Основные аспекты технологии кучного выщелачивания из золотосодержащего сырья

Татаринов А.П., Гудков С.С., Дементьев В.Е., ОАО «Иргиредмет»

Золотодобыча, №34, Сентябрь, 2001

Кучное выщелачивание, как высокорентабельный и экологически безопасный процесс золотодобычи, прочно вошло в практику золотодобычи США, Канады, Австралии, ЮАР, КНР, Мексики, Чили, Португалии и многих других стран. Внедрение этой технологии идет очень быстро и весьма эффективно.

География использования кучного выщелачивания благородных металлов из различного минерального сырья (от сравнительно богатых руд с содержанием золота свыше 3 г/т до лежалых хвостов обогащения и отходов химических производств) простирается от Канады с относительно суровой зимой до Центральной Америки с очень жарким климатом и высоким уровнем выпадения атмосферных осадков.

Сроки окупаемости инвестиций в создание промышленных мощностей по добыче золота методом кучного выщелачивания чрезвычайно малы, для многих горнорудных компаний, использующих кучное выщелачивание, срок окупаемости не превышает одного года.

В настоящее время для крупнотоннажных бедных месторождений содержание извлекаемого кучным выщелачиванием золота в рудах может быть 0,65-0,82 г/т, а при больших объемах производства (в несколько млн. тонн) — 0,35-0,65 г/т.

Переработка руды методом кучного выщелачивания включает следующие технологические операции (рис.): рудоподготовку, которая в зависимости от содержания золота, фильтрационных свойств, гранулометрического и минералогического состава сырья может включать дробление, грохочение, шихтовку глинистых руд со скальными, окомкование мелких и тонкодисперсных фракций; выбор и подготовку площадки под кучное выщелачивание (снятие плодородного слоя и планировка площадки); подготовку гидроизоляционного основания (отсыпка глины, ее уплотнение, укладка полиэтиленовой пленки, отсыпка дренажного слоя, укладка коллекгоров сбора продуктивных растворов); укладку руды в штабель (кучу); орошение рудного штабеля цианидными растворами; собственно выщелачивание золота; дренаж растворов через кучу; накопление золотосодержащих растворов в емкости и их отстаивание; извлечение золота из растворов; плавку осадков (цинковых, катодных); обезвреживание отработанных рудных штабелей (хвостов выщелачивания); рекультивацию отвалов и нарушенных земель.

Многолетняя практика зарубежных предприятий KB подтверждает их высокую технико-экономическую эффективность. По сравнению с традиционными фабричными технологиями KB характеризуется низкими капитальными вложениями и эксплуатационными затратами, меньшим энерго- и водопотреблением, высокой производительностью труда.

Несмотря на эффективность процесса KB золота из руд большинства месторождений Алдана, Забайкалья, Приморья, Узбекистана, Таджикистана, Казахстана и других регионов, промышленное освоение технологий KB благородных металлов в СССР сдерживалось по ряду причин, лишь с начала 90-х годов началось промышленное освоение технологии KB для золотосодержащего сырья.

Построены и введены в эксплуатацию при непосредственном участии специалистов Иргиредмета промышленные установки ЮЗ впервые в СССР на месторождении "Васильевское" в 1991 г. в Казахстане, и впервые в России (республика Хакасия) на месторождении «Майское» в 1994 г. На установке Васильковского ГОКа перерабатывают руды исходной крупности (минус 300+0 мм) с содержанием золота 2 г/т, на Майском месторождении (ЗАО ЗДК «Золотая звезда») выщелачивают более богатую руду с содержанием золота не менее 4 г/т, предварительно дробленную до крупности минус 20+0 мм. Извлечение золота из продуктивных растворов осуществляют по разным схемам. За три года эксплуатации установки KB на майском месторождении было добыто более 1 т золота. В 1996 г. проведены опытно-промышленные испытания на рудах Куранахского рудного поля и залежи «Физкультурная-Холодная» Алданского района Якутии. В 1997 г. пущена в эксплуатацию установка KB на Сахсарской золоторудной зоне (ЗАО ЗДК «Золотоая звезда») производительностью 300 тыс. т., в 1998 г. — на руде Комсомольской залежи, в 1999 г. — на руде Покровского месторождения, в 2000 г. — на руде Бамского месторождения /1-4/.

К минеральному сырью, наиболее пригодному для переработки методом KB, относится сырье, облачающее достаточной пористостью и проницаемостью, обеспечивающей доступ цианистых растворов к поверхности благородных металлов и диффузию растворенных цианистых комплексов металлов в продуктивный раствор КВ; поступающий в дальнейшем на извлечение благородных металлов известными методами.

