Сравнение автоклавного и бактериального выщелачивания

Г.В. Седельникова — доктор технических наук, заместитель директора по научной работе ФГУП ЦНИГРИ.

В процессе гравитационного и флотационного обогащения упорных золотосульфидных руд, характеризующихся наличием тонко вкрапленного золота в сульфидах (арсенопирит, пирит, пирротин и др.) образуются упорные концентраты, а в случае дополнительного присутствия природного сорбционноактивного органического углерода в последние годы начали использовать термин «двойная упорность». Переработка упорных руд и концентратов традиционным методом цианирования малоэффективна. Для вскрытия упорного золота из руд и концентратов применяют в основном следующие технологии:

• обжиг (руд и концентратов) — цианирование огарка;
• автоклавное выщелачивание (руд и концентратов) — цианирование остатка;
• бактериальное окисление (в основном концентратов) — цианирование остатка;
• ультратонкое измельчение (в основном концентратов) — интенсивное цианирование (Альбион процесс).

В настоящее время в промышленной практике за рубежом используются все четыре технологии. В России применяются только две из них: с 2001 г. проводится бактериальное выщелачивание концентратов Олимпиадинского месторождения (ЗАО «Полюс») и с 2013 г. автоклавному выщелачиванию подвергают концентраты месторождения Албазино (ОАО «Полиметалл»).

Месторождение, предприятие	Страна	Компания	Руда/ концентрат	Производительность, т/сутки	Год ввода
Gidji/W.A.KCGM	Австралия	Barrick/ Newmont	Концентрат	1150	1987
Carlin	США	Newmont		7680	1994
Goldstrike	США	Barrick/ Newmont		11600	2000
Syama	Мали	Resolute gold	Концентрат	590	2007

Табл. 1. Заводы по обжигу упорных руд и концентратов золота [1].

В статье приведены данные мирового опыта применения четырех основных методов вскрытия упорного золота (обжиг, бактериальное и автоклавное выщелачивание и ультратонкое измельчение, и на его основе Альбионпроцесс). Рассмотрен объем производств, состав перерабатываемого сырья, основные характеристики процессов и их технико-экономические показатели. Применительно к минерально-сырьевой базе России проведено сравнение двух наиболее распространенных методов — бактериального и автоклавного выщелачивания и рассмотрены перспективы их дальнейшего использования в нашей стране.

Обжиг упорных руд и концентратов. Анализ зарубежной практики переработки упорного золотосульфидного сырья показывает, что технология обжига используется более 100 лет. Его применяют в основном для переработки руд и концентратов с высоким содержанием серы (до 30% и выше), мышьяка (до 10% и выше) и органического углерода (свыше 1%). Обжиг ведут при температуре 450–750°C в одну или две стадии Достоинством процесса является окисление всех выше перечисленных компонентов сырья. В настоящее время в мире имеется 5 предприятий (табл. 1) использующих технологию обжига: Австралия (1), США (2), Мали (1), Китай (1) [1]. Первые два завода пущены в конце 80-х и начале 90-х годов прошлого века, три последних — в период 2000–2008 гг.). Общая производительность предприятий составляет 21000 т/сутки, причем 91% от этого количества приходится на руды и только 9% на концентраты. Экологические аспекты процесса обжига препятствуют распространению его в промышленную практику переработки золотосодержащего сырья (табл. 1).

В бывшем СССР на Урале работал Кочкарский обжиговый завод, где перерабатывали золотомышьяковые концентраты с получением товарного триоксида мышьяка и огарка, из которого благородные металлы извлекали в процессе последующей плавки на металлургическом заводе. В настоящее время в РФ процесс обжига упорных золотосульфидных концентратов практически не применяется и перспективы его дальнейшего использования минимальны.

Автоклавное выщелачивание. Внедрение в промышленность автоклавного и бактериального выщелачивания началось примерно в одно и тоже время. Первый завод по автоклавному выщелачиванию золотосодержащей руды был пущен в 1986 г. в США на предприятии McLaughlin Gold Mine (3 тыс.т/сутки), второй завод по переработке упорных концентратов введен в 1986 г. в Бразилии (Сао Бенто, 240 т/сутки). Первое предприятие по бактериальному выщелачиванию упорных золотосодержащих концентратов введено в эксплуатацию в 1986 г. в ЮАР (Фэйрвью, 35 т/сутки). В последующие годы продолжалось успешное распространение технологий автоклавного и бактериального выщелачивания по всему миру.

