Как выбрать технологическую схему обогащения руды для производства коллоидного золота и комплект оборудования?
Как выбрать технологическую схему производства коллоидного золота и комплект оборудования?
Термин «коллоидное золото» в золотодобывающей промышленности имеет два совершенно разных значения: во-первых, это «золото в коллоидном состоянии» или «золото в коллоидной форме», о котором говорят опытные мастера на обогатительных фабриках — под этим понимается золото, имеющее чрезвычайно мелкую фракцию и находящееся в руде в виде коллоида или мелкодисперсных частиц;другой — это коллоидное золото, используемое в качестве маркера в биомедицинской сфере. В данной статье речь идет о первом варианте: о золоте, находящемся в руде в коллоидном состоянии, в виде мелкодисперсных частиц, которое трудно полностью извлечь с помощью обычных методов гравитационной сепарации и цианирования. Как разработать схему обогащения для таких руд и как подобрать комплект оборудования — это действительно сложная проблема для многих владельцев рудников.
I. Прежде всего необходимо выяснить: о каком именно типе руды идет речь, когда вы говорите «коллоидное золото»
В практике обогащения золоторудных месторождений так называемое «коллоидное золото» обычно соответствует следующим типам:
1. Золоторуды с мелкодисперсным проникновением (типа Калин)
Золото в виде невидимого или субмикроскопического золота заключено в сульфидах, таких как пирит и арсенит, и даже при самом тонком измельчении его трудно отделить в виде отдельных частиц. Такие руды являются типичными труднообрабатываемыми золоторудными рудами, и выход при прямом цианировании цельного шлама часто составляет всего от 20–30 % до 50 %.
2. Колоидальные и глинистые окисленные золотоносные руды
Золото находится в коллоидном состоянии, адсорбированное на поверхности гофрита, глинистых минералов или оксидов марганца; часто встречается в выветренных месторождениях типа «железных шапок» и «красных земель». Зерна золота чрезвычайно мелкие, коэффициент извлечения при гравитационной сепарации низкий, а высокое содержание глины негативно влияет на реологические свойства рудной суспензии и проницаемость при выщелачивании.
3. Руды, содержащие углеродистые вещества, вызывающие «похищение золота»
Углеродистые вещества в руде (органический углерод, графит и т. д.) адсорбируют растворенные цианокомплексы золота, вызывая эффект «похищения золота», в результате чего концентрация золота в выщелачивающем растворе не повышается, а кажущийся коэффициент выщелачивания остается очень низким.
4. Мелкозернистое золото в песчаном золоте
Крупные частицы золота в песчаных месторождениях можно извлечь с помощью шлюзов и центрифуг, однако мелкодисперсные частицы золота микрометрового размера легко уносятся водным потоком, поэтому для их извлечения требуется использование трясочных столов или центрифуг.
Общим для этих четырёх типов руд является то, что частицы золота мелкие, их формация сложна, и их невозможно полностью извлечь с помощью одной технологии. Суть проектирования схемы заключается не в том, «какое оборудование приобрести», а в том, чтобы сначала точно определить формуцию золота, а уже затем выбрать технологическую схему.
II. Как определить схему обогащения руд, содержащих коллоидное золото
Вариант 1: обогащение флотацией + предварительная обработка + цианирование (применимо к рудам с микрочастичным проникновением, а также к рудам, содержащим мышьяк и углерод)
Это основная схема для руд типа Калин и труднообрабатываемых руд, содержащих мышьяк и углерод.Логика заключается в следующем: сначала с помощью флотации обогащают сульфиды, содержащие золото, до получения концентрата, что значительно сокращает объем последующей предварительной обработки; затем концентрат подвергают предварительной обработке (с использованием запатентованных реагентов, обжига, окисления под давлением, биологического окисления и т. д.) для высвобождения связанного золота; наконец, проводится извлечение с помощью цианирования.
Ключевые моменты:
- степень измельчения должна обеспечивать индивидуальное выделение сульфидов золота, но не следует стремиться к принципу «чем мельче, тем лучше», поскольку чрезмерное измельчение приводит к образованию шлама и увеличению расхода реагентов;
- режим использования флотационных реагентов определяет содержание золота в концентрате и коэффициент извлечения серы; при переработке руд, содержащих мышьяк, необходимо подавлять образование мышьяковистого свинца или проводить отдельную флотацию мышьяково-золотого концентрата, а при переработке углесодержащих руд — подавлять эффект похищения золота углеродистыми веществами;
- выбор метода предварительной обработки зависит от содержания мышьяка и углерода, а также от их формы нахождения, что напрямую определяет экономическую эффективность;
Вариант 2: комбинация гравитационного обогащения и цианирования (подходит для руд типа «железной шапки» и коллоидных окисленных руд)
Гравитационная сепарация позволяет заранее извлечь крупнозернистое свободное золото в цикле измельчения, предотвращая его потери при чрезмерном измельчении; хвосты гравитационной сепарации поступают на цианирование для извлечения мелкозернистого золота. Пористая структура бурого железа способствует проникновению выщелачивающего раствора, однако при высоком содержании глины необходимо улучшить реологические свойства рудной суспензии с помощью диспергаторов или гранулирования.
