для отчета кучное выщелачивание

АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ДОБЫЧИ И КУЧНОГО

ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ЗОЛОТА

Рассматриваются современное состояние золотодобычи и кучного выщелачивания золота. Сделан обзор золотодобычи в Казахстане. Приведены методы кучного выщелачивания золота.

В настоящее время, как и много веков назад, золото остается важнейшим благородным металлом, играющим традиционную роль мировых денег. Кроме этого, благодаря своим уникальным физическим и химическим свойствам золото все шире используется в промышленности, ювелирном деле, медицине и других сферах деятельности человека. Все большее число людей, особенно в странах Востока, повышая свой жизненный уровень, стремится к обладанию золотом.

Мировая потребность в золоте имеет тенденцию к росту. Так, в 1993 г. она составляла 3027 т (из них 2541 т использовалось в ювелирном деле), а в 1996 г. – уже 3277 т, т.е. на 8,2 % больше. Ежегодное мировое производство золота составляет около 3,5 тыс. т, из которых более 70 % извлекают при переработке коренных золотосодержащих руд [1].

Золото добывают более чем в 80 странах, но более двух третей добычи обеспечивают всего восемь из них. Это страны, где она превышает 100 т в год: ЮАР, США, Китай, Австралия, Перу, Россия, Индонезия и Канада [2]. Мировыми лидерами в добыче золота остаются Южная Африка (394 т), США (335 т) и Австралия (285 т). Почти треть добываемого в мире золота приходится на пять крупнейших золотодобывающих компаний – Newmont Mining, AngloGold, Barrik Gold, Goldfield и Placer Dome, которые производят более 100 т золота в год каждая. Добыча золота из коренных золотосодержащих руд в мире в среднем составляет 70–75 %, из полиметаллических – 15-20 % и 10–15 % – из россыпей при примерном распределении мировых запасов золота соответственно 55-60; 25-30 и 10-15 %.

В последние годы, начиная с 2002 г., добыча золота постепенно снижается. Пик добычи приходился на 2002 г. и составлял 2644т, а в 2007г. – 2475 т, т. е. снижение составило 7% (рис.1).

Рис.1. Динамика мировой добычи золота в 1998-2007 гг., т [2]

Большая часть золота (более 65%) применяется в ювелирной промышленности, около 14% – в других отраслях промышленности, в том числе высокотехнологичных. Также золото по-прежнему используется частными лицами, различными компаниями и фондами, государствами как средство накопления и инвестиций. Около 19% золота в виде слитков участвует в тезаврации, применяется для изготовления монет и медалей и т.д. (рис.2).

Рис.2. Структура потребления золота в мире в 2007г., т [2]

По разведанным запасам золота Казахстан занимает 10 место в мире (3-е в СНГ), а по добыче - 13,4 т - 25-е место (4-е в СНГ) [3]. Запасы золота в целом по республике оцениваются примерно в 800 т, при этом среднее содержание металла в руде составляет 6,3 г/т (для разрабатываемых месторождений этот показатель в среднем равен 9 г/т). Государственным балансом Республики Казахстан учтены запасы по 237 объектам, из которых 122 коренных, 81 комплексных и 34 россыпных (рис.3).

По сравнению с золоторудной минерально-сырьевой базой мира, в Казахстане более существенную роль, как в запасах, так и в добыче играют комплексные месторождения, гораздо меньший удельный вес имеют золото-меднопорфировые месторождения. В Казахстане золото добывается как на коренных золоторудных месторождениях, так и попутно, в качестве компонента полиметаллического сырья при производстве цветных металлов. По некоторым оценкам, крупнейшим его продуцентом в республике является ОАО «Казцинк», которое ежегодно производит около 5,5-6 т золота. Второе место занимает ОАО «Казахмыс», которое выпускает его в качестве попутного компонента медного производства около 3-4 т.

