Оборудование для обогащения
Узнать больше Свернуть
Развернуть

HAVER & BOECKER NIAGARA - специалист в области конструирования и производства машин для обогащения минерального сырья горнодобывающей промышленности, строительных и вторичных материалов.
Телефон: +49 251 97 91 57
email: info@haverniagara.com

Подробнее Свернуть
Нашли ошибку? Выделите ее мышкой
и нажмите
Ctrl + Enter
Поделиться:
Вы уже голосовали

Cорбционное цианирование: уловим золото, невидимое глазу

30.11.2021

Один из самых ответственных этапов в процессе золотопереработки — извлечение металла из руды. Часть в виде крупных зёрен вынимают ещё в начале технологического процесса. Но всегда остаётся золото, которое не извлечешь с помощью механических способов. Здесь на помощь приходит технология сорбционного цианирования. В чём её сущность, каковы перспективы, и насколько актуальны эти решения для российских добытчиков?

Cорбционное цианирование: уловим золото, невидимое глазу
Фото: polymetalinternational.com

Прорыв в металлургии цветных металлов

«Благодаря своим технологическим, экономическим, а также (как это ни  странно звучит на первый взгляд) экологическим преимуществам перед другими альтернативными вариантами металлургической переработки золоторудного сырья, цианирование вот уже на протяжении более 110 лет прочно занимает главное место в технологии производства золота.

С его помощью за последние 20 лет в мире добыто более 90% металла. В настоящее время из многих сотен действующих золотоизвлекательных фабрик лишь единицы работают без применения цианирования. И такая тенденция, очевидно, сохранится еще на долгие годы», — пишет в своей статье «Ионообменная технология извлечения золота: взгляд из «дальнего зарубежья» главный научный сотрудник ОАО «Иргиредмет», доктор технических наук Василий Лодейщиков.

В 70–80 гг. ХХ века эту технологию усовершенствовали, началось использование сорбентов — угля или ионообменных смол.

«Что подразумевают любые химические процессы? Нужно сначала растворить металл, отделить твёрдую фазу от жидкой, и уже из жидкой фазы выделять металл в виде какого-то соединения. Сорбционные технологии позволяют это разделение не проводить, а сразу отправлять в пульпу, где есть и твёрдая фаза, и цианистые растворы, содержащие растворённое золото. Здесь растворённые ионы золота сорбируются на уголь. Химического взаимодействия, какой-то реакции с углём не происходит.

За счёт того, что поверхность угля имеет положительный заряд, происходит физическое взаимодействие — ионы «притягиваются» к сорбенту. Затем насыщенный уголь отделяют от обеззолоченной пульпы на специальных сетках, то есть исключается трудоёмкая операция фильтрации пульпы», — объясняет технологию на  примере активированного угля заведующий кафедрой технологии золотосодержащих руд Сибирского федерального университета, кандидат технических наук Надежда Перфильева.

Можно сказать, что сорбционные технологии стали настоящим прорывом в металлургии. Стало возможным извлекать частицы золота размером меньше 74 микрон, которые нельзя увидеть невооруженным глазом. Неудивительно, что, по словам генерального директора ООО «Мангазея Золото» Михаила Гусева, сорбционное цианирование, или, как его ещё называют, «Уголь-в-пульпе» (CIP, carbon in pulp) является одной из самых популярных технологий для извлечения драгоценного металла.

«Для ЗИФ «Наседкино» мы выбрали её как наиболее эффективный метод добычи золота из руды. Она в  наибольшей степени подходила для конкретного технологического типа руд на  месторождении по сравнению с  флотационным способом, который не давал в данном конкретном случае соответствующего эффекта. В 2021 году мы планируем добыть порядка 2,7 тонн золота: такого роста объёмов добычи мы планируем достичь за счёт расширения работ в «Наседкино», — рассказывает Михаил Гусев.

Выщелачиваем золото из «куч»

Ещё одна вариация технологии цианирования — это кучное выщелачивание. Руду не отправляют на фабрику, а укладывают в штабели прямо на производственной площадке, орошают цианистым раствором, и золото, растворяясь, собирается в ёмкости.