Вариант 3: Цианирование цельной руды CIL/CIP (подходит для руд, в которых золото преобладает в свободной форме, с простым пустотелым составом и без мешающих элементов)
Если лабораторные анализы подтверждают, что золото преимущественно находится в свободной форме и не содержит таких мешающих элементов, как мышьяк, углерод и сурьма, более целесообразно применять прямую цианирование цельной руды. Технология CIL (цианирование с одновременной ассабляцией) сочетает выщелачивание и ассабляцию, имеет компактную технологическую схему и подходит для средних и крупных обогатительных фабрик; технология CIP (цианирование с последующей ассабляцией) предусматривает сначала выщелачивание, а затем ассабляцию, обеспечивает более точное поэтапное управление и широко применяется на крупных обогатительных фабриках.
Вариант 4: Полный цикл промывки руды — гравитационная обогатительная обработка (подходит для песчаных золотых руд и мелкозернистого песчаного золота)
Промывка и классификация на барабанном грохоте/промывочной машине → грубое обогащение на желобах → обогащение на центрифуге → тонкое обогащение на трясочных столах. При высоком содержании глины требуется усиленная промывка; крупнозернистое золото извлекается с помощью желобов и центрифуги, мелкозернистое — с помощью трясочных столов или центрифуги.Мобильные установки подходят для разрозненных месторождений, стационарные — для централизованных источников руды.
Железное правило выбора схемы: без лабораторного анализа проб руды и испытаний на извлекаемость любой выбор оборудования — это «как слепой, щупающий слона». Это особенно актуально для руд с коллоидным золотом — даже незначительное отличие в состоянии нахождения золота может привести к кардинальному изменению технологической схемы.
III. Как скомплектовать полный набор оборудования: подбор в соответствии с технологической схемой
1. Стадия дробления и измельчения (отправная точка для всех руд с содержанием золота в горных породах)
- Щековая дробилка: грубое дробление, переработка крупных кусков сырой руды, простая конструкция и высокая износостойкость;
- Конусная дробилка: средне-мелкое дробление, высокая эффективность при переработке твердых пород, однородный размер фракций на выходе;
- шаровая мельница: решетчатая с принудительной разгрузкой, большая производительность, подходит для грубого измельчения или первой стадии измельчения; переливная, с самотечным выходом, обеспечивает более мелкую степень измельчения, подходит для тонкого измельчения или второй стадии измельчения.В рудных золотоносных месторождениях обычно применяется двухступенчатое измельчение: первая ступень — решетчатая, вторая — переливная; вторая ступень образует замкнутый цикл с винтовой сепараторной машиной или гидроциклоном;
- Оборудование для классификации: спиральный классификатор/гидроциклон работает в замкнутом цикле с мельницей, при этом мелкий порошок, соответствующий требованиям, отправляется дальше, а крупный песок возвращается на повторное измельчение.
Соблюдение принципа «больше дробления — меньше измельчения»: на этапе дробления выполняется большая часть работы, что позволяет снизить потребление электроэнергии на этапе измельчения.
2. Гравитационная обогатительная часть (досрочное извлечение крупнозернистого золота)
- Центробежная обогатительная машина: усиливает гравитационное обогащение на основе принципа центробежной силы, извлекает мелкодисперсное золото, серебро, платиноиды и другие драгоценные металлы; является основным оборудованием для извлечения крупнозернистого свободного золота в цепе измельчения;
- Пятровые машины (пиловолновые/гидравлические): обрабатывают крупнозернистую фракцию, обладают высокой производительностью;
- вибрационные столы (6-S / многоярусные): предназначены для обработки мелкозернистой фракции, обеспечивают высокую точность сортировки и используются для дообогащения концентрата;
- Спиральные желоба: простая конструкция, подходят для грубого отбора и отбраковки отходов.
