Специализированные решения по добыче и обогащению золотосодержащей руды, содержащей мышьяк | Высокоэффективные технологии извлечения золота и технологии, обеспечивающие соблюдение экологических норм
Специализированные решения по добыче и обогащению золотосодержащих руд, содержащих мышьяк | Высокоэффективные технологии извлечения золота и технологии, обеспечивающие соблюдение экологических норм
Золотосодержащая руда с содержанием мышьяка считается в золотодобывающей отрасли «трудным орешком». Золото заключено в мышьяковистой руде и мышьяковистой пирите, и его невозможно извлечь, даже при самом тонком измельчении;коэффициент выщелачивания при традиционном цианировании цельной руды обычно составляет всего 20–50 %, при этом расход реагентов высок, а содержащий мышьяк хвост необходимо утилизировать как опасные отходы. Многие владельцы рудников, получая такую руду, в первую очередь думают: «Может, её уже не спасти?» — на самом деле дело не в том, что руда безнадёжна, а в том, что технологический процесс не соответствует конкретной задаче.
В данной статье мы начнём с характеристик руды и подробно разберём технологическую схему добычи и обогащения арсеносодержащих золотых руд, конфигурацию оборудования и ключевые моменты обеспечения соответствия экологическим нормам.
I. Сначала разберемся в сути: в чём заключаются сложности при переработке золоторудных месторождений, содержащих мышьяк
«Сложность» арсеносодержащих золотых руд заключается главным образом в трёх аспектах:
Во-первых, форма нахождения золота.
В золоторудных рудах, содержащих мышьяк, золото чаще всего находится в ассоциации с арсенитом железа (FeAsS) и мышьяковистым пиритом, часто в виде микрочастиц, окружающих золото, субмикроскопического или даже невидимого золота.Золото заключено в кристаллическую решетку сульфидов, и при обычном измельчении невозможно добиться его индивидуального выделения; цианиды не могут вступить в контакт с золотом, в результате чего коэффициент выщелачивания естественным образом не повышается.
Во-вторых, мешающее воздействие мышьяка.
В процессе выщелачивания мышьяк потребляет цианиды и кислород, образуя арсениды, которые покрывают поверхность зерен золота, образуя пассивирующую пленку, что еще больше затрудняет растворение золота. Чем выше содержание мышьяка, тем менее экономично обычное цианирование.
В-третьих, давление со стороны экологических требований.
При ненадлежащей обработке мышьяка, содержащегося в хвостах и выщелачивающем растворе, существует риск загрязнения окружающей среды. К складированию, транспортировке и утилизации материалов, содержащих мышьяк, предъявляются строгие экологические требования, что напрямую определяет: при разработке технологической схемы необходимо учитывать не только «сколько золота можно извлечь», но и «как обеспечить соответствие хвостов экологическим нормам».
Поэтому основная логика проектирования технологических схем для золоторудных месторождений, содержащих мышьяк, заключается в следующем: сначала обогащение, затем разрушение оболочки, а затем извлечение золота, при этом на протяжении всего процесса необходимо контролировать движение мышьяка.
II. Технологическая схема: обогащение флотацией + предварительная обработка + цианирование
Это основная технологическая схема для золоторудных месторождений, содержащих мышьяк, а также схема с наиболее контролируемой экономической эффективностью. Она состоит из трёх этапов:
Первый этап: обогащение золото-мышьякового концентрата методом флотации
С помощью флотации обогащают содержащие золото сульфиды, такие как мышьяковистая ржавчина и мышьяковистый пирит, до получения концентрата, а хвосты сразу отбрасывают.Значение этого этапа заключается в том, что он позволяет сократить объём сырой руды, требующей предварительной обработки, до небольшого количества высококачественного концентрата, что значительно снижает объём последующей предварительной обработки и цианирования, а вместе с тем и затраты на инвестиции и химикаты.
