Технология и схема хлорирования углеродистых золотоносных руд в качестве предварительной обработки: преодоление «эффекта потери золота» и превращение трудноперерабатываемых руд в источник прибыли
Технология и схема хлорирования углеродистых золотоносных руд в качестве предварительной обработки: преодоление эффекта «похищения золота» и превращение труднообрабатываемых руд в источник прибыли
Углесодержащие золотоносные руды являются одним из общепризнанных во всем мире типов трудноперерабатываемых золотоносных руд. Содержащиеся в таких рудах углеродные вещества (графит, активированный уголь, гуминовые кислоты и т. д.) «похищают золото» — адсорбируют растворенные цианокомплексы золота, что приводит к значительному снижению коэффициента цианирования при традиционных методах, который обычно составляет всего 20–50 %.Многие владельцы рудников сталкивались с такой проблемой: даже после смены оборудования на два поколения добыча золота так и не повысилась, а расход химикатов оставался на высоком уровне. Причина проблемы зачастую кроется не в оборудовании, а в том, что углеродистые вещества не были эффективно обработаны перед выщелачиванием.В данной статье на примере технологии и схемы хлорирования углеродистых золотоносных руд, разработанной компанией GoldProcessingPlant, систематически рассмотрены характеристики руды, принципы хлорирования, технологическая схема, конфигурация оборудования и пути реализации проекта, что дает разработчикам углеродистых золотоносных руд практические технические рекомендации.
I. Характеристики руды углеродистых золотоносных месторождений: почему коэффициент вылуживания при традиционном цианировании низкий
Сложность переработки углеродистых золотоносных руд в основном обусловлена эффектом «похищения золота» углеродистыми веществами:
1. Углеродистые вещества адсорбируют растворенное золото.
Углеродные вещества в руде, такие как графит, активированный уголь и гуминовые кислоты, обладают адсорбционными свойствами, аналогичными свойствам активированного угля.В процессе цианистого выщелачивания золото растворяется в виде цианозолотых комплексов и попадает в раствор, однако углеродистые вещества повторно адсорбируют это растворенное золото обратно в твердую фазу, что приводит к ситуации, когда «золото выщелачивается, но не извлекается».
2. Тип углеродных веществ определяет сложность предварительной обработки.
Способность различных углеродных веществ к «похищению золота» значительно различается: активированный уголь обладает наибольшей адсорбционной способностью, графит — второй по силе, а гуминовые кислоты — относительно слабой. Выбор метода предварительной обработки зависит от содержания углеродных веществ и их формы нахождения.
3. Часто сопутствует мышьяку и сере, что усугубляет сложность обработки.
Углеродистые золотоносные руды часто сосуществуют с содержащими мышьяк пиритом, арсенитом и т. п. Мышьяк обволакивает золото, а углерод вновь адсорбирует растворенное золото; под воздействием этих двух факторов коэффициент выщелачивания при использовании традиционных цианистых методов оказывается крайне низким, что приводит к полной потере реагентов.
4. Экономическая неэффективность прямого выщелачивания по традиционной технологии.
Прямой цианидный выщелачивание без предварительной обработки не только приводит к низкому коэффициенту выщелачивания, но и к высокому расходу цианидов, что делает процесс нерентабельным. Перед выщелачиванием необходимо «пассивировать» или удалить углеродистые вещества, чтобы устранить эффект «похищения» золота.
II. Основной принцип хлорированной предварительной обработки: пассивация углеродистых веществ, устранение эффекта «похищения» золота
Предварительная обработка хлорированием — это специальное решение, направленное на устранение эффекта «похищения золота» в углеродистых золотоносных рудах. Её основная логика заключается в следующем:перед цианидной выщелачиванием углеродистые вещества подвергаются окислению/пассивации с помощью хлорирующего агента, что разрушает их адсорбционные активные центры и лишает их способности адсорбировать цианозолотые комплексы, благодаря чему растворенное золото остается в растворе и может быть нормально извлечено с помощью активированного угля или цинкового порошка.
Основные принципы:
1. Окисление разрушает поверхностную активность углеродистых веществ.