«На руднике «Савкино» для извлечения золота мы используем технологию кучного выщелачивания. По сути, мы продрабливаем руду, не измельчая её, и затем проливаем её раствором цианида. После этого раствор собирается из-под штабеля и прогоняется через емкость с углем: золото из цианистого раствора высаживается в уголь. После этого проводится десорбция золота с  угля. Далее весь процесс выстроен тем же образом, что и на ЗИФ «Наседкино», отличие лишь в оборудовании», — рассказывает Михаил Гусев.

Руду сортируют, дробят до нужной крупности, чтобы раствор хорошо проходил через этот штабель, поясняет Надежда Перфильева. Если глины окажется слишком много и сам штабель будет неравномерным по плотности, то раствор просто промоет каналы и не будет просачиваться через весь объём руды.
Кучное выщелачивание имеет как ограничения, так и преимущества.

С  одной стороны, его можно применить не  ко всякой золотосодержащей руде  — в ней должно быть минимум разных примесей, которые при цианировании переходят в раствор. С другой стороны — методом кучного выщелачивания можно перерабатывать «отвалы» с низким содержанием золота, которые просто нет смысла везти на фабрику. Среди крупных золотодобывающих компаний не только «Мангазея» использует кучное выщелачивание.

Так, «Селигдар» на своих месторождениях в  Якутии этот метод начал применять ещё 20 лет назад. Примерно в  это же время — в конце 1990-х годов кучное выщелачивание в  Минусинской котловине начала применять компания «Золотая звезда». Хотя в целом в  нашей стране, в частности в Сибири, внедрению этой технологии мешало короткое лето. А, например, в ЮАР таких ограничений не  существовало, и кучное выщелачивание появилось там намного раньше — в 1980-х годах.

В поисках идеального сорбента: уголь или смола?

До этого речь шлыа о технологии сорбционного цианирования с помощью угля. Действительно, она сейчас широко распространена на рынке, но в качестве сорбента можно использовать и ионообменные смолы. Если уголь  — продукт, полученный при обработке природных материалов, то смолы — продукт синтеза. И если с углём происходит физическое взаимодействие ионов растворенного золота, то со смолами — химическая реакция.

Эти две технологии начали развиваться одновременно в 1970–80-х годах. В своей статье профессор Лодейщиков отмечает, что в СССР ионообменную технологию извлечения золота из цианистых пульп начали использовать в промышленных масштабах уже в 1969 году.

Первопроходцем стал гидрометаллургический завод №2 (ГМЗ-2) Навоийского горно-металлургического комбината в Узбекистане. Ионообменная смола АМ-2Б для этого предприятия была синтезирована в 1968 году на Приднепровском химическом комбинате.

В то же время в западных странах в  качестве сорбента использовали уголь. Отличие в подходах объясняется разной доступностью сырья.

«Изначально активированный уголь получали из скорлупы кокосовых орехов. И первыми начали его применять золотопромышленники ЮАР. В СССР пытались получать активированный уголь из древесины берёзы, но он получался непрочным, разрушался буквально через один-два цикла», — объясняет Надежда Перфильева.

Уголь имеет ряд конкурентных преимуществ перед смолой. Во-первых, он более избирателен. Ионы золота относительно малые по размерам, поэтому процесс сорбции происходит легко. А,  например, частицы железа намного крупнее, и уголь просто не может их «удержать», поэтому они остаются в  растворе. Напротив, смолы вступают в реакцию с большим количеством растворенных веществ, помимо золота, от которых потом нужно избавляться.

Во-вторых, поменялось качество руды, и применение смол теперь не всегда оправдано.

«Когда технология только внедрялась, смола была интересна, потому что перерабатывались более простые руды, когда примесей немного, а золота достаточно. В этих условиях смола работала эффективно. Сейчас в переработку берут «упорные» руды, где содержится больше разных компонентов помимо золота, и при использовании смолы, обладающей значительно меньшей избирательностью к примесям, чем уголь, требуются более сложные и дорогие схемы регенерации сорбента.

Раньше смола поглощала до 10 мг золота на грамм смолы. Сейчас максимальная ёмкость смол на современных фабриках, которые работают на упорных рудах, — порядка 1–2 миллиграммов, то есть она уменьшилась фактически в 10 раз», — описывает недостатки смол Надежда Перфильева.

Наконец, в-третьих, себестоимость производства смол намного выше, чем у угля.

