Отечественный технологический потенциал и его реализация для решения основных проблем золотодобывающей отрасли

Биотехнологии извлечения благородных металлов из упорных концентратов и промпродуктов

 В мировой практике для упорных концентратов и промпродуктов используется чановый процесс биовыщелачивания, хорошо моделируемый при масштабировании от лабораторных до промышленных условий. Но полезно вспомнить, что впервые в мире в конце 1980-х годов в СССР были проведены опытно-промышленные испытания извлечения золота из упорного концентрата Майского месторождения. На территории Ингичкинской опытно-методической экспедиции был сформирован штабель из гранулированного концентрата массой 15 т, разработана рецептура связующего для тонких частиц концентрата с целью получения гранул с достаточной прочностью и эффективного просачивания бактериальных растворов. Получено извлечение золота на уровне 82-83%. Зарубежные компании проявили на тот момент большой интерес, делегации посещали опытный участок с завидной периодичностью. В настоящее время в Российской Федерации успешно работает Олимпиадинская ЗИФ, единственная в России использующая чановый процесс биовыщелачивания. Но в лабораторном масштабе различными научными коллективами выполнено огромное количество исследований и испытаний на черновых концентратах и промпродуктах различного состава. В ООО «НВП Центр-ЭСТАгео» созданы активные ассоциации микроорганизмов, которые при определенных условиях могут проявлять окислительные функции и «работать» в качестве выщелачивающих агентов, переводя в раствор: - мышьяк, сурьму, медь и ртуть из золотосодержащих концентратов; - медь, цинк, сурьму, ртуть, мышьяк, железо и серу из платинометальных концентратов; - марганец из черновых золото-серебряных концентратов; - сурьму из золото-сурьмяных концентратов. Убедительные результаты получены после биообработки чернового платинометального концентрата (содержание ЭПГ – 900 г/т), когда As, Hg, Sb, Cu, Zn, Ni, Co, Fe, S были переведены в раствор, а из твердого остатка биовыщелачивания после доводки на концентрационном столе был получен концентрат, пригодный для аффинажного передела и содержащий в сумме 78,5% ЭПГ и золота.. Разработанные биотехнологии позволяют получать кондиционные по вредным примесям концентраты благородных металлов, они также способствуют сокращению количества операций последующих циклов и улучшению технико-экономических показателей переработки. Особо важно отметить экологическую безопасность биопроцессов, например, мышьяк почти нацело переходит в раствор (извлечение до 99,9%) и далее может быть переведен в нерастворимую минеральную форму. Максимальное содержание мышьяка в концентрате, не угнетающее живые микроорганизмы, – до 20%, более высокие концентрации мышьяка требуют предварительного разбавления пульпы. Авторские права на разработку защищены патентами Российской Федерации. Масштаб выполненных испытаний – лабораторный и укрупненно-лабораторный. Направления развития – масштабирование разработки и его промышленная реализация. 

Технологии флотационного извлечения тонкодисперсных частиц благородных металлов с использованием биоколлекторов для селективной флокуляции и флотации

 При достижении максимально возможной степени раскрытия частиц благородных металлов в условиях загрубления помола и минимизации выхода шламов (возможно при использовании сухого измельчения), а также предварительном фракционировании измельченного рудного материала по совокупности физических свойств (крупности, плотности, морфологии частиц, состояния их поверхности и др.) и удаления непродуктивной фракции в виде самых тонких шламов при использовании пневмоклассификации задача эффективного и селективного извлечения ценных минералов (самородных и сульфидных фаз) успешно решается путем их селективной флокуляции и флотации. В качестве реагентов предлагается использовать биореагенты нового поколения и двойного назначения. Биореагенты, созданные на основе биоминеральной вытяжки из перерабатываемой руды, могут проявлять свойства флокулянта (при селективной флотации) или реагента-собирателя (при флотации) при различных режимных параметрах. При применении реагентов с общим названием «биоколлекторы» установлена возможность сокращения выхода концентрата в 1,3-2 раза при одновременном улучшении его качества. С реализацией данной технологии решаются следующие задачи: - расширение номенклатуры экологически безопасных, селективных реагентов-биоколлекторов для каждого типа перерабатываемого сырья; - вовлечение в переработку труднообогатимого природного и техногенного минерального сырья; - перевод необогатимого ранее сырья в категорию «руда»; - уменьшение числа перечистных и контрольных операций с соответствующим сокращением капитальных и эксплуатационных затрат; - возможность эффективной переработки тонкоизмельченных материалов. В испытательном цикле получено повышение извлечения ЭПГ на 23-25% из бедной упорной руды, содержащей ЭПГ и золота около 1 г/т; из серебряной руды достигнуто извлечение серебра в одну стадию 80,95% (без биоколлектора по развитой гравитационно-флотационной схеме – 81,07%) с одновременным улучшением качества концентрата (с 7975,30 до 9061,12 г/т с биоколлектором). Разработана методика длительного хранения и приготовления биоколлекторов на промплощадке горноперерабатывающего предприятия. В музее живых культур ООО «НВП Центр-ЭСТАгео» хранятся более 300 реагентов-биоколлекторов для различных типов руд. 