Рис.3. Структура добычи золота в Казахстане из различных месторождений, %

70% всего производимого в Казахстане золота добывается в основном на мелких (с запасами до 25 т) и средних (от 25 до 100 т) месторождениях. Месторождения золота выявлены во всех регионах Казахстана, по уровню запасов лидирующее положение занимают Восточный, Северный и Центральный Казахстан. В группу малых месторождений включено 62 разведанных месторождения. Подавляющее большинство объектов этой группы (46 из 62-х месторождений) не эксплуатируется. Золоторудные и золотосодержащие месторождения встречаются в 16 горнорудных районах. Важнейшими из них являются: Калбинский и Рудно-Алтайский в Восточном Казахстане (месторождения Бакырчик, Большевик, Риддер-Сокольное и др.); Кокшетауский и Жолымбет-Бестобинский в Северном Казахстане (месторождения Васильковское, Жолымбет, Бестобе и др.); Шу-Илийский и Джунгарский в Южном Казахстане (Акбакай, Бескемпир, Архарлы и др.); Майкаинский и Северо-Балхашский в Центральном Казахстане (Майкаин, Бощекуль, Саяк IV, Долинное и др.); Жетыгаринский и Мугоджарский в Западном Казахстане (Жетыгара, Комаровское, Юбилейное и др.).

Основными показателями геологоэкономической оценки рассматриваемых месторождений могут служить запасы руды (металла) и содержание золота в руде. По 40 месторождениям преобладают малые месторождения (22-23 объекта) с запасами руды до 100 тыс. т (золота до 1 т). Известно всего два месторождения (Аксакал и Кенжем, рудник Акбакай) с запасами свыше 1 млн. т руды и более 10 т металла в руде. Запасы руды на 5 других месторождениях составляют от 100 тыс. т до 1 млн. т.

В некоторых странах отработка малых месторождений считается экономически эффективной при содержании золота 7,8-8,3 г/т. Среди казахстанских месторождений золота таких почти половина, и запасы в них, исключая Алтынсай, не превышают 100 тыс. т руды. В ряде месторождений (Жаксы, Сев. Байлюсты и др.) содержание золота значительно превышает 20 г/т, а самое высокое наблюдается в рудах Алтынсая – 36,9 г/т. Характерно, что всего лишь четыре месторождения характеризуются содержанием золота 4,2 г/т и менее.

Постепенное уменьшение запасов богатых легкообогатимых руд и увеличение потребности в золоте приводит к тому, что в переработку вовлекаются бедные, сложные по минеральному составу, содержащие вредные примеси руды. Доля золотодобывающих предприятий, перерабатывающих упорные, сложные по минеральному составу руды, в последнее время увеличилась. В Казахстане 41% собственно золоторудных месторождений легкообогатимы, более половины относятся к категории технически упорных. Особенностями подобных руд являются тонкая вкрапленность, высокое содержание сульфидов, наличие минеральной органики и мышьяковистых минералов и т. п.

Для более полного извлечения металлов с высокими экономическими показателями применяют как заводской способ извлечения благородных металлов из балансовых руд с полным циклом переработки, так и относительно дешевый способ кучного выщелачивания из бедных забалансовых руд или отвалов.

Многолетняя практика зарубежных предприятий кучного выщелачивания подтверждает их высокую технико-экономическую эффективность. По сравнению с традиционными фабричными технологиями кучное выщелачивание характеризуется низкими капитальными вложениями и эксплуатационными затратами, меньшим энерго- и водопотреблением, высокой производительностью труда. При использовании метода нет необходимости в тонком измельчении руд перед извлечением, что является довольно энергоемким процессом. В настоящее время способ кучного выщелачивания применяется почти в половине мировых стран-лидерах золотодобычи, поэтому внедрение его идет очень быстро.

Способ кучного выщелачивания позволил отрабатывать не только крупные месторождения бедных руд, но и вскрышные породы, техногенное золотосодержащее сырье (хвосты обогащения руд цветных и драгоценных металлов) и небольшие по запасам месторождения (от нескольких десятков килограммов до 1-2 т), расположенные в малоосвоенных районах. Вследствие избирательности, простоты и дешевизны метод является наиболее приемлемым для извлечения золота. Но токсичность вследствие использования цианидов и необходимость обезвреживания образующихся стоков являются основными его недостатками. Тем не менее, большое количество золотоизвлекательных фабрик работает с применением именно этого метода [4].

