Эффективная схема извлечения золота методом углевого выщелачивания из золоторудных месторождений типа Калин | Профессиональные технологии обогащения в поддержку разработки золотых месторождений

Золоторудные месторождения типа «Калин» являются наиболее типичным примером труднообрабатываемых золоторудных месторождений, а также тем видом месторождений, в которых владельцы рудников чаще всего «ошибаются». Лабораторные показатели содержания золота не низкие, руда выглядит нормально, но при цианидном выщелачивании коэффициент извлечения составляет всего 30–40 % — причина одна:золото представляет собой «невидимое золото», заключённое в виде субмикроскопических и микроскопических частиц в кристаллической решётке или трещинах сульфидов, таких как пирит и арсенит. Обычное измельчение совершенно не способно обеспечить его разъединение, цианиды не могут вступить в контакт с золотом, и, естественно, коэффициент выщелачивания не повышается.Схема углевого выщелачивания на золотых рудах типа Калин не заключается в том, чтобы просто измельчить руду и направить её непосредственно в ванну CIL, а представляет собой комплексную технологическую схему: «тонкое измельчение — обогащение флотацией — предварительная обработка для раскрытия включений — углевое выщелачивание золота».В данной статье, начиная с описания характеристик руды золоторудных месторождений типа Калин, подробно разъясняются технологическая логика, конфигурация оборудования и пути внедрения метода углеродной выщелачивания для эффективного извлечения золота.

I. Почему в золоторудных месторождениях типа Калин «прямая выщелачивание не работает»?

Золоторуды типа «Калин» (мелкозернистые прожилковые золоторуды) имеют четыре характерные особенности:

Золото присутствует в виде невидимого золота. Размер частиц золота обычно составляет от микрометров до субмикрометров; они невидимы невооруженным глазом и под обычным микроскопом, находясь в кристаллической решетке или кристаллических трещинах сульфидов, содержащих золото, таких как пирит и арсенит. При обычном измельчении до -200 мель доля частиц размером около 80 % по-прежнему не позволяет выделить золото.

Основными золосодержащими минералами являются пирит и арсенит. Золото тесно связано с сульфидами; при флотации происходит обогащение золосодержащих сульфидов, и золото выделяется вместе с ними.

Часто встречаются сопутствующие элементы-интерференты, такие как мышьяк, углерод и сурьма. В мышьякосодержащих рудах мышьяк сосуществует с золотом, а арсенит потребляет цианид; в углеродсодержащих рудах углеродистые вещества «похищают» золото — адсорбируют уже растворенные цианокомплексы золота, что приводит к резкому снижению коэффициента выщелачивания;в сурьмянистых рудах сурьмяник затрудняет выщелачивание. Это является основной причиной того, что коэффициент выщелачивания на золоторудных месторождениях типа Калин составляет всего 20–50 %.

Руда подвергается сильной альтерации, в ней может содержаться значительное количество глинистых веществ. Часто встречаются силикационная и глинистая альтерации; глинистые вещества негативно влияют на все этапы процесса — измельчение, флотацию и выщелачивание.

Почему нельзя применять прямую цианизацию цельной руды?Во-первых, золото находится в закрытых включениях, и цианиды не могут с ним соприкасаться; во-вторых, мышьяк, углерод и сурьма поглощают цианиды или вытесняют золото, в результате чего реагенты полностью тратятся впустую. Поэтому для золоторудных месторождений типа Калин необходимо применять схему «предварительная обработка + цианирование», причем флотация и тонкое измельчение являются предварительными этапами этой схемы.

II. Технологическая логика высокоэффективного извлечения золота методом углеродного выщелачивания

GoldProcessingPlant рекомендует следующий основной технологический маршрут для золоторудных месторождений типа Калин: тонкое измельчение → обогащение сульфидов методом флотации → предварительная обработка для разрушения оболочек → извлечение золота методом углеродного выщелачивания (CIL). Конкретно это состоит из четырёх этапов:

Первый этап: тонкое измельчение. Сульфиды, содержащие золото, в рудах типа «Калин» имеют мелкую фракцию, поэтому требуется тонкое измельчение, чтобы обеспечить полное отделение сульфидов от пустой породы и создать условия для обогащения методом флотации.Степень измельчения определяется экспериментально и, как правило, выше, чем для обычных рудных месторождений золота (например, увеличивается доля фракции -325 меш), при этом используется двухступенчатое измельчение с применением решетчатой и переливной шаровых мельниц в сочетании с гидравлическим циклоном в замкнутом цикле, что позволяет избежать переизмельчения и образования шлама.Целью тонкого измельчения является «отделение сульфидов», а не «непосредственное отделение золота».