Новый биореагент для селективного удаления углеродистого вещества (УВ) из золотосо-держащих руд черносланцевой формации 

Создан и испытан в лабораторных условиях новый биореагент, селективно извлекающий углеродистое вещество во флотоконцентрат с минимальными потерями в нем благородных металлов. При флотации новым биореагентом отмечено, что практически весь углерод извлекается в концентрат основной операции, углеродсодержащие промпродукты отсутствуют. При флотации традиционным реагентом-собирателем содержание золота в углеродистом веществе повышается почти в три раза. Установлена возможность повышения извлечения металла в золотосодержащий концентрат выше на 15-20% отн. при дальнейшей флотации самородного золота с биоколлектором. При внедрении данной технологии могут быть решены следующие задачи: - расширение номенклатуры флотореагентов для извлечения углеродистого вещества, создание нового селективного экологически безопасного биореагента для каждого типа перерабатываемых руд; - улучшение сепарационных свойств руды после эффективного удаления УВ с помощью биореагента; - сокращение капитальных и эксплуатационных затрат; - повышение извлечения благородных металлов; - организация производства биореагентов на собственном предприятии; - улучшение технико-экономических показателей переработки благороднометального сырья. 

Доизвлечение благородных металлов из техногенного сырья с глубокой утилизацией отходов вторичной переработки

 Актуальность разработки инновационных технологий, обеспечивающих экологически безопасное обращение с отходами, включая ликвидацию накопленного ранее экологического ущерба, определяется: - реальной угрозой экологической безопасности страны от накопленных в отвалах и хранилищах отходов, 70% из которых приходится на отходы горнодобывающих предприятий; - возможностью позиционирования накопленных горно-промышленных отходов (ГПО) как значительного резерва невозобновляемого минерального сырья; - основами государственной политики в сфере недропользования и экологической безопасности; - естественным желанием Человека жить в чистой окружающей среде в согласии с Природой. Надо понимать и однозначность тренда эволюционного развития технологий извлечения ценных компонентов из минерального сырья в товарную продукцию: источником химических элементов и их соединений в возрастающей степени будут становиться не дефицитные, искусственно невоспроизводимые минеральные фазы, а бесконечные их запасы в горных породах и техногенных образованиях, доля которых в общих перерабатываемых запасах неизбежно увеличится. Российским технологам приходится учитывать все вышесказанное. К техногенному сырью, содержащему благородные металлы, относятся: 1. Хвосты обогатительных фабрик, в том числе: железорудных (ММС, флотации), цветных (флотации), золоторудных (флотации, гравитации), комплексных (флотации, гравитации). 2. Хвосты ШОУ, ШОФ, промприборов. 3. Отходы от переработки угля, в том числе; золошлаковые отходы, хвосты обогащения, отходы угледобычи. 4. Отходы металлургической, горнохимической и других отраслей промышленности, в том числе; пиритные огарки; шлаки; шламы, пыли; кеки выщелачивания. Основные стратегические принципы переработки горно-промышленных отходов можно сформулировать как задачи и цели данного мероприятия: 1. Максимально достижимая глубина переработки. 2. Получение высоколиквидной продукции широкого назначения. 3. Использование экологически безопасных технологий при изучении и вторичной переработке ГПО. 4. Фракционирование нерудной части ГПО по совокупности физических свойств для полномасштабной утилизации в стройиндустрии. 5. Последовательная реализация модульных технологий. 6. Осуществление технологического аудита в период вторичной переработки. 7. Осуществление экологического мониторинга в период вторичной переработки ГПО. Техногенное сырье имеет извлекаемую и потребительскую ценность. Задача технологов-обогатителей разработать не только технологии доизвлечения ценных компонентов из техногенного сырья (и тем самым обеспечить его извлекаемую ценность), но и реализовать технологии подготовки отходов вторичной переработки к потреблению, то есть прямому использованию в стройиндустрии. Также как и для природного благороднометального сырья огромное значение для эффективного извлечения благородных металлов имеют отвечающие требованиям экологии и ресурсосбережения сухие рудоподготовительные технологии, использование которых позволяет селективно раскрывать ценные компоненты и интенсифицировать последующие сепарационные процессы и процессы выщелачивания. 

