Установка термической подготовки упорных руд: опыт ПАО «Селигдар»

Тема переработки упорных золотосодержащих руд становится всё более актуальной для российской промышленности. Одним из наиболее эффективных способов показывает себя автоклавное разложение. Эту технологию для переработки концентратов используют и российские предприятия, однако пока не слишком активно. Поэтому опыт ПАО «Селигдар», которое сумело приспособить барабанную печь прямого нагрева для обжига упорной руды, кажется очень ценным для отрасли.

Технологию термоподготовки — подчеркнём, что речь идёт об обработке непосредственно руды, а не выделенного концентрата — специалисты внедрили на месторождении Самолазовское в Якутии, и это решение в компании характеризуют как уникальное по меркам не только региона, но и страны. Самолазовское месторождение открыли в начале 1990-х, через несколько лет недропользователем стал «Селигдар» — тогда это была еще артель старателей.

Первоначально копания добывала окисленные руды, но в настоящий момент все они полностью отработаны. Перейдя на более глубокие горизонты, добытчики столкнулись с рудой одинарной упорности с так называемым «невидимым золотом». Содержание полезного компонента в ней относительно велико, однако при использовании традиционных методов процент извлечения был невысоким.

Более 10 лет специалисты «Селигдара» «боролись» с самолазовской рудой и сейчас, похоже, нашли решение. О технологии рассказал советник генерального директора ПАО «Селигдар» Иван Грознов, участник конгресса «Золото России и СНГ».

Золото, невидимое глазу

Сегодня на Самолазовском добывают золотосодержащие руды, в которых золото связано с сульфидами металлов. Среди сульфидов преобладает пирит, в мелкозернистом пирите наблюдаются включения галенита, халькопирита, сфалерита, пирротина. В минеральном составе руд преобладают полевые шпаты и кварц, суммарно их более 80%. А вот содержание золота здесь в пределах 1,6-5,8 г/тонну, что делает самолазовскую руду достаточно богатой.

Однако речь идёт о руде с так называемым «невидимым золотом» — этот термин уже вошёл в профессиональную речь, а само явление достаточно типично для руд, где золото ассоциировано с сульфидными минералами. Иван Грознов объясняет, что в данном случае полезный компонент настолько тонко рассеян в минерале, что его действительно не удаётся увидеть — не только визуально, но и при рентгеноструктурном анализе или с использованием электронной микроскопии. Однако пробирный анализ золото выделяет.

«Невидимое» золото не образует отдельной фазы, в связи с чем мы получаем руду не только упорную, но и фактически необогатимую», — резюмирует г-н Грознов.

В поисках технологии. Биовыщелачивание

Прежде «Селигдар» извлекал золото из руды со своих месторождений с помощью проверенной временем и относительно простой технологии кучного выщелачивания. Однако в случае с упорной рудой прямое цианирование давало извлечение не больше 20-40%. Компания привлекла ряд организаций, чтобы подобрать более эффективное решение, однако выше 50-60% извлечение не поднималось.

При таком раскладе в отвалы бы отправилась руда с содержанием золота выше 1 г/т — это была бы недопустимая расточительность. «Селигдар» попытался применить гравитационное обогащение, флотацию, магнитную и электромагнитную сепарацию, автоклавное выщелачивание, а также биовыщечивание. Они давали эффект, однако не достаточный для того, чтобы на основании одного передела или же цепочки переделов организовать эффективную технологию.

«Мы пробовали внедрить технологию биовыщелачивания. Провели лабораторные исследования, прогноз был тяжёлый, но всё-таки мы заложили опытно-экспериментальный штабель, начали культивирование аборигенных бактерий. Но содержание сульфидов было низким, менее 1%, температура внутри штабеля поднималась на 1-2 градуса, что в условиях Якутии буквально ничто.

За 4 года у нас окислился верхний слой штабеля глубиной в 1 м, выход золота составлял порядка 60-70%. Я бы сказал, что результат был негативным, при этом достаточно дорогостоящим, чтобы другие компании не повторяли этот опыт», — рассказал Иван Грознов.

