В ноябре 2021 года Группа компаний «РИВС» отметила свое 30-летие

По материалам конференции.

Технические решения для повышения эффективности переработки высокомедистой золотосодержащей руды

Доклад подготовил Максим Вячеславович Залесов, ведущий инженер-технолог департамента гидрометаллургии АО «НПО «РИВС», аспирант 3-го курса Горного университета.

В своем выступлении эксперт рассказал о лучших мировых практиках по переработке высокомедистых золотосодержащих руд и повышению эффективности переработки сырья. Доля руд с низким содержанием золота и сложным составом увеличивается, в связи с чем традиционные технологии переработки становятся малоэффективными. Поэтому поиск новых рациональных способов переработки является перспективным направлением исследований.

Золото-медьсодержащее сырье относится к категории упорных руд. Медные минералы имеют различные показатели растворимости, при этом большинство из них достаточно хорошо растворяются в цианидной среде. На данный момент не существует универсальной технологии, позволяющей рентабельно перерабатывать любые типы упорных руд. Зачастую для каждого конкретного месторождения необходимо разрабатывать уникальную технологию. При этом предварительно требуется изучить химический, минералогический состав сырья, оценить соотношение нецианируемых форм золота и меди и т. д.

В мировой промышленной практике существует ряд способов повысить рентабельность переработки золото-медьсодержащего сырья. К ним, в частности, относится технология рециклинга цианида. Еще в 20-ых гг. прошлого века был изобретен AVR процесс — первая технология регенерации цианида. Ее преимущество заключается в возможности извлекать цианид не только из чистых растворов, но и из пульп. Однако такие очевидные минусы AVR, как высокие эксплуатационные издержки и опасные условия работы, не позволяют внедрить технологию повсеместно.

Процесс AVR начинается с поступления цианид-содержащей пульпы/раствора в агитационную емкость для подкисления (рис. 1). Далее смесь поступает в десорбционную колонну, в которую в режиме противотока по дается воздух и происходит возгонка синильной кислоты. С потоком воздуха циановодород попадает в следующую колонну, где осуществляется абсорбция цианида.

Рис. 1. Схема процесса AVR

Если в переработку вовлекаются растворы с высоким содержанием меди, pH растворов выдерживается на более высоком уровне по сравнению со стандартной технологией. Использование раствора с уровнем pH ниже трех ведет к образованию высокотоксичного осадка цианида меди, что заставляет внедрять отдельные операции по обезвреживанию, переработке или утилизации полученного медного осадка.

Позднее на базе процесса AVR по явились новые возможности регенерации цианидов. В процессах AuGMENT и Vitrokele применяются ионообменные смолы, позволяющие извлекать цианид и медь. В технологии Cyanisorb используются усовершенствованные конструкции абсорбционных колонн. Процесс AVR на ЗИФ «Холбинский» отличается внедрением инновационной центробежно-барботажной установки, ускоряющей массообменные процессы.

В качестве альтернатив AVR в 1980– 1990-х гг. были разработаны SART и MNR процессы. Они предполагают разделение жидкой и твердой фазы путем сгущения, фильтрации, сульфидизации, подкисления цианидсодержащего раствора и обработки цианидов в скруббере. Медь из процесса выводится в виде концентрата, отдельной товарной продукции, за счет операции сгущения в случае использования технологии SART (рис. 2) и за счет фильтрации в ходе MNR процесса. Сегодня в мире семь золотоизвлекательных фабрик практикуют технологию SART.

Рис. 2. Аппаратурно-технологическая схема процесса SART

Преимущества процесса SART над AVR заключаются в том, что основная часть регенерируемого цианида остается в жидкой фазе и не требует возгонки синильной кислоты. Более того, процесс SART обеспечивает дополнительную экономию через попутное извлечение меди и серебра в случае их наличия в растворе. К недостаткам метода можно отнести высокие требования к чистоте исходного раствора, из-за чего технологическая цепочка усложняется дополнительными стадиями операций сгущения и фильтрации.