Рис. 1. Влияние органического углерода и хлор-иона на извлечение золота при автоклавном выщелачивании [6].

Сведения по численности автоклавных заводов в литературе отличаются. В работе [2] приводятся сведения о 7 заводах автоклавного выщелачивания руд и 6 заводах по переработке концентратов. Все они введены в эксплуатацию в период с 1986 по 1999 гг. В статье [1] приводятся более свежие данные о 9 заводах: 8 зарубежных предприятиях и одном отечественном (Амурский завод). Источник [3] сообщает о трех предприятиях: действующем Амурском автоклавно-гидрометаллургическом комплексе (АГМК) и двух строящихся — Покровский АГМК и Березняковский. В таблице 2 приведены сводные данные, заимствованные из трех литературных источников. Из 12 упомянутых предприятий 8 предназначены для переработки золотосодержащих концентратов, одно для переработки руды и концентрата и 3 — только руды. Общая мощность зарубежных автоклавных заводов составляет порядка 40000 т/сутки. Из 12 заводов 8 введены в эксплуатацию в период 1990– 1999 гг. два завода — в 2008 и 2013 гг., соответственно, Killita (Agnico-Eagle, Финляндия) и Амурский ГМК (Полиметалл, Россия), еще два завода. С использованием данных [3] в список автоклавных заводов добавлены еще два строящихся отечественных завода — Покровский (ГК Петропавловск, 2011– 2017 гг.) и Березняковский (ОАО Южуралзолото»).

Месторождение, завод	Компания	Страна	Руда/концентрат	Мощность, т/сутки	Температура, °C	Год ввода
Goldstrike	Barrick	США	Руда	15000	225	1990
Campbell	Placer Dome	Канада	Концентрат	71	190	1990
Porgera	Barrick	Папуа-Новая Гвинея	Концентрат	1350	190	1991
Goldstrike	Barrick	США	Руда	7065	225	1993
Lihir	Newcrest	Папуа-Новая Гвинея	Руда/концентрат	9000	210	1994
Twin Creeks	Newmont	США	Руда	7260	225	1996
Masraes	OceanGold	Новая Зеландия	Концентрат	20	225	1999
Hillgrove		Австралия	Концентрат	24	220	1999
Killita	Agnico-Eagle	Финляндия	Концентрат		225	2008
Амурский АГМК	Полиметалл	Россия	Концентрат	225 1 автоклав 150 куб. м	225	2013
Покровский АГМК	ЗАО «Петропавловск»	Россия	Концентрат	432 4 автоклава по 50 куб. м	225	2011 — опытная установка, 2017 — ввод
Березняковский	ОАО «Южуралзолото»	Россия	Концентрат	1 автоклав 75 куб. м

Табл. 2. Заводы автоклавного выщелачивания (с использованием данных [1–3]).

Зарубежные заводы автоклавного выщелачивания золотосодержащих руд имеют большую производительность — от 7065 до 15000 т/сутки и более. Наиболее мощными предприятиями являются Goldstrike (США), Lihir (Новая Гвинея) и Twin Creeks (CША). Мощность заводов по переработке концентратов значительно меньше и составляет 20 — 1350 т/сутки. Наиболее мощным заводом является Porgera (Папуа Новая Гвинея). Лидером по объёмам автоклавного производства является канадская компания Barrick.

Рис. 2. Экономические показатели переработки упорной золото-арсенопирит-пириткарбонатной руды и концентрата [15]: 

1 — кучное бактериальное выщелачивание руды; 2 — ультра тонкое измельчение концентрата; 3 — ультра тонкое измельчение руды; 4 — Альбион — процесс концентрата; 5 — бактериальное выщелачивание концентрата; 6 — автоклавное выщелачивание концентрата.

Перерабатываемое за рубежом сырье различается большим разнообразием вещественного состава [2] (Набойченко, 2009 г.). Содержание золота в рудах составляет 3–8 г/т, мышьяка 0–3%, карбонатов от 0,1–15%, серы сульфидной 1–8%. Концентраты характеризуются более высоким содержанием названных компонентов: 30–200 г/т золота, 0,1– 18% мышьяка, 6–19% серы сульфидной. В процессе разработки и промышленного освоения автоклавной технологии переработки упорных золотосульфидных концентратов отечественные специалисты установили, что значительная часть перерабатываемых руды и концентратов содержат компоненты, сильно осложняющие технологию автоклавного выщелачивания: сорбционно-активный органический углерод и хлорсодержащие растворимые минералы, которые обуславливает потери золота с хвостами [4, 5].

