Анализ технологии цианирования цельного шлама на золоторудных месторождениях с галечным типом руды и предложения по высокоэффективному извлечению золота
Анализ технологии цианирования цельного шлама на золоторудных месторождениях конгрегационного типа и схемы высокоэффективной добычи золота
Золоторудные месторождения конгрегационного типа не являются самыми известными в китайской золотодобывающей отрасли, однако они составляют основную часть многих горнодобывающих районов — они характеризуются развитой конгрегационной структурой, невысоким содержанием сульфидов и преобладанием золота в свободной или полусвободной форме.У руд этого типа есть одно весьма реальное преимущество: на первый взгляд, их можно подвергнуть цианированию цельного шлама, что позволяет обойтись без этапа флотации, сократить технологический процесс и снизить инвестиции. Однако между «кажется возможным» и «действительно возможным» лежит целый комплекс тщательных технологических проверок.
В данной статье подробно рассмотрены особенности залегания золоторудных месторождений в конгрегационных породах, условия применимости цианирования цельного шлама, технологические параметры и комплектация оборудования, что поможет вам определить, следует ли на вашем месторождении применять цианирование цельного шлама или комбинированную технологию.
I. Особенности залегания золоторудных месторождений в конгрегатах: почему их часто относят к категории «поддающихся цианированию»
Золоторуды в конгрегатах — это тип месторождений, в которых золоторудное окисление происходит в конгрегатах.Состав конгрегатов сложен: в них часто встречаются кварц, кремниевые породы, карбонаты, а также обломки различных пород-окружающих; цементирующие вещества в основном представлены кремневыми, карбонатными или сульфидными материалами. Несколько типичных характеристик таких месторождений напрямую определяют выбор технологического процесса:
1. Золото преимущественно находится в свободной и полусвободной форме.
В золоторудных месторождениях конгрегационного типа золото обычно находится в цементах, трещинах конгрегатов или в промежутках между кристаллами кварца; крупнозернистое и мелкозернистое золото могут сосуществовать.По сравнению с рудами калинского типа, в которых «невидимое золото заключено в кристаллическую решетку сульфидов», золото в конгрегационных золоторудных месторождениях относительно легко выщелачивается — это является предпосылкой для применения метода цианирования цельного шлама.
2. Содержание сульфидов, как правило, невысокое.
В большинстве золотоносных месторождений конгрегационного типа содержание золосодержащих сульфидов, таких как пирит и арсенит, ограничено, и золото не зависит полностью от сульфидных носителей. Низкое содержание сульфидов означает меньшее количество веществ, потребляющих цианид, и относительно «чистую» среду цианидного выщелачивания.
3. Необходимо проводить пошаговую проверку на наличие мешающих элементов.
Это ключевой момент. Конгрегационные золоторудные месторождения отличаются значительными индивидуальными различиями: в некоторых районах содержание мышьяка, углерода и сурьмы очень низкое, и прямой цианирование не вызывает проблем; в других же цементирующие вещества содержат углеродистые компоненты или мышьяковые минералы, что приводит к значительному снижению коэффициента выщелачивания при прямом цианировании.Нельзя исходить из того, что, поскольку это «конуритовый тип», цианирование можно проводить напрямую; необходимо опираться на данные лабораторных анализов проб руды.
4. Структура конгрегатов неоднородна, поэтому свойства руды могут значительно колебаться.
Руда из разных конгломератных поясов и с разных глубин может различаться по размерам частиц золота, содержанию сульфидов и степени глинистости; при разработке технологической схемы необходимо учитывать диапазон колебаний и допустимую погрешность в процессе эксплуатации.
II. Цианирование цельной руды: при каких условиях на золоторудных месторождениях конгрегационного типа можно напрямую применять этот метод
Логика цианирования цельной руды (CIL/CIP) заключается в следующем: сырая руда измельчается до достаточной степени, после полного разъединения золота поступает непосредственно на цианирование, а затем извлекается путем адсорбции на активированном угле без предварительного обогащения методом флотации. Преимуществами этого метода являются краткость технологического процесса, меньшее количество оборудования и относительно низкие инвестиции, что делает его подходящим для средних и крупных обогатительных фабрик.
Для непосредственного применения метода цианирования цельной руды на золотых месторождениях с конгрегационными породами необходимо одновременное выполнение нескольких условий:
Условие 1: Золото преимущественно находится в свободной форме, а доля включённого золота низкая.