Способ доизвлечения золота и серебра из отработанных штабелей кучного выщелачивания

 Среднее извлечение золота при кучном выщелачивании окисленных руд – 60-65%, серебра – 10-25%. В отработанных штабелях кучного выщелачивания сосредоточены значительные «запасы» недоизвлеченных благородных металлов. Присутствующие в окисленных и смешанных рудах реликты сульфидов являются источником потерь благородных металлов при цианировании рудных штабелей. Предлагается способ возобновления процесса на отработанных штабелях кучного выщелачивания, для которого разработаны критерии пригодности штабелей кучного выщелачивания к вторичной переработке, а также технологии вторичной переработки с удалением непродуктивной фракции и без ее удаления, с использованием биореагентов для окисления сульфидных реликтов (вскрытия упорных фаз) и без биореагентов. Разработаны режимные условия процесса вторичной переработки отработанных штабелей с различным вещественным составом и в разных климатических условиях. Созданы селективные биореагенты для каждого типа перерабатываемого сырья, методики их приготовления в промышленных условиях. Установлена возможность доизвлечения металлов из отработанных штабелей кучного выщелачивания с увеличением извлечения золота от достигнутого на 1-ой стадии переработки на 20-25%, серебра – на 65-80%. Реализация данной технологии (запатентована в РФ) открывает широчайшие перспективы для увеличения извлекаемой ценности руд месторождений благородных металлов. Биотехнологии доизвлечения золота и серебра из кеков цианирования Кеки цианирования текущей переработки зачастую возвращают в технологический процесс (с закономерным ухудшением показателей) или отправляют на спецскладирование. Кеки цианирования являются весьма упорным сырьем для вторичной переработки из-за условий их образования в гидрометаллургическом переделе, причем по степени упорности лежалые кеки мало отличаются от кеков текущего производства, а при длительном хранении постепенно теряют свою упорность до определенных параметров, определяемых особенностями их вещественного состава. Разработанные комбинированные технологии вторичной переработки кеков цианирования позволяют получить концентраты благородных металлов и твердый остаток, пригодный к утилизации. Для успешной реализации этих технологий разработана методика мониторинга состояния лежалых кеков выщелачивания по технологическим критериям; разработаны способы подготовки кеков выщелачивания к вторичной переработке, разработана методика хранения и приготовления биореагентов в промышленных условиях. В опытно-промышленных условиях после цианирования 1 тонны золотосодержащей руды в чановом варианте из кека с содержанием золота 0,3 г/т доизвлечено около 3% золота при снижении его концентрации в кеке до 0,23 г/т. Использован селективный биореагент на основе биоминеральной вытяжки из перерабатываемой руды. При промышленном внедрении данной технологии открываются перспективы глубокой утилизации материалов спецскладирования с улучшением экологической обстановки в регионе действующего предприятия и повышения извлекаемой ценности руд месторождения. Биотехнологии доизвлечения благородных металлов из пиритных огарков, шлаков, шламов, пылей металлургического производства 

Перечисленные в заголовке техногенные объекты являются весьма упорным сырьем для извлечения благородных металлов. В металлургическом переделе при образовании феррита цинка тончайшие частицы благородных металлов образуют с ними неделимый агрегат закрытого типа. Эффективных химических растворителей для разрушения таких агрегатов не существует. Разработаны технологии с использованием выщелачивающих агентов биологического происхождения для вскрытия благородных металлов путем удаления в раствор Zn, Cu, Fe, Ni, Co, Mn. Испытаны различные способы реализации: в чановом и кучном вариантах, в тонком слое и под заливом. Созданы селективные выщелачивающие агенты для вскрытия золота и серебра в пиритных огарках различных производств, а также металлургических отходах, разработаны методики их хранения, иммобилизации и приготовления в промышленных условиях. Получено при вторичной переработке шлаков сереброплавильного производства: - извлечение серебра при прямом цианировании – около 65%, после биообработки – около 97%; - извлечение меди в раствор после биообработки – 77%, цинка – 88%. При вторичной переработке шлаков свинцово-цинкового производства получен гравитационный свинцовый концентрат с содержанием свинца 65,2%, а из хвостов гравитации цинк был извлечен в раствор с помощью биовыщелачивания на 95%. Таким образом, могут быть использованы и комбинированные технологии. При опытно-промышленных испытаниях переработки 2,5 тонн мелеузовских пиритных огарков в режимных условиях тонкого слоя с биовскрытием упорных фаз (феррита цинка с тонким золотом и серебром) достигнуто повышение извлечения золота на 40%, серебра – на 70% (без биообработки извлечение золота составляло 42%, серебра – 20%, с биообработкой эти показатели составили 82% и 90% соответственно). Реализация данной технологии (запатентована в РФ) открывает перспективы глубокой утилизации техногенных отходов с ликвидацией накопленного вреда и попутным получением высоколиквидной товарной продукции.