Хлорирующие вещества (такие как гипохлорит натрия, хлор и т. д.) обладают сильными окислительными свойствами, способны окислять активные адсорбционные центры на поверхности углеродных материалов и снижать их адсорбционную способность. После обработки способность углеродных материалов к «похищению золота» значительно снижается.
2. Селективное воздействие на углеродные материалы, снижающее негативное влияние на золото.
В процессе предварительной обработки необходимо контролировать дозировку реагентов и условия реакции, чтобы при пассивации углеродных материалов избежать чрезмерного окисления, которое может негативно повлиять на эффективность последующего выщелачивания. Конкретные схемы применения реагентов и параметры реакции должны быть определены в ходе обогатительных испытаний.
3. Составляют часть комбинированного технологического процесса с флотацией и цианированием.
Предварительная обработка хлорированием обычно не применяется отдельно, а встраивается в комбинированный технологический процесс «обогащение флотацией → предварительная обработка хлорированием → цианидная выщелачивание»: сначала флотация позволяет обогатить сульфиды, содержащие золото, до получения концентрата, что снижает объем последующей предварительной обработки;хлорирование устраняет эффект «захвата» золота углеродистыми веществами; цианирование позволяет извлечь золото.
Следует отметить, что хлорирование — не единственный способ предварительной обработки углеродистых золотоносных руд; к ним также относятся подавление углеродистых веществ при флотации, обжиг, биологическое окисление, химическое окисление и т. д.Конкретный выбор зависит от содержания углерода, мышьяка и сурьмы, а также от их формы нахождения, что требует сравнительной проверки посредством обогатительных испытаний. Компания GoldProcessingPlant предлагает индивидуальные системы реагентов и схемы предварительной обработки для углеродистых золоторудных месторождений; в случае руд, у которых не удается повысить коэффициент извлечения стандартными методами, с помощью комбинированной технологии и индивидуальной схемы применения реагентов устраняются мешающие факторы.
III. Рекомендуемая технологическая схема: обогащение флотацией + хлорирование в качестве предварительной обработки + цианидная выщелачивание
Для углеродистых золоторудных месторождений компания GoldProcessingPlant рекомендует комбинированную технологическую схему: обогащение флотацией → хлорированная предварительная обработка → цианидная выщелачивание:
Первый этап: дробление и измельчение.
Грубое дробление на щековой дробилке, средне-мелкое дробление на конусной дробилке, измельчение в замкнутом цикле на шаровой мельнице + классификаторе; степень измельчения должна обеспечивать индивидуальное отделение золосодержащих минералов, одновременно предотвращая избыточное измельчение.
Второй этап: обогащение золосодержащих сульфидов методом флотации.
Используется комбинация флотационных аппаратов (типов SF/XCF/KYF) для грубого, промывочного и чистого обогащения с целью получения концентрата сульфидов, содержащих золото.Цель флотации — сократить объём последующей предварительной обработки: обрабатывается только концентрат, а не вся руда, что позволяет значительно снизить затраты на предварительную обработку. При переработке углесодержащей руды на этапе флотации необходимо подавлять углеродистые вещества, чтобы они не обогащались вместе с концентратом и не мешали образованию флотационной пены.
Третий этап: хлорирование.
Проведение хлорирования флотационного концентрата для окисления/пассивации углеродистых веществ с помощью хлорирующего агента, что позволяет устранить эффект «похищения» золота. Этот этап является ключевым для повышения коэффициента извлечения золота из углеродистых руд; дозировка реагентов, время реакции и условия pH должны быть определены экспериментально.
Четвертый этап: цианидная выщелачивание.
После предварительной обработки концентрат поступает в систему выщелачивания и адсорбции CIL/CIP: в выщелачивающий чан добавляют цианиды и известь для регулирования pH, активированный уголь адсорбирует золото, а уголь, содержащий золото, после десорбции, электролиза и плавки дает чистый золотой сплав.Поскольку углеродные вещества были пассивированы, растворенное золото больше не вымывается, что значительно повышает коэффициент выщелачивания.
Пятый этап: переработка хвостов.
Остатки выщелачивания обезвоживаются с помощью сгустителя и фильтр-пресса, после чего отходы выгружаются в сухом виде или сбрасываются в соответствии с нормами.
