Как выбирать руду для «извлечения золота»? Технологии CIP/CIL и комплексные решения по обогатительному оборудованию
Как выбрать руду для «извлечения золота»? Технологии CIP/CIL и комплексные решения по обогатительному оборудованию
Углеродистые золотоносные руды признаны во всем мире одним из самых сложных типов золотоносных руд и являются источником наибольших проблем для многих владельцев рудников.Основная проблема заключается в «похищении золота»: углеродистые вещества в руде (графит, активированный уголь, гуминовые кислоты и т. д.) обладают адсорбционными свойствами, схожими с активированным углем, и способны повторно адсорбировать цианокомплексы золота, уже растворенные в растворе, обратно в твердую фазу, что приводит к ситуации, когда «золото извлекается при выщелачивании, но не извлекается при отмывке».Коэффициент выщелачивания при традиционном цианировании обычно составляет всего 20–50 %, при этом расход реагентов остается высоким. Многие владельцы рудников заменили оборудование уже дважды, но коэффициент извлечения по-прежнему не повышается; основная причина зачастую кроется не в самом оборудовании, а в том, что углеродистые вещества не подвергаются эффективной обработке перед выщелачиванием.
В данной статье, исходя из механизма «похищения золота», систематически рассматриваются подходы к обогащению углеродистых золоторудных месторождений, комбинации технологий CIP/CIL с предварительной обработкой, подбор комплекта оборудования для обогащения, а также ключевые вопросы, на которые следует обратить внимание при внедрении проекта. Это поможет разработчикам углеродистых золоторудных месторождений правильно выбрать технологию, подобрать оборудование и повысить коэффициент извлечения.
I. Что же такое «похищение золота»?
Чтобы правильно выбрать технологию, сначала необходимо разобраться в механизме «похищения золота».
1. Углеродистые вещества являются «природным активированным углем».
Углеродные вещества в углеродистых золотоносных рудах, такие как графит, активированный уголь и гуминовые кислоты, обладают большим количеством активных адсорбционных центров на поверхности, а их адсорбционные свойства схожи с свойствами активированного угля.При цианидном выщелачивании золото растворяется в виде цианозолотых комплексов и попадает в раствор, но углеродные вещества, подобно активированному углю, «захватывают» это растворенное золото обратно в твердую фазу.В результате: золото выщелачивается, но не удается его извлечь, содержание золота в хвостах оказывается слишком высоким, а коэффициент выщелачивания не повышается.
2. Тип углеродного материала определяет его способность «захватывать» золото.
Способность различных углеродсодержащих веществ «захватывать» золото значительно различается: активированный уголь обладает наибольшей адсорбционной способностью, графит — на втором месте, а гуминовые кислоты — относительно слабой.Чем выше содержание углеродных веществ и чем сильнее их активность, тем сильнее эффект «похищения» золота и тем больше необходимость в предварительной обработке. Именно поэтому среди углеродсодержащих руд у одних после предварительной обработки коэффициент выщелачивания может достигать более 90 %, а у других он постоянно остается на низком уровне.
3. Часто сопутствует мышьяку и сере, что усугубляет сложность переработки.
Углеродистые золотоносные руды часто сосуществуют с содержащими мышьяк пиритом, арсенитом и другими минералами. Мышьяк заключает золото в сульфиды, из которых оно не выделяется даже при самом тонком измельчении; углерод же вновь поглощает растворенное золото.Под воздействием этих двух факторов коэффициент выщелачивания при традиционном цианировании оказывается крайне низким, а реагенты полностью тратятся на неэффективные реакции.
4. Прямой выщелачивание не окупается.
Прямое цианирование без предварительной обработки не только приводит к низкому коэффициенту выщелачивания, но и к высокому расходу цианидов, что делает этот процесс крайне нерентабельным. В углеродистых золотых рудах перед выщелачиванием необходимо «пассивировать» или удалить углеродистые вещества, чтобы устранить эффект «похищения» золота; только тогда коэффициент извлечения при последующем цианировании вернётся к нормальному уровню.
Подводя итог: углеродистые золоторуды сложны в переработке не потому, что золото плохо выщелачивается, а потому, что выщелоченное золото «украдено» углеродистыми веществами. Ключ к решению проблемы заключается в предварительной обработке углеродистых веществ перед выщелачиванием.
II. Какие существуют способы предварительной обработки для борьбы с «похищением золота»
Для устранения эффекта «похищения золота» углеродистыми веществами в отрасли в основном используются следующие виды предварительной обработки. Выбор конкретного метода зависит от содержания, типа и состояния углеродистых веществ и должен быть подтвержден сравнительными испытаниями по обогащению.
1. Подавление углеродистых веществ при флотации.