Ключевые контрольные точки:
- степень измельчения должна обеспечивать индивидуальное выделение сульфидов, содержащих золото, но не следует слепо стремиться к чрезмерно мелкому измельчению, так как чрезмерное измельчение приводит к образованию шлама и увеличению расхода реагентов;
- режим использования реагентов определяет избирательность — тип и дозировка сборщиков, регуляторы pH, соотношение активаторов и ингибиторов должны корректироваться с учетом различий в плавучести мышьяка и пирита;
- при переработке арсеносодержащих руд можно выбрать ингибирование арсенита, отдельную флотацию арсенозолотого концентрата или совместную флотацию арсена и золота с последующим разделением, что конкретно зависит от содержания арсена и метода последующей предварительной обработки;
- Содержание в флотационном концентрате и коэффициент извлечения серы напрямую влияют на экономическую эффективность последующей предварительной обработки; эти два показателя необходимо четко проверить на экспериментальном этапе.
Второй этап: предварительная обработка для разрушения оболочки
Золото в флотационном концентрате по-прежнему находится в оболочке из сульфидов, поэтому сначала необходимо разрушить структуру этой оболочки. Возможные способы включают:
Предварительная обработка с использованием запатентованных реагентов
Индивидуально разработанная система реагентов для руд, содержащих мышьяк и углерод, которая разрушает сульфидную оболочку перед выщелачиванием и устраняет пассивирующее воздействие мышьяка; процесс относительно прост, а инвестиции невысоки;
Окисление при обжиге
Окисление сульфидов и мышьяка при высоких температурах, в результате чего заключенное в них золото обнажается. Технология хорошо отработана, однако мышьяк в виде As₂O₃ попадает в дымовые газы, что требует установки систем улавливания мышьяка из дымовых газов и его отверждения; это сопряжено с высокими затратами на охрану окружающей среды;
Окисление под давлением
Окисление сульфидов в условиях высокой температуры и давления в кислой среде обеспечивает полную диссоциацию золота и высокий коэффициент извлечения; подходит для крупных проектов, однако требует значительных инвестиций в оборудование и предъявляет высокие эксплуатационные требования;
Биологическое окисление
Окисление сульфидов с помощью ацидофильных бактерий. Затраты относительно низкие, метод экологически безопасен, однако цикл окисления длительный (от нескольких дней до нескольких недель) и в значительной степени зависит от температуры и состояния рудной пульпы;
Химическое окисление
Разрушение осадочных оболочек с помощью окислителей при нормальном давлении; подходит для средних и малых предприятий или определенных типов руд.
Выбор метода предварительной обработки зависит от содержания мышьяка, степени инкорпорированности золота, масштабов переработки, местных экологических требований и инвестиционного бюджета. Это решение нельзя принимать наобум — необходимо провести испытания рудных проб для сравнения коэффициентов выщелачивания и затрат по различным схемам.
Третий этап: цианирование для извлечения золота
Обогащенная руда (или обжаренная руда, окислительный шлак) после предварительной обработки поступает на цианидную выщелачивание; после растворения золота его извлекают путем адсорбции на активированном угле (CIL/CIP) или вытеснения цинковым порошком. Поскольку оболочка уже разрушена, а влияние мышьяка устранено, коэффициент выщелачивания на этом этапе может превышать показатели, оговоренные в контракте.
Если золото в руде преимущественно находится в свободной форме, содержание мышьяка невысоко, а пустая порода проста, можно также оценить целесообразность прямого цианирования цельной руды (CIL/CIP), однако перед применением этого метода к мышьякосодержащей руде необходимо провести испытания по выщелачиванию для подтверждения его эффективности — нельзя полагаться на догадки.
Дополнительный технологический маршрут: комбинированная обработка — гравитационная сепарация + флотация + цианирование
Если в руде сосуществуют крупнозернистое свободное золото и мелкозернистое инкрустированное золото, в схеме измельчения можно установить центробежную сепараторную машину для предварительного извлечения крупнозернистого золота, а на флотации — обогатить золотосодержащие сульфиды; после предварительной обработки концентрата проводится цианирование.«Раннее и максимальное извлечение» крупнозернистого золота позволяет избежать его потерь в результате чрезмерного измельчения и попадания в хвосты. Выбор ключевых этапов комбинированного процесса (местоположение гравитационной сепарации в контуре измельчения, необходимость повторного измельчения и выщелачивания хвостов флотации) определяет общий коэффициент извлечения, поэтому экономическая целесообразность должна быть подтверждена экспериментально.