Действительно, речь ведь шла о внедрении технологии кучного биовыщелачивания в условиях Крайнего Севера, где летний сезон непродолжителен, а в зимнее время штабель промерзает. Потому-то для выхода золота и требовалось несколько сезонов, при этом выход, как рассказал специалист, был не слишком высоким. Иван Грознов говорит, что негативный результат был в целом предсказуем, однако компания всё же решила довести эксперимент до конца и подтвердить теоретические расчёты.

В поисках технологии. Печи кипящего слоя

Параллельно «Селигдар» тестировал и другие технологии, привлекал различные проектно-исследовательские организации, вёл НИР, но эффективного решения не находил. При этом специалистам было известно, что в результате обжига золотосодержащих концентратов арсенопиритных и пиритных руд удаётся повысить извлечение золота цианированием с 16-30% до 86-90%.

То есть компания, так или иначе, возвращалась к необходимости окислительного обжига, вот только не концентрата, а руды. Такого опыта в отрасли не было, так что в «Селигдаре» точно не знали, как вести эти работы и какое именно оборудование для этого необходимо.

Теоретически опробованная технология существовала: в мире есть практика обжига тонкомолотой руды (размер частицы менее 100 микрон) в печи кипящего слоя. Эта решение имеет ряд неоспоримых плюсов.

Во-первых, руду можно перерабатывать без обогащения, а именно такую технологию и искал «Селигдар». К тому же это удивительно производительная технология: печи такого типа выдают не тонны, а десятки тонн золота в год. К тому же они обеспечивают высокое вскрытие золота — до 90%.

Однако в то же время обязательным условием эффективности технологии является однородность фракционного состава руды, добиться которой оказывается не так просто. Печи кипящего слоя энергоёмки, их работа сопровождается высоким пылевым выносом. К тому же для запуска технологии необходима кислородная станция высокой мощности. Эти факторы обуславливают высокую стоимость переработки руды при использовании печей кипящего слоя.

Иван Грознов обратил внимание на то, что за рубежом такая технология применяется для руды с содержанием золота 7,5 г/т и выше, чем и обусловлена та высокая производительность оборудования, о которой мы уже упоминали.

Подобные месторождения, обеспечивающие такие объёмы выработки металла, возможно, есть в Канаде или США, но о существовании таких богатых месторождений в Якутии говорить не приходится. Во всяком случае, руда Самолазовского, для которой и подбирают технологию, определённо содержит меньше драгоценного металла и по концентрации, и по запасам.

Особый режим

Таким образом, существующие на рынке технологии и оборудование якутскому золотодобытчику не подходили. Самым перспективным вариантом казалось использование для термоподготовки руды печи барабанного типа прямого нагрева. Камнем преткновения стал температурный режим.
Г-н Грознов объясняет: «Селигдар» самостоятельно вёл эксперименты по обжигу руды, сначала работы велись в муфельных печах.

Эксперименты показывали, что для достижения высоких показателей руду необходимо не только нагреть до температуры около 600 градусов, но и выдержать в таких условиях 30-40 минут. Отклонение температуры от заданной, уточняет специалист, не должно было превышать 30 градусов: при повышении температуры снижался выход золота, а при понижении — производительность.

«Температурный профиль стал главной проблемой: в обычной печи создать его было невозможно, температура падала от горелки к холодному концу печи, организовать необходимое нам плато не получалось», — говорит Иван Грознов.

То есть появилась необходимость разработки нового оборудования. Изначально была изготовлена модель печи, оборудование небольших габаритов: 200 мм в диаметре и 3 м в длину. В реализации эксперимента компании помогли специалисты НИЦ «Гидрометаллургия».

Характерной особенностью стали внешние нагревательные элементы, которые позволили создать нужный температурный профиль. Эксперимент, поставленный на руде Самолазовского фракцией -20 мм, оказался удачным. Теперь предстояло перенести эти результаты на полноценную промышленную печь.

Печь для термоподготовки руды

Новую печь специалисты «Селигдара» разрабатывали своими силами, а «железо» создали компания «Комас» и ПКФ «Тульские машины».

На свет появился опытно-промышленный образец барабанной печи прямого нагрева диной 48 м и диаметром 2,2 м, производительность оборудования — 12,5 т/ч. В конструкции условно можно выделить три зоны: просушки, нагрева и выдержки.