Только после измельчения золото становится полностью доступным для контакта с цианидами. Если лабораторные анализы показывают, что значительная доля золота находится в виде мельчайших частиц, заключённых в сульфидах или пустой породе, то даже при самом тонком измельчении оно не будет выделяться, и эффективность прямого цианидного выщелачивания не повысится.
Условие второе: отсутствие или низкое содержание мешающих элементов, таких как мышьяк, углерод и сурьма.
Мышьяк расходует цианиды и пассивирует поверхность золотых частиц; углеродистые вещества «похищают» золото, повторно адсорбируя уже растворенные цианокомплексы золота; сурьма также мешает выщелачиванию. При высоком содержании этих элементов необходимо провести предварительную обработку перед выщелачиванием или перейти на схему обогащения методом флотации.
Условие третье: низкое потребление цианидов.
Медь, сульфиды железа, оксидные минералы и другие компоненты руды потребляют цианиды; высокое потребление цианидов приводит к увеличению затрат на реагенты, в связи с чем необходимо пересчитать экономическую эффективность процесса.
Условие 4: степень измельчения, позволяющая экономично достичь требований к разъединению.
Для цианирования цельной руды необходимо измельчить всю сырую руду, а энергозатраты на измельчение являются одной из крупнейших статей затрат всего технологического процесса. Если размер частиц золота слишком мелкий и для их разъединения требуется сверхмелкое измельчение, затраты на измельчение могут полностью поглотить прибыль.
Есть только один способ сделать вывод: отобрать репрезентативную пробу руды и провести испытания по цианированию цельной руды (включая сравнительные испытания CIL/CIP), а затем проверить осуществимость проекта на основе данных по коэффициенту выщелачивания. Запуск линии цианирования цельной руды без экспериментальных данных является самым большим риском при инвестировании в золоторудные месторождения с галечным типом руды — после завершения строительства коэффициент выщелачивания может оказаться низким, а затраты на доработку значительно превысят расходы на испытания.
III. Как выбрать между цианированием цельной руды методами CIL и CIP
После подтверждения возможности применения цианирования цельной руды необходимо выбрать между технологиями CIL и CIP:
CIL (углеродная выщелачивание)
Выщелачивание и адсорбция на активированном угле происходят одновременно — выщелачивание и адсорбция ведутся параллельно. Активированный уголь добавляется в последнюю ванну и движется в противотоке, контактируя с рудной суспензией в обратном направлении. Процесс имеет компактную схему и требует меньшего количества ванн, что делает его подходящим для средних и крупных обогатительных фабрик; в настоящее время это наиболее широко применяемая конфигурация.
CIP (метод угле-суспензионного выщелачивания)
Сначала завершается выщелачивание, а затем руда поступает в адсорбционный резервуар с активированным углем. Время выщелачивания более продолжительное, а поэтапное управление — более точное; этот метод подходит для руд с высокой скоростью выщелачивания, требующих поэтапного контроля, и широко используется на крупных обогатительных фабриках.
Критерии выбора: для руд с высокой скоростью выщелачивания метод CIL, предусматривающий одновременное выщелачивание и поглощение, обеспечивает высокую эффективность и экономичность процесса; для руд, требующих более длительного времени выщелачивания или точного поэтапного контроля, более подходит метод CIP. Конкретный выбор определяется кинетическими данными выщелачивательных испытаний с учётом масштабов переработки и инвестиционного бюджета.
IV. Параметры процесса цианирования цельной руды: несколько ключевых моментов, на которых необходимо сосредоточиться
1. Контроль pH.
Выщелачивание проводится в щелочных условиях, pH обычно поддерживается на уровне 10–11 и регулируется с помощью извести или гидроксида натрия. При слишком низком pH цианиды легко улетучиваются, а при слишком высоком — снижается скорость выщелачивания и увеличивается расход извести. Добавление извести должно быть стабильным и непрерывным.
2. Степень измельчения.
Она определяет степень диссоциации золота и является основной переменной, влияющей на коэффициент извлечения при цианировании цельной руды. При недостаточной степени измельчения инкапиллированное золото не выделяется; чрезмерное измельчение приводит к увеличению энергопотребления и образованию шлама, что негативно сказывается на последующих этапах сгущения и адсорбции. Степень измельчения определяется на основе результатов испытаний по измельчению и выщелачиванию.