В настоящее время на территории Казахстана с применением метода извлечения способом кучного выщелачивания отрабатываются многие месторождения: Васильковское, Пустынное, Жанан, Центральный Мукур, Большевик, Мизек, Миялы, Суздальское, Карьерное (рудные отвалы), Жерек и Далабай. Для крупных месторождений содержание извлекаемого золота в рудах может быть не более 0,65-0,82 г/т, а при больших объемах производства (несколько миллионов тонн) – 0,35-0,65 г/т.

Кучному выщелачиванию подвергают легкообогатимые руды, в которых золото и серебро находятся преимущественно в цианируемой форме, т.е. свободное (самородное) или в сростках в основной своей массе. Наиболее пригодными для цианирования и цианидного кучного выщелачивания являются окисленные вкрапленные руды, сульфидные руды, руды коренных месторождений и россыпи, смешанные руды забалансовые рудные отвалы, техногенное сырье (лежалые хвосты золотоизвлекательных фабрик и обогатительных фабрик) и текущие хвосты переработки золотосодержащих руд.

Первичные руды с тонко вкрапленным в сульфиды золотом или серебром с присутствием углеродистого вещества сорбционноактивного к цианидному комплексу не подлежат переработке методом кучного выщелачивания. Кроме того, наличие глины в руде также ограничивает использование этой технологии, т.к. она препятствуют проницаемости растворов, и, тем самым, тормозит процесс выщелачивания и снижает извлечение золота. Для того чтобы устранить эти препятствия, достаточно использовать предварительное окомкование или агломерацию руды.

Режим выпадения осадков в районе расположения УКВ тесно связан с гидрогеологическим режимом территории и влияет на технологический процесс выщелачивания золота. Это, в свою очередь, влияет на поддержание постоянной концентрации (без подаваемых химических добавок) выщелачивающего раствора, что позволяет делать процесс выщелачивания золота эффективным и экономичным. Исходя из этого, можно сказать, что в условиях аридного климата наблюдается высокое водопотребление для поддержания необходимого объема в контуре выщелачивания.

Поэтому климатические особенности района должны учитываться еще на стадии проектирования объекта для выбора оптимальной схемы технологического проекта. Кроме того, в расчет должны браться такие факторы, как рельеф местности, геолого-технические и геологические особенности месторождения, способ добычи руды и годовую производительность рудника.

Переработка руды методом кучного выщелачивания включает следующие технологические операции:

- рудоподготовка, которая в зависимости от содержания золота, фильтрационных свойств, гранулометрического и минерального состава сырья может включать дробление, грохочение, шихтовку глинистых руд, окомкование мелких и тонкодисперсных фракций;

- выбор и подготовка площадки под кучное выщелачивание;

- подготовка гидроизоляционного основания;

- складирование руды в штабель (кучу);

- орошение рудного штабеля цианидными растворами;

- собственно выщелачивание золота;

- дренаж растворов через кучу;

- накопление золотосодержащих растворов в емкости и их отстаивание;

- извлечение золота из растворов;

- плавка осадков (цинковых, катодных);

- обезвреживание отработанных рудных штабелей (хвостов выщелачивания);

- рекультивация отвалов и нарушенных земель.

В промышленности используют три основных метода кучного выщелачивания. Они отличаются организацией основных и вспомогательных работ, конструкцией гидротехнических сооружений и характером общеинженерных мероприятий.

При первом способе сооружают долговременные площадки многоразового использования из твердых гидроизоляционных покрытий. Они способны выдерживать механическое давление складированного штабеля, погрузочно-разгрузочных механизмов и транспортных средств. Необходимое технологическое оборудование: участки для формирования штабеля и строительства хвостохранилища, очень прочное гидроизоляционное основание из асфальта и бетона, небольшие по объему технологические емкости. Процесс занимает небольшое количество времени, рудную массу перерабатывают дважды (загрузка, выгрузка).