На этапе флотации добавляют ингибиторы углеродистых веществ, чтобы подавить их всплытие, не допустить их обогащения вместе с концентратом или нарушения флотационной пены; либо применяют приоритетную флотацию, сначала выделяя углеродистые вещества, а затем сульфиды золота.Одной из целей флотации является обогащение сульфидов золота до уровня концентрата, что позволяет сократить объём последующей предварительной обработки — обрабатывается только концентрат, а не вся руда, что значительно снижает затраты на предварительную обработку.
2. Предварительная обработка методом хлорирования/химического окисления.
Окисление и пассивация углеродистых веществ с помощью хлорирующих агентов (таких как гипохлорит натрия, хлор и т. д.) или других окислителей разрушают их поверхностно-активные адсорбционные сайты, лишая углеродистые вещества способности адсорбировать цианозолотые комплексы.Хлорирующие агенты обладают сильными окислительными свойствами и способны эффективно снижать способность углеродистых веществ к связыванию золота. Это один из основных методов предварительной обработки углеродистых золотосодержащих руд; ключевым моментом является контроль дозировки реагентов и условий реакции, чтобы при пассивации углеродистых веществ избежать чрезмерного окисления, которое может негативно повлиять на последующий процесс выщелачивания.
3. Предварительная обработка обжигом.
С помощью окислительного обжига при высокой температуре удаляются углеродистые вещества и сульфиды, устраняется эффект «похищения» золота и разрушается оболочка сульфидов. Обжиг обеспечивает тщательную обработку, но сопряжён с высокими затратами на энергию и меры по охране окружающей среды; он подходит для руд с высоким содержанием углеродистых веществ, в случае которых другие методы оказываются малоэффективными.
4. Предварительная обработка биологическим окислением.
С помощью микроорганизмов осуществляется окислительное разложение сульфидов, что приводит к раскрытию сульфидов, содержащих золото, и одновременно оказывает определенное разлагающее действие на углеродистые вещества. Биологическое окисление отличается относительно низкими затратами и экологической безопасностью, однако характеризуется длительным циклом реакции и предъявляет высокие требования к типу руды и условиям эксплуатации.
5. Предварительная обработка методом окисления под давлением.
Окисление сульфидов и углеродистых веществ в условиях высокой температуры и давления обеспечивает высокую эффективность обработки и быструю скорость реакции, однако требует значительных капиталовложений в оборудование и высоких эксплуатационных затрат; подходит для крупных проектов и руд с высокой степенью сложности переработки.
Следует подчеркнуть, что ни один метод предварительной обработки не является универсальным.Выбор метода предварительной обработки углеродистых золотосодержащих руд зависит от содержания углерода, мышьяка и сурьмы, а также от их формы нахождения; необходимо провести сравнительные испытания по обогащению и точно рассчитать соотношение между увеличением коэффициента выщелачивания и затратами на предварительную обработку. Если по результатам диагностики будет установлено отсутствие экономической целесообразности, об этом следует честно сообщить, а не заниматься слепой рекламой.
III. Технологии CIP/CIL: надежное извлечение растворенного золота
Предварительная обработка решает проблему «потери золота», после чего следует извлечение растворенного золота. Основными технологиями на этом этапе являются цианидная выщелачивание и адсорбция на активированном угле, то есть CIL (углевая выщелачивание) и CIP (углевая суспензия).
CIL (углевая выщелачивание): одновременное выщелачивание и адсорбция, компактная технологическая схема. В щелочных условиях (pH 10–11) раствор цианидов растворяет золото, образуя цианозолотые комплексы, при этом в тот же выщелачивающий чан добавляется активированный уголь для адсорбции золота; выщелачивание и адсорбция происходят одновременно.Активированный уголь добавляется в последнюю ванну, движется в противотоке и контактирует с рудной пустой в противоположном направлении. Метод CIL подходит для средних и крупных обогатительных фабрик; технологическая схема компактна, количество ванн невелико, и этот метод широко используется для извлечения золота из углеродистых руд после предварительной обработки.
CIP (метод углевой суспензии): сначала выщелачивание, затем адсорбция, что обеспечивает более точный контроль. Сначала завершается выщелачивание, а после поступления рудной суспензии в адсорбционный чан добавляется активированный уголь; выщелачивание и адсорбция происходят в отдельных чанах, что обеспечивает более длительное время выщелачивания. Метод CIP подходит для руд с высокой скоростью выщелачивания, требующих поэтапного контроля, и широко применяется на крупных обогатительных фабриках.