Отдельно докладчик выделил процесс холодной десорбции меди, решающий проблему ухудшения сорбционных свойств угля из-за накопления ионов меди в оборотном сорбенте. Холодная десорцбия не решает проблему высокого удельного расхода цианида натрия при переработке золото-медьсодержащего сырья, поэтому метод наиболее эффективен для переработки сырья с низким содержанием меди. Для переработки же концентратов с высоким содержанием меди больше подойдет регенерация цианида, которая позволит снизить высокий удельный расход выщелачивающего реагента и получить растворы, пригодные для многократного использования без снижения их растворяющей способности.

Департамент гидрометаллургии АО «НПО «РИВС» занимается вопросами организации рециклинга цианида. На базе своих лабораторий компания выполняет комплекс исследований по изучению состава руды, форм нахождения полезных компонентов, оценивает влияние примесных элементов, физических характеристик руды на процесс обогащения руды и прямого извлечения золота.

Двустадиальная технология подготовки высокосернистого золотосодержащего сырья к цианированию

Доклад подготовила Виктория Александровна Григорьева, инженер-технолог департамента гидрометаллургии АО «НПО «РИВС», магистрант 2-го курса Горного университета

Цель работы — разработка эффективной комбинированной технологии для переработки упорного золотосодержащего сырья. Минерально-сырьевая база драгоценных металлов ежегодно сокращается. На данном этапе развития одностадиальные технологии подготовки не всегда позволяют достигнуть показателей, позволяющих сохранить производство драгоценного металла на требуемом уровне, поскольку на сегодняшний день практически четверть мировых запасов золота — это упорные руды.

Исследования проводились на флотоконцентрате, полученном из руды месторождения Бестобе (Казахстан): содержание золота — 55,4 г/т золота, при этом 22 % золота ассоциировано с сульфидами.

Упорный золотосодержащий концентрат перед операцией цианирования подвергается предварительной обработке одним из способов: обжиг, автоклавное окисление, био-окисление или атмосферное окисление материала ультратонкого помола (процесс Albion). С точки зрения эффективности технологии существенно отличаются по требуемым капитальным и эксплуатационным затратам, экологической нагрузке на окружающую среду, а также по показателю извлечения золота (рис. 3). Из-за ухудшения сырья и роста содержания мышьяка в рудах при ужесточении норм по выбросам газов в атмосферу производители все чаще отказываются от применения окислительного обжига, отдавая предпочтение гидрометаллургическим способам переработки.

Рис. 3. Сравнение методов предварительной обработки 

Лабораторные исследования проводились в четыре этапа, где первым стало прямое цианирование, на втором и третьем этапах перед цианированием применялись одностадиальные способы подготовки (автоклавное и бактериальное окисление), на четвертом — комбинированные способы (рис. 4).

Рис. 4. Комбинированные схемы подготовки сырья 

Результаты экспериментов показали, что при прямом цианировании уровень извлечения золота не превысил 56 %, что говорит о необходимости применения дополнительных операций по подготовке сырья.

Автоклавное окисление позволяет достигать высоких показателей извлечения золота за короткие промежутки времени, что повышает эффективность данного способа несмотря на высокие капитальные и эксплуатационные затраты. Процесс ведётся в автогенном режиме за счёт тепла, выделяющегося в ходе экзотермических реакций окисления сульфидов. Автогенный режим достигается при содержании серы в пульпе на уровне 6%, что позволяет снизить затраты на подогрев извне.

Однако применение автоклавной технологии для руд с содержанием сульфидной серы более 6 % — затруднительно. Происходит выделение избыточного тепла, для погашения которого пульпу разбавляют водой. Данный факт приводит к необходимости использования оборудования большего объёма, что повышает капитальные и эксплуатационные затраты и снижает технико-экономические показатели технологии.

Лабораторные испытания по автоклавному выщелачиванию показали, что извлечение золота находится на стабильно высоком уровне — 95–96 %, а с повышением температуры процесс окисления идет более полно, о чем свидетельствует увеличение расхода кислорода и цианида и уменьшение выхода кека (табл. 1).