Крупность измельчения руд, направляемых на автоклавное выщелачивание, составляет обычно 80% -0,074 мм, только на одном предприятии применяют более тонкий помол руды — 80% -0,022 мм. Концентраты, как правило, измельчают значительно тоньше — 80% -0,037 мм или 80% -0,018 мм и еще тоньше. В обоих случаях температура при выщелачивании находится в основном на уровне 190–225°C. Продолжительность процесса выщелачивания составляет для руд в среднем 50–90 минут, для концентратов — в основном 120 минут, только на одном предприятии — 45 минут. Степень окисления сульфидной серы в рудах составляет 90–98% (четыре предприятия) и 55–85% (три предприятия). Считается, что при автоклавном выщелачивании концентратов обеспечивается более высокая степень окисления сульфидной серы — 95–99% [2].

Российскими пионерами по освоению автоклавной технологии, применительно к золоту, являются золотодобывающие компании «Полиметалл», «Петропавловск» и «Южуралзолото» (табл. 2). Исследования ведет также компания «Полюс Золото».

Месторождение, предприятие	Технология	Компания	Страна	Мощность, т/сутки	Год ввода и расширения
Fairview	BIOX	Pan African Resources	ЮАР	55	1986–1999
Wiluna	BIOX	Apex Minerals	Австралия	115-158	1993–1996
Sao Bento	BIOX	Eldorado	Бразилия	150	1990–1998
Harbour Lights	BAROX		Австралия	40	1992–1994
Ashanti-Sansu	BIOX	Anglo Ashanti	Гана	960	1994
Tamboraque	BIOX		Перу	60	1999
Beaconsfield	BAROX	BCD Resources	Австралия	68	2000
Олимпиадинское	BIONORD	Polus Gold	Россия	300-900	2001–2007
Forsterville	BIOX	Crocodile Gold	Австралия	126	2005
Yantai Gold	CCGRI		Китай	50-80	2000–2001
Laizhou	BAROX		Китай	100	2001
Tianli	CCGRI	Tazan BioGold	Китай	100–150	2003–2007
Axi	JLMRI		Китай	50-80	2004–2007
Suzdal	BIOX	South Verhoyansk	Казахстан	520	2005
Sanhe	CCGRI		Китай	70	2006
Jinchiling	CCGRI		Китай	4200	2007
Jinfeng	BIOX	ElderadoGold	Китай	1000	2007
Bogoso	BIOX	Star Resources	Гана	1500	2007
Kokpatas	BIOX	Navoinskyi GMC	Узбекистан	2138	2008
Agnes	BIOX	Galaxy Gold	ЮАР	20	2010

Табл. 3. Заводы бактериального выщелачивания (с использованием данных [1]).

В 2013 году компания» «Полиметалл» ввела в эксплуатацию Амурский автоклавно-гидрометаллургический комплекс (АГМК) для переработки концентратов месторождений Албазино (Хабаровский край) и Майское (Чукотка), проектная производительность 225 тыс. т в год, один автоклав полезным объемом 150 м3) [3]. В конце 2014 г. компания планирует вывести завод на проектную мощность. В настоящее время с помощью автоклавного выщелачивания на АГМК извлекается золото из Албазинского концентрата, Майский концентрат и частично Албазинский отправляются в Китай на переработку.

Готовится к вводу в эксплуатацию автоклавно-гидрометаллургический комплекс рудника «Покровский» ГК ЗАО «Петропавловск», на котором планируется переработка упорных флотационных концентратов от обогащения руд месторождений Маломыр и Пионер (Амурская область). Проектная производительность комплекса 18 т/час, 4 автоклава по 50 м3 полезного объема каждый [3, 4].

ОАО «Южуралзолото ГК» ведет строительство ЗИФ мощностью 400 тыс. т в год по переработке упорной руды месторождения Березняковское (Челябинская область) и одновременно создает автоклавное производство для извлечения золота (один автоклав объемом 75 м3 отечественного производства) [3] (табл. 2).

Осложняющее влияние органического вещества и хлор-ионов изучено при автоклавном выщелачивании углистых золотосодержащих руд и концентратов [6] и показано, что извлечение золота снижается с увеличением содержания органического углерода и концентрации хлор-иона в пульпе. Так, например, при концентрации хлориона 15 мг/л и содержании углерода порядка 1% извлечение золота уменьшается до 84% (рис. 1, стр. 112). Рекомендуемые авторами допустимые содержания органического углерода и концентрация хлор-иона в пульпе соответственно составляют 0,4% и 2–3 мг/л. При этом извлечение золота находится на уровне 95%.