Рудоподготовка может полностью исключать операцию дробления или предусматривать только операцию дробления, включать операции дробления и окомкования. присущей для шламистой руды и хвостов обогащения.

Цель рудоподготовки перед KB — получение достаточно мелких частиц руды, позволяющих цианистому раствору вступать в контакт с благородными металлами с достижением степени проницаемости и устойчивости штабеля руды, достаточной для прохождения выщелачивающего раствора через кучу с приемлемой скоростью. Эти требования, зачастую, могут входить в противоречие друг с другом, когда при низкой скорости фильтрации достигаются приемлемые показатели KB, но за очень длительный промежуток времени. Расходы на дробление руды прямо связаны с рентабельностью извлечения золота. Так, если затраты на дробление крупной руды не компенсируются прибылью, полученной в результате повышения степени извлечения золота, то операция дробления неприемлема.

Операция дробления аппаратурно может быть оформлена в двух вариантах: с использованием стационарных дробилок и мобильных дробилыю-сортировочных комплексов.

Проблема, возникающая при переработке золотосодержащих руд методом KB с повышенным содержанием глины, руды с повышенным содержанием шламов. образующихся в результате дробления, а также лежалые хвосты гравитационного и гравитационно-флотационного обогащения, из-за крайне медленной скорости фильтрации, что приводит к нерентабельности их переработки KB, может быть решена путем предварительного окомкования. Основная цель окомкования — получение пористого материала, который был бы устойчив к механическому воздействию при транспортировке, формировании кучи и просачивании цианистых растворов через штабель. Качество окомкованного сырья определяется природой и зафузкой связующей композиции, продолжительностью операции отвердевания и упрочения окомкованной руды и количеством воды или цианистого раствора подаваемого на операцию окомкования.

Для процесса окомкования применяют цемент, известь, отходы ряда производств и различные композиции на их основе. Для ряда сырьевых объектов продолжительность KB окомкованного сырья в сравнении с традиционным вариантом сокращается от 2 до 5 раз, а для многих эта операция является обязательной, поскольку без нее последующее KB практически неосуществимо.

В зависимости от гранулометрического и минерального состава аппаратурно процесс окомкования может быть оформлен различно: чашевые и барабанные окомкователи и окомкователи из каскада ленточных транспортеров.

Для промышленного применения разработаны и рекомендованы три основных метода KB, отличающиеся между собой организацией основных и вспомогательных работ, конструкцией гидротехнических сооружений промышленного комплекса и характером общеинженерных мероприятий.

Первый предусматривает строительство долговременных площадок многоразового использования из твердых гидроизоляционных покрытий, способных выдерживать возникающие рабочие давления от складированного штабеля и от погрузочно-разгрузочных механизмов и транспортных средств. Для этого метода необходимы: ограниченный по площади участок земли; участок, пригодный для строительства хвостохранилища; высокопрочное гидроизоляционное основание из бетона или асфальта; технологические емкости должны иметь меньшие размеры из-за ограниченной площади куч, подвергаемых цианистому выщелачиванию; двойная переработка рудной массы (загрузка, выгрузка); относительно короткий и постоянный по времени цикл выщелачивания.

Второй вариант, который наиболее распространен, предусматривает строительство гидроизоляционных площадок одноразового использования из мягких изолирующих покрытий (полиэтиленовые или поливинилхлоридные пленки, листовая резина) в сочетании с глинистой изоляцией или без нее при наличии естественного водоупора толщиной не менее 1 м. Набор технологического оборудования остается таким же, как и в первом варианте.

По второму варианту выщелоченная и обезвреженная руда остается на месте переработки. В этом случае отпадает необходимость в сооружении и эксплуатации хвостохранилища. Затраты на строительство гидроизоляционных площадок должны быть минимальными (сооружаются из местных глин в сочетании с полиэтиленовым покрытием или без такового).

Третий вариант KB — отвальное выщелачивание, подготовка которого заключается в укладке руды перед удерживающим сооружением, имеющим вид дамбы. Большая часть руды нижележащего слоя выщелачивается во время последующего выщелачивания. После выщелачивания руды осуществляется дренаж растворов и складирование свежей руды. По окончании выщелачивания хвосты обезвреживаются и рекультивируются, подобно отвалам пустой породы.

Для организации отвального выщелачивания необходима крепкая руда. Метод может использоваться в районах с крутым углом наклона. Необходимы резервуары хранения растворов меньшего объема, прочное высокоплотное покрытие из-за гидравлического напора, возведение устойчивых куч, подобно отвалам пустой породы. Метод может использоваться в широком диапазоне климатических условий, и приспособлен к длительному периоду выщелачивания (до нескольких дет).

