очищаемый раствор является разбавленной пульпой с концентрацией твердого 4-6 %;
• необходимость поддержания твердой фазы во взвешенном состоянии потребовала установки мешалок с малым двиговым усилием, что обычно не требуется при очистке хвостовых растворов.

Более подробно проектирование, исходные данные и текущее состояние эксплуатации установок BIOX® и ASTER™ на проекте Рунруно описываются ниже.

Действующие установки HiTeCC

Технология HiTeCC (обработка щелоком высокой температуры) показала свою эффективность при переработке углистых руд, в которых природные мелкодисперсные частицы органического углерода снижают эффективность извлечения золота (эффект «прег-роббинга»). Данный технологический процесс обеспечивает эффективную десорбцию золота из органического углерода путем воздействия на силу ионных связей и температуру пульпы хвостов традиционного сорбционного выщелачивания «уголь в щелоке» (CIL).

В настоящее время в эксплуатации находятся две установки HiTeCC: одна — на установке BIOX® рудника Фостервиль компании Kirkland Lake Gold в Австралии, а другая — на установке BIOX® рудника «Суздаль» компании Nordgold в Казахстане.

Установка HiTeCC рудника Фостервиль

Впервые технология снижения «прег-роббинга» получила коммерческое применение на установке BIOX® рудника Фостервиль компании Kirkland Lake Gold, расположенного вблизи г. Бендиго, Австралия. Руда рудника Фостервиль (Binks and Wemyss, 2011) имеет высокое содержание природного органического углерода, который переносится во флотоконцентрат. Было установлено, что с явлением «прег-роббинга», вызванным содержащимися в руде углистыми частицами, связано до 30 % потерь золота в контуре сорбционного выщелачивания (CIL). Первоначальные попытки механического удаления углистых частиц из флотоконцентрата до подачи в установку BIOX® показали некоторую эффективность.

В 2008 и 2009 годах группа специалистов рудника Фостервиль в рамках комплексной опытной программы разработала первую установку обработки горячим щелоком. Новая технология горячего выщелачивания позволяла извлекать около 40 % золота, которое терялось с хвостами сорбционного выщелачивания. Ввод в эксплуатацию установки горячего выщелачивания в 2009 году обеспечил увеличение общего извлечения золота на руднике Фостервиль участке сорбции CIL на 10 %. На рисунке 2 показана данная промышленная установка в составе установки BIOX® рудника Фостервиль.

Рисунок 2. Установка HiTeCC рудника Фостервиль, Австралия

В 2013 и 2014 годах продолжилась разработка основ технологии HiTeCC и базы данных. Кроме того, технологические решения были предоставлены нескольким клиентам, испытывавшим проблемы со сниженным извлечением золота ввиду присутствия в руде вызывающих «прег-роббинг» материалов с различной степенью сорбционной активности.

Установка HiTeCC рудника «Суздаль»

Перспективы применения технологии HiTeCC для снижения сорбционной активности органического угля, присутствующего в концентрате рудника «Суздаль», и как следствие повышения степени общего извлечения золота подтолкнули предприятие к запуску программы лабораторных испытаний в 2012 году (Smith, 2016). На основе успешных результатов лабораторных испытаний было принято решение о проведении полупромышленных испытаний на руднике «Суздаль» в 2014 году. Полупромышленные испытания не только подтвердили повышение степени извлечения золота, достижимой с применением технологи HiTeCC, но и позволили получить данные о себестоимости, необходимые для подготовки технико-экономического обоснования промышленного внедрения нового технологического процесса.

Реализация проекта, основанного на технических условиях для проектирования технологического процесса HiTeCC, разработанных компанией Outotec, была утверждена в 2015 году. Рабочее проектирование установки HiTeCC было завершено к концу 2015 года, и строительство установки было окончено во II квартале 2016 года. Пусконаладочные работы были также завершены к концу II квартала 2016 года.

Установка HiTeCC имеет проектную мощность 133 тыс. т/год и будет обеспечивать извлечение 40-70 % золота из питания установки. Установка была спроектирована для переработки сочетания как свежих хвостов сорбционного выщелачивания, так и лежалых хвостов, забираемых из хвостохранилища. Это позволит дополнительно произвести от 9 до 14 тыс. унций золота и повысить степень сквозного извлечения золота на руднике «Суздаль» примерно на 6,4 %.