Получается, что смолы обречены, а  за  углём — будущее на рынке сорбентов?

Ренессанс ионообменных смол

Да, уголь широко применяют и в фабричных условиях при переработке руды, и при кучном выщелачивании. Тем не менее ответ на этот вопрос не так однозначен и будет отличаться в  каждом отдельном случае. Нужно учитывать и другие факторы. Свои недостатки есть и у угля, равно как и достоинства у смол.

«Трудно сказать, что эффективнее, нужно подсчитывать в каждом конкретном случае. Смола дорогая, но она дольше может работать, выдержать больше циклов. Уголь быстрее разрушается, он подешевле, но расход здесь больше.

То есть по затратам они выходят со смолой на один уровень. Поэтому сейчас очень серьёзно занимаются разработкой новых видов смол. И сейчас, не знаю, к счастью или к сожалению, смола возвращает свои позиции за счёт большей устойчивости. Поэтому говорить, что развивается только технология сорбции на угле — неправильно. Начали развиваться эти технологии одновременно.

Сначала расширял своё присутствие уголь. Но меняются сырьевая база, состав руд, технологии производства сорбентов. Поэтому теперь пошёл обратный процесс. Смолы стали более качественными и на некоторых предприятиях заменяют уголь», — резюмирует Надежда Перфильева.

В чём причины недолговечности угля? Надо пояснить, что он разрушается не  только в процессе сорбции, но  и  в  результате регенерации, которую нужно проводить после каждого цикла. Цианирование может происходить только в щелочных растворах, а  самой дешёвой щелочью является кальциевая. Когда её используют при переработке сульфидных руд, образуется гипс. Гипс осаждается на поверхности угля, покрывая его плотной коркой. Разумеется, после этого сорбировать золото уголь уже не может.

Также с его поверхности надо удалять поверхностные пленки, которые образуются за счет сорбции флокулянтов, флотореагентов, машинного масла и т. д. Для этого нужны кислотная обработка и обжиг при высокой температуре. Разумеется, от этого уголь разрушается. Смолы тоже нужно очищать от примесей, но здесь всё происходит через химические реакции.

Ситуацию усугубляет тот факт, что многие компании, стремясь сэкономить, ищут сорбент подешевле. Сейчас на рынке много поставщиков, большинство из них из Китая, и найти недорогой уголь — не проблема. Однако в погоне за дешевизной нужно быть готовым «нарваться» а уголь низкого качества, который разрушится уже после нескольких циклов. То есть производство угля выросло, но среднее качество продукта за последние годы снизилось.

К ионообменным смолам начали присматриваться и в западных странах. Впервые технологию «смола — в пульпе» там применила компания «Голден Джубили» в Южной Африке в 1988 году. В ходе сопоставительных испытаний они выявили ряд преимуществ синтетических сорбентов. Среди них меньшая (в  3–4 раза) загрузка смолы по сравнению с углём; более высокая ёмкость смолы по золоту и, соответственно, значительно меньшее количество сорбента, подлежащее элюированию и  регенерации; в 5 раз меньшие по сравнению с углём потери с хвостами цианирования.

Ещё одно существенное преимущество — то, что в отличие от  активированных углей ионообменные смолы менее склонны к органическим загрязнениям, в частности к жидким углеводородам, и поэтому могут быть успешно использованы в комбинации с  различными экранирующими добавками. В результате специалисты «Голден Джубили» пришли к выводу, что применение смол более экономично при извлечении золота из сорбционно-активных углеродсодержащих руд, пишет Василий Лодейщиков.

Это ещё раз подтверждает, что вопрос о выборе типа сорбента следует решать в каждом конкретном случае, учитывая особенности руды.

Месторождение золота
Фото: mangazeya.ru

Не навредить природе

Добыча золота с применением технологии сорбционного цианирования потенциально несёт большую угрозу для окружающей среды. Предприятиям нужно вкладывать серьёзные деньги на восстановление среды, обезвреживание стоков, оборудование «хвостохранилищ», к которым предъявляются очень жёсткие требования. Конечно, разрабатываются другие реагенты помимо цианистого раствора. Многие из них прекрасно работают в лаборатории, но масштабировать их до тех объёмов, в которых применяется цианирование, пока не получается.