III. Как скомплектовать полный комплект оборудования
В соответствии с основной схемой «обогащение флотацией + предварительная обработка + цианирование» конфигурация оборудования выглядит следующим образом:
Участок дробления и измельчения:
Грубое дробление на щековой дробилке → среднее и мелкое дробление на конусной дробилке → шаровая мельница (первая ступень решетчатая + вторая ступень переливная) в замкнутом цикле со спиральным классификатором/гидроциклоном. Следуя принципу «больше дробления — меньше измельчения», дробление выполняет большую часть работы, а измельчение потребляет меньше электроэнергии.
Флотационная часть:
смесительная ванна для регулирования концентрации и добавления реагентов → флотационные агрегаты (самовсасывающие флотаторы типа SF подходят для начальной стадии грубого и промывного отбора, аэрированные флотаторы типа XCF/KYF — для крупномасштабных установок; возможны комбинации от «один грубый — два чистых — два промывных» до «один грубый — три чистых — три промывных») → сгуститель → фильтр-пресс для получения концентрата мышьяка и золота.
Участок предварительной обработки:
Конфигурация в соответствии с выбранным методом. Для химической предварительной обработки — система приготовления и добавления реагентов, реакционные чаны; для обжига — кипящие обжиговые печи, системы улавливания мышьяка из дымовых газов и его осаждения; для окисления под давлением — автоклавы и сопутствующее оборудование; для биологического окисления — биореакторы, системы аэрации и контроля температуры.
Участок цианистого выщелачивания:
Выщелачивающие чаны (с перемешиванием и аэрацией, добавлением цианида натрия и извести для регулирования pH до 10–11) → Система адсорбции на активированном угле (CIL: двухлопастные чаны для выщелачивания и адсорбции одновременно, или CIP: после выщелачивания поток поступает в адсорбционный чан)→ Сито для отделения угля → Устройство для извлечения угля → Десорбционный электролиз (при комнатной температуре и давлении или при высоких температурах и давлениях) → Печь для плавки золота с получением смешанного золота. Также возможна обработка драгоценного раствора по схеме вытеснения цинковым порошком.
Участок обогащения, обезвоживания и охраны окружающей среды:
Уплотнители и фильтр-прессы используются для обезвоживания концентрата и хвостов; сухой сброс хвостов снижает риски, связанные с их складированием; арсеносодержащие хвосты подвергаются стабилизации/отвердению в соответствии с экологическими требованиями.
Ключевые критерии выбора оборудования: Технологический процесс и оборудование должны быть спроектированы одной командой с учётом взаимной согласованности. Содержание золота в флотационном концентрате определяет масштаб предварительной обработки, способ предварительной обработки определяет конфигурацию последующего оборудования для выщелачивания, а параметры выщелачивания определяют количество ступеней в резервуарах для углевого выщелачивания и мощность электролизной установки для десорбции — если какой-либо параметр в этой цепочке не соответствует требованиям, вся система не сможет достичь заданных показателей.Сборка оборудования от разных производителей, несовместимость интерфейсов, производительности и логики управления, а также взаимные обвинения в случае возникновения проблем — это наиболее распространенные «подводные камни» проектов по добыче золота из арсеносодержащих руд.
IV. Соблюдение экологических норм: необходимо контролировать движение мышьяка на всех этапах
Соблюдение экологических норм при переработке золоторудных месторождений, содержащих мышьяк, не сводится к установке системы очистки сточных вод на конечной стадии, а требует четкого планирования пути движения мышьяка еще на этапе проектирования технологического процесса:
1. Обезвреживание и стабилизация мышьяка.
В процессе флотации мышьяк обогащается в концентрате; на этапе предварительной обработки он попадает в дымовые газы (при обжиге) или в выщелачивающий раствор (при давлении/биологическом окислении), поэтому необходимы соответствующие этапы улавливания, окисления или стабилизации мышьяка.Остаточные отходы, содержащие мышьяк, и мышьяко-кальциевые шлаки должны утилизироваться в соответствии с местными экологическими нормами; их нельзя просто складировать.
