«Золото Северного Урала»: энциклопедия технологий

В небольшом городке Краснотурьинске, в 400 километрах от Екатеринбурга, удивительным образом закольцевалась история «Полиметалла». Здесь работает один из самых новых активов компании — «Краснотурьинск-Полиметалл», а буквально в нескольких десятках метров находится самое первое предприятие золотодобытчика — «Золото Северного Урала», оно же ЗСУ, которое оказалось на стыке не только времён, но и технологий.

На самом деле, в наш объектив сегодня попало очень необычное предприятие. Начнём с того, что это фабрика без работающего карьера — бывают и такие чудеса. Открытые горные работы шли на месторождении Воронцовское с 1997 года, но ещё в 2023 году компания отработала его запасы. Так что добычи на карьере сейчас нет: из многочисленных единиц спецтехники здесь остались только шагающий экскаватор, задача которого — рыхлить отсыпанную в штабели кучного выщелачивания руду, а также бульдозеры и погрузчики, которые работают на рудных складах, обеспечивая ЗИФ сырьём.

Да, парадокс в том, что руда-то как раз есть. Так уж случилось, что из недр её извлекали куда быстрее, чем перерабатывали, поэтому сейчас в распоряжении обогатителей есть солидный запас: по предварительным оценкам, его хватит лет на 10-15.

Что будет потом? Поживём-увидим, говорят сотрудники «Золото Северного Урала». Ведь ещё недавно казалось, что история работы «Полиметалла» в регионе заканчивается, но вместо того, чтобы закрывать предприятие, добытчик взял и запустил новое. Случилось же это потому, что «выстрелили» геологи, которые обнаружили неподалёку несколько месторождений. Так что о последних годах работы сотрудники ЗСУ говорить пока не торопятся: индустрия, оказывается, умеет преподносить сюрпризы.

Второй интересный момент: сегодня фабрика состоит как бы из двух производств, каждое из которых было для «Полиметалла» этакой технологической вехой. В 2000 года золото из окисленной руды Воронцовского стали добывать методом кучного выщелачивания. Однако через несколько лет отработки горняки дошли до первичной скальной породы, которая не поддавалась КВ.

Требовалась другая технология, и в 2004 году появилась ещё одна фабрика — «уголь в пульпе». Постепенно она наращивала объёмы: 450 тыс. тонн, 600 тыс. тонн, 900 тыс. тонн в год. Современные показатели — около 1050 тыс. тонн в год. Продолжает работать и участок кучного выщелачивания. Сегодня эти две фабрики объединены, находятся они на одной довольно компактной промплощадке.

Но и это ещё не всё. С недавнего времени на ЗСУ поступает ещё один вид сырья — хвосты ОФ «Краснотурьинск-Полиметалл». Здесь руду перерабатывают по технологии флотации, извлекая, насколько это возможно, ценные компоненты. Точнее, здесь правильнее говорить не о возможности, а об экономической целесообразности. Как бы то ни было, в хвостах остаётся какое-то содержание металлов, и «достают» их уже по технологии выщелачивания и сорбции на ЗСУ.

Всё это нам рассказывает начальник участка ЗИФ АО «Золото Северного Урала» Андрей Рикер, пока мы находимся на рудном складе фабрики. Для стабильной работы здесь всегда держат небольшой запас, хотя извлечённая воронцовская руда лежит на складах карьера здесь же, неподалёку: мы с интересом рассматриваем эти рукотворные горы, даже не сразу поняв, что весь этот огромный объём является добытым сырьём.

Золото по капле

К сожалению, попасть к истокам, то есть к штабелям кучного выщелачивания, нам не удалось — не угадали со временем года. На Северный Урал мы приехали в середине апреля и попали аккурат в переходный период: отсыпку здесь ведут в те месяцы, когда держится устойчивая положительная температура, обычно это май-октябрь плюс-минус неделя в одну или другую сторону. В некоторые годы, рассказывает Андрей Рикер, в середине апреля отсыпка уже шла, но не в этот раз: мы и сами заметили, что по ночам столбик термометра упорно опускался ниже нуля.

Что ж, придётся обратиться к фотоархиву. Чтобы сформировать штабель, руду дробят, после чего добавляют к ней цемент и воду. Это необходимо для того, чтобы собрать сырьё в шарики — окатыши. Для данного производства оптимальный размер последних — 40-60 мм. Цемент в данном случае выступает связующим веществом, не позволяя глинистой руде рассыпаться. Кроме того, он увеличивает влагопроницаемость продукта, что очень пригодится на следующем этапе. Именно поэтому отсыпку и не ведут зимой: замороженный глинистый продукт не удаётся окомковать.