Золотодобывающий проект Рунруно

На завершенном недавно проекте Рунруно используются как технология BIOX®, так и ASTER™ (рис. 3). Контур BIOX® рассчитан на переработку 140 тыс. т концентрата в год при проектном содержании сульфидной серы (S2-) 17 %.

Рисунок 3. Контуры BIOX®, CIL и ASTER™ на руднике Рунруно

Одной из ключевых задач проектной команды была оптимизация капитальных и эксплуатационных затрат на проекте Рунруно. Это было достигнуто за счет использования преимуществ новых технологий, критического пересмотра всех инженерных аспектов и максимального привлечения местных подрядчиков. Требования к каждой единице оборудования были критически пересмотрены, и контур был упрощен, где это было возможно. При выборе конечных поставщиков оборудования ключевыми критериями были цена, региональная поддержка и время поставки.

За годы своего существования конструктивные решения в технологии BIOX® прошли большой эволюционный путь. Знания и опыт, полученные по каждому проекту, были внедрены в проекты новейших установок BIOX®. В 2013 году компания Outotec выработала основные принципы проектирования технологии BIOX® III поколения, ориентированные прежде всего на надежность процесса и простоту эксплуатации. Основные принципы проектирования, учитывающие четыре главных аспекта, описанных ниже, были реализованы при проектировании контура BIOX® на проекте Рунруно:

• повышение надежности:

Ориентир на повышение общей надежности конструкции установки BIOX® путем применения усовершенствованного пакета проектной документации по BIOX®, создание указаний по проектированию и изготовлению мешалок BIOX®, а также обеспечение понимания влияния колебаний свойств руды и концентрата на долгосрочные технико-экономические показатели контура и учета этого влияния на каждом этапе проектирования;

• усовершенствование технологии:

Были решены основные потенциальные проблемы, выявленные при эксплуатации установки BIOX®, в том числе пенообразование в контуре BIOX®, закупорка барбо-тажного кольца и потери коллоидного золота в контуре противоточной декантации;

• предложение расширенного спектра услуг для технологии BIOX®:

На основе 30-летного опыта компании Outotec в сфере эксплуатации были выработаны рекомендации по технологическим параметрам предшествующих и последующих переделов относительно контура BIOX®. Кроме того, был представлен ряд дополнительных продуктов и услуг, помогающих клиентам в решении различных задач;

• улучшение обмена опытом:

Была поставлена цель обеспечить эффективную передачу ключевых знаний о технологии BIOX® на каждом этапе реализации проекта соответствующей аудитории.

Наработка инокулята — это та область, которая зачастую вызывает обеспокоенность проектных команд, поскольку она оказывает существенное влияние на общий график пусконаладки участков BIOX® и ASTER™. По инициативе компании FCF и в рамках задач по разработке технологии BIOX® III поколения компания Outotec поставила на проект Рунруно комплекс опытно-промышленного оборудования, включающий установки непрерывного действия по измельчению, флотации и технологий BIOX® и ASTER™, который позволяет производить флотоконцентрат и инокулят (для технологий BIOX® и ASTER™) на первых четырех стадиях наработки инокулята. Оборудование было смонтировано в двух контейнерных модулях для облегчения транспортировки и упрощения монтажа и наладки на площадке.

Модуль наработки инокулята

Этот модуль BIOX® и ASTER™, поставленный «под ключ» (рис. 4), включает баки, мешалки, насосы и системы подогрева/охлаждения, необходимые для наработки инокулята BIOX® из объема 10 л на момент отгрузки до 3 м3 активного инокулята BIOX®, адаптированного к концентрату проекта Рунруно. Модуль находится на перерабатывающей фабрике Рунруно и функционирует в качестве металлургической лаборатории технологии BIOX®, оснащенной полным комплексом диагностических приборов и лабораторного оборудования (кроме аналитического).

Рисунок 4. Опытно-промышленный комплекс технологии BIOX® (слева) и трехмерное изображение модуля наработки инокулята на проекте Рунруно

Модуль лабораторного оборудования измельчения и флотации (MFC)

Данный модуль дополняет модуль наработки инокулята и включает контуры измельчения, классификации, флотации и разделения жидкой и твердой фаз. Применение опытнопромышленного комплекса исключает необходимость применения полномасштабных контуров измельчения и флотации для производства концентрата, используемого на четырех стадиях наработки инокулята BIOX®. Опытно-промышленный комплекс использовался для производства концентрата с заданным содержанием сульфидной серы в количестве, необходимом для запуска полномасштабной установки.

