Переработка упорных руд: технология атмосферного окисления

Балансовые запасы коренных золоторудных месторождений в России включают в себя около 9,8 тыс. тонн золота — таковы данные «Иргиредмета». При этом, по оценкам Союза золотопромышленников, количество упорных руд в этих запасах приближается к 3 тыс. тонн, то есть на данный вид сырья приходится примерно треть.

Всё это говорит о том, что российским промышленникам придётся осваивать технологии переработки такой руды. Сегодня отечественные компании уже применяют окислительный обжиг, автоклавное и бактериальное окисление. А что насчёт атмосферного окисления? Возможности этой технологии изучают специалисты «Иргиредмета».

Технологический вопрос

По данным института, 69% золотых руд сегодня по-прежнему перерабатывают по традиционным технологиям, но треть сырья уже подвергается другим методам обработки. Самым популярным из них является автоклавное окисление — на него приходится 18%. 7% руды перерабатывают с помощью обжига, по 3% приходится на био- и атмосферное окисление.

В России автоклавы пока запустили только две компании: «Полиметалл» (подробнее об этом вы можете прочитать в № 1, 2023 и на портале dprom.online) и «Петропавловск», причём обе перерабатывают таким образом не руду, а концентрат. Эта технология обеспечивает самое высокое извлечение золота за счёт полного окисления продукта, она сопряжена с низким расходом цианида. Но при этом автоклав — это очень высокие капитальные и эксплуатационные затраты, ведение процесса при высоком делении и температуре и необходимость привлечения высококвалифицированного персонала.

Обжиг для переработки сульфидной руды в нашей стране применяет «Селигдар»: эту технологию компания внедрила на месторождении Самолазовское (подробнее — в № 2, 2023). Такая технология позволяет перерабатывать даже продукты с высокой сорбционной активностью, но требует организации сложных схем пыле- и газоочистки.

Технологию бактериального окисления освоил «Полюс», она внедрена на Олимпиадинском ГОКе. Преимущество её в том, что процесс не требует высоких температур и давления, а в качестве КВС используется обычный воздух. Но это решение, опять же, требует высоких капитальных и эксплуатационных затрат, процесс идёт долго и при большом расходе цианида. К тому же технология весьма чувствительна к составу сырья.

Атмосферное окисление в России в настоящий момент не применяется, однако есть опыт внедрения технологии в других странах. Он показывает, что для запуска процесса не требуется ни высокотехнологичное оборудование уровня автоклавов, ни значительные затраты, ни специализированный персонал. Но для атмосферного окисления руда должна пройти ультратонкий помол, к тому же это решение подразумевает высокий расход цианида.

Опыт автоклавного окисления

Сегодня, по данным АО «Иргиредмет», в мире работают шесть предприятий которые применяют процесс атмосферного окисления. В Испании, Германии и Австралии таким образом получают цинк, в Доминикане и Армении — золото, а в Африке — медь (таблица 3).

Окислительное выщелачивание может происходить в широком диапазоне pH: от менее 1 до 9 в зависимости от минерального состава исходного сырья. Если основным упорным золотосодержащими минералом в концентрате является пирит и арсенопирит, то применяется щелочное окислительное выщелачивание.

При окислении обеспечивается образование гетита в качестве основного продукта реакции железа. Щелочная среда повышает скорость выщелачивания пирита за счёт постоянной нейтрализации кислоты, образующейся при окислении пирита.

Кислотное окислительное выщелачивание используют, когда сырьё содержит значительное количество извлекаемых металлов, таких как медь, цинк, никель, кобальт, в форме сульфидных минералов. В этом случае основным окисляющим объектом служат ионы трёхвалентного железа. Поскольку выщелачивание осуществляется при атмосферном давлении, то сульфиды окисляются с преимущественным образованием элементарной серы.

Технологии и оборудование

Как мы и говорили, ключевой стадией технологии является ультратонкое измельчение 80% минус 5 мкм. Именно этот процесс позволяет увеличить удельную поверхность частиц сульфида, что улучшает протекание химических реакции и приводит к деформации кристаллической решётки. Благодаря этому и возрастает глубина выщелачивания.

Для организации такого процесса необходимо специфическое оборудование, где измельчающей средой будет керамический бисер. Из присутствующих на рынке решений с задачей справятся горизонтальные мельницы IsaMill и вертикальные мельницы Vertimill и SMD. Сложность же состоит в том, что поставщики этих технологических решений сегодня не работают на российском рынке.

Сам процесс атмосферного окисления проходит в реакторе с механическим перемешиванием, изготовленном из коррозионностойкой легированной стали. Процесс идёт с выделением тепла, поэтому внешний нагрев не требуется. Отходящие газы инертны, так что пары из реактора выбрасываются непосредственно в атмосферу по трубе на безопасную высоту.

И всё было бы замечательно, если бы ключевой поставщик такого оборудования также не покинул российский рынок. Таким образом, одно из преимуществ атмосферного окисления — использование передовых технологических процессов — в текущих условиях превращается в проблему.

Впрочем, специалисты «Иргиредмета» видят и друге плюсы этого решения. Так, описываемую технологию отличает возможность быстрого запуска и остановки процесса, чего не скажешь об BIOX и POX. Да и потребление кислорода ниже, чем у POX, за счёт неполного окисления. С помощью автоклавного окисления можно перерабатывать все виды упорных концентратов: сульфидные мышьяковистые и карбонатные.

Технологию в целом можно назвать экологичной, ведь токсичные металлы, такие как мышьяк, будут переходить в остаток от выщелачивания в экологически стабильной форме арсената железа. И, что очень важно, атмосферное окисление демонстрирует высокие показатели извлечения.

По золоту они сопоставимы с показателями, которых удаётся достигнуть при использовании других решений, эффективнее себя показывает только POX. Последний факт подтверждает не только опыт зарубежных компаний, но и испытания «Иргиретмета» с различными типами сырья, результаты которых представлены в таблице 4.

Подготовила Кира Истратова по материалам «Иргиредмета»