Получившиеся окатыши выкладывают в 15-метровый штабель на подготовленное основание, которое представляет собой своего рода слоёный пирог из песка и щебня, укрытых гидроизоляционной плёнкой. Дальше штабель будут орошать: для этого используют либо специальные рассеиватели — они уместны в летний период, либо трубы, которые находятся внутри конструкции.

«Мы работаем с цианидом натрия, хотя тут правильнее будет говорить о цианосодержащем растворе, 0,15 г/литр. Здесь не нужна высокая концентрация, потому что наша маленькая капелька проходит через все 15 метров руды, растворяет золото и постепенно насыщается.

Сам процесс орошения тоже должен быть организован грамотно. Если разбить раствор на слишком мелкие капли, то любой порыв ветра сможет снести их, а нам этого не нужно. Поэтому мы контролируем параметры орошения, и штабель медленно проливается по всей площади», — объясняет Андрей Рикер.

Вымывая молекулы золота и серебра, цианид формирует насыщенный раствор, который поступает в перфорированные трубы. Они спрятаны в основании, которое сделано в форме котлована (угол не более трёх градусов) специально, чтобы собрать все стоки в одном месте.

Продуктивные растворы, в которых растворены ценные металлы, по сети трубопроводов собираются в ёмкости. Отсюда их перекачивают в цех переработки, где установлены сорбционные колонны, наполненные активированным углём, — это технология «уголь в растворе». Металлы сорбируются, после чего проходят десорбция, электролиз и плавка металла. В этой части технологии КВ и УВП аналогичны, процессы идут параллельно.

Кучное выщелачивание — технология очень неспешная. Полгода «Золото Северного Урала» отсыпает штабель, а орошают руду в течение трёх лет. То есть последний «урожай» с отсыпки нынешнего лета снимут только в 2027 году. Конечно, когда процесс отлажен и стабилен, эта растянутость по времени перестаёт быть заметной, ведь извлечение идёт непрерывно. Но всё-таки КВ — это однозначно технология для уверенных и терпеливых.

И ещё один нюанс. «Свежая» окисленная руда на ЗСУ уже закончилась — последний раз её отсыпали в 2017 году. Процесс, который идёт сейчас, представляет собой повторную отсыпку. То сырьё, которое уже побывало на КВ, обогатители рыхлят, перекладывают на новое основание, орошают и повторяют описанный выше цикл.

Такова судьба не всей окисленной руды: специалисты провели работы по бурению, выделили перспективные зоны из тех объёмов, которые были отсыпаны за 17 лет. Этот проект – своего рода ноу-хау «Полиметалла», и таким образом компании удаётся добыть дополнительный объём драгоценных металлов.

В этом сезоне фабрика проводила повторную отсыпку последний раз, ещё два года эти штабели предстоит орошать. Что будет потом? Вероятнее всего, на новых объектах компании на Северном Урале тоже будет присутствовать окисленная руда — она-то и станет новым сырьём для участка КВ.

Из руды в «пыль»

«Уголь-в пульпе», второе производство ЗСУ, подобными особенностями не отличается: здесь процесс идёт круглогодично, а результат удаётся получить куда быстрее. Сюда отправляется более крепкая первичная руда. Для извлечения золота её уже нужно не раздробить, а измельчить — это задача для барабанных мельниц.

Для этого погрузчик, работающий на рудном складе, подаёт сырьё на питатель. Диаметр ячейки на решётке бункера — 400 мм, так что более крупная фракция считается негабаритом, её отправляют на додрабливание. Кусочки поменьше попадают в мельницу полусамоизмельчения — на первую стадию измельчения. Это оборудование на фабрике работало не всегда: его установили в рамках модернизации, чтобы поднять производительность предприятия.

Далее руда поступает на грохот: верхний класс возвращается на доизмельчение, а нижний идёт на вторую стадию, где установлены две шаровые мельницы. Они работают в тандеме с гидроциклонами, которые также делят руду по крупности. Целевой показатель — это фракция 0,71 микрона.