Отдельная тема — утилизация разрушенного угля, или, как его ещё называют, «сечки». К сожалению, пока нет эффективной технологии его переработки на месте. Но в этом направлении ведётся активная работа, тем более что здесь есть не только экологический, но  и экономический интерес. Ведь в  уже отработанном сорбенте тоже есть золото, пусть и немного.

Сейчас разрушенный уголь отправляют на металлургические предприятия на Урале, где его добавляют при плавке и извлекают золото. Но это очень далеко  — представьте затраты на перевозку больших объёмов угля с Дальнего Востока на Урал. Частично переработкой занимался завод цветных металлов в  Красноярске. Но об окончательном решении проблемы речь пока не идёт.

К сожалению, не весь отработанный уголь удаётся «уловить», часть его всё равно попадает на «хвостохранилища», где уже скопилось большое количество переработанной руды с остатками золота. Сюда же с твёрдой фазой попадает часть цианистого раствора.

В «хвостохранилище» растворение золота продолжается, оно переходит в  цианистый раствор, а «сечка» на себя его сорбирует. То есть начинаются внутренние процессы в этих отвалах. Но так как уголь лёгкий по сравнению с рудой, он всплывает. Появляются целые «острова», где содержание золота в десятки, сотни раз больше, чем в  целом по «хвостохранилищу», — рассказывает Надежда Перфильева.

Это открывает новые возможности. Сегодня многие предприятия уже занимаются разработкой этих техногенных месторождений, но вопрос об эффективных технологиях их переработки пока все ещё стоит на повестке дня.

Заглянем в будущее

Какие перспективы у сорбционного цианирования? Следует ли нам ждать новых прорывов, или технология уйдёт в прошлое? Начать следует с того, что сорбционное цианирование — экономически эффективная технология.

«Сегодня подобное производство является весьма рентабельным, что объясняется достаточно высокой ценой золота на рынке», — комментирует г-н Гусев.

Надежда Перфильева также отмечает высокую эффективность процесса, что на определенном этапе даже привело к идейному «застою» в этой сфере.

«Цена на золото за последние годы поднималась и опускалась, а рентабельность этого процесса неизменно оставалась очень высокой. Себестоимость извлеченного таким способом золота намного ниже рыночной стоимости драгоценного металла. Поэтому производителям пока нет причин задумываться, чтобы как-то снижать эти затраты. Здесь нет каких-то серьёзных проблем. Всё и так работает хорошо. Конечно, они могут поменять сорбент, оборудование. Но технологически процесс сорбции альтернативы пока не имеет», — констатирует Надежда Перфильева.

Конечно, одно из возможных направлений развития цианирования — исключить стадию сорбции.

«В тонне руды примерно 2 грамма золота, по одному грамму мелкого и  крупного. Крупное золото может быть эффективно извлечено на стадии гравитационного обогащения в «голове» технологической схемы переработки руды с получением 10 г концентрата с высоким содержанием золота. И этот концентрат уже можно перерабатывать, используя технологию интенсивного цианирования.

Для этого нужны высокие концентрации цианида и кислорода, определенное давление, высокая температура. При этом получают раствор с высоким содержанием золота, которое можно выделить, минуя сорбцию золота в катодный металл. То есть альтернативы есть», — рассказывает Надежда Перфильева.

Эта технология появилась позже, чем сорбционное цианирование, уже в начале века. Однако для её применения в руде должно находиться крупное свободное золото. Когда крупного золота нет — её уже не получится использовать.

Потерянное лидерство

Казалось бы, поворот рынка в пользу ионообменных смол должен был пойти на руку России, где ещё с советского периода должны были сохраниться традиции производства синтетических сорбентов. Однако этого не произошло.

Начать следует с того, что производство ионообменных смол после распада СССР осталось на Украине. Долгое время российские золотопромышленники, в том числе такая крупная компания, как «Полюс», работали на смоле из соседней республики.

Но потом стали нарушаться технологии производства, упало качество продукта. Сказались и политические неурядицы между двумя странами. Поэтому сейчас отечественные компании применяют импортные реагенты, главным образом из Китая.

«Пока нет предпосылок к тому, что собственное производство сорбентов будет налажено в России в ближайшие годы. В своё время свернули разработки по смолам в нашей стране, а теперь, когда ситуация изменилась, оказалось, что мы отстали. Но сейчас производители в этом просто не видят необходимости, пока есть много продукции из Китая», — констатирует Надежда Перфильева.

