Завод по обогащению золота из руд с высоким содержанием углерода методом углеродной суспензии: полный комплект оборудования и схема аналитического электролиза

Золоторуды с высоким содержанием углерода считаются общепризнанной «сложной задачей» в области обогащения золота.Углеродистые вещества в таких рудах (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 «руда выщелачивается, но золото не извлекается».Коэффициент выщелачивания при традиционном цианировании обычно составляет всего 20–50 %, при этом расход реагентов остается высоким. Многие владельцы рудников построили заводы по переработке углесодержащей пульпы: оборудование у них неплохое, технологический процесс отлажен, но коэффициент извлечения так и не повышается — проблема зачастую заключается не в выщелачивающих чанах, а в том, что углесодержащие вещества не подвергаются эффективной обработке перед выщелачиванием.

В данной статье, посвящённой строительству предприятий по переработке углевой пуды из золоторуд с высоким содержанием углерода, рассматриваются механизмы выщелачивания золота, пути предварительной обработки, выбор технологий CIP/CIL, а также комплектация всего механического оборудования и схема электролита для выделения золота из углеродного носителя.систематически прослеживается реализуемая техническая схема, которая поможет инвесторам в сфере высокоуглеродистых золотых руд правильно построить обогатительную фабрику, подобрать оборудование и повысить коэффициент извлечения.

I. Сначала разберемся с «вымыванием золота»: почему руда с высоким содержанием углерода сложна в обогащении

Проектирование схемы обогащения должно исходить из характеристик руды. Сложность переработки золотосодержащей руды с высоким содержанием углерода обусловлена в основном четырьмя факторами:

1. Углеродистые вещества являются «природным активированным углем». Поверхность углеродистых веществ в руде обладает большим количеством активных адсорбционных центров, а их адсорбционные свойства схожи с свойствами активированного угля.При цианидном выщелачивании золото растворяется в виде цианозолотых комплексов и попадает в раствор, однако углеродистые вещества, подобно активированному углю, «захватывают» это растворенное золото обратно в твердую фазу. В результате золото выщелачивается, но не извлекается, что приводит к повышенному содержанию золота в хвостах.

2. Тип углеродных веществ определяет их способность к похищению золота. Наибольшую адсорбционную способность обладает активированный уголь, за ним следует графит, а гуминовые кислоты обладают относительно слабой адсорбцией.Чем выше содержание углеродных веществ и чем сильнее их активность, тем сильнее эффект «похищения» золота и тем больше необходимость в предварительной обработке. Это также является причиной того, что даже при одинаковом названии «углеродсодержащие руды» у некоторых после предварительной обработки коэффициент выщелачивания может достигать более 90 %, а у других он постоянно остается на низком уровне.

3. Часто сопутствуют мышьяк и сера, что усугубляет сложность переработки. Золоторуды с высоким содержанием углерода часто сопутствуют содержащим мышьяк пиритам, арсениту и другим минералам. Мышьяк заключает золото в сульфиды, из которых оно не выделяется даже при самом тонком измельчении; углерод же поглощает растворенное золото обратно.Под воздействием этих двух факторов коэффициент вылуживания при традиционном цианировании оказывается крайне низким, а реагенты полностью тратятся на неэффективные реакции.

4. Прямой выщелачивание не окупается. Прямой цианидный выщелачивание без предварительной обработки не только приводит к низкому коэффициенту выщелачивания, но и к высокому расходу цианидов, что делает его крайне нерентабельным.В случае золоторуд с высоким содержанием углерода необходимо перед выщелачиванием «пассивировать» или удалить углеродистые вещества, устранив эффект «похищения» золота, только тогда коэффициент извлечения при последующем цианировании вернётся к нормальному уровню.

Подводя итог: высокоуглеродистые золотые руды сложны в переработке не потому, что золото плохо выщелачивается, а потому, что выщелоченное золото «украдено» углеродистыми веществами. Первоочередной задачей при проектировании углеродных фабрик является предварительная обработка перед выщелачиванием, а не количество выщелачивающих ванн.