Поскольку работа мельниц подразумевает добавление воды, теперь перед нами уже не руда, а пульпа, а от лишней влаги фабрике нужно избавиться. Это задача для радиальных сгустителей: их на предприятии два: на 1200 и 750 «кубов». Второй сгуститель появился на ЗСУ одновременно с большой мельницей полусамоизмельчения: она действительно позволила поднять производительность, так что одной единицы оборудования уже оказалось мало.

Процесс сгущения идёт с добавлением флокулянта, баки с которым мы видим рядом. Он связывает частицы руды, позволяя им опуститься на дно под собственным весом. Именно благодаря этому реагенту сгуститель покидает фактически прозрачная вода. Она не идеально чистая, однако за пределы фабрики ей выйти всё равно не придётся — она вернётся в технологический процесс.

Мы замечаем, что сгустители на фабрике закрыты — признаться, такую картину мы видим первый раз. На самом деле, производство ЗСУ вообще является очень герметичным, так что ни на одном этапе нам не довелось увидеть ни пульпу, ни какой бы то ни было раствор. Но раз водооборот замкнут, получается, что в мельницы поступает оборотная вода, которая уже содержит некоторое количество цианида.

«Потому и сгустители закрыты, что мы работаем с химическими реагентами. Цианид — это очень страшное слово, все, когда слышат, что мы его используем, очень пугаются. На самом деле, бояться надо: это сильный яд, если человек выпьет концентрированный раствор, его уже вряд ли спасут. Но так и наши продукты не нужно пробовать на вкус. А, чтобы избежать испарений, мы герметизируем всё оборудование. Так что никакой опасности технология „уголь в пульпе” не несёт», — объясняет Андрей Рикер, обращая наше внимание на то, что уловить какой-то неприятный запах, скажем щелочной, на фабрике вряд ли удастся.

Металлы и химия

До этого момента никаких специфических особенностей, характерных именно для УВП, мы не увидели: работает классическое обогатительное оборудование. Но вот дальше начинается чистая химия.

Пульпа последовательно проходит два этапа: цианидное выщелачивание и сорбцию. Ёмкости выщелачивания выглядят как огромные баки высотой с дом в несколько этажей. Помимо золота и цианида, для выщелачивания необходим ещё один элемент — кислород, объясняет наш провожатый. Поэтому в ёмкостях установлены аэраторы, благодаря которым происходит «рыхление» пульпы и насыщение её воздухом.

Здесь золото переходит в жидкую форму, после чего осаждается на сорбент. В роли последнего как раз и выступает уголь кокосового дерева, давший название технологии.

Участок сорбции — это каскад из ёмкостей, и пульпа перетекает из одной в другую. В зависимости от руды, говорит наш провожатый, уровень извлечения составляет от 80 до 93%.

На самом деле, самого процесса мы не видим. Да, реально оценить оборудование, ёмкости, однако технология является герметичным, и заглянуть внутрь не представляется возможным. Знаменитый уголь тоже спрятан от посторонних глаз: насосами его перекачивают из одной ёмкости в другую по трубопроводам.

«Мы протестировали несколько марок угля и остановились на этом, кокосовом. Его можно использовать несколько раз, только перед тем, как загрузить сорбент в ёмкости повторно, его нужно реактивировать. В нашем случает этот процесс идёт в два этапа: кислотная обработка и прокаливание в печи. После этого мы уголь дополнительно отбиваем, чтобы очистить его от мелочи. Ну а параллельно добавляем в процесс новый сорбент — в месяц получается около 5 тонн», — комментирует технологию Андрей Рикер.

Но вернёмся к ценным компонентам. Их мы оставили на том этапе, когда уголь вобрал в себя металлы. Теперь задача за малым — «отобрать» золото и серебро у угля. Начинается обратный процесс — десорбция. Она идёт в специальной колонне под высокими температурой и давлением. На выходе получается концентрированный раствор, который подают на электролиз, где идёт восстановление металлов.

Теперь золотосодержащий концентрат можно подавать в плавильное отделение, где выпускают конечную продукцию «Золота Северного Урала» — золотосеребряные и серебрянозолотые слитки: по словам нашего собеседника, так правильнее будет называть сплав Доре. Соотношение металлов — примерно 80 и 20 процентов: разделять их и проводить окончательную очистку от примесей будут уже на аффинажном заводе.

Фабричный организм

Образовавшаяся в процессе пустая порода идёт в камерные фильтр-прессы, всего в процессе участвуют пять единиц оборудования, которые работают параллельно. В здании фабрики установлены два из них, это китайские машины XAZ, которые работают здесь с момента её запуска. Да, оборудование пережило модернизацию, металлические плиты заменили на более лёгкие пластиковые, что увеличило скорость процесса, но в целом фильтры держатся молодцом.