Месторождение	Содержание				Время, час	Степень окисления сульфидов, FeAsS/FeS2, %	Извлечение золота, %, биоокисление + цианирование
	Золото, г/т	Сера сульфидная, %	Сульфиды, %	Углерод орг.,%
Албазино	155,0	5,7	17,0	1,2	96	99,7/94,8	98
Кючус	22,0	5,25	14,2	1,35	96	99,7/89,5	94,6
Майское	98,0	18,4	41,1	2,3–2,9	108	99,1/93,4	96
Нежданинское	54,6	26	79,1	4,5	120	94	94
Олимпиадинское	60-85	14–28	41,1–68,0, включая пирротин	4,3	120	98/51	89-95
Хатыннах	18,4	20,4	49,6	2,7	120	97,8/74,3	90
Хатчан	14,3	13,1	38,8	4,0	80-90	91	91
Попутнинское	47,9	45,5	89,0	0,2	144	96,5/65,2	90,8
Кутынское	29,3	10,9	27,3	-	80	94,85/55,5	97,6
Змеиное	51,4	18,9	41,3	<0,01	120	91/33	90

Табл. 4. Состав упорных золотосульфидных концентратов, исследованных в ФГУП ЦНИГРИ с применением бактериального выщелачивания.

Для снижения содержания органического углерода в концентрате месторождения Маломыр, направляемом на автоклавное выщелачивание, ОАО «Иргиредмет» предлагает проводить предварительную флотацию с выделением углистого концентрата. В этом случае неизбежны потери золота с углистым концентратом, т.к. мельчайшие частицы сульфидов, которые содержат золото, механически. захватываются в пенный продукт флотации.

Бактериальное выщелачивание упорных золотосодержащих концентратов начали применять в мире одновременно с автоклавным выщелачиванием. В России первое и единственное действующее в настоящее время предприятие по переработке упорных концентратов было введено в эксплуатацию в 2001 г. на Олимпиадинском месторождении («Полюс золото»). Однако освоение биотехнологии проходило довольно трудно: сложный состав концентрата (высокое содержание пирротина, серы сульфидной, карбонатов, сурьмы и пр.), высокий расход цианида (до 80–100 кг/т концентрата), связанный с неполным окислением сульфидов и элементной серы, неполное извлечение золота и пр. явились причиной высоких эксплуатационных расходов предприятия и не способствовали общественному признанию бактериального выщелачивания как эффективной технологии. Это послужило одной из основных причин обращения золотодобывающих компаний к разработке и освоению автоклавной технологии.

Рис. 3. Экономические показатели переработки упорного золото-серебро-пиритного концентрата [15].

Если в России бактериальная технология практически не осваивается промышленностью, то в зарубежных странах наблюдается обратная картина – интерес к биотехнологии возрастает, особенно с начала третьего тысячелетия. Увеличивается число предприятий, использующих бактерии для вскрытия тонко вкрапленного золота в сульфидах (табл. 3). Начиная с 2000 г. введено в эксплуатацию 14 заводов, причем 7 из них в Китае. Производительность самых крупных биозаводов находится на уровне крупных зарубежных заводов автоклавного выщелачивания и даже превышает (Bogoso, Гана, 1500 т/сутки, Kokpatas, Узбекистан, 2138 т/сутки, Jinchiling, Китай, 4200 т/сутки) [1].

Анализ данных химического и минерального состава концентратов, перерабатываемых на заводах бактериального выщелачивания (Fairview, Sao Bento, Wiluna, Ashanti), показывает, что на бактериальное выщелачивание направляют концентраты с более высоким содержанием серы от 11,4 до 24,9%, чем при автоклавном окислении концентратов (6–19%, чаще до 14–15% сульфидной серы) [7]. Крупность измельчения концентратов, направляемых на биоокисление, обычно составляет 80–95% -0,074 мм, в некоторых случаях 90–95% -0,044мм, т.е. используются более «грубые» концентраты, чем при автоклавном выщелачивании. Продолжительность биоокисления концентратов составляет порядка 96–120 часов. Процесс протекает в сернокислой среде при pH=1,5–2,2.