Горелка находится внутри печи, она расположена на откатной консоли, и факел длиной 12-15 м позволяет рассредоточить тепловыделение и не допустить пережигания руды в ограниченном объёме. Отдельно установлен подтопок, который поддерживает температуру в зоне выдержки. Теплоноситель имеет температуру 650-700 градусов, и опыт эксплуатации печи показывает, что в зоне выдержки действительно удаётся удержать необходимую температуру руды.

Если посмотреть на руду, которая прошла процесс предварительной термообработки, то можно невооружённым глазом увидеть, что процесс окисления прошёл. Это же подтверждают и лабораторные исследования.

Из окисленной руды золото удаётся извлечь с помощью хорошо отработанной в отрасли технологии цианирования. Показатели, которые зафиксировал «Селигдар», колебались в диапазоне 85-92%, при этом средний итог составляет 88-90%.

«То есть мы получаем такие же результаты, как и при лабораторном эксперименте. Это очень хорошие показатели, ведь мы рассчитывали на результат порядка 80%, и уже это было бы неплохо», — делится опытом г-н Грознов.

Экология и экономика

Таким образом, технологическую задачу добывающая компания решила. Но, помимо названных высоких показателей извлечения золота из окисленной руды, внедрённая барабанная печь имеет другие значимые для предприятия показатели.

Во-первых, благодаря установленным скрубберам удалось уловить пыль: по словам г-на Грознова, пыление сведено фактически к нулю. И прежде потери с пылью составляли не более 40 граммов золота в сутки, то есть задача у скрубберов была именно экологическая. Специалист подчеркивает, что сегодня над трубой этого промышленного участка можно увидеть разве что пар в холодное время года.

Кроме того, печь оказалась очень экономичным оборудованием. Расход газа зимой составляет 18 кг/т, а летом — 15-16 кг/т. Это рекордно низкий показатель для таких агрегатов, учитывая, что расход 30 и даже больше килограммов газа на обработку тонны руды в аналогичных случаях является нормой. Добиться такого эффекта позволил мощный холодильник-рекуператор, который обеспечил эффективный теплообмен между рудой и теплоносителем.

«Затраты за сжиженный газ остаются самими значимыми в структуре расходов, тем более что цены на него выросли. Сейчас это примерно 750 рублей на тонну руды. Всё остальное, включая заработную плату сотрудников и электроэнергию, в сумме даёт не более 500 рублей на тонну.

То есть даже при высокой цене на газ мы имеем очень хорошие экономические показатели: если прежде мы из этой упорной руды прямым цианированием могли извлечь только 1 грамм на тонну, то сейчас это 3,7 грамма на тонну. Или можно сказать по-другому: уже при работе с рудой с содержанием золота 2 грамма на тонну барабанная печь себя быстро окупает», — подчёркивает Иван Грознов.

Таким образом, на предприятии ПАО «Селигдар» появился новый технологический передел. Золото здесь по-прежнему извлекают без стадии обогащения, при этом показатели оказываются высокими. Первая в мире барабанная печь прямого обжига упорных сульфидных руд позволила увеличить процент извлечения золота цианированием с 20-30% до 90%.

В «Селигдаре» отмечают привлекательные технические, эксплуатационные и экономические характеристики технологии по сравнению с другими решениями для излечения золота из упорных руд. В данном случае речь идёт именно об упорных сульфидных труднообогатимых рудах.

В 2021 года проект установки термоподготовки упорной руды ПАО «Селигдар» получил «Горный Оскар» в конкурсе инновационных технологий на горно-геологическом форуме «Майнекс».

Достигнутые рабочие показатели установки термоподготовки руды

• Рабочий интервал температур обжига 20 градусов;
• Производительность печи 12,5 тонн/час;
• Процент вскрытия золота в цианируемую форму 85-92%;
• Расход газа в зимнее время 18 кг/тонну;
• Расход газа в летнее время 15-16 кг/тонну;
• Температура воздуха из рекуператора 250-350 градусов;
• Температура руды и воздуха на выходе 140 градусов.

Подготовила Анна Кучумова