II. Как выбрать схему предварительной обработки: сначала устранить эффект «похищения» золота

Для устранения эффекта «похищения» золота углеродистыми веществами в отрасли в основном используются следующие типы схем предварительной обработки. Выбор конкретной схемы 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 предотвратить их всплытие, избежать их обогащения вместе с концентратом или нарушения пенистости флотационной пены; либо применяют приоритетную флотацию, сначала выделяя углеродистые вещества, а затем сульфиды золота.Ещё одной задачей флотации является обогащение сульфидов золота до концентрата, что позволяет сократить объём последующей цианидной обработки — обрабатывается только концентрат, а не вся руда, благодаря чему можно уменьшить размеры выщелачивательных чанов и адсорбционных систем.

2. Предварительная обработка хлорированием/химическим окислением. 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 цианокомплексы золота.Это один из основных методов предварительной обработки золоторуд с высоким содержанием углерода; 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. Высокотемпературный обжиг с окислением удаляет углеродистые вещества и сульфиды, устраняет эффект «похищения» золота и разрушает оболочку сульфидов. Обработка является тщательной, но требует высоких затрат на энергию и мер по охране окружающей среды; подходит для руд с высоким содержанием углеродистых веществ, в случае которых другие методы оказываются малоэффективными.

4. Предварительная обработка методом биологического окисления/окисления под давлением. Биологическое окисление использует микроорганизмы для окислительного разложения сульфидов; оно относительно недорого и экологически безопасно, но длится долго; окисление под давлением осуществляет окисление сульфидов и углеродистых веществ при высоких температурах и давлении; оно обеспечивает высокую эффективность и быструю обработку, но требует значительных инвестиций в оборудование и имеет высокие эксплуатационные расходы; подходит для крупных проектов и руд с высокой степенью сложности переработки.

Ключевой вывод: ни один метод предварительной обработки не является универсальным.Выбор метода предварительной обработки углеродистых золотоносных руд зависит от содержания углерода, мышьяка и сурьмы, а также от их формы нахождения; необходимо провести сравнительную проверку посредством обогатительных испытаний и тщательно просчитать 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. Как выбрать технологию углевой суспензии: CIP или CIL

После устранения проблемы потери золота на этапе предварительной обработки следует извлечь растворенное золото. Основными технологиями на этом этапе являются цианидная выщелачивание и адсорбция на активированном угле, то есть CIP (метод углевой суспензии) и CIL (метод углевого выщелачивания).

CIP (метод углевой суспензии): сначала выщелачивание, затем адсорбция, что обеспечивает более точный контроль. Сначала завершается выщелачивание, а после того, как рудная суспензия поступает в адсорбционный резервуар, добавляется активированный уголь; выщелачивание и адсорбция происходят в отдельных резервуарах, что обеспечивает более длительное время выщелачивания. Подходит для руд с высокой скоростью выщелачивания, требующих поэтапного контроля, и широко используется на крупных обогатительных фабриках.Для золотосодержащих руд с высоким содержанием углерода, поскольку после предварительной обработки по-прежнему необходимо обеспечить достаточное время выщелачивания, преимущества поэтапного управления в методе CIP становятся ещё более очевидными — время выщелачивания можно оптимизировать независимо, а концентрацию угля в стадии адсорбции — регулировать отдельно.

CIL (метод углеродного выщелачивания): одновременное выщелачивание и адсорбция, компактная технологическая схема. Выщелачивание и адсорбция на активированном угле происходят одновременно в одном выщелачивающем резервуаре; активированный уголь добавляется в последний резервуар и движется вперед в противотоке.Преимуществами являются меньшее количество ванн, компактность технологического процесса и относительно низкие инвестиции, что делает этот метод подходящим для средних и крупных обогатительных фабрик. Если после предварительной обработки эффект «похищения золота» полностью устранен, а скорость выщелачивания руды достаточно высока, компактный технологический процесс CIL становится более экономичным.

Логика выбора: при выборе технологии углевой суспензии для руд с высоким содержанием углерода нельзя ориентироваться только на инвестиции, необходимо учитывать эффективность предварительной обработки и кинетику выщелачивания.Для руд, у которых после предварительной обработки углеродистые вещества полностью пассивированы и скорость выщелачивания высока, компактная схема CIL является более экономичной; для руд, у которых после предварительной обработки сохраняются остаточные помехи и скорость выщелачивания низкая, более надежным вариантом является CIP с предварительным пропитыванием и последующим поглощением. Конкретный выбор должен быть подтвержден результатами выщелачивательных испытаний и сравнительных испытаний CIP/CIL, а не определяться наобум.