№ опыта	Расход, кг/т		Выход кека, %	Содержание Au, г/т		Извлечение Au, %
	NaCN	CaO		До цианирования	После цианирования
1	25,1	6,9	95,9	55,4	4,29	95,24
2	21,4	6,5	99	55,4	4,51	94,65
3	19,4	6,2	97,2	55,4	2,92	96,47

Табл. 1. Результаты опытов по цианированию кеков после автоклавного окисления

Биологическое окисление — простой в эксплуатации процесс, но имеет ряд существенных недостатков: высокая продолжительность процесса и перерасход цианида, связанный с выделением серы в трудно окисляемой модификации в условиях проведения процесса. Исследования по биоокислению были проведены в ФИЦ Биотехнологии РАН, результаты по цианированию биокеков отражены в таблице 2.

Продукт		Степень окисления сульфидной серы, %	Извлечение золота цианированием, % П	Потребление NaCN, кг/т
Остаток биоокисления (БО)	2 сут.	50	68	18
	4 сут.	70	82	21
	6 сут.	79	88	25

Табл. 2. Результаты опытов по цианированию кеков после биологического

Применение био-автоклавного окисления в качестве комбинированной технологии позволило достигнуть высоких показателей извлечения золота (до 97 %) и снизить расход цианида (табл. 3).

Продукт		Степень окисления сульфидной серы, %	Извлечение золота цианированием, %	Потребление NaCN, кг/т
Остаток автоклавного окисления (АО) остатка БО	2 сут.	97	97	16
	4 сут.	98	96	6
	6 сут.	99	97	4

Табл. 3. Результаты опытов по цианированию кеков после биологического

Применение к упорному сырью Albion-процесса позволило достичь извлечения золота на 77–88 % (в зависимости от продолжительности атмосферного выщелачивания), а опыты с последующим автоклавным доокислением в течение12 часов показали, что комбинирование данных способов приводит к извлечению золота на уровне 93,2 % при значительном снижении расходов реагентов (табл. 4).

Продукт		Степень окисления сульфидной серы, %	Извлечение золота цианированием, %	Потребление NaCN, кг/т	Потребление CaO, кг/т
Остаток автоклавного окисления (АО)	АО кек после Albion 12 ч	97,88	93,22	2,53	3,63

Табл. 4. Результаты опытов по цианированию кеков по комбинированной схеме «Albion-POX»

При этом докладчик отметил, что исследования по опробованию технологии подготовки сырья к цианированию «Albion-POX» еще не завершены: предполагается проведение испытаний при увеличении продолжительности стадии атмосферного выщелачивания, ожидается достижение более высоких показателей извлечения.

Переходя к выводам, автор указывает на то, что показатель извлечения золота хоть и главный, но не единственный способ оценки эффективности применения технологий. Стоит учитывать капитальные и эксплуатационные затраты на проведение процесса, а также проводить целый комплекс исследований, включая технико-экономическое обоснование применимости той или иной технологии для конкретного материала.

Оценка эффективности метода обезвреживания хвостов цианирования с помощью активного хлора

Доклад подготовила Айгуль Закирова, техник-технолог лаборатории гидрометаллургии АО «НПО «РИВС».

Целью ее работы было определение оптимальной концентрации цианида натрия для высокого извлечения золота при минимальном расходе реагентов на обезвреживание хвостов цианирования.

Исследования проводились на руде одного из месторождений Урала. Содержание золота в использованной руде 1,2 г/т, серебра 14,7 г/т. По данным рационального анализа руды на золото, 86 % было пригодно для цианирования, 14 % представляли золото в сульфидах: пирите, арсенопирите, галените, халькопирите.

Стандарты промышленной и экологической безопасности обуславливают важность наиболее безопасного хранения хвостов цианирования. Самый надежный способ сделать это — полностью обезвредить цианиды перед складированием отходов. Для этого используется метод хлорирования с использованием гипохлорита кальция, позволяющий наиболее полно и необратимо разрушить цианиды и тиоцианаты в процессе реакции нейтрализации. Чаще всего применяется технический гипохлорит кальция с 31 % активного хлора, как наиболее доступный и эффективный реагент.

Параметры эксперимента приведены на рисунке 5. В эксперименте использованы два режима цианирования: поддержание постоянной концентрации на протяжении всего эксперимента и подкрепление раствора при снижении рабочей концентрации ниже половины от начальной.