Второй этап: обогащение золосодержащих сульфидов методом флотации. С помощью флотации пирита, арсенита и других золосодержащих сульфидов обогащают до получения золотого концентрата, что значительно сокращает объём последующей предварительной обработки —— это ключ к экономической эффективности схемы разработки золоторудных месторождений типа Калин: затраты на предварительную обработку всего объема сырой руды чрезвычайно высоки, тогда как при проведении предварительной флотации с целью «уменьшения объема» обрабатывается только концентрат, что позволяет контролировать как инвестиции, так и расход реагентов.При флотации применяется схема «один грубый, два чистых, два промывочных» или «один грубый, три чистых, три промывочных»; в случае руды, содержащей мышьяк, необходимо подавлять выделение арсенита или проводить отдельную флотацию мышьяково-золотого концентрата, а в случае углесодержащей руды — подавлять выделение углеродистых веществ. Содержание золота в флотационном концентрате и коэффициент извлечения серы напрямую влияют на экономическую эффективность последующей предварительной обработки.

Третий этап: предварительная обработка для размыкания комплексов. Это «ключевой момент» для золотых руд типа Калин. Методы предварительной обработки включают: обработку с использованием запатентованных реагентов, обжиг, окисление под давлением, биологическое окисление, химическое окисление и т. д.Выбор зависит от содержания мышьяка, углерода и сурьмы, а также от их формы нахождения, степени инкорпорированности золота, масштабов проекта и местных экологических условий:

• Предварительная обработка с использованием запатентованных реагентов: пассивация углеродистых веществ и окисление инкапсулированных сульфидов с помощью специально разработанной системы реагентов; процесс относительно прост, требует небольших инвестиций и подходит для руд средней сложности, содержащих мышьяк и углерод;
• Обжиг: подходит для концентратов с высоким содержанием мышьяка и серы, но требует сопутствующих процессов получения кислоты из дымовых газов и очистки от мышьяка; предъявляются высокие экологические требования;
• Окисление под давлением/биологическое окисление: подходит для труднообрабатываемых концентратов с высокой степенью инкапсуляции и высоким содержанием мышьяка; инвестиции и эксплуатационные расходы высоки, но инкапсуляция разрушается полностью.

Качество предварительной обработки напрямую определяет коэффициент извлечения при последующем углеродном выщелачивании — если инкапсуляция не разбита, то даже самая тщательная оптимизация процесса углеродного выщелачивания будет бесполезной.

Четвёртый этап: извлечение золота методом углеродной выщелачивания (CIL). Материал (или концентрат) после предварительной обработки разбавляется до консистенции и поступает в систему CIL: в выщелачивающий резервуар добавляют цианиды и известь для регулирования pH до 10–11; одновременно с выщелачиванием проводится адсорбция на активированном угле (активированный уголь добавляется в последний резервуар, движется в противотоке и контактирует с рудной суспензией в обратном направлении),углерод, содержащий золото, подвергается сепарации путем просеивания, промывке кислотой, десорбции электролизом и плавке золотосодержащего шлама с получением чистого золота.Метод CIL сочетает выщелачивание и адсорбцию, имеет компактную технологическую схему и небольшое количество ванн, что подходит для золоторудных месторождений типа Калин, где после предварительной обработки скорость выщелачивания достаточно высока; если скорость выщелачивания низкая, можно также выбрать метод CIP (выщелачивание с последующей адсорбцией), который обеспечивает более длительное время выщелачивания.

III. Конфигурация основного оборудования для метода углевого выщелачивания

Участок дробления и измельчения: грубое дробление на щековой дробилке, средне-мелкое дробление на конусной дробилке, двухступенчатое измельчение в решетчатой шаровой мельнице + шаровой мельнице с переливом, замкнутый цикл с гидроциклонами/спиральными классификаторами.В условиях тонкого измельчения энергопотребление и абразивная нагрузка высоки, поэтому изнашиваемые детали должны быть модернизированы с учётом повышенной износостойкости.