Пусконаладочные работы по двум модулям начались в конце октября 2014 года, а в декабре 2014 года на мини-установке была успешно произведена первая партия флотоконцентрата.

Наработка инокулята BIOX® была начата в начале января 2015 года на основе 5 л BIOX® исходной культуры, поставленной из ЮАР. В марте 2015 года была успешно выполнена адаптация бактериальной культуры BIOX® к концентрату, производимому на мини-установке. В начале октября 2015 года началась наработка инокулята BIOX® в баке биогенной подпитки объемом 35 м3, который был модифицирован для применения в качестве временного реактора BIOX®. На рисунке 5 показан типичный и ожидаемый ход переработки партии концентрата в реакторе BIOX® после инокуляции активной, адаптированной культурой BIOX®. Наряду с суточными показателями окислительновосстановительного потенциала данные по содержанию двухвалентного и трехвалентного железа являются хорошим индикатором производительности реактора BIOX®. Бактериальное окисление железа (II) до железа (III) началось на вторые сутки, при этом в течение последующих 8 сут концентрация железа (II) постепенно снижалась, а концентрация железа (III) постепенно росла.

Рисунок 5. Инокуляция бака биогенной подпитки: графики содержания железа (II), железа (III), ОВП

Установка ASTER™ на проекте Рунруно

Установка ASTER™ на проекте Рунруно представляет третье поколение развития данной технологии. Установки ASTER™ на рудниках Консорт и «Суздаль» были спроектированы для переработки осветленных растворов, однако ввиду особых условий проекта Рунруно требовалось, чтобы установка ASTER™ была способна перерабатывать разбавленную пульпу с содержанием твердой фазы около 4-6 %.

Для подтверждения возможности применения технологии ASTER™ в соответствии с данными специфичными требованиями проекта в ЮАР была выполнена расширенная программа непрерывных испытаний на опытно-промышленной установке ASTER™. Испытаниям предшествовало выполнение двухстадийной подготовительной программы, в ходе которой сначала была проведена адаптация бактериальной культуры к разбавленной пульпе с низким содержанием тиоцианата. После успешной адаптации бактерий к такому материалу питания содержание SCN- в питании было увеличено до проектных значений.

Результаты программы непрерывных испытаний ASTER™ показаны на рисунках 6 и 7.

Рисунок 6 и 7. Стадия 1 (сверху) и стадия 2 адаптации бактериальной культуры ASTER™ к пульпе проекта Рунруно

Результаты испытаний подтвердили способность бактериальной культуры ASTER™ приспосабливаться к пульпе проекта Рунруно в ходе двухстадийного процесса адаптации. Опыты доказали стабильность процесса, и по результатам испытаний стало возможно утвердить технические условия для проектирования технологического процесса ASTER™ для проекта Рунруно.

Таблица 5 показывает сводные технические условия для проектирования контура ASTER™ проекта Рунруно.

Табл. 5. Сводные технические требования для проектирования контура ASTER™ проекта Рунруно

Первая партия инокулята ASTER™ объемом 20 л была доставлена из ЮАР на площадку проекта Рунруно в апреле 2015 года. В таблице 6 показан видовой состав инокулята ASTER™ с оценкой патогенности каждого вида бактерий в соответствии с Техническим регламентом по классификации биологических агентов Федерального института охраны и медицины труда (BAuA) Германии, а также Центра по контролю и профилактике заболеваний США (CDC). Все перечисленные микроорганизмы относятся к самому низкому уровню биологической опасности, т.е. данные микроорганизмы не способны вызывать заболевания человека, животных или растений.

Табл. 6. Виды бактерий ASTER™, их роль и классификация (van Buuren, 2014)

Наработка инокулята ASTER™ была начата в августе 2015 года в цикличном режиме в 100-литровом реакторе. По мере роста активности инокулята, о чем свидетельствовало нарастание скорости разложения SCN-, из реактора отбирались пробы, и объем наработки инокулята был расширен до двух смесительных реакторов непрерывного действия (СРНД). К началу сентября 2015 года активность в СРНД достигла высокого уровня, и началась непрерывная подача питания, в связи с чем стал возможен ежедневный отбор инокулята с переходом на новую стадию — наработку инокулята в реакторе объемом 14 м3. На рисунке 8 показаны некоторые показатели стадии реактивации инокулята до создания активной и жизнеспособной бактериальной культуры ASTER™, пригодной для начала массовой наработки инокулята.