Рис. 5. Параметры эксперимента и уровни концентрации реагента

Поддержание концентрации цианида натрия постоянной на протяжении всего эксперимента позволяет достичь высокого извлечения золота при значительной остаточной концентрации реагента — 0,42 г/л. В целом при увеличении времени выщелачивания можно извлечь большую долю полезного компонента, однако при уменьшении концентрации реагента извлечение ниже.

При подкреплении рабочего раствора цианида натрия при снижении ниже половины от начальной концентрации извлечение золота не снижается (табл. 5). Этот метод отличается меньшими остаточными концентрациями цианида: 0,22 г/л в зависимости от начальной концентрации реагента. Более подробно результаты экспериментов представлены в таблице 6.

Концентрация NaCN, г/л	Элемент	Концентрация в растворе (мг/л) в зависимости от продолжительности выщелачивания (ч)
		2	4	6	8	12	24	48
0,5	Au	0,28	0,30	0,30	0,30	0,31	0,31	0,31
	Ag	2,22	2,40	2,50	2,52	2,52	2,62	2,62
0,5	Au	0,65	0,66	0,71	0,72	0,74	0,74	0,74
	Ag	3,69	3,81	4,09	4,28	4,44	4,97	5,60
0,4	Au	0,58	0,64	0,68	0,68	0,73	0,86	0,86
	Ag	3,27	3,88	4,31	4,50	4,90	5,41	5,97
0,3	Au	0,28	0,29	0,30	0,30	0,30	0,30	0,30
	Ag	2	2,16	2,33	2,36	2,38	2,58	2,58
0,3	Au	0,53	0,61	0,68	0,69	0,70	0,70	н/д
	Ag	2,85	3,44	3,87	3,90	4,14	4,39	н/д
0,3	Au	0,50	0,50	0,55	0,57	0,58	0,71	0,73
	Ag	3,19	3,39	3,72	3,85	4,05	4,35	6,06
0,2	Au	0,26	0,50	0,58	0,64	0,67	0,75	0,75
	Ag	1,66	2,35	2,67	2,96	3,05	3,47	4,93

Табл. 5. Зависимость содержания полезного компонента в растворе от времени цианирования

Эксперименты по обезвреживанию пульпы хвостов сорбционного цианирования были проведены трехстадийно, опыты проводились при содержании твердого 40 %, скорости перемешивания не менее 250 оборотов в минуту, pH 10,5–11,5. Выщелачивание пульпы с переменной концентрацией цианида в процессе цианирования позволяет снизить удельный расход гипохлорита с 2,45 до 1,38 кг/т. При использовании дополнительного сгущения пульпы после цианирования расход гипохлорита составляет 0,61 кг/т руды. Остаточная концентрация цианидов в жидкой фазе пульпы при расходе реагента 0,92 кг/м3 или 1,38 кг/т составляет менее 1 мг/л.

Концентрация NaCN, г/л	Подкрепление	Время, ч	Расход реагентов, кг/т		Остаточная концентрация NaCNfree, г/л	Извлечение Au, %	Извлечение Ag, %
			NaCN	CaO
0,5	Постоянное	12	0,72	1,37	0,42	84,60	58,88
0,5	Менее половины	12	0,74	1,33	0,22	84,56	47,83
0,4	Менее половины	24	0,72	1,33	0,27	83,91	52,09
0,3	Постоянное	12	0,55	1,56	0,30	83	52,34
0,3	Постоянное с проведением механоактивации	12	0,45	1,55	0,30	83,14	55,2
0,3	Менее половины	24	0,63	1,33	0,17	81,63	40,56
0,2	Менее половины	24	0,52	1,47	0,10	78,40	34,53

Табл. 6. Результаты опытов по подбору оптимальной концентрации цианида

Режим цианирования, при котором рабочая концентрация цианида натрия поддерживается в первые два часа процесса и в последующем подкрепляется при снижении ниже половины от рабочей, позволяет получить высокое извлечение золота и наименьший расход реагентов на обезвреживание хвостов цианирования. Учитывая, что для промышленного применения рекомендуется использовать расход Ca(OCl)₂, увеличенный на 20–30 % (защита процесса обезвреживания от скачков содержания NaCN), рекомендуемый расход реагента в пересчёте на 100 % активного вещества составит 1,72 кг/т руды.


Опубликовано в журнале «Золото и технологии», № 4 (54)/декабрь 2021 г.