Формирование рудного отвала — важная и ответственная задача, при решении которой уплотнение руды в отвале должно быть сведено до минимума.

Наиболее простым и менее затратным с экономической точки зрения является метод формирования отвала с использованием автосамосвалов и фронтальных погрузчиков, когда нижний слой отсыпается с помощью автосамосвалов с последующим наращиванием штабеля погрузчиком. Минимальное уплотнение руды, обусловленное лишь собственным весом, обеспечивают методы с использованием отвалообразователей или экскаваторов-драглайнов. Эти методы применимы для всех категорий минерального сырья. Бульдозерный способ формирования отвала, когда руда завозится на площадку автосамосвалами, а штабель формируется бульдозером, применим для прочной руды. Для окомкованной руды применим метод с использованием конвейеров и стакеров.

Выбор метода переработки растворов зависит от ряда факторов: наличия примесей — Сu, As, Sb; масштабов производства; соотношением Аu и Ag в растворах и др.

В промышленной практике золотодобычи методом KB для извлечения благородных металлов используются три метода: метод сорбции на анионит АМ-2Б или активный уголь и метод цементации на металлический цинк. Метод сорбции на АМ-2Б используется в технологической схеме промышленной установки в составе Васильковского ГОКа (Казахстан), ТОО «Колорадо» (г. Учалы, Башкортостан).

Более предпочтительным является метод сорбции на активный уголь, поскольку характеризуется меньшими капвложениями и эксплуатационными затратами. Метод менее чувствителен к присутствующим в растворах цианистым комплексам меди и цинка, осложняющим процесс сорбции на АМ-2Б. Из растворов KB сорбция на активированный уголь применяется на большинстве зарубежных предприятий, а в России - на АК «Алданзолото» (САХА, Якутия).

Для маломасштабных предприятий и при соотношении серебра и золота в растворах более 10 целесообразно использовать метод цементации благодаря быстрой фондоотдачи, низкой капиталоемкости и эксплуатационным затратам по сравнению с сорбцией. Метод цементации также отличается крайне низкой, потребляемой электрической мощностью, особенно в варианте осаждения на цинковую стружку, что в условиях дефицита электроэнергии может иметь решающее значение. Метод используется на установках KB Майского месторождения и Сахсарской золоторудной зоне, Покровском и Бамском месторождениях.

Промежуточной богатой продукцией при извлечении благородных металлов из продуктивных растворов KB являются золотосодержащие шламы кислотной обработки осадков цинкового осаждения, катодные осадки операции электролиза товарных щелочно-цианистых и тиомочевинных элюатов, содержание золота в которых составляет 20-25 % в шламах и 70-80 % в катодных осадках.

Плавка после обжига золотосодержащих материалов осуществляется в тигельной индукционной печи типа ИСТ или в руднотермической печи конструкции Иргиредмета производительностью от 1 до 10 кг золота за одну плавку. Первичные шлаки после дробления рекомендуется подвергать гравитационному обогащению. Золотосодержащие слитки содержат более 80% суммы благородных металлов.

С учетом особенностей KB для конкретного сырьевого объекта в районе сооружения добывающих и перерабатывающих мощностей необходимо осуществлять мониторинг окружающей среды по двум основным направлениям: охрана воздушного бассейна и охрана поверхностных и грунтовых вод. Перед строительством промплощадки плодородный почвенно-растительный слой необходимо заскладировать в спецотвалы. После отработки рудного штабеля и его обезвреживания производится сглаживание углов естественного откоса, покрытие глинистым слоем. На глинистый слой отсыпается ранее заскладированный в спецотвалы почвенно-растительный слой.

ОАО «Иргиредмет» рекомендует золотодобывающим предприятиям любых форм собственности провести ревизию рудных объектов, переработка которых до настоящего времени считалась нерентабельной. Наши специалисты проведут их геологическую оценку, лабораторные и полупромышленные испытания по технологии KB, разработают технологический регламент и проект; окажут помощь в его согласовании, подборе основного оборудования и осуществят руководство внедренческими работами.

Внедрение KB — один из действенных методов подъема золотодобычи в России в короткие сроки и с минимальными капитальными затратами.