2. Очистка выщелачивающего раствора и сточных вод из хвостохранилищ.
Мышьяк и цианиды в цианидном выщелачивающем растворе необходимо очистить до уровня, соответствующего нормам, после чего его можно рециркулировать или сбрасывать. Необходимо предусмотреть системы очистки сточных вод и системы децианирования.
3. Сухой сброс хвостов.
С помощью фильтр-пресса хвосты прессоваются в фильтрационный кек для сухого сброса, что снижает риск утечки воды из хвостов, содержащей мышьяк, а также облегчает последующее управление складированием.
4. Соблюдение местных нормативных требований.
Еще на этапе проектирования необходимо тщательно изучить требования к экологическому разрешению, нормы сброса и требования к обращению с опасными отходами, действующие в месте реализации проекта, чтобы избежать ситуации, когда после завершения строительства завода выясняется, что экологические формальности не могут быть выполнены.
5. Выбор экологически чистых технологий.
При наличии соответствующих условий следует в первую очередь рассмотреть относительно экологичные методы предварительной обработки, такие как биологическое окисление, чтобы снизить нагрузку на системы конечной очистки.
Вложения в охрану окружающей среды — это не «бесполезная трата» — если проект по добыче золота из арсенистых руд не соответствует экологическим стандартам, он в любой момент может столкнуться с приостановкой производства для устранения нарушений, и все первоначальные инвестиции пойдут насмарку. Внедрение экологических требований в технологический проект является залогом долгосрочной и стабильной эксплуатации проекта.
V. Справочная информация по инвестициям и срокам реализации
Инвестиции в проект по переработке золоторудных месторождений, содержащих мышьяк, зависят от метода предварительной обработки (инвестиции в химическую предварительную обработку относительно низкие, а в обжиг и окисление под давлением — высокие), масштабов переработки и сопутствующих экологических мер. Стоимость комплекта основного оборудования можно ориентировочно оценить в пределах технологических процессов CIP/CIL: при суточной производительности 100 тонн — около 350 000–500 000 долларов США,300 тонн — около 600 000–900 000 долларов США, 500 тонн — около 900 000–1 350 000 долларов США, 1 000 тонн — около 1 500 000–1 900 000 долларов США (без учета строительных работ, монтажа, логистики и вспомогательных материалов; конкретные цифры зависят от результатов испытаний руды и предложенного коммерческого предложения).
Срок реализации проекта обычно составляет 8–15 месяцев, однако в случае с мышьяковистыми рудами из-за необходимости дополнительных этапов технологической проверки и предварительной обработки период предварительных испытаний соответственно увеличивается — чем тщательнее проведены испытания образцов руды, тем меньше будет объём доработок на более поздних этапах. Рекомендуется как можно раньше предоставить репрезентативные образцы руды для начала технологической проверки.
VI. Заключение: Золоторудные месторождения, содержащие мышьяк, не безнадежны — просто не найден правильный подход
Сложность при переработке золоторудных руд, содержащих мышьяк, всегда заключалась не в том, что «не удается извлечь золото», а в том, «каким образом «раскрыть» руду и сдержать мышьяк».Правильная последовательность действий: отбор репрезентативных образцов руды → анализ характеристик руды и сравнительные испытания схем предварительной обработки → определение технологической схемы → подбор оборудования в соответствии с технологией → параллельное проектирование мер по охране окружающей среды → нахождение инженеров на месте до достижения добычи золота.
Пропуск этапа испытаний и непосредственная покупка оборудования — это самый большой риск при инвестировании в арсеносодержащие золотые руды. Если у других не получается, возможно, причина в несоответствии технологического процесса конкретным условиям или в неправильном подборе химикатов — именно в случае с труднообрабатываемыми золотыми рудами необходимо заново провести тщательную проверку технологического процесса и найти путь к прорыву.
Если у вас есть труднообрабатываемые золоторуды, содержащие мышьяк, углерод или мелкодисперсные частицы, обращайтесь в GoldProcessingPlant для анализа проб руды и проверки технологического процесса.