IV. Комплектация всего парка оборудования: от дробления до получения чистого золота

Полный комплект оборудования для обогатительной фабрики по переработке углеродной суспензии из руд с высоким содержанием углерода, сгруппированный по технологическим этапам, представлен ниже:

Участок дробления и измельчения: щековая дробилка (грубое дробление, переработка крупных кусков руды, простая конструкция и высокая износостойкость) + конусная дробилка (среднее и мелкое дробление, высокая эффективность при переработке твердых пород, однородный размер фракций)+ Шаровая мельница (двухступенчатое измельчение: решетчатый тип + переливной тип) + спиральный классификатор/гидроциклон (классификация в замкнутом цикле). Степень измельчения должна обеспечивать индивидуальное отделение золосодержащих минералов, одновременно предотвращая чрезмерное измельчение. На этапе дробления соблюдается принцип «больше дробления — меньше измельчения», что снижает энергопотребление при измельчении.

Флотационная часть (при использовании флотационной предварительной обработки): серия флотационных аппаратов (модели SF с самовсасыванием шлама, подходящие для грубого и промывного отбора; модели XCF/KYF с аэрацией, предпочтительные для крупных прямоточных лотков), комбинированные установки для грубого, промывного и тонкого отбора;сопутствующие перемешивающие ванны, системы дозирования (включая добавку ингибиторов углеродистых веществ).

Участок предварительной обработки: реакционные чаны для 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 оборудования должны быть усовершенствованы с учётом коррозионной среды хлорирования/окисления (коррозионно-стойкая нержавеющая сталь или внутреннее антикоррозионное покрытие) — неправильный выбор материала значительно сокращает срок службы оборудования.

Участок выщелачивания и адсорбции (CIP/CIL): выщелачивающие ванны (с перемешиванием и аэрацией, несколько ванн, соединенных последовательно), система адсорбции на активированном угле, сепаратор угля, содержащего золото (угольный сепаратор/пневматический подъемник), устройство для извлечения угля.Сито для отделения угля предотвращает утечку активированного угля вместе с рудной суспензией, а устройство для извлечения угля поднимает и извлекает уголь, содержащий золото, из ванны; эти детали оборудования напрямую влияют на расход угля и коэффициент извлечения. Для технологии CIL также необходимо установить высокоэффективную ванну для выщелачивания угля с двумя рабочими колесами.

Этап десорбции и электролиза (основное оборудование): после кислотной промывки уголь, содержащий золото, поступает в систему десорбции и электролиза, где золото вымывается и электролизуется в золотой шлам. Оборудование включает десорбционную колонну, электролизер, выпрямительный источник питания, систему нагрева, ванну для кислотной промывки и резервуар для хранения раствора.Оборудование для десорбции и электролиза при комнатной температуре и нормальном давлении подходит для стандартной переработки и характеризуется низкими инвестиционными и эксплуатационными затратами; оборудование для десорбции и электролиза при высоких температурах и давлении обеспечивает более высокую эффективность переработки и более полную десорбцию, что делает его подходящим для крупных рудников или руд, поддающихся десорбции с трудом. Выбор типа оборудования должен определяться исходя из содержания золота в угле, масштабов переработки и целевого коэффициента десорбции.

Этап плавки: Золотая каша плавится в печи для плавки золота с получением слитков золота соответствующего качества.

Участок обогащения и обезвоживания: сгуститель (обезвоживание пусты перед выщелачиванием, обезвоживание хвостов) + фильтр-пресс (сухой сброс хвостов) + обезвоживающий грохот.

Участок обезвреживания хвостов: цианистые хвосты подвергаются обезвреживанию, например, с помощью щелочного хлорирования, и после достижения требуемых показателей сбрасываются или повторно используются; на площадке сухого складирования хвостов осуществляется защита дна от просачивания, отвод воды и сбор фильтрата.

Вспомогательное оборудование: вибрационный питатель, ленточный конвейер, смесительная ванна, шламовый насос, насос для извлечения угля, насос для чистой воды, насос для обратного подачи воды, система электрического управления.