Ещё три фильтр-пресса стоят в других корпусах, они также работают на обезвоживание хвостов ЗСУ.

Разгрузкой фильтров XAZ оператор управляет с пульта, который держит в руках: одно нажатие — и кек немедленно отходит от салфетки, попадая на конвейерную ленту. Оттуда его перегружают в самосвал, который отвозит пустую породу в отвал.

«Хорошо отходит, говорите, не прилипает? Так работаем! Это ж целая наука: подбор давления, мощности насоса, фильтровальной ткани, времени загрузки. На самом деле, многое зависит от характеристик руды, но наша задача — организовать разгрузку как можно быстрее.
Фабрика — это, считай, единый организм, где все процессы и их скорость должны быть согласованы.

Нельзя улучшить один конкретный этап, ничего не делая со остальными. Скажем, может мельница дробить больше руды? Ну, допустим, может. А другие переделы мы подстроим под эту скорость? Если нет, то это была лишняя манипуляция. Закон действует и в обратную сторону: если мы на этапе фильтрации будем тормозить, то и вся цепочка забуксует», — комментирует практику Андрей Рикер.

Новый этап

Ещё два года назад на этом можно было поставить точку, но недавно в истории ЗСУ появилась новая глава, а заодно и новый цех — фильтрации. Случилось это в тот момент, когда по соседству заработала фабрика «Краснотурьинск-Полиметалл», о которой мы рассказывали в прошлом номере. Тогда мы говорили, что у КПМ нет своего хвостохранилища.

Но хвосты у предприятия есть — их ведь не может не быть. По 500-метровому трубопроводу они приходят сюда, в цех фильтрации ЗСУ, где их либо обезвоживают и складируют, либо доизвлекают драгоценные металлы, а потом уже везут в отвал.

Очень интересно рассматривать два технологических объекта, построенных с разницей в 20 лет: получается наглядное пособие о том, как менялись технологии. Корпус фильтрации имеет совсем иную планировку — это компактное и высокое 16-этажное здание. В такой же логике спроектирована и сама фабрика КПМ.

Если двигаться с по зданию сверху вниз, то можно видеть фотогалерею, отражающую этапы строительства. Вот 2020 год — нет буквально ничего, кроме двух прудков-отстойников. Это буферная зона, где ЗСУ держит запас воды, собирая дождевую и талую. По словам Андрея Рикера, для работы фабрики вообще не нужна дополнительная чистая вода: хватает оборотной и содержимого этих самых прудков.

Ну а, когда работы на объекте стартовали, процесс пошёл быстро: вот забитые сваи, установленные металлоконструкции, монтаж оборудования и одновременная обшивка. Объект удалось построить всего за год.

Очевидно, что в фильтровальном отделении главными героями становятся фильтр-прессы. Три из них работают на обезвоживании хвостов КМП. Мы снимаем один, находящийся на самом верху нового здания. Это тоже китайское оборудование, но уже другого бренда — JINGJIN. Как выразился Андрей Рикер, «гражданство» оборудования предприятию не слишком интересно, лишь бы с производственными задачами оно справлялось. И опыт сотрудничества с поставщиком из Поднебесной в ЗСУ считают положительным.

Дождавшись разгрузки, мы замечаем, что здесь она организована не по одной, а сразу по четыре плиты, а запускает её оператор не с пульта, а с компьютера. Вообще автоматизация здесь максимальная, и всю работу выполняют только четыре человека, один из которых управляет конвейерной выгрузкой.

«Конечно, современные системы — это удобно. Контроль всех параметров идёт в автоматическом режиме, если что-то пошло не так, на мониторе появится значок ошибки. Это сигнал специалисту, что нужно разобраться, в чём дело.

Но я бы сказал, что это палка о двух концах. Чем более технологичным становится оборудование, тем большее количество электроники, датчиков оно требует. Всё это нуждается в постоянном обслуживании, отсюда значимость графика ППР. Если их своевременно проводить, количество срабатываний, остановов, конечно, сильно сокращается», — рассуждает Андрей Рикер.

Итак, как работает фильтровальное отделение? С КПМ пульпа по трубопроводу поступает в специальную ёмкость, откуда насосом перекачивается в пресс-фильтр. Тот отжимает её, и «добытую» воду отделение отдаёт обратно, поскольку КПМ возвращает её в технологический процесс.