Гравитационная сепарация, как правило, не составляет самостоятельного полного технологического процесса для рудных золотоносных месторождений, а встраивается в контур измельчения или сочетается с флотацией/цианированием. Степень разъединения является ключевым показателем коэффициента извлечения при гравитационной сепарации; при недостаточной степени измельчения гравитационная сепарация бесполезна.
3. Флотационная стадия (сульфидные руды, содержащие золото; руды с мелкозернистым вкраплением)
- Серия флотационных аппаратов: самовсасывающие аппараты типа SF, подходящие для грубого отбора и начальной стадии промывки; аэрируемые аппараты типов XCF/KYF, являющиеся предпочтительным выбором для крупномасштабных установок с прямоточными камерами; аппараты типов BF и JJF подбираются в соответствии с требованиями к производительности и объему аэрации.Могут объединяться в установки для грубого, промывного и чистового обогащения (от «один грубый, два чистовых, два промывных» до «один грубый, три чистовых, три промывных»);
- В комплекте используются смесительные чаны для смешивания реагентов перед флотацией, а сгустители и фильтр-прессы — для обезвоживания концентрата.
Метод флотации позволяет перерабатывать низкосортные золоторуды с мелкозернистым вкраплением золота, отличается высокой адаптивностью и является одной из наиболее широко применяемых технологий при переработке рудных золоторудных месторождений в Китае.
4. Стадия выщелачивания и адсорбции (исключительно для CIL/CIP)
- Выщелачивающий резервуар (с перемешиванием и аэрацией): добавление цианида натрия и извести для регулирования pH (10–11) с целью растворения золота;
- Высокоэффективный двухлопастной чан для выщелачивания углем: в процессе CIL выщелачивание и адсорбция происходят одновременно; активированный уголь добавляется в последний чан и движется вперед в противотоке;
- Сетчатый фильтр для удержания угля: предотвращает утечку активированного угля вместе с рудной суспензией; Устройство для извлечения угля: поднимает и извлекает уголь, насыщенный золотом;
- Оборудование для десорбции и электролиза: при комнатной температуре и нормальном давлении подходит для стандартной обработки; при высокой температуре и высоком давлении десорбция происходит более полно, что подходит для крупных рудников или руд, трудно поддающихся десорбции;
- Печь для плавки золота: плавка золотого шлама с получением золотых слитков;
- Установка для вытеснения цинковым порошком (драгоценный раствор из кучного выщелачивания, драгоценный раствор из промывки CCD в противотоке): осветление и фильтрация → вакуумное деоксидирование → добавление цинкового порошка для вытеснения → фильтрация золотосодержащего шлама под давлением → плавка.Драгоценный раствор необходимо осветлить до содержания взвешенных веществ <10 ppm и растворенного кислорода <1 мг/л; степень замещения обычно составляет >99 %.
5. Участок сгущения и обезвоживания
Уплотнитель (с центральным приводом/высокоэффективный уплотнитель) используется для предварительного осаждения и обезвоживания концентрата и хвостов; пластинчато-рамный фильтр-пресс прессовывает рудную суспензию в фильтрационный кек и является ключевым оборудованием для сухого сброса хвостов; обезвоживающий грохот используется для конечного обезвоживания.
6. Вспомогательное оборудование
Вибрационные питатели, ленточные конвейеры, шламовые насосы/насосы для подъема угля, барабанные промывочные машины/спиральные промывочные машины (предварительная обработка руды с высоким содержанием глины), барабанные грохоты (промывка песчаного золота).
IV. Четыре ключевых критерия выбора комплекта оборудования
Во-первых, сначала определяется технологический процесс, а затем — оборудование.
Оборудование нельзя просто набирать по кусочкам на рынке — его выбор должен основываться на характеристиках руды и технологическом процессе. Даже одна и та же флотационная машина может давать разницу в извлечении до 20 процентных пунктов при работе с кварцевыми жилами и рудами типа Калин; даже одна и та же центрифуга при неправильной степени измельчения позволит крупнозернистому золоту все равно попасть в хвосты.
Во-вторых, технологический процесс и оборудование должны «согласовываться».
Если дробилки, шаровые мельницы, центрифуги, флотационные аппараты и системы выщелачивания CIL поставляются разными производителями, легко возникают несоответствия в сопряжениях, производительности и энергопотреблении, а при невыполнении системы установленных норм участники проекта начинают перекладывать ответственность друг на друга. Только при контроле проектирования технологического процесса и производства оборудования одной командой можно избежать несоответствий типа «чертежи не совпадают с габаритами оборудования».