 Способ доизвлечения благородных металлов из текущих и лежалых хвостов обогатительных фабрик Измельченные хвосты, полученные в процессе обогащения руд гравитационными, флотационными и магнитными методами, могут быть перспективными техногенными объектами для доизвлечения благородных металлов. Прежде всего, это текущие и лежалые хвосты ЗИФ, а также хвосты обогатительных фабрик, перерабатывающих руды цветных металлов. В среднесрочной перспективе интерес представляют хвосты обогащения титаномагнетитовых и хромитовых руд, а так-же отходы металлургических производств полного цикла, мелкие фракции песчано-гравийных смесей, золошлаковые образования, хвосты обогащения угля. Задача создания многофункционального высокопроизводительного Комплекса для рентабельного доизвлечения ценных компонентов из хвостов обогащения, их валового опробования с оценкой извлекаемой и потребительской ценности, подготовки техногенного сырья к утилизации решена специалистами Московского горного центра. По своему назначению Комплекс был назван Системой Гравитационного Контроля (СГК). СГК базируется на прямоточном шлюзе-классификаторе КС-1 особой конструкции, успешно апробированном на золотодобывающих предприятиях России для доизвлечения мелких и тонких частиц благородных металлов. СГК испытана на текущих хвостах обогащения магнетитовых и титаномагнетитовых руд, медно-цинковых руд двух обогатительных фабрик, золотокварцевых руд и лежалых хвостах обогащения медно-никелевых руд. Установлено, что благодаря инерционно-отсадочному механизму действия, позволяющему фракционировать материал на большой разделительной поверхности по совокупности физических свойств (крупности, плотности, морфологии частиц, смачиваемости их поверхности, сил трения и др.), с помощью СГК возможно решение следующих задач: доизвлечение тяжелых минералов (от крупности 20 мкм свободных фаз и до первых микрометров в сростках) со степенью сокращения массы материала 1000-1200; разделение нерудной части хвостов обогащения на зернистую и глинистую фракции, которые становятся пригодными для многоцелевой утилизации в стройиндустрии; оценки извлекаемой и потребительской ценности техногенного объекта после его валового опробования. Разработаны технологии доводки тяжелых фракций СГК с получением концентратов черных, цветных и благородных металлов из хвостов обогащения: железистых кварцитов – концентрат с содержанием Au 64,11 г/т при извлечении в цикле доводки 94,17%; титаномагнетитовых руд – концентрат с суммарным содержанием Pt, Pd и Au 570,7 г/т при извлечении в цикле доводки 87,01% Pt и 93,57% Au; медно-никелевых руд - концентрат с суммарным содержанием Pt, Pd и Au 861,6 г/т при извлечении в цикле доводки 83,9%; медно-цинковых руд - концентрат с содержанием Au 1930 г/т, Ag – 302 г/т, Cu – 3,27%, Zn - 3,47% при извлечении в цикле доводки более 87%; медно-цинковых руд с повышенным содержанием благородных металлов получен концентрат с содержанием Au 1030 г/т, Ag – 320 г/т и промпродукты, содержащие 13,7-20,9 г/т Au, 30-41 г/т Ag, с суммарным извлечением в цикле доводки более 89%. Разрабатываются технологии получения более высококачественных концентратов, пригодных для аффинажного передела, а также способы биовскрытия упорных промпродуктов цветных и благородных металлов. Система гравитационного контроля может быть также использована для опробования и переработки мелких фракций песчано-гравийных смесей, золошлаковых образований, отходов добычи и обогащения угля, других горнопромышленных отходов. Внедрение СГК не приводит к утрате ресурсного потенциала отходов, но позволяет получить коммерчески востребованную продукцию, сохраняя или возвращая в хозяйственный оборот значительные земельные площади в условиях улучшения экологической обстановка в регионе расположения перерабатывающего предприятия. Авторские права защищены патентом РФ. 

В заключении хочется отметить, что Российские технологи-обогатители, исторически работая со сложным, комплексным, труднообогатимым минеральным сырьем, приобрели богатейший опыт и имеют методические разработки, позволяющие обосновать рациональный комплекс решений для вовлечения в промышленную переработку любых, даже необогатимых традиционными методами твердых полезных ископаемых, а также для глубокой утилизации техногенных образований минерального состава. На этом трудном пути им содействуют три ключа к успеху: - достоверная технологическая оценка минерального сырья; - использование инновационных технологических решений наряду с традиционными; - интеграция индустриальных и информационных технологий. Поддержка со стороны недропользователей в виде промышленной реализации технологий, разработанных российскими исследователями, позволит не только усилить отрыв, но и придать ускорение созданию новых технологических решений.

Подробнее в журнале «Золотодобывающая промышленность» №5(83) октябрь 2017 г.