Проект, завод	Страна	Концентрат	Мощность	Год ввода
MIM Holding Xstrata	Австралия	Zn концентрат		1994
Albion Process plant San Luan de Neiva Albion Process™	Испания	Zn концентрат	4000 т/год  Zn мет.	2010
Albion Process plant Nordenham	Германия	Zn концентрат	16000 т/ год Zn металла
Las Lagunas	Доминиканская республика	Au-Ag-пиритный концентрат	672 т/сутки
Certej	Румыния	Au концентрат	180 т/сутки	2013
GPM Gold	Армения	Au концентрат Зодского месторождения	296 т/сутки	2013

Табл. 5. Заводы с использованием Альбион-процесса [13].

Многолетний опыт ФГУП ЦНИГРИ в изучении состава упорного золотосодержащего сырья РФ (50% в запасах коренного золота) и разработке биогидрометаллургической технологии его переработки [8] свидетельствует о том, что значительная часть отечественных объектов имеет более сложный состав, чем зарубежные аналоги. В таблице 4 приведены данные по составу концентратов 10 месторождений. Большинство исследованных концентратов (Албазино, Кутынское, Майское, Кючус и др. с содержанием сульфидной серы 5,2–18,4%) эффективно перерабатываются с применением бактериального выщелачивания. В процессе последующего цианирования остатка биоокисления достигается высокое извлечение золота — 94–98% при продолжительности биоокисления не более 96–120 часов и расходе цианида 4–9 кг/т концентрата.

Однако часть концентратов с высоким содержанием сульфидов и другими осложняющими компонентами являются наиболее упорными. К таким концентратам из изученных относятся концентраты месторождений Олимпиадинское, Нежданинское, Хатыннах и, Попутнинское соответственно с содержанием сульфидной серы 28, 26, 20,4 и 44%. Содержание сульфидной серы в этих объектах в основном превышает аналогичное содержание в концентратах, перерабатываемых на зарубежных биозаводах (11–24%), что создает неблагоприятные предпосылки для применения технологий как бактериального, так и автоклавного выщелачивания. Биоокисление высоко сульфидных концентратов месторождений Олимпиадинское, Нежданинское, Хатыннах и Попутнинское протекает довольно сложно и сопровождается резким повышением кислотности (за исключением Олимпиадинского концентрата, в котором содержатся карбонаты), pH снижается до 1,0 и менее, что ингибирует бактерии и требует добавки извести. Даже при продолжительности выщелачивания 120–144 часа не достигается полное окисление сульфидов и промежуточных продуктов [9].

Кроме того, большая часть отечественных концентратов содержит повышенное количество органического углерода (1–4,5%), который, как отмечается выше, сильно осложняет процесс автоклавного выщелачивания. По отношению к бактериальному выщелачиванию присутствие органического углерода в целом благоприятно, т.к. бактерии используют его в качестве строительного материала при создании новых клеток в процессе размножения и физиологического развития. Положительным моментом также является снижение сорбционной активности органического углерода, и частичная потеря его массы в процессе бактериального выщелачивания (табл. 4).

Принимая во внимание, выше сказанное, можно сказать, что автоклавное окисление высоко сульфидных концентратов, так же, как и бактериальное, с большой вероятностью будет проходить с осложнениями.

Для переработки концентратов с высоким содержанием сульфидов целесообразно комбинирование процессов бактериального и автоклавного выщелачивания. Основываясь на опыте ФГУП ЦНИГРИ и данных практики биоокисления упорных золотосодержащих концентратов, можно сказать, что предварительное бактериальное выщелачивание в течение 24–48 часов позволит окислить 80–90% арсенопирита и практически полностью пирротин, а также частично пирит и в целом снизить содержание сульфидной серы в остатке биоокисления, поступающем на автоклавное выщелачивание для дальнейшего доокисления сульфидов и элементной серы, и последующее цианирование остатка автоклавного выщелачивания. Предварительное «кратко срочное» бактериальное выщелачивание позволяет не только снизить содержание сульфидной серы, а также частично (для разных концентратов от 20–70%) уменьшить с помощью бактерий сорбционную активность органического углерода, Это позволит упростить процесс бактериального выщелачивания, резко сократить его продолжительность и снизить эксплуатационные расходы, а также создать более благоприятные условия (снизить содержание сульфидной серы и сорбционной активности органического углерода) для протекания последующего процесса автоклавного выщелачивания, который также упростится, сократятся расходы на его проведение и на всю технологию в целом.