Рисунок 8. Активация бактериальной культуры ASTER™ на проекте Рунруно

Интеграция технологии BIOX® в конструкцию реакторов OKTOP® компании Outotec

Компания Outotec производит реакторы для различных гидрометаллургических переделов уже более 40 лет и имеет опыт работы не только в поставке технологий, но и в эксплуатации этих реакторов в полномасштабном промышленном производстве. База установленного оборудования компании Outotec включает сотни реакторов для выщелачивания, осаждения и извлечения металлов. Конструкторские решения реакторов Outotec всегда нацелены на оптимизацию результатов металлургического производства, обеспечение надежности эксплуатации и достижение максимального экономического эффекта в течение всего срока службы оборудования. Каждое предприятие и технологический процесс уникальны, и, поскольку технологический процесс и реактор неразрывно связаны, каждый реактор OKTOP® проектируется под конкретное назначение.

Выбор соответствующего реактора OKTOP® начинается с определения параметров технологического процесса. Благодаря уникальному ноу-хау Outotec в технологических процессах и оборудовании, а также опыту в реализации многочисленных проектов, мы знаем, какого типа реакторы хорошо работают на конкретном производстве, и как гарантированно довести технологию от лабораторных опытов до масштабов промышленных установок. Благодаря сочетанию оптимизации технологии и индивидуальным конструктивным решениям реакторов мы можем гарантировать клиентам наибольшую экономический эффект за срок службы оборудования, максимальные результаты металлургического производства и надежную эксплуатацию. Уникальный цикл проектирования, включающий физическое моделирование, испытания по выщелачиванию и осаждению, гидродинамический анализ, компьютерное проектирование механической части и оценку эксплуатационного ресурса, позволяют компании Outotec предлагать решения, не имеющие аналогов.

Технологический процесс BIOX® требует значительного количества кислорода для окисления сульфидов, поэтому основным требованием к конструкции мешалки является обеспечение достаточного массопереноса кислорода из воздуха в пульпу. Поскольку скорость переноса кислорода зависит от эффективности потребления кислорода и количества подаваемого воздуха, существует диапазон оптимальных значений, при котором требуемый массоперенос обеспечивается при минимальном расходе энергии. Повышение эффективности потребления кислорода сверх этого диапазона приводит к повышенному расходу энергии на перемешивание, а снижение приводит к повышению расхода электроэнергии на нагнетание воздуха, поэтому отклонение от такого диапазона зоны оказывает негативное влияние на общее энергопотребление.

К системе перемешивания также предъявляются и другие требования, в том числе обеспечение равномерного поддержания твердой фазы во взвешенном состоянии для предотвращения захлебывания импеллера. Поддержание высокой вертикальной скорости потока в баке предпочтительно с точки зрения обеспечения хорошей теплопередачи и снижения образования накипи на змеевиках охлаждения. Кроме того, механическая надежность и износостойкость мешалок имеют критическое значение для успешной эксплуатации установок BIOX®.

Сдвоенная мешалка OKTOP® 3105 компании Outotec, показанная на рисунке 9, потенциально соответствует всем этим требованиям. В ее конструкции (патент заявлен) отсутствуют какие-либо сварные соединения, что придает ей механическую прочность и отличную устойчивость к усталостным нагрузкам. Сдвоенный импеллер обеспечивает хорошие показатели поддержания твердой фазы во взвешенном состоянии и высокие скорости потока по всему объему бака. Пять лопастей с профилем подводного крыла устойчивы к захлебыванию и обеспечивают массопередачу кислорода в пульпу в диапазоне значений оптимальной эффективности потребления кислорода даже при высоком расходе нагнетаемого воздуха.