Второй способ является наиболее распространенным. При этом сооружаются мягкие гидроизоляционные покрытия одноразового использования из полиэтиленовых или поливинилхлоридных пленок, листовой резины. Покрытия сочетают с изоляцией из глины либо, при наличии естественного водоупора толщиной не менее 1 м, без нее. Необходимое технологическое оборудование такое же, как и при первом способе. При этом способе выщелоченная и обезвреженная руда остается на месте переработки, т.е. нет необходимости в сооружении хвостохранилища, а затраты на сооружение гидроизоляционных оснований минимальны.

Третий способ – это отвальное выщелачивание. Перед выщелачиванием руда укладывается перед удерживающим сооружением в виде дамбы. При этом большая часть нижележащей руды выщелачивается в последующих операциях. По завершении процесса выщелачивания производят дренаж растворов и складирование свежей руды. После окончания выщелачивания хвосты обезвреживают и рекультивируют, подобно отвалам пустой породы. Способ можно использовать для крепкой руды на участках с большим углом наклона с очень плотным прочным покрытием вплоть до нескольких лет. При формировании рудного отвала руда должна быть минимально уплотнена [5].

Процесс цианирования основан на том, что цианидные ионы образуют устойчивые комплексы с золотом и серебром. Растворение золота и серебра вызывают слабощелочные цианидные растворы. Основной способ перевода золота в раствор с помощью цианида протекает в соответствии с уравнением Эльсенера:

4Au+8CN+O2+2H2O=4Au(CN)2+4OH. (1)

Но основная часть золота растворяется в соответствии с реакцией:

2Au+4CN+O2+2H2O=2Au(CN)2+H2O+2OH , (2)

а меньшая, но все-таки заметная его часть в соответствии с реакцией (1). Скорость растворения зависит от концентрации цианида натрия (NaCN) и щелочности раствора, причем оптимальное значение pH – 10,3 [3].

Способ переработки растворов зависит от наличия примесей (Си, As, Sb), масштабов производства, соотношения концентрации Аи и Ag в растворах и др.

Для извлечения благородных металлов из растворов используют сорбцию на анионите АМ-2Б, сорбцию на активированном угле и цементацию на металлическом цинке. Способ сорбции на активированном угле является небольшими капитальными и эксплуатационными затратами, менее чувствителен к цианидным комплексам меди и цинка, которые затрудняют сорбцию на анионите АМ-2Б. Способ цементации целесообразно использовать в условиях маломасштабных предприятий и при удовлетворении условия: Ag : Au > 10, т.к. он характеризуется быстрой фондоотдачей, низкой капиталоемкостью и меньшими эксплуатационными затратами по сравнению с сорбцией.

Слитки лигатурного золота являются товарной продукцией почти всех предприятий кучного выщелачивания. И только на некоторых маломощных установках получают золотоцинковые осадки, которые, так же как и слитки, отправляют на аффинажные заводы.

Таким образом, анализ опыта работы золотодобывающих предприятий во всем мире свидетельствует о том, что более 70 % золота получают из коренных золотосодержащих руд, путем извлечения его из легкообогатимых коренных руд способом цианирования с последующей сорбцией на уголь либо ионообменные смолы из пульп.

ЛИТЕРАТУРА

1. Царьков В.А. Опыт работы золотоизвлекательных предприятий мира. – М. Издательский дом «Руда и Металлы», 2004. – 112с.

2. Дорожкина Л.А. Мировой рынок золота в 2007-2008гг. Информационно-аналитический центр «Минерал». 2008г. http://www.mineral.ru

3. Кучное выщелачивание золота – зарубежный опыт и перспективы развития. Справочник / Под редакцией В.В. Караганова и Б.С. Ужкенова. – Москва – Алматы, 2002. – 260с.

4. Чантурия В.А., Седельникова Г.В. Развитие золотодобычи и технологии обогащения золотосодержащих руд и россыпей // Горный журнал. – 1998. – №5. – С.

5. Дементьев В.Е., Татаринов А.П., Гудков С.С. Основные аспекты технологии кучного выщелачивания золотосодержащего сырья // Горный журнал. – 2001. – №5. – С. 53-55

http://uralgold.ru/wiki/%D0%9A%D1%83%D1%87%D0%BD%D0%BE%D0%B5-%D0%B2%D1%8B%D1%89%D0%B5%D0%BB%D0%B0%D1%87%D0%B8%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5