Применительно к высоко сульфидному концентрату Олимпиадинского месторождения, который в настоящее время перерабатывается с применением технологии бактериального выщелачивания, выполнены исследования по автоклавному выщелачиванию остатка биоокисления текущего производства Олимпиадинской ЗИФ [10]. Бактериальный остаток с содержанием 6,4% сульфидной серы и 8,9% элементной серы направлялся на автоклавное выщелачивание при температуре 225°C, парциальном давлении кислорода 0,7 МПа и общем давлении 3,25 Мпа. Это позволило в практически полностью доокислить сульфиды и элементную серу, остаточное содержание которых составило 0,2 и 0,5% соответственно. При цианировании остатка автоклавного выщелачивания извлечение золота повысилось до 95–96% по сравнению с 86% при цианировании исходного биокека. Расход цианида снизился с 89 до 3–5 кг/т. Авторы указывают на возможность протекания процесса в автогенном режиме, без подвода тепла извне.

На основании проведенных пилотных испытаний выполнен анализ соотношения капитальных затрат и условной прибыли вариантов переработки концентрата Олимпиадинского месторождения: с автоклавным выщелачиванием всего потока сырья в виде концентрата, биокека, или их смесей и показано, что они обеспечивают практически одинаковую скорость окупаемости вложений (не более 3 лет) даже при цене золота $1000 за тройскую унцию. Схемы, в которых сохраняется действующая технология прямого цианирования биокека, окупаются гораздо медленнее [11].

Параметры	Золото-арсенопирит- пирит-карбонатная руда/ концентрат 1	Золото-серебро -пиритная руда/ концентрат 2
Мощность фабрики, т/год	600 000
Производство концентрата, т/год	54 000	1 095 000
Срок эксплуатации	8	10
Содержание в руде, г/т: — золото — серебро	2,25 н/а	1,04 32
Минеральный состав руды, %: — арсенопирит — пирит — карбонаты	2,0 1,75 20,0	0,01 12,3 -
Содержание в концентрате, г/т: — золото  — серебро	22,5 -	2,5 45
Минеральный состав концентрата, %: — арсенопирит — пирит — карбонаты	20,0 18,5 3,3	34,7 -
Расход электроэнергии на дробление, кВт, час/т: — руда — концентрат	17 30	15 20

Табл. 6. Исходные данные для технико-экономических расчетов [15].

Положительная практика работы завода Sao Bento в Бразилии который первоначально был введен в эксплуатацию по автоклавной технологии, а в 1990–1991 гг. перешел на комбинированную бактериально-автоклавную переработку концентрата с высоким содержанием сульфидной серы 24,9%, подтверждает целесообразность комбинирования процессов бактериального и автоклавного выщелачивания высоко сульфидных концентратов. В результате применения комбинированной технологии извлечение золота при цианировании остатка автоклавного выщелачивания увеличилось до 95% и выше по сравнению с извлечением золота, равном 90% при прямом автоклавном выщелачивании концентрата. Показано, что проведенная реконструкция на предприятии Sao Bento позволила существенно снизить нагрузку на автоклавный передел и повысить его производительность почти в 2 раза [7,12].

Альбион-процесс основан на комбинировании ультратонкого измельчения c использованием технологии Xstrata' IsaMill™ и окислительного (кислородного) выщелачивания сульфидных концентратов при температуре 93–98°C и атмосферном давлении в специальном реакторе (Albion Leach Reactor) в течение 28 часов. Процесс разработан в Австралии в 1994 г. первоначально применительно к переработке тонко измельченных (80% — -7 мк) цинковых концентратов в сернокислой среде [13] (табл. 5).

Для извлечения золота из упорных концентратов, в том числе пирит-арсенопиритовых, содержащих теллуриды и селлениды золота, Альбион-процесс используется сравнительно недавно с 2010 г. и предусматривает ультратонкое измельчение концентрата до крупности 80% — 7–12 мкм, окисление сульфидов кислородом в среде близкой к нейтральной при pH=5,5–6,5 и температуре до 98°C (низкое давление), охлаждение, нейтрализацию известью, цианирование с сорбцией на активный уголь (табл. 5). В работе [13] приведены сведения о составе сырья, условиях и химизме окисления сульфидов, производительности предприятий и используемом оборудовании. К достоинствам процесса относится возможность его осуществления в области pH, близкой к нейтральной, перевода мышьяка в труднорастворимое соединение — арсенат железа при окислении арсенопирита, получение гетита при окислении пирита, а также хорошие экономические показатели, о которых речь пойдет ниже.