Таким образом, у технологии сорбционного цианирования пока нет достойных конкурентов на рынке. Производители оборудования, реагентов и  сорбентов могут спать спокойно — спада спроса на их продукцию не ожидается. К сожалению, среди них практически нет российских компаний. Как это ни грустно, наша страна больше не является лидером в сфере научных разработок и производства ионообменных смол.

Михаил Гусев, генеральный директор ООО «Мангазея Золото»

Михаил Гусев, генеральный директор ООО «Мангазея Золото»
Михаил Гусев, генеральный директор ООО «Мангазея Золото»

«Производственный процесс на предприятии выстроен таким образом: в начале золотоносная руда тонко измельчается, а затем золото растворяется с помощью цианидного выщелачивания в серии резервуаров. Затем в выщелачиваемую суспензию добавляется гранулированный активированный уголь.

Он поглощает золото из суспензии и затем удаляется из нее с помощью сит: получается насыщенный золотом уголь. В процессе используется система из чанов с механическим перемешиванием: угольная и рудная суспензии поэтапно контактируют друг с другом в противоточном режиме. Противоток позволяет увеличить степень поглощения золота углем.

На ЗИФ «Наседкино» используется гравитационно-цианистая схема для извлечения золота. То есть к технологии «Уголь-в-пульпе» добавляется технологический этап, в котором первое золото из руды высаживается с помощью гравитации: это эффективно для переработки руды со свободным золотом. На производстве мы используем оборудование компаний CITIC, Knelson и Metso.

Для обработки гравиоконцентрата применяется реактор ACACIA. Верхнеуровневая система автоматизации на предприятии позволяет нам осуществлять управление производством преимущественно в автоматическом режиме».


Текст: Андрей Халбашкеев


Поделиться:
Статья опубликована в журнале Добывающая промышленность №6, 2021
Еще по теме

Подпишитесь
на ежемесячную рассылку
для специалистов отрасли

Спецпроекты
Уголь России и Майнинг 2022
Спецпроект «Уголь России и Майнинг – 2022» глазами dprom.online. Обзор XXX Международной специализированной выставки в Новокузнецке: обзоры техники,...
MiningWorld Russia 2022
Обзор технических решений для добычи, обогащения и транспортировки полезных ископаемых, представленных на площадке МВЦ «Крокус Экспо» в Москве....
Рудник Урала 2021
Главные события выставки «Рудник Урала-2021» в рамках спецпроекта dprom.online. Полный обзор мероприятия: «живые» материалы об участниках и их...
В помощь шахтёру
Путеводитель по технике и технологиям, которые делают работу предприятий эффективной и безопасной.
Уголь России и Майнинг 2021 | Обзор выставки
Спецпроект dprom.online, посвящённый международной выставке «Уголь России и Майнинг 2021» в Новокузнецке. Репортажи со стендов компаний-участников,...
Mining World Russia 2021 | Обзор выставки
Спецпроект MiningWorld Russia 2021: в прямом контакте. Читайте уникальные материалы с крупной отраслевой выставки международного уровня, прошедшей...
День Шахтёра 2020
В последнее воскресенье августа свой праздник отмечают люди, занятые в горной добыче. В День шахтёра 2020 принимают поздравления профессионалы своего...
Уголь России и Майнинг 2019
Спецпроект dprom.online: следите за выставкой в режиме реального времени.

Ежедневно: репортажи, фотоотчеты, обзоры стендов участников и релизы с...

COVID-2019
Спецпроект DPROM-НОНСТОП. Актуальные задачи и современные решения. Достижения и рекорды. Мнения и прогнозы. Работа отрасли в условиях новой...
Mining World Russia 2020 | Репортаж и обзор участников выставки
Международная выставка в Москве Mining World Russia 2020 – теперь в онлайн-режиме. Показываем весь ассортимент машин и оборудования для добычи,...
популярное на сайте
Ежедневные новости. Актуально и кратко. Присоединяйтесь к телеграм-каналу Свернуть

Подпишитесь
на ежемесячную рассылку
для специалистов отрасли

Спасибо!

Теперь редакторы в курсе.