ЛИТЕРАТУРА
1. Технология кучного выщелачивания благородных металлов /Строганов ГА., Дементьев B.E., Шутов A.M. и др. // Горн.журн.-1994.- № 12,- С 10-11.
2. Опыт внедрения маломасштабной установки кучного выщелачивания /Татаринов А.П., Быальцев В.Я., Емельянов Ю.Е. и др. //Цвет.мет.-1997,-№ 11-12.- С. 13-15.
3. Применение метода кучного выщелачивания золота на Майском руднике /Татаринов А.П., Строганов ГА., Синакевич А А. и др.// Цвет, мет- 1998.- № 5- С.41-43.
4. Освоение технологии кучного выщелачивания на месторождении Чазы-Гол /Гудков С.С., Татаринов А. П., Дружина Г Я. и др //Цвет.мет.- 1999-№ 12,-С.38-41.

Освоение полезных ископаемых в любых странах базируется на нескольких основополагающих принципах. Первый – наличие рудной базы. Второй – наличие многопрофильной научной школы, высококвалифицированных специалистов, специалистов практиков (геологов, горняков, технологов). Третий – наличие успешно действующих и строящихся промышленных перерабатывающих комплексов. Четвертый – наличие соответствующей законодательной базы, позволяющей строго в рамках закона проводить весь комплекс работ по освоению месторождений.

Всем вышеперечисленным Казахстан обладает в полной мере. Кроме этого, разнообразность полезных ископаемых, наличие развитой промышленности для переработки рудных и нерудных полезных ископаемых предъявляет высокие требования к специалистам в этой отрасли. Не случайно специалисты горно-добывающего и перерабатывающего сектора из Казахстана высоко ценились во всем мире.

Известно, что по разведанным запасам золота Казахстан занимает 10 место в мире (3-е в СНГ), а по добыче - 13,4 т - 25-е место (4-е в СНГ).

Государственным балансом Республики Казахстан учтены запасы по 237 объектам, из которых 122 коренных, 81 комплексных и 34 россыпных. Месторождения золота выявлены во всех регионах Казахстана, по уровню запасов лидирующее положение занимают Восточный, Северный и Центральный Казахстан. Золоторудные и золотосодержащие месторождения локализованы в 16 горнорудных районах, важнейшими из которых являются: Калбинский и Рудно-Алтайский в Восточном Казахстане (месторождения Бакырчик, Большевик, Риддер-Сокольное и др.); Кокшетауский и Жолымбет-Бестобинский в Северном Казахстане (месторождения Васильковское, Жолымбет, Бестобе и др.); Шу-Илийский и Джунгарский в Южном Казахстане (Акбакай, Бескемпир, Архарлы и др.); Майкалинский и Северо-Балхашский в Центральном Казахстане (Майкаин, Бощекуль, Саяк IV, Долинное и др.); Жетыгаринский и Мугоджарский в Западном Казахстане (Жетыгара, Комаровское, Юбилейное и др.).

Рассматривая вопрос с геологической точки зрения на проблемы золотодобычи о месторождениях можно сказать следующее.

Основными геолого-промышленными типами месторождений золота в Казахстане являются: кварцево-жильный, штокверковый, минерализованных зон, комплексный (медный, колчеданно-полиметаллический). На долю экзогенных месторождений (россыпи и золотоносные коры выветривания) приходится около 2% активных запасов.

Жильный тип объединяет разнообразные по геологическим условиям формирования месторождения. Магматический фактор является ведущим, контролирующим в размещении таких типов месторождений. Месторождения тесно ассоциируют с малыми интрузиями порфировой формации диорит-гранодиоритового ряда (Бестобе, Акбакай и др.). По морфологии выделяются жильные зоны, жильные поля и шткверки. Они представлены высококонцентрированными рудами, отличаются широким спектром минеральных видов и являются основными объектами добычи. Руды легкообогатимые.

Штокверковый тип характеризуется прожилково-вкрапленным оруденением, связанным с системами разноориентированных кварцевых, кварц-сульфидных и кварц-карбонатных прожилков, приуроченных к эндо- и экзоконтактовым частям интрузий. Рудные тела представлены крутопадающими зонами минерализации (Васильковское, Юбилейное, Жолымбет). Средние содержания золота в рудах 3,6-7,9 г/т. Обогатимость руд различная, в зависимости от форм нахождения золота. Тип минерализованных зон (черносланцевый тип). Имеет одновозрастные аналоги в Узбекистане (Кокпатас), на Урале (Кумак), в Украине (Донбас). Допалеозойскими аналогами являются месторождения Мурунтауского и Ленского районов. В Казахстане объектами добычи являются месторождения Бакырчик, Васильковское, Большевик и др. Важным фактором контроля оруденения является литологический. Оруденение представлено зонами прожилково-вкрапленных руд в черносланцевых (терригенных) толщах, содержащих существенную примесь углеродистого вещества. Форма рудных тел пластообразная, лентовидная, линзообразная. Золото преимущественно связано с сульфидами (пиритом и арсенопиритом), в свободном состоянии отмечается редко. Средние содержания золота в рудах 4,8-9,4 г/т. Руды труднообогатимые, упорные.