Состав золотосодержащих концентратов трех месторождений, подготавливаемых к освоению с использованием Альбион-процесса в разных странах мира, отличается по содержанию основных компонентов: 14–40 г/т золота, 35–125 г/т серебра, мышьяка 2,5–9,5% и сульфидов 18–43%. Прогнозируемое извлечение находится в диапазоне 90–96%. Так, например, проектом Las Lagunas предусмотрена переработка флотационного концентрата с содержанием 14 г/т золота, 125 г/т серебра, 16% сульфидной серы с извлечением золота и серебра 90%. В соответствии с проектом Certej в западной Румынии планируется проводить переработку флотационного концентрата крупностью 80% 11,5 мк с содержанием 15–18 г/т золота, 90 г/т серебра, 35% железа, 9,5% мышьяка и 43% сульфидов. Степень окисления пирита планируется на уровне 70–75%. Извлечение золота из остатков окисления — 93% Проект GPM Gold разработан и реализуется в Армении применительно к переработке флотационного концентрата, получаемого при обогащении руды Зодского месторождения. Из концентрата с содержанием 40 г/т золота, 35 г/т серебра. 20% железа, 2,5–3,5% мышьяка и 18–20% сульфидов прогнозируется с помощью Альбион-процесса извлекать 93–96% золота и 90–93% серебра. Сведения о текущей работе предприятий, запланированных к пуску в 2012– 2013 гг., автору статьи не известны. В России Альбион- процесс пока не применяется.

Технико-экономическое сравнение технологий переработки упорных концентратов благородных металлов проведено с использованием данных, полученных специалистами компании Bateman [14]. на примере переработки двух типов упорных золотосодержащих руд: золотоарсенопиритовой-карбонатной (руда 1 с содержанием золота 2,25 г/т) и золотосеребряной-пиритовой (руда 2 с содержанием золота 1,04 г/т и серебра 32 г/т) и концентратов, полученных при обогащении руд 1 и 2. Концентрат, полученный при обогащении руды 1 содержит 38,5% сульфидов (20% арсенопирита и 18,5% пирита), концентрат 2 содержит только пирит — 34,7%. В расчетах принята следующая годовая производительность предприятий по переработке руды 1 — 600 тыс. т, концентрата 1 — 54 тыс. т и соответственно, для руды 2 — 3650 тыс. т и концентрата 2 — 1095 тыс. т. Для руды 1 рассчитано два варианта технологий переработки — кучное бактериальное окисление и ультратонкое измельчение, для концентрата 1–4 варианта технологий: ультратонкое измельчение, Альбион-процесс, бактериальное и автоклавное выщелачивание.

Применительно к руде 1, для кучного бактериального выщелачивания требуются наибольшие эксплуатационные расходы — $1300/тройская унция, ультратонкое измельчение является менее затратным — $1100/тройская унция. Капитальные затраты для обоих процессов находятся на уровне 50 и 53 млн долл., соответственно. Для концентрата 1 наибольшими капитальными затратами характеризуется процесс автоклавного выщелачивания (68 млн долл.), далее по убыванию следуют: бактериальное выщелачивание 57 млн, Альбион-процесс 52 млн и ультратонкое измельчение 47 млн, однако последний процесс сопровождается наибольшими эксплуатационными расходами ($600/ тройская унция). Эксплуатационные расходы трех вариантов переработки концентрата 1 (Альбион-процесс, бактериальное и автоклавное выщелачивание) составляют порядка $400–430/ тройская унция), ультра тонкое измельчение характеризуется повышенной величиной эксплуатационных расходов — $600/тройская унция. Следовательно, по экономическим показателям для переработки золото-арсенопиритпиритного концентрата Альбионпроцесс и бактериальное выщелачивание являются более предпочтительными (табл. 6, рис. 2 и 3).

Переработка упорного золото-серебро-пиритового концентрата от обогащения руды 2 наиболее экономична с использованием технологии обжига, требует наименьшие капитальные затраты — $350 млн и эксплуатационные расходы $600/тройская унция. Автоклавное выщелачивание характеризуется наибольшими капитальными затратами — $400 млн, бактериальное выщелачивание занимает промежуточную позицию между обжигом и автоклавным выщелачиванием — $370 млн. Эксплуатационные расходы автоклавного и бактериального выщелачивания имеют следующие величины: $1100 и $1200/тройская унция, соответственно.