Из камеры фильтр-пресса обезвоженный кек помещают на конвейер. Тот имеет необычную конструкцию: является реверсивным, то есть может двигаться в обе стороны. Направление зависит от того, будет ли ЗСУ извлекать из этого сырья ценные компоненты или отправит его на площадку складирования.

В момент нашего визита в фильтровальное отделение пришла руда, с которой предприятию ещё предстоит поработать. Для этого кек снова переводят в жидкое состояние и отправляют на участок выщелачивания, где он пройдёт все описанные выше этапы. И уже потом обезвоженный продукт привезут на складскую площадку автотранспортом. Если бы драгоценных металлов в кеке не было, этот крюк бы не понадобился. В среднем каждый час отделение фильтрации пропускает через себя примерно 200 тонн кека, если считать в обезвоженном виде.

Марсианский ландшафт

Скажем несколько слов об отвалах пустой породы. Их мы наблюдаем здесь же, рядом с фабрикой. Выглядят они, кстати, довольно эффектно: этакий марсианский пейзаж, так что «лысые» красно-желтые горы вполне могут служить фотозоной.

Но что будет с ними дальше? Рекультивация, конкретные этапы которой будут прописаны в соответствующем проекте. Но и в таком виде отходы не представляют опасности для окружающий среды: требуемую высоту ЗСУ соблюдает, так что пока на месте просто появился новый элемент ландшафта.

Пока терриконы являются объектом размещения отходов. Но драгоценные металлы в них ещё остались — как мы говорили, извлечение не достигает 100%. Перерабатывать это сырьё по технологиям, которые применяют в Краснотурьинске, невыгодно. Это, однако, не говорит о том, что у этого процесса нет будущего, и в целом объект однажды могут переквалифицировать в техногенное месторождение.

Что же касается отработанного Воронцовского карьера, то для него также предусмотрены этапы ликвидации и рекультивации. Предполагаются выполаживание уступов и обваловка, а дальше карьер, по всей вероятности, будет затоплен и превратится в рукотворное озеро.

У кого лучше?

Наверное, в заключении нашего сегодняшнего репортажа можно было порассуждать о том, какая технология переработки руды заслуживает звание самой современной и эффективной. Но этого мы делать не будем, поскольку любой вердикт получится необъективным. Об этом парадоксе мы разговариваем с Андреем Рикером по дороге с фабрики.

Вообще-то, говорит наш собеседник, золото есть везде — оно буквально содержится в щебне у нас под ногами. Вопрос в том, сколько сил и средств придётся вложить, чтобы его оттуда «достать», и окупятся ли эти затраты. Таким образом, само понятие «месторождение» становится экономическим: это источник, который выгодно перерабатывать в нынешних условиях.

На рентабельность отработки влияет множество факторов, в том числе доступ к инфраструктуре, стоимость строительства, соседство с охранными зонами. Дальше нужно выбрать способ отработки: карьер или шахта — что выгоднее, что эффективнее? Нельзя дать общий ответ, нужно рассматривать каждый конкретный случай. А ведь иногда месторождение вообще отрабатывают комбинированным способом. Такие планы «Полиметалл» строит в отношении того же Пещерного, про которое мы рассказывали в прошлом номере журнала.

То же касается и технологии переработки. Скажем, кучное выщелачивание. Да, это долго, подходит оно далеко не для всех типов руд. Но зато не нужно строить фабрику, измельчать материал, организовывать массу операций. И КВ не собирается сдавать позиций: технология популярна, её активно используют, в том числе и в северных регионах, хотя мы рассказывали о сезонных нюансах.
То же самое можно сказать и про флотацию.

Её мощное преимущество — это универсальность: таким образом можно перерабатывать фактически любую руду, извлекая разные металлы. Та схема, которую реализует КПМ, и вовсе удивительна: за несколько часов фабрика перестраивает режимы и меняет сырьё. Но в то же время, пройдя этот передел, золотосодержащая руда может отправиться на цианирование, поскольку извлекать тот же объём флотацией — это долго и дорого, то есть, опять же, нерентабельно.

В общем, Андрей Рикер посоветовал отказаться от идеи искать простые ответы на сложные вопросы. В конце концов, сколько веков учёные бились над созданием философского камня, но так и не смогли его сотворить.

На производстве побывали: Анна Кучумова (текст),
Евгений Ошкин (фото)