3. Концентрация и дозировка цианидов.
Слишком низкая концентрация замедляет выщелачивание, а слишком высокая приводит к растрате реагентов и увеличивает нагрузку на системы экологической очистки. Необходимо динамически корректировать концентрацию в зависимости от характеристик руды по расходу цианидов, а также точно контролировать её с помощью соответствующей системы дозирования реагентов.
4. Время выщелачивания и количество ступеней.
Последовательное соединение нескольких ванн обеспечивает необходимое время выщелачивания, а количество ступеней зависит от кинетики процесса. Недостаточное время выщелачивания приводит к неполному растворению золота; слишком большое количество ступеней — к нецелевому расходованию инвестиций.
5. Концентрация активированного угля и управление углем, насыщенным золотом.
Концентрация угля влияет на степень адсорбции; уголь, насыщенный золотом, необходимо своевременно извлекать и десорбировать, чтобы избежать потери адсорбционной способности угля после его «насыщения» в системе. Производительность устройства для извлечения угля и мощность электролизера для десорбции должны соответствовать объёму производства угля, насыщенного золотом.
6. Растворенный кислород.
Для цианидного выщелачивания требуется участие кислорода, поэтому выщелачивающие ванны должны аэрироваться. Недостаточная аэрация замедляет выщелачивание, а избыточная аэрация приводит к высокому энергопотреблению.
7. Огущение и обезвоживание.
После измельчения концентрацию рудной суспензии необходимо довести до уровня, требуемого для выщелачивания; обезвоживание в сгустителе является ключевым этапом, особенно для галечного руда с высоким содержанием глины.
V. Комплектация оборудования: от сырой руды до готового золота
Линия цианирования цельной руды (CIL) для золотоносных конгрегатов, полная комплектация оборудования следующая:
Участок дробления и измельчения:
Вибрационный питатель → щековая дробилка (грубое дробление) → конусная дробилка(средне-мелкое дробление) → круговой вибрационный грохот → шаровая мельница (первая ступень с решеткой + вторая ступень с переливом, или одноступенчатая в зависимости от масштабов) → спиральный классификатор/гидроциклон в замкнутом цикле. Соблюдается принцип «больше дробления, меньше измельчения».
Участок сгущения и обезвоживания:
высокоэффективный сгуститель (регулировка концентрации шлама), при высоком содержании глины может быть установлена система добавления флокулянтов.
Стадия выщелачивания и адсорбции:
Выщелачивающий чан (с перемешиванием и аэрацией, несколько чанов, соединенных последовательно) → высокоэффективный двухлопастной чан для углеродного выщелачивания (CIL, одновременное выщелачивание и отсасывание) или адсорбционный чан (CIP) → углеотделительное сито (отделение углерода, насыщенного золотом, от рудной суспензии) → углеотделитель (извлечение углерода, насыщенного золотом) → система подачи активированного угля.
Этап десорбции и электролиза:
Промывка кислотой → Установка десорбции и электролиза (при комнатной температуре и нормальном давлении подходит для обычной переработки; при высокой температуре и высоком давлении десорбция происходит более полно, что подходит для крупных рудников или руд, трудно поддающихся десорбции) → Электролизер → Печь для плавки золота, из которой получают сплав золота.
Участок переработки хвостов:
Уплотнитель хвостов → пластинчато-рамный фильтр-пресс (сухой сброс хвостов) → система очистки сточных вод и обезвреживания цианидов (в соответствии с экологическими нормами).
Вспомогательное оборудование:
насосы для шламовой суспензии, насосы для подъема угля, ленточные конвейеры, смесительные чаны, системы приготовления и добавления химикатов, электрооборудование для стабилизации напряжения и плавного пуска.
Три ключевых критерия при подборе оборудования:
Во-первых, комплексное решение лучше, чем сборка из отдельных компонентов. Количество ступеней выщелачивательных ванн, размеры ванн для выщелачивания угля, ширина щелей в углеотделительных ситах, производительность углеотделителей, производительность электролизной установки для десорбции — все эти параметры составляют систему взаимосвязанных уравнений.При комбинировании оборудования от разных производителей не совпадают соединения и параметры, что приводит к утечке угля, засорению ванн и скоплению золотосодержащего угля. Только при контроле технологического проектирования и производства оборудования одной командой можно гарантировать согласованность «руды — технологического процесса — оборудования».