В заключение необходимо отметить, что сложный состав упорных золотосодержащих руд России и концентратов, получаемых при их обогащении, а также требования к охране окружающей среды, обуславливают целесообразность применения гидрометаллургических технологий для их переработки, в первую очередь, бактериального и автоклавного выщелачивания, а также их комбинирование для извлечения золота из концентратов с двойной упорностью и высоким содержанием сульфидной серы. Учитывая положительные данные технико-экономических расчетов целесообразно также рассматривать в качестве перспективных альтернативных процессов ультратонкое измельчение и на его основе Альбион процесс. На стадии исследования упорного золотосодержащего сырья рекомендуется проверять разные варианты переработки руд и концентратов, определять параметры и показатели извлечения металлов, проводить технико-экономическое сравнение вариантов и выбирать наиболее рентабельный и экологически безопасный метод извлечения золота из исследуемого объекта.

1. Robert Dunne. Challenges and opportunitiesin the treatment of refractory gold ores. Gold conference. Perth, Australia, 2012, pp. 1–15.
2. С.С. Набойченко, Я.М.Шнеерсон, М.И.Калашникова, Л.В.Чугаев. Автоклавная гидрометаллургия цветных металлов, Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2009, Т.2, 612 с.
3. Я.М. Шнеерсон, В.К.Федоров, А.Ю.Лапин, М.В.Клементьев, Г.А.Кропачев. Использование технологии автоклавного окисления при переработке золотосодержащих концентратов в Российской Федерации. Золото и технологии, 2013 г., №4(2), с. 106–111.
4. Я.М. Шнеерсон, Л.В.Чугаев, А.Ю.Лапин, М.В.Клементьев, М.А.Плешков. Автоклавные технологии приходят в золотоизвлекательную промышленность России. Золото и технологии, 2012 г., №2(16), с. 82–86.
5. V. Nsyplakov. V.Kovalev, N.Vorob’ev-Desyatovskii, A.Ter-Oganesianhs and S.Kaplan, Proceedings of the XXVI International Mineral Processing Congress, New Delhi, India, pp.05543-05550.
6. Я.М. Шнеерсон, Л.В.Чугаев, М.А.Плешков. Некоторые особенности автоклавного вскрытия углистых золотосодержацих руд и концентратов. Цветные металлы, 2011 г., №3, с. 62–67.
7. Б.А. Захаров, М.А.Меретуков. Золото: упорные руды. М: Издательский дом «Руда и металлы», 2013 г., 452с.
8. Г.В. Седельникова, Е.Е. Савари, Д.Х.Ким. Использование биотехнологии — перспективный путь вовлечения в эксплуатацию месторождений с упорными рудами золота. Горный журнал, 2006 г., № 10, с.52–57.
9. Г.В. Седельникова, Е.Е. Савари, П.А.Заулочный, Е.А.Кошель. Извлечение золота из упорных высоко сульфидных концентратов с применением биогидрометаллургии. Цветные металлы, 2012 г. №4, с. 42.
10. Я.М. Шнеерсон, Л.В.Чугаев,, М.Е.Жунусов и др. Автоклавное доокисление твердого остатка биоокисления флотоконцентрата. Цветные металлы, 2012 г., №6, с. 34–37.
11. Б.А. Захаров, Я.М.Шнеерсон, Л.В.Чугаев и др. Разработка технологии автоклавной переработки концентратов и промпродуктов Олимпиадинского ГОКа ЗАО «Полюс». Золото и технологии, 2013 г., №3(21), с. 24–28.
12. L.Silva. R.Guimaraes, J.Milbourne. Pressure Hydrometallurgy, 2004. Process modifications to the Sao Bento concentrator of Eldorado Gold. Proc. Int. Conf.In the use of pressure vessels for metal extraction and recovery. 34th Annual Hydrometallurgy Meeting of CIM, 2004, Banf, Alberta, Canada, pp. 781–794.
13. M.Horn and D.W. Turner. Commercialization of the Albion process. Alta 2012. Gold conference. Perth, Australia, 2012, pp. 231–248.
14. M. Hourn, P. A. Rohner, P. K Bartscg. («Benefits of using the Albion process for North Queensland project and a case study of capital and operating cost benefits versus bacterial oxidation and pressure oxidation». Xtrata, Technology Report, 2005.
15. M.Aylmore and A.Jaffer. Evaluating process option for treating some refractory ores. Gold conference. Perth, Australia, 2012, pp. 249–286.

Опубликовано в журнале «Золото и технологии», № 2 (24)/июнь 2014 г.