Рисунок 9. Реактор OKTOP® (слева), реакторный комплекс OKTOP® (внизу справа), центр обслуживания мешалки (вверху посредине) и желоб OKTOP® (вверху справа)

Производительность и рентабельность технологии BIOX® в первую очередь зависят от работы модуля реакторов биоокисления. Объем работ по проектированию и строительству таких крупных реакторов часто распределяется между несколькими контрагентами, каждый из которых несет ответственность за конкретную область специализации. При таком подходе реакторы BIOX® рассматриваются в качестве простых баков с перемешиванием, и не всегда обеспечиваются принятие оптимальных решений и согласованность действий различных поставщиков. В результате это может привести к проектированию с чрезмерным запасом и к ошибкам проектирования. Компания Outotec предоставляет своим заказчикам единое комплексное решение для гидрометаллургического производства. Модуль реакторов BIOX® поставляется в виде единого функционального реакторного комплекса OKTOP® из стандартного оборудования, оптимизированного для конкретного заказчика. При этом уже на ранней стадии проектирования модуля учитываются его технологические параметры и аспекты оснащения приборами и средствами автоматизации.

Реакторный комплекс OKTOP® использует мешалки OKTOP® собственной конструкции, которые подбираются в соответствии с конкретными требованиями, предъявляемыми к реактору условиями гидрометаллургического производства. Поставка законченной системы из стандартизированных модулей единственным ответственным поставщиком гарантирует эффективную и быструю поставку с возможностью предоставления гарантий на механическую часть и технико-экономические показатели всего комплекса оборудования. (Latva-Kokko et al, 2014).

Безопасность и ремонтопригодность изначально заложены в конструкцию реакторного комплекса OKTOP®. На рисунке 9 показаны опора мешалки с площадкой обслуживания и самотечные желоба с запорной арматурой, что позволяет вывести любой реактор из схемы для регулярного технического обслуживания. Кроме того, мешалка извлекается и устанавливается как единый узел и ко всему основному и дополнительному оборудованию имеется свободный и безопасный доступ. Теплообмен обеспечивается эффективными перегородками двойного назначения, которые специально разработаны для работы с пульпой, вызывающей образование накипи, поскольку они по отдельности могут извлекаться из реактора для очистки.

Выводы

BIOX® является проверенной технологией, которая за свою историю была внедрена на 13 промышленных установках. В новейшей 13-й установке BIOX® применены проектные решения BIOX® III поколения, включающие последние достижения в технологии, ориентированные на упрощение эксплуатации и технического обслуживания. Установка также оснащена мешалкой BIOX® с импеллером новейшей конструкции, обеспечивающим более эффективное распределение воздуха и массопередачу кислорода.

Несмотря на то, что ASTER™ является относительно новой технологией, эффективность ее применения в промышленных масштабах также доказана. В эксплуатации находятся три установки ASTER™, и на сегодняшний день результаты их работы подтвердили эффективность и стабильность технологического процесса.

Технология HiTeCC также имеет примеры промышленного применения — в эксплуатации находятся две установки. Технология была испытана на целом ряде концентратов двойной упорности, в результате чего была доказана возможность ее применения для переработки концентратов различных типов.

Основу технологического процесса BIOX® составляют реакторы биоокисления, которые должны соответствовать специфичным для BIOX® технологическим требованиям и при этом обеспечивать стабильную работу с максимальным экономическим эффектом за срок службы установки. Поскольку технологический процесс и реактор неразрывно связаны, каждый реактор OKTOP® проектируется под конкретное назначение.

Участок BIOX® поставляется в виде единой установки, полностью укомплектованной типовым оборудованием, оптимизированным с учетом индивидуальных технических условий. При проектировании установки комплексно решаются вопросы технологического проектирования и оснащенности приборами и средствами автоматизации.

В результате заказчикам предоставляется оптимальное решение стоящих перед ними задач.

Список литературы:

1. Latva-Kokko, M., Hirsi. T., Lindgren, M. and Ritasalo, T. (2014). Influence of reactor design to process performance in hydrometallurgical applications. Hydrometallurgy 2014 — Volume II, Proceedings of the 7th International Symposium. Canadian Institute of Mining, Metallurgy and Petroleum, pp.3-13.
2. Binks, M and Wemyss P. (2011). Fosterville Gold Mine Heated Leach Process. Proceedings of the 2011 Metallurgical Plant Design and Operating Strategies Conference. Australian Institute of Mining and Metallirgy, Perth, Australia. p. 8.
3. Van Buuren C. (2014). BIOMIN’s novel integrated technologies for optimising refractory gold processing solutions. Proceedings of the ALTA 2014 Gold — Precious Metals Conference. ALTA 2014, Perth, Australia. p. 8.

Опубликовано в журнале «Золото и технологии» № 1(35)/март 2017 г.