Основное отличие CIP от CIL: в CIL выщелачивание и адсорбция происходят одновременно, что позволяет сэкономить на количестве ванн и сделать технологический процесс компактным; в CIP сначала происходит выщелачивание, а затем адсорбция, что обеспечивает более длительное время выщелачивания и более точное управление.Выбор метода зависит от скорости выщелачивания руды, масштабов переработки и требований к управлению процессом. Для углеродистых золотоносных руд, прошедших предварительную обработку, поскольку эффект похищения золота устранен, компактная схема CIL зачастую является более экономичной; если скорость выщелачивания руды низкая или требуется точное управление временем выщелачивания, более подходящим является метод CIP.
Последующая цепочка извлечения: после отделения золотосодержащего угля с помощью грохотов он поступает на этапы кислотной промывки и десорбционного электролиза, где золото вымывается и электролизуется в золотой шлам, который затем плавится в плавильной печи с получением золота соответствующего качества; хвосты после сгущения и обезвоживания с помощью фильтр-пресса вывозится в сухом виде или сбрасывается в соответствии с нормативными требованиями.В рамках всей цепочки углеотделительное сито предотвращает утечку активированного угля вместе с рудной суспензией, а углеподъемник поднимает и извлекает углерод, насыщенный золотом, из чана; эти вспомогательные устройства напрямую влияют на расход угля и коэффициент извлечения.
IV. Как скомпоновать комплект оборудования для обогащения руды
Конфигурация комплекта оборудования для комбинированной технологии «предварительная обработка + CIP/CIL» при переработке углеродистых золотоносных руд представлена ниже с разбивкой по технологическим участкам:
Участок дробления и измельчения:
щековая дробилка (грубое дробление) + конусная дробилка (среднее и мелкое дробление) + шаровая мельница (двухступенчатое измельчение: решетчая и переливная) + спиральный классификатор/гидроциклон (классификация в замкнутом цикле).Степень измельчения должна обеспечивать полное отделение золосодержащих минералов, при этом следует избегать чрезмерного измельчения.
Участок флотации:
Серия флотационных машин (самозасасывающие модели серии SF, аэрируемые модели серий XCF/KYF; предпочтительно использовать крупногабаритные прямоточные лотки), комбинированные установки для грубого, промывочного и чистого отбора; сопутствующие перемешивающие ванны и системы подачи реагентов. При переработке углесодержащих руд на этом участке необходимо добавлять ингибиторы углеродных веществ.
Секция предварительной обработки:
Реакционные чаны предварительной обработки (с перемешиванием, с коррозионно-стойкой внутренней облицовкой), устройства для добавления хлорирующих/окисляющих веществ, система регулирования pH, устройства вентиляции и очистки отработанных газов.Материалы, из которых изготовлено оборудование, должны быть усовершенствованы с учётом коррозионной среды хлорирования/окисления (коррозионно-стойкая нержавеющая сталь или внутреннее антикоррозионное покрытие) — это деталь, которую часто упускают из виду при реализации многих проектов: неправильный выбор материала значительно сокращает срок службы оборудования.
Участок выщелачивания и адсорбции (CIP/CIL):
Чан для выщелачивания (с перемешиванием и аэрацией), система адсорбции на активированном угле, сепарационное сито для отделения угля с золотом (угольное сито/воздушный подъемник), устройство для извлечения угля, электролизное оборудование для десорбции (при комнатной температуре и нормальном давлении подходит для обычной переработки, при высокой температуре и высоком давлении — для крупных рудников или руд, поддающихся десорбции с трудом), плавильная печь для золота.
Участок сгущения и обезвоживания:
уплотнитель (обезвоживание концентрата и хвостов) + фильтр-пресс (сухой сброс хвостов) + обезвоживающий грохот.
Вспомогательное оборудование:
вибрационный питатель, ленточный конвейер, шламовый насос, насос для откачки угля, насос для чистой воды.
Ключевым принципом конфигурации оборудования является «подбор оборудования в соответствии с особенностями руды», а не «подбор в соответствии с наличием на складе». Такие характеристики руды, как содержание углеродистых веществ, плавучесть сульфидов, содержащих золото, и скорость выщелачивания, напрямую определяют количество этапов флотации, объём реакционных чанов для предварительной обработки, количество чанов для выщелачивания и выбор метода десорбции.Компания GoldProcessingPlant располагает собственным производственным комплексом, где дробилки, шаровые мельницы, флотационные аппараты, выщелачивающие ванны и электролитное оборудование для десорбции изготавливаются полностью собственными силами. Инженеры-технологи и инженеры-механики работают в одной команде, а оборудование изготавливается в строгом соответствии с технологическими чертежами, что позволяет избежать несоответствия между проектными чертежами и габаритами оборудования.С учётом коррозионных условий при хлорированной предварительной обработке можно выполнить индивидуальную антикоррозионную модернизацию проточных элементов и внутренней облицовки ванн.