Ключевые моменты технологии: содержание и тип углеродных веществ определяют схему применения реагентов и затраты на хлорированную предварительную обработку; содержание золота в флотационном концентрате и коэффициент извлечения серы напрямую влияют на экономическую эффективность последующей предварительной обработки; условия выщелачивания после предварительной обработки необходимо заново оптимизировать, нельзя просто копировать стандартные параметры цианирования.
IV. Конфигурация основного оборудования
Конфигурация основного оборудования для схемы обогащения углеродистых золотоносных руд с хлористной предварительной обработкой представлена ниже:
Участок дробления и измельчения:
щековая дробилка (грубое дробление) + конусная дробилка (среднее и мелкое дробление) + шаровая мельница (двухступенчатое измельчение: решетчатая и переливная) + спиральный классификатор/гидроциклон (классификация в замкнутом цикле).
Флотационная часть:
Серия флотационных аппаратов (самозасасывающие модели серии SF, аэрируемые модели серий XCF/KYF), комбинированные установки для грубого, промежуточного и тонкого обогащения; сопутствующие перемешивающие ванны (для смешивания реагентов) и системы подачи реагентов.
Участок хлорирования:
Реакционные чаны для предварительной обработки (с перемешиванием, с коррозионно-стойкой внутренней облицовкой), устройство для добавления хлорирующего агента, система регулирования pH, устройства вентиляции и очистки отработанных газов. Материалы оборудования должны быть усовершенствованы с учетом коррозионной среды хлорирования (коррозионно-стойкая нержавеющая сталь или внутреннее антикоррозионное покрытие).
Участок цианидного выщелачивания:
Система выщелачивания и адсорбции CIL/CIP, включающая выщелачивающие ванны (с перемешиванием и аэрацией), систему адсорбции на активированном угле, сепарационные сита для отделения золотосодержащего угля (угольные сита/пневматические подъемники), оборудование для десорбционного электролиза (при комнатной температуре и давлении/при высокой температуре и высоком давлении), печь для плавки золота.
Участок сгущения и обезвоживания:
уплотнитель (обезвоживание концентрата и хвостов) + фильтр-пресс (сухой сброс хвостов) + обезвоживающий грохот.
Вспомогательное оборудование:
вибрационные питатели, ленточные конвейеры, шламовые насосы, насосы для подъема угля, насосы для чистой воды.
GoldProcessingPlant располагает собственным производственным комплексом, охватывающим оборудование для всего технологического цикла: дробление, измельчение, флотация, выщелачивание и адсорбция, обогащение и обезвоживание. Проектирование технологического процесса и подбор оборудования контролируются одной командой, что позволяет избежать несогласованности, когда «чертежи, разработанные проектным бюро, не принимаются заводом-изготовителем».С учётом коррозионных условий при хлорированной предварительной обработке можно выполнить индивидуальную антикоррозионную модернизацию материалов, из которых изготовлено оборудование.
V. Реализация проекта: полный путь от обогатительных испытаний до ввода в эксплуатацию
Сложность углеродистых золотых руд обусловливает необходимость проверки проекта посредством обогатительных испытаний, а не принятия решений «наобум». Процесс сотрудничества с GoldProcessingPlant выглядит следующим образом:
Первый этап: обсуждение требований и предварительная оценка.
Изучение типа руды, содержания углеродистых веществ, содержания полезного компонента в сырой руде, производительности, целевых показателей и условий на площадке для предварительного определения направления предварительной обработки.
Второй этап: обогатительные испытания и проверка технологического процесса.
Проведение химического анализа и испытаний на извлекаемость репрезентативных образцов руды, включая испытания по флотации, испытания условий хлорированной предварительной обработки и испытания цианидного выщелачивания, а также сравнение различий в коэффициентах выщелачивания и экономической эффективности различных методов предварительной обработки. Отчет по испытаниям содержит не только рекомендации по технологическому процессу и ожидаемый коэффициент извлечения, но и непосредственно прилагаемый перечень выбранного оборудования и предварительный бюджет.Стандартная проверка занимает около 3–4 недель, а подготовка полного отчета по проекту обычно занимает около 30–45 дней; если свойства руды особенно сложны, необходимо добавить дополнительные этапы проверки, и срок соответственно увеличивается.