Флотационная часть: флотаторы типов SF (с самовсасыванием пульпы), XCF/KYF (с аэрацией, предпочтительны для крупных установок), BF и JJF; комбинированные установки для грубого, промывочного и чистого обогащения;сопутствующие системы добавления ингибиторов, сборщиков и пенообразователей; схема применения реагентов для руд, содержащих мышьяк и углерод, требует специального проектирования.

Участок предварительной обработки: конфигурация зависит от технологической схемы — для химической предварительной обработки предусмотрены реакционные чаны с перемешиванием и системы приготовления реагентов; для обжига — обжиговые печи и системы очистки дымовых газов; для окисления под давлением — автоклавы; для биологического окисления — биореакторы. К материалам на этом участке предъявляются высокие требования (кислотостойкость, коррозионная стойкость, давление), поэтому оборудование изготавливается на заказ.

Участок адсорбции с использованием углеродного выщелачивания: выщелачивающие чаны (с перемешиванием и аэрацией), высокоэффективные чаны для углеродного выщелачивания с двумя рабочими колесами, система адсорбции на активированном угле, сита для отделения угля, устройства для извлечения угля, насосы для извлечения угля.

Участок десорбции, электролиза и плавки: десорбционные колоны при нормальной температуре и давлении или при высоких температурах и давлениях, электролизеры, печи для плавки золота; возможно интегрирование в модульные установки.

Участок сгущения и обезвоживания: высокоэффективный сгуститель, пластинчато-рамный фильтр-пресс (сухой сброс хвостов, обезвоживание концентрата), обезвоживающий грохот.

Вспомогательные системы: шламовые насосы, насосы для чистой воды, система циркуляционной воды, система очистки цианистых сточных вод, системы электрораспределения и управления; для зарубежных проектов возможна интеграция дизель-генераторных установок.

Компания GoldProcessingPlant располагает двумя собственными производственными базами в провинциях Шаньдун и Цзянси, где осуществляется самостоятельное производство вышеуказанного основного оборудования. Инженеры-технологи и инженеры-механики работают в одной команде, обеспечивая изготовление оборудования в соответствии с технологическими чертежами, что гарантирует совместимость интерфейсов и согласованность производственных мощностей.С учётом особенностей тонкого измельчения на золотых рудах типа Калин, а также коррозионных условий, связанных с содержанием мышьяка и углерода, возможна нестандартная настройка материалов оборудования, конструкции перемешивающих механизмов и мощности двигателей.

IV. Почему «профессиональные технологии обогащения» являются ключом к разработке золоторудных месторождений типа Калин?

Инвестиционные риски, связанные с золоторудными месторождениями типа «Калин», значительно выше, чем в случае обычных рудных месторождений золота — если выбрать неверную технологическую схему, это приведет не к «незначительному снижению коэффициента извлечения», а к тому, что «золото вообще не удастся извлечь». Ценность профессиональных технологий обогащения проявляется в четырех аспектах:

Во-первых, эксперименты определяют технологическую схему. Для золоторудных месторождений типа «Калин» необходимо провести систематический технологический минералогический анализ и обогатительные испытания: анализ фаз золота для определения степени инкорпорирования, флотационные испытания для определения эффективности обогащения сульфидов, сравнительные испытания схем предварительной обработки для определения экономической целесообразности использования реагентов, обжига или окисления, а также испытания по углеродной выщелачиванию для определения параметров выщелачивания.Без этих данных проект останется воздушным замком.

Во-вторых, выбор схемы предварительной обработки напрямую определяет масштаб инвестиций. Разница в инвестициях между химической предварительной обработкой и окислением под давлением может составлять несколько раз; выбор основывается на степени инкапсуляции руды и экономических расчетах, а не на принципе «чем тщательнее, тем лучше».

В-третьих, при согласовании флотации и предварительной обработки необходимо учитывать совокупные затраты. При высоком содержании в флотационном концентрате и небольшой производительности инвестиции в предварительную обработку будут низкими, но при этом следует учитывать потери в коэффициенте извлечения; при повышении коэффициента извлечения и увеличении объема концентрата инвестиции в предварительную обработку возрастают. Эта точка равновесия должна быть определена на основе испытаний и экономических расчетов.