Комплексные золотосодержащие месторождения представлены массивными пирит-халькопиритовыми, пирит-халькопирит-сфалерит-галенитовыми рудами. Форма рудных тел линзообразная, лентовидная.

Основная часть запасов и соответственно добычи приходится на месторождения Рудного Алтая (Риддер-Сокольное, Тишинское, Белоусовское, Николаевское и др.), где попутное извлечение золота производится при средних содеражаниях 0,1-1,7 г/т. Меньшие по запасам месторождения этого типа (Майкаин) и объекты Акбастау-Космурунского рудных полей, содержат руды с более высокими концентрациями золота (2,6-6,2 г/т). Наибольший интерес в этом случае представляют зоны окисления, представленные "железными шляпами".

Месторождения скарнового типа немногочисленны и распространены преимущественно в Центральном Казахстане (Саяк IV и др.). Активные запасы в них составляют чуть менее 2% от запасов по Республике Казахстан.

В казахстанских месторождениях меднопорфирового типа (Актогай, Айдарлы, Коунрад, Коксай) содержания золота не превышают 0,1-0,2 г/т, ряд рудных объектов (Бощекуль, Самарское, Коктасжал) характеризуются содержанием 0,2-0,8 г/т. При этом себестоимость переработки считается по основному металлу, а на золото затратами приходится только металлургический передел, начиная с переработки шламов электролитического производства и до аффинажа. Повышенные содержания золота установлены также в рудах медного месторождения жильного типа Шатырколь (0,8 г/т).

Помимо коренных месторождений, в республике Казахстан выявлено и разведано значительное количество проявлений россыпного золота разнообразных по генезису. Основными являются аллювиальные и аллювиально-пролювиальные россыпи современной гидрографической сети. Расположены они преимущественно в горных системах Восточного и Южного Казахстана (Южный Алтай, Калба, Тарбагатай, Джунгарский и Заилийский Алатау, Каратау) и характеризуются небольшими размерами и запасами при средних содержаниях золота 600-700 мг/м³. К настоящему времени на ряде рудных полей в непосредственной близости от коренных источников установлены погребенные россыпи золота древних долин палеоген-неогенового возраста (Жолымбет, Май-Капчагай и др.). Золотоносность здесь связана с песчано-галечными образованиями древней гидрографической сети. Содержание золота в них до 3 г/т.

Известно, что в Казахстане более существенную роль, как в запасах так и в добыче играют комплексные месторождения, гораздо меньший удельный вес имеют золото-меднопорфировые месторождения и россыпные месторождения. По уровню запасов, их качеству основные золоторудные месторождения Казахстана сопоставимы с месторождениями зарубежных стран и в принципе могли бы обеспечить более высокий уровень производства золота в стране. Вместе с тем, при нестабильных мировых ценах на золото, неизбежным становится предъявление более жестких экономических требований к качественным и количественным параметрам отдельных месторождений и к минерально-сырьевой базе в целом.

В середине 80-х годов обнаружены нехарактерные для Казахстанской геологической провинции месторождения промышленного типа, связанные с химическими корами выветривания. Значительная часть этих месторождений легкодоступна для освоения и может быть отработана и отрабатывается открытым способом при достаточно простой технологии извлечения золота (гравитация и кучное выщелачивание или просто кучное выщелачивание). Месторождения золотоносных кор выветривания установлены в Семипалатинском Прииртышье (Суздальское, Жерек, Жанан, Мираж и др.), Жетыгаринском районе (Элеваторное, Аккаргинское, Комаровское и др.). Промышленные содержания золота здесь отмечаются над рудными телами (зонами) коренных месторождений жильно-штокверкового типа и приурочены к нижним и средним горизонтам коры выветривания. Мощность последних колеблется от первых метров до 40-50 м при содержаниях золота от 1,5 до 10,0 г/т и золото достаточно полно извлекается гидрометаллургией. Это все касается основе основ – рудной базы. С другой стороны в Казахстане имеются и достаточно успешно работают предприятия по извлечению любых компонентов из любых руд при комплексном подходе и комплексном использовании минерального сырья, причем предприятия построены по принципу взаимной интеграции и рациональной и эффективной переработки промпродуктов с других предприятий. В отличии от западных предприятий с законченным циклом, переработка промпродуктов с других предприятий нереальна. Например, гораздо проще получать золотосодержащий концентрат и направлять его в медную или свинцовую плавку, а не строить для концентрата собственный металлургический или аффинажный завод малой производительности и большой убыточностью. К сожалению, эта тенденция доминирует в последнее время.