Третий этап: проектирование технологического процесса и подготовка предложения по выбору оборудования.
На основе данных испытаний определяются технологическая схема и параметры процесса «флотация + хлорирование + цианирование», а также предоставляются технологическая схема, перечень оборудования, варианты выбора оборудования и сметная стоимость.
Четвертый этап: разработка инженерных чертежей.
Подготовка плана расположения объекта, чертежей фундаментов оборудования, схем размещения, схем трубопроводов, чертежей строительных условий, а также предоставление полной технической документации.
Пятый этап: изготовление и поставка оборудования.
Производство основного оборудования в соответствии с чертежами; изготовление нестандартных деталей (из коррозионно-стойких материалов, адаптированных к особым условиям эксплуатации) по индивидуальному заказу; срок изготовления стандартного оборудования составляет 60–90 дней, для нестандартного оборудования срок соответственно увеличивается.
Шестой этап: монтаж, наладка и обучение персонала.
Направление инженеров на объект для руководства монтажом, ведение пуско-наладки отдельных агрегатов и комплексных испытаний с сырьем, оптимизация режима применения реагентов для предварительной обработки, степени измельчения и параметров выщелачивания до получения золота, соответствующего установленным стандартам качества; проведение теоретического и практического обучения персонала заказчика.
Относительно обещанных показателей: коэффициент извлечения определяется природными характеристиками руды (размер частиц, сопряженность, состояние залегания, тип углеродистых веществ), и компания GoldProcessingPlant не обещает абсолютных цифр, не соответствующих реальности.Мы можем гарантировать следующее: благодаря тщательному проектированию технологического процесса мы разработаем технологическую схему, обеспечивающую максимально возможный коэффициент извлечения для данной руды, и будем стремиться к совершенству при подборе оборудования и управлении технологическим процессом. Стороны согласуют в контракте разумные критерии приемки, основанные на использовании руды из одного и того же источника и одинаковых условиях эксплуатации.
6. Гибкая модель обслуживания: отсутствие обязательных пакетов услуг, выбор по потребностям
Инвестиции в проекты по добыче углеродистого золота сопряжены с высоким риском, поэтому GoldProcessingPlant предлагает гибкие поэтапные услуги, снижающие порог принятия решений для клиентов:
проведение только испытаний по обогащению и проверки технологического процесса (для предварительной оценки осуществимости и экономической целесообразности предварительной обработки);
только запрос предложения по проектированию технологического процесса и подбору оборудования;
заказ только инженерных чертежей;
заказ отдельных единиц или комплектного оборудования;
только привлечение инженеров для наладки на месте;
или выбрать вариант «под ключ» (EPC), включающий комплексное проектирование, поставку оборудования, руководство по монтажу, наладку и обучение персонала, с гарантией достижения конечных производственных показателей.
Расходы на предварительные испытания обогащения руды и проектирование, оплаченные на раннем этапе, могут быть полностью зачтены в счет стоимости оборудования при последующем заключении контракта на поставку оборудования или EPC-контракта. Если по результатам диагностики будет подтверждено отсутствие экономической целесообразности, мы честно сообщим об этом и не будем навязывать услуги.
VII. Ориентировочный срок реализации проекта
Общий цикл реализации проекта по переработке углецевых золотоносных руд — от начала технологического проектирования до окончательного ввода в эксплуатацию — обычно составляет от 8 до 15 месяцев; для сложных и трудноперерабатываемых руд необходимо предусмотреть дополнительный запас времени.Ключевые этапы: разработка технологического проекта и подготовка предложения по выбору оборудования — 7–15 дней → разработка инженерных чертежей — 20–30 дней → изготовление оборудования — 60–120 дней → логистика — 30–60 дней → монтаж и наладка — 60–150 дней.Время наладки комбинированного технологического процесса, включающего хлорированную предварительную обработку, относительно длительно, поэтому необходимо предусмотреть достаточный период наладки. Для зарубежных проектов необходимо дополнительно предусмотреть резерв на таможенное оформление (около 30 дней) и гибкий переходный период (около 30 дней).
Углеродистые отложения — это не отходы, а ресурс, который просто находится не в том месте. «Похищение золота» из углеродистых золотых руд