V. Реализация проекта: сначала — испытания, потом — обсуждение оборудования
Сложность углеродистых золотых руд не позволяет принимать решения наобум. Процесс сотрудничества с GoldProcessingPlant подчеркивает принцип «сначала изучить руду, потом подбирать оборудование»:
Первый этап — обогатительные испытания и проверка технологического процесса.
Проводятся химический анализ и испытания на извлекаемость репрезентативных образцов руды, включая испытания по флотации, сравнительные испытания различных методов предварительной обработки (хлорирование/окисление/обжиг/биологическое окисление), испытания по цианидному выщелачиванию, а также сравнительные испытания методов CIL и CIP.Отчет об испытаниях 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.
Второй этап: проектирование технологического процесса и подготовка предложения по выбору оборудования.
На основе данных испытаний определяются технологическая схема и параметры предварительной обработки + CIP/CIL, после чего предоставляются технологическая схема, перечень оборудования, варианты выбора оборудования и ценовое предложение.
Третий этап: разработка инженерных чертежей и изготовление оборудования.
Подготовка плана размещения на территории завода, чертежей фундаментов оборудования, схем расположения, схем трубопроводов и схем строительных условий; изготовление основного оборудования в соответствии с чертежами, а нестандартных деталей — по индивидуальному заказу.
Четвертый этап: монтаж, наладка и обучение персонала.
Направление инженеров на объект для руководства монтажом, проведения пуско-наладки отдельных агрегатов и комплексных испытаний с сырьем, а также оптимизации режима применения реагентов для предварительной обработки, степени измельчения и параметров выщелачивания до получения золота, соответствующего требуемому качеству; проведение теоретического и практического обучения персонала заказчика для обеспечения возможности самостоятельной настройки режима применения реагентов, степени измельчения и параметров выщелачивания.
Относительно обещаний по показателям: коэффициент извлечения определяется генетическими особенностями руды (размер вкраплений, сопряженность, состояние залегания, тип углеродистых веществ), поэтому мы не даем обещаний в виде абсолютных цифр, не соответствующих реальности.Мы можем гарантировать следующее: благодаря тщательному проектированию технологического процесса мы разработаем технологическую схему, обеспечивающую максимально возможный коэффициент извлечения при данных условиях руды, а также будем стремиться к совершенствованию при выборе оборудования и управлении технологическим процессом. Стороны согласуют в контракте разумные критерии приемки, основанные на одном и том же источнике руды и одинаковых условиях эксплуатации.
VI. Гибкая модель обслуживания и срок реализации проекта
Инвестиционные риски проектов по добыче золота из углеродистых руд высоки, поэтому GoldProcessingPlant не навязывает комплексных решений, а предлагает гибкие поэтапные услуги: можно заказать только опытные обогатительные работы (для предварительной оценки осуществимости и экономической целесообразности предварительной обработки),заказать только расчет технологического процесса и предложение по выбору оборудования, только инженерные чертежи, приобрести отдельные единицы или комплект оборудования, пригласить инженеров для наладки на месте, а также выбрать вариант «под ключ» (EPC), включающий комплексное проектирование, поставку оборудования, руководство монтажом, наладку и обучение персонала, с гарантией достижения конечных производственных показателей.Расходы на испытания по обогащению руды и проектирование, оплаченные на начальном этапе, могут быть полностью зачтены в счет стоимости оборудования при последующем заключении контракта на поставку оборудования или EPC-контракта.
Что касается сроков реализации проекта, то общий цикл от начала разработки технологического проекта до окончательного ввода в эксплуатацию обычно составляет от 8 до 15 месяцев.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 процесса, включающего предварительную обработку + CIP/CIL, относительно длительно, поэтому необходимо предусмотреть достаточный период наладки; для зарубежных проектов следует дополнительно предусмотреть резерв на таможенное оформление (около 30 дней) и гибкий переходный период (около 30 дней).
Углеродистые отходы — это не отходы, а ресурс, который просто находится не на своём месте. Руда с высоким содержанием углерода сложна в обогащении, но именно такие руды дают возможность заново провести тщательную проверку технологического процесса и найти путь к прорыву. Если у других не получается добиться хороших результатов, возможно, это связано с несоответствием технологии конкретной руде или неправильным подбором химикатов — не стоит легко сдаваться. Основная логика ясна:сначала с помощью обогатительных испытаний определить тип углеродистых материалов и их способность удерживать золото, выбрать правильный путь предварительной обработки, чтобы устранить мешающие факторы до выщелачивания, а затем с помощью технологий CIP/CIL надежно извлечь растворенное золото; оборудование должно подбираться в соответствии с технологией, а материалы — модернизироваться с учетом условий эксплуатации — только если каждый шаг подкреплен данными, можно гарантировать высокий коэффициент извлечения.