В сравнении с мировой золоторудной минерально-сырьевой базой, в частности австралийской, американской и канадской, хотелось бы отметить и предостеречь недропользователей от простого копирования технологий добычи и переработки руд по аналогии с известными месторождениями. Это однозначно обречено на провал. Нет одинаковых месторождений, и для каждого необходимо индивидуально разрабатывать технологию добычи и переработки.

Основные проблемы минерально-сырьевой базы золоторудной промышленности Казахстана следующие:

- Пока отсутствуют новые крупные золоторудные месторождения, которые могли бы служить базовыми объектами для устойчивого развития отрасли на длительную перспективу. При государственном финансировании геофизических и геологоразведочных работ возможно нахождение таких объектов.

- Более 50% имеющихся активных запасов руд характеризуются как сложные для обогащения, содержат вредные примеси - мышьяк и сурьму. Для их освоения требуется более квалифицированный подход в плане разработки технологий с учетом жестких экологических требований, более серьезных и долговременных инвестиций.

- Имеющиеся запасы золота по собственно золоторудным месторождениям не обеспечивают прогнозируемый уровень производства золота по Республике в 30-35 тонн.

- Ошибочное применение, или копирование технологий (большей частью западных), включающих и финансовые технологии, позволяющих получить быструю прибыль с наиболее богатой и легко обогатимой части месторождения, а остальную часть признать нерентабельной с соответствующим пересчетом запасов в сторону уменьшения.

- Возможности расширения минерально-сырьевой базы за счет комплексных месторождений лимитируется отсутствием подготовленных крупных резервных месторождений.

Решение проблемы минерально-сырьевой базы невозможно без поисков и разведки новых месторождений, конкурентоспособных в современных условиях. На наш взгляд следует избегать ошибок, связанных с использованием экспортных технологий без соответствующей адаптации непосредственно к самому месторождению, включая изменяющийся состав руд самих месторождений. Зачастую, недропользователи обращаются к зарубежным компаниям (большей частью это обычные инжиниринговые компании, с ограниченной ответственностью и с приглашенными для работы специалистами, для выезда в третьи страны) по разработке технологии, проектов рудников, перерабатывающих фабрик. Эти компании обычно не очень себя утруждают в качественном выполнении работы и используют в основном метод аналогий, который категорически не применим в случае конкретной реализации технологи извлечения золота. Кроме этого, проект выполненный любой иностранной компанией нуждается в адаптации всех частей проекта на предмет соответствия Казахстанским законам, экологическим нормам и безопасности производства. Существуют определенные этапы в разработке проектов отработки месторождений. Это первоначальные научно-исследовательские работы (НИР), в которых происходит разработка нескольких конкурентных технологий переработки руд, затем производится укрупненный технико-экономический расчет (ТЭР) на стадии НИР. На основании ТЭР выбирается за основу технология, которая проверяется в укрупнено-лабораторных условиях и в опытно-промышленных условиях. После чего разрабатывается Технологический Регламент, который является основным документом для проектировщиков и для начала работы над проектом. В процессе проектирования, строительства и запуска производства в эксплуатацию принимают участие не только представители недропользователя, а также подрядные строительные организации, монтажные организации, поставщики оборудования, но и организации разработчики технологии переработки руд с обязательным авторским надзором проектировщиков под контролем государственных органов. Работая по этой схеме с Государственными научно-исследовательскими и проектными организациями, например, Казмеханобром заказчики или недропользователи получают строго определенные гарантии реализации технологии с заданными показателями, и к тому же получают техническое и технологическое сопровождение проекта до запуска в эксплуатацию и при эксплуатации. К тому же практически полностью исключается использование некачественного оборудования, т.к. в базе данных Казмеханобра имеется история практической работы любого обогатительного оборудования, которое используется при переработки золотосодержащих, полиметаллических руд, рудных и нерудных материалов.