V. Схема аналитического электролиза: как извлечь золото из золотосодержащего угля

Электролиз с десорбцией является «последним этапом» извлечения золота на заводе по производству углеродной пасты; при проектировании схемы необходимо учитывать несколько ключевых моментов:

1. Выбор метода десорбции. Десорбция при комнатной температуре и нормальном давлении требует низких инвестиций и проста в эксплуатации, подходит для средних и малых предприятий, а также для обычного углеродного наполнителя с золотом; десорбция при высоких температурах и давлении отличается высокой эффективностью и полностью выделения, подходит для крупных рудников и углеродного наполнителя с высоким содержанием золота, который трудно поддается десорбции. При выборе необходимо просчитать комплексную экономическую эффективность с учетом цикла десорбции, расхода реагентов и инвестиций в оборудование.

2. Согласование десорбционного раствора с электролизом. Десорбционный раствор (содержащий золото) поступает в электролизер, где в результате электролиза золото осаждается на катоде, образуя золотой шлам. Плотность тока в электролизере, расстояние между электродами и время электролиза должны соответствовать концентрации золота в десорбционном растворе; неполный электролиз приводит к циркуляции золота в обедненном растворе, что снижает коэффициент извлечения.

3. Промывка кислотой и регенерация угля. Перед десорбцией углеродный носитель, содержащий золото, необходимо промыть кислотой для удаления карбонатов и примесей; обедненный после десорбции уголь после регенерации возвращается в адсорбционную систему для повторного использования. Качество регенерации угля напрямую влияет на адсорбционную способность активированного угля и расход угля, поэтому этап регенерации нельзя пропускать.

4. Плавка золотого шлама. Полученный в результате электролиза золотой шлам после кислотной промывки и сушки поступает в плавильную печь для плавки с получением золота соответствующего качества. Температура плавки и соотношение компонентов флюса влияют на чистоту золотых слитков и коэффициент извлечения при плавке.

5. Автоматическое управление. Рекомендуется оснастить систему десорбции и электролиза системами мониторинга и контроля температуры, давления, расхода и силы тока для обеспечения стабильной степени десорбции и эффективности электролиза. Должны быть предусмотрены системы безопасности с блокировкой для оборудования, работающего при высоких температурах и давлениях.

VI. Реализация проекта: сначала — испытания, потом — обсуждение оборудования

Сложность золоторудных месторождений с высоким содержанием углерода 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 с различными методами предварительной обработки (хлорирование/окисление/обжиг/биологическое окисление), испытания по цианидному выщелачиванию, а также сравнительные испытания методов CIP и CIL.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 сметная стоимость.

Третий этап: разработка инженерных чертежей и изготовление оборудования. Подготовка плана расположения объекта, чертежей фундаментов оборудования, схем размещения, схем трубопроводов и чертежей строительных условий; изготовление основного оборудования в соответствии с чертежами, а нестандартных деталей — по индивидуальному заказу.

Четвёртый этап: монтаж, пуско-наладка и обучение персонала. Направление инженеров на объект для руководства монтажом, проведения пуско-наладки отдельных агрегатов и комплексных испытаний с загрузкой сырья, 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 обещанных показателей: коэффициент извлечения определяется природными характеристиками руды (размер частиц, сопряженность, состояние залежи, 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 для данных условий руды, а также будем стремиться к совершенствованию при выборе 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.

VII. Гибкие услуги и сроки реализации проекта

GoldProcessingPlant не навязывает комплексных решений, а предлагает гибкие поэтапные услуги: можно заказать только испытания по обогащению руды (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 по монтажу, 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 + электролиз для извлечения, 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).

Логика строительства завода по переработке углецевой пуды из высокоуглеродистых золотоносных руд совершенно ясна: сначала посредством обогатительных испытаний необходимо определить тип углецевых веществ и их способность связывать золото, а также выбрать правильный маршрут предварительной обработки, чтобы устранить мешающие факторы до начала выщелачивания; затем, в зависимости от характеристик выщелачивания, выбрать технологию CIP или CIL для надежного извлечения растворенного золота;оборудование подбирается в соответствии с технологическим процессом, а материалы — с учётом условий эксплуатации; углерод, содержащий золото, подвергается электролизу и плавке для получения золота соответствующего качества; хвосты обезвреживаются и утилизируются в соответствии с нормативными требованиями. Каждый этап подкреплён данными, что обеспечивает высокий коэффициент извлечения.