В-четвертых, оптимизация параметров на этапе наладки определяет конечные показатели. Эффективность предварительной обработки, время выщелачивания, концентрация цианидов, расход активированного угля, контроль pH — каждый из этих факторов влияет на коэффициент извлечения. Руководство инженеров на месте, осуществляющих совместные пробные запуски с использованием сырья и постепенную оптимизацию параметров, является ключевым звеном в превращении «экспериментальных показателей» в «производственные показатели».

Команда GoldProcessingPlant состоит из инженеров по обогащению руды, экспертов в области металлургии, конструкторов-механиков и команды по управлению проектами; ключевые члены команды обладают более чем 20-летним опытом работы в отрасли и имеют специальные наработки в области предварительной обработки и процесса углеродного выщелачивания сложных для переработки золотосодержащих руд, содержащих мышьяк и углерод.Мы не обещаем абсолютных цифр, оторванных от реальных условий руды, но обещаем следующее: определить стратегию на основе экспериментальных данных, разработать технологический процесс, обеспечить внедрение за счет производства оборудования и направить инженеров на место для настройки оборудования до начала добычи золота.

V. Путь реализации и формы сотрудничества

План реализации проектов по разработке золоторудных месторождений типа Калин:

Первый этап: обогатительные испытания и проверка технологического процесса. Проводится отбор проб для многоэлементного химического анализа, анализа фазового состава золота и анализа гранулометрического состава вкраплений; проводятся испытания тонкого измельчения, испытания открытого и замкнутого циклов флотации, сравнительные испытания схем предварительной обработки, а также сравнительные испытания углеродного выщелачивания (CIL) и углеродного промывания (CIP). К отчету прилагается перечень выбранного оборудования и предварительный бюджет.

Второй этап: технологическое проектирование и разработка инженерных чертежей. Подготовка технологической схемы, перечня оборудования, плана размещения объекта, чертежей фундаментов оборудования и схемы строительных работ.

Третий этап: изготовление и отгрузка оборудования. Производство основного оборудования, координация поставок вспомогательных материалов, заводской контроль качества; для зарубежных проектов — заблаговременное планирование графика отгрузки и резервирование времени на таможенное оформление.

Четвертый этап: руководство монтажом и комплексная наладка. Направление инженеров для руководства установкой оборудования, подключением трубопроводов и электромонтажом; руководство наладкой отдельных агрегатов и комплексными пробными пусками с сырьем; оптимизация параметров предварительной обработки, степени измельчения, режима использования реагентов и параметров выщелачивания до получения золота, соответствующего требуемому качеству; а также обучение персонала заказчика.

Ориентировочный срок реализации проекта: для стандартных проектов период от начала технологического проектирования до ввода в эксплуатацию составляет примерно 8–15 месяцев; для золоторудных месторождений типа «Калин», поскольку технологический процесс включает комбинацию тонкого измельчения, флотации, предварительной обработки и многоступенчатой углеродной выщелачивания, период испытаний и наладки более длительный; для труднообрабатываемых руд, удаленных зарубежных месторождений или большого объема нестандартных заказов необходимо дополнительно предусмотреть резерв времени.

GoldProcessingPlant не навязывает пакетных решений: можно провести только испытания по обогащению и проверку технологического процесса, приобрести только технологический проект или инженерные чертежи, закупить только оборудование, пригласить инженеров только для наладки на месте, а также заказать комплексный EPC-проект «под ключ». Расходы на предварительные испытания и проектирование могут быть полностью зачтены при последующем заключении контракта на поставку оборудования или EPC-контракта.Срок гарантии составляет 12 месяцев; в течение этого периода при возникновении проблем с качеством оборудования запасные части заменяются бесплатно, а по истечении срока гарантии мы обеспечиваем долгосрочные поставки запасных частей и предоставляем рекомендации по оптимизации технологического процесса.

При разработке золоторудных месторождений типа Калин выбирают не просто комплект оборудования для углевого выщелачивания, а команду, которая сначала выясняет, где находится золото, каким образом его извлечь, а затем на основе полученных данных подбирает технологический процесс и оборудование. GoldProcessingPlant — сначала изучаем руду, а затем подбираем оборудование.