Следующей проблемой является недостаточная технологическая изученность руды в пределах одного месторождения. С увеличением глубины отработки меняется также структура минеральных ассоциаций, изменяется состав руды, что влечет за собой изменение способов добычи (от простой экскавации до полномасштабных буровзрывных работ), удельных нагрузок при дроблении и измельчении, а также в последующих основных и вспомогательных операциях извлечения золота. Так, например, при добыче руды для кучного выщелачивания с увеличением глубины добычи, увеличивается доля сульфидных руд, которые являются упорными для прямого цианирования. В результате, извлечение золота падает (при постоянном содержании), что в свою очередь снижает рентабельность его получения. В данной ситуации сразу возникает вопрос об извлекаемости золота. Иными словами, не какое содержание золота в руде, а сколько получится его взять из руды. Остальное золото сбрасывается с хвостами. Более легкая технология с точки зрения реализации - технология кучного выщелачивания по мере увеличения природной сульфидизации руд должна последовательно замещаться на другие технологические решения извлечения золота – флотация, гравитация, гидрометаллургия руды и концентратов, или, применяя технологию раздельного цианирования концентратов и хвостов. Перед подсчетом и утверждением запасов необходимо в технико-экономическом обосновании рассчитать все схемы переработки, выбрать наиболее целесообразную и только после этого утверждать запасы и не опираться только на геологические данные по количеству руды и по содержанию золота в руде.

При благоприятных ценах на золото и льготном налогообложении некоторое дополнительное количество золота может быть получено из многочисленных мелких месторождений Казахстана. Механизм льготного налогового обложения существовал в Советское время для старательских артелей и проявил себя достаточно успешно при отработке условно нерентабельных месторождений. Этот вопрос заслуживает внимания, так как 50% месторождений золота в Казахстане признаны нерентабельными.

Рост объемов переработки золота в Казахстане также сдерживается завышенными ценами на услуги по аффинажу золота ОАО "Казцинк" и корпорации "Казахмыс".
Мощности аффинажного производства на ОАО "Казцинк" составляют 50 тонн золота и 30 тонн серебра, корпорации "Казахмыс" - 10 тонн золота и 300 тонн серебра, при этом они загружены менее чем на 10-30%, следствием чего является повышенная себестоимость аффинажа. В результате многие золотодобывающие предприятия вынуждены проводить аффинаж за рубежом. И это, невзирая на значительные транспортные расходы.

С точки зрения применения технологий переработки золотосодержащих руд при условии попутного извлечения благородных металлов наравне с извлечением основных компонентов (медь, свинец, цинк) вопрос наиболее полного использования минерального сырья считается практически решенным. В случае использования технологии кучного выщелачивания переработки золотосодержащих руд вопрос комплексного использования месторождения и всех компонентов остается открытым. Так, например, при использовании в качестве сорбента ионообменной смолы серебро извлекается незначительно, металлы в катионной форме извлекаются незначитьельно, повышенное содержание цветных металлов в руде отрицательно сказывается на сорбцию золота на смолу. При использовании в качестве сорбента активированного угля (менее избирательного по полезным компонентам) несколько больше извлекается серебро и другие цветные металлы, но затем проблемы возникают при десорбции, так как значительная емкость угля занята не золотом. При использование технологии получения флотационных и, или гравитационных концентратов практически все полезные компоненты извлекаются в концентраты и вопрос комплексности их использования переходит в сферу металлургической переработки и довольно успешно решается путем перевода практически всех полезных компонентов из концентратов или промпродуктов в штейн с последующей его пиро- или гидрометаллургической перечисткой. Хвосты свободные от сульфидных минералов, при наличии благородных металлов в кварцевой составляющей обычно перерабатывают сорбционным цианированием либо другим гидрометаллургическим способом. Вопрос выбора технологии переработки решается на основании технико-экономических расчетов и законодательных и экологических требований в плане комплексного использования сырья.

Для мелких месторождений золота вопрос технологии переработки руд является весьма актуальным. Если на первом этапе отработки приповерхностных, наиболее окисленных руд возможно использование более легкой технологии, которой является технология кучного выщелачивания, то на последующих этапах по мере увеличения глубины залегания и природной сульфидизации необходимо применение разветвленной технологии. Эту проблему можно решить с помощью передвижных сборно-разборных фабрик, которые в свое время, достаточно хорошо зарекомендовали себя на месторождении Северное Карасу, Акжал. Кстати, на месторождении Северное Карасу впервые в мировой практике при участи авторов настоящей статьи использовалась технология предварительного обогащения руды крупностью -50 мм в отсадочной машине с получением товарного концентрата с содержанием золота более 50 г/т. На месторождении Акжал на сборно-разборной фабрике была изменена технология получения гравитационно-флотационных концентратов на технологию сорбционного цианирования. Таким образом, на основании практической работы показана возможность трансформации технологии извлечения золота с учетом изменения особенностей минералогического строения руд в сторону максимального извлечения. Впервые в практике СНГ на месторождении Секисовское была запущена в эксплуатацию подземная золотоизвлекательная фабрика, производительностью 30 тыс тонн руды в год, с выдачей на гора только золотосодержащего концентрата. Нельзя оставлять без внимания и хлоридное выщелачивание золота, включая и подземное. Что касается комплексного подхода к нескольким месторождениям в силу небольшой отдаленности друг от друга, то в этом случае необходима конкретика в разработке технологии обогащения к каждому месторождению, затем, расчет наиболее общей технологии и реализация этой самой наиболее общей технологии и получения максимальной прибыли.