В-третьих, оборудование должно изготавливаться под конкретную руду, а не подбираться из имеющихся на складе запасов.
Для абразивной руды с высоким содержанием кремния необходимо заменить детали, подверженные износу, на детали из высокохромистого сплава или износостойкой резины; в условиях кислотного выщелачивания можно установить коррозионно-стойкую нержавеющую сталь или антикоррозионное покрытие;в особых условиях эксплуатации — таких как суровый холод, высокогорье или нестабильное электроснабжение в Африке — необходимо нестандартное изготовление материалов, мощности двигателей и конструкции (например, установка дизель-генераторных установок в стандартной комплектации, а также конфигурация с плавным пуском для снижения пускового токового удара).
В-четвертых, следует рассчитывать общую стоимость, а не гнаться за самой низкой ценой.
Точный подбор модели позволяет избежать избыточной производительности оборудования, интегрированный проект исключает скрытые затраты, связанные с многосторонними спорами, а энергосберегающая конструкция снижает эксплуатационные расходы в дальнейшем. При самостоятельной сборке системы придется нести управленческие затраты на координацию действий различных сторон, затраты на переделку в случае ошибок при подборе оборудования, убытки от задержки сроков, а также высокие затраты на энергопотребление и техническое обслуживание в дальнейшем.
5. Ориентировочная смета инвестиций: диапазон цен на комплект основное оборудование для технологий CIP/CIL
На примере комплекта основного оборудования для технологических процессов CIP/CIL/цианирования цельной руды/выщелачивания на золоторудном руднике (цены указаны в десятках тысяч долларов США, без учета строительных работ, монтажа, логистики и вспомогательных материалов):
| Суточная производительность (тонн/сутки) | Диапазон цен на комплект основного оборудования (тыс. долл. США) |
|---|---|
| 30 | 20–35 |
| 50 | 25–40 |
| 100 | 35–50 |
| 200 | 45–75 |
| 300 | 60–90 |
| 500 | 90–135 |
| 800 | 125–170 |
| 1000 | 150–190 |
| 1500 | 205–270 |
| 2000 | 265–335 |
| 2500 | 300–380 |
Нижняя граница диапазона соответствует стандартной конфигурации, обычным окисным или простым сульфидным рудам, а также стандартным условиям эксплуатации; верхняя граница диапазона соответствует нестандартным индивидуальным решениям, сложным рудам, особым условиям эксплуатации или более полной конфигурации.Это лишь ориентировочные цены на комплект основного оборудования, не включающие стоимость строительных работ, монтажа и логистики; конкретное ценовое предложение определяется с учётом типа руды, технологической схемы и условий на месте.
VI. Сроки реализации проекта и объем поставки: не позволяйте «ожиданию» подорвать инвестиции
Общий цикл реализации типового проекта по добыче золота — от начала технологического проектирования до окончательного ввода в эксплуатацию — обычно составляет 8–15 месяцев:технологическое проектирование и техническое решение — 7–15 дней → инженерное проектирование — 20–30 дней → изготовление оборудования — 60–120 дней → логистика — 30–60 дней → монтаж и пуско-наладка — 60–150 дней; для зарубежных проектов необходимо дополнительно зарезервировать около 30 дней на таможенное оформление.Разумное чередование этапов позволяет сократить общий срок реализации проекта, а предоставление репрезентативных образцов руды для начала разработки технологического проекта на раннем этапе является первым шагом к сокращению общего срока.
Что касается границ ответственности, стандартная схема выглядит следующим образом: за технологическое проектирование, инженерные чертежи, изготовление основного оборудования, техническое руководство монтажом на месте, комплексную наладку и обучение отвечает поставщик;строительные работы и наем обычных монтажников организует заказчик на месте. Это не только гарантирует ответственность за техническое качество, но и помогает заказчику сэкономить значительные средства на авиабилетах, визах, проживании, питании и высокой дневной оплате труда при отправке отечественных рабочих за границу. Если на месте действительно отсутствуют строительные ресурсы, можно договориться о варианте «под ключ».
VII. Заключение: при обогащении коллоидного золота сначала нужно понять руду, а уже потом подбирать оборудование
Сложность при переработке руд, содержащих коллоидное золото, никогда не заключается в отдельном оборудовании, а в том, насколько гармонично сочетаются три компонента: «руда — технологический процесс — оборудование». Когда золото находится в коллоидном состоянии, в виде мельчайших дисперсных частиц или в инкапитуляте, каждый параметр — степень измельчения, режим применения реагентов, этап гравитационной сепарации, условия выщелачивания — должен основываться на характеристиках руды.