Во-вторых, проектирование должно осуществляться с учётом характеристик руды, а не на основе имеющихся в наличии комплектов. Руды галечного типа отличаются значительными индивидуальными различиями: для руд с высоким содержанием глины необходимо усилить процессы сгущения и обесглинивания; для пропускных элементов, подверженных воздействию абразивных кремниевых галечных частиц, следует использовать более износостойкие материалы; в условиях кислотной выщелачивающей среды необходимо предусмотреть антикоррозионные меры.
В-третьих, необходимо синхронно проектировать сопутствующие экологические системы. Вопросы, связанные с сточными водами цианирования, обезцианированием и сухим отходом хвостов, должны быть запланированы на этапе разработки проекта; нельзя откладывать внедрение экологических мер до завершения строительства завода.
6. В каких случаях нельзя применять прямую цианизацию цельной руды: необходимо перейти на комбинированную технологию
Если результаты испытаний проб руды показывают следующие обстоятельства, прямой цианирование цельной руды является неэкономичным, и следует перейти на комбинированный процесс:
высокая степень оболочки золота, низкий коэффициент прямого выщелачивания:
Сначала путем флотации обогащают сульфиды, содержащие золото, до получения концентрата, затем проводят предварительную обработку концентрата (с использованием запатентованных реагентов, обжига, окисления под давлением или биологического окисления) для разрушения оболочки, после чего осуществляется цианирование. Преимущество флотации заключается в том, что она позволяет сократить объем сырой руды, требующей предварительной обработки, до небольшого количества концентрата.
Заметные помехи со стороны мышьяка и углерода:
при флотации следует подавлять углеродистые вещества или отдельно флотировать концентрированный золото-мышьяковый концентрат; после предварительной обработки, устраняющей эффекты похищения золота и пассивации, проводится выщелачивание.
Совместное наличие крупнозернистого свободного золота и мелкозернистого инкапсулированного золота:
в контур измельчения включают центробежный сепаратор для досрочного извлечения крупнозернистого золота, с помощью флотации обогащают сульфиды, после предварительной обработки концентрата проводят цианирование — комбинированный процесс «гравитационная сепарация + флотация + цианирование». Крупнозернистое золото извлекают «раньше и в большем количестве», чтобы избежать его потерь при чрезмерном измельчении.
Выбор узлов комбинированной технологии (местоположение гравитационной сепарации в контуре измельчения, необходимость повторного измельчения и выщелачивания хвостов флотации) определяет общий коэффициент извлечения; экономическая целесообразность должна быть подтверждена экспериментально, а не определяться на основе догадок.
VII. Ориентировочные инвестиции и срок реализации проекта
Смета инвестиций: на примере комплекта основного оборудования CIP/CIL (в тыс. долл. США, без учета строительных работ, монтажа, логистики и вспомогательных материалов): при суточной производительности 100 т — около 350–500 тыс., 200 т — около 450–750 тыс.,300 тонн — около 600–900 тыс., 500 тонн — около 900–1 350 тыс., 1 000 тонн — около 1 500–1 900 тыс. Нижняя граница диапазона соответствует стандартной конфигурации, обычным окисляющимся рудам и стандартным условиям эксплуатации; верхняя граница — нестандартным заказам, сложным рудам и более полным конфигурациям.
Срок реализации проекта: обычно 8–15 месяцев — разработка технологического проекта и технического решения 7–15 дней → проектирование 20–30 дней → изготовление оборудования 60–120 дней → логистика 30–60 дней → монтаж и пуско-наладка 60–150 дней.В случае галечных руд, если свойства руды сильно колеблются или она содержит мешающие элементы, срок предварительных испытаний может увеличиться. Предоставление репрезентативных образцов руды на раннем этапе для начала технологической проверки является первым шагом к сокращению общего срока реализации проекта.
VIII. Возможно ли применение цианирования цельного руды? Решают экспериментальные данные
Золоторудные месторождения типа конгрегата обладают естественными условиями для цианирования всей руды — золото преимущественно находится в свободной форме, а содержание сульфидов невысоко. Однако «наличие условий» не означает «возможность немедленного внедрения»: влияние арсена, углерода и сурьмы, а также степень инкорпорированности золота необходимо проверить по каждому параметру с помощью испытаний рудных проб.