Предложение по универсальной технологии возможно предоставить только после выдачи задания на разработку технологи под конкретное месторождение, или под ряд месторождений. В любом случае стоимость добычи варьируется от 3 до 30 долларов за кубический метр горной массы и руды в том числе. Переработка руды на обогатительной фабрике в зависимости от выбранной технологии составляет от 4 до 10 долларов за тонну руды. По некоторым другим источникам себестоимость 1 грамма золота методом кучного выщелачивания до получения катодных осадков составляет от 8 до 14 долларов. Расчет эффективности обогащения, ровно как и расчет и выбор технологии добычи, переработки, определение необходимого и достаточного количества стадий обогащения возможен также для отдельно взятого месторождения или типа месторождений. Большая часть недропользователей существенно ограничена в финансовых возможностях (недостаток долгосрочных инвестиций, грабительский банковский процент и краткосрочные кредитные договоры, ориентированные на операции купи-продай и не заинтересованность банков в развитии промышленности, иначе никак нельзя объяснить высокую процентную ставку). Известно, что основу стабильной экономики государства составляет производство товаров, а не покупка дешевых товаров за рубежом и быстрая их продажа в ущерб собственным производственникам. К сожалению, и существующий институт финансирования недропользователей определяет временный характер работ на месторождениях. Это сдерживает полное и комплексное освоение месторождений и поощряет их консервацию на длительный период. Проще получить прибыль, отработав лишь поверхностную и более богатую часть месторождения, рассчитаться с банком, т.е. отдать банку практически всю прибыль, и бросить оставшуюся, неотработанную часть, как невыгодную.

Необходим государственный контроль за недропользованием не формального исполнения, а начиная с геологоразведочных работ с дальнейшим продолжением в плане добычи, переработки с учетом комплексности использования минерального сырья. Рабочую программу следует рассматривать до периода полного освоения месторожденияч, причем финансирование геологоразведочных работ, опытно-технологических работ вплоть до опытно промышленных испытаний с получением реализованной товарной продукции должно быть государственное, ровно как и составление рабочей программы должно учитывать комплексность отработки месторождений.

Что мы имеем сейчас. Некоторые золоторудные месторождения переводяться в ранг нерентабельных, после получения от них прибыли при частичной выемки руды с поверхностных горизонтов, при этом нижние горизонты становятся невыгодными для отработки. Неподготовленные к изменению состава руды и ее технологическим свойствам недрополльзователи вынуждены останавливать и закрывать производство, хотя существуют методы позволяющие продолжать работы и получать прибыль. Конечно, такие прогрессивные технологические разработки под силу только авторитетным НИИ. Их рекомендации достаточно ответственны и подкреплены научной базой и опытно-экспериментальными испытаниями. Но в большинстве случаев, недропользователи обращаются для решения задач связанных с разработкой регламентов и проектов к мелким частным фирмам, которые выполняют работы по освоению месторождений в большей части без перспективного и многолетнего виденья развития всего месторождения в целом. Результат такой работы предсказуем и проект освоения месторождения сводится к отработке наиболее выгодной его части с закономерным последующим переводом оставшегося металла в забалансовые запасы и налоговыми потерями для государства.

В настоящее время, в процессах обогащения золотосодержащих руд применяются устаревшие технологии, но позволяющие на довольно среднем уровне извлекать золото из руд. Вопрос на сколько и как эффективно остается открытым. Это можно объяснить следующими факторами. Низкая технологическая дисциплина, ошибки при пробоотборе, анализе продуктов обогащения на золото, квалификация специалистов-аналитиков. Также имеет место использование технологий и оборудования, не всегда пригодных для данного вида сырья, но модных среди коммерсантов и недропользователей. Вопрос выбора технологии зачастую решается субъективно: нравится - не нравится и не базируется на объективных характеристиках руды данного месторождения и технико-экономических расчетах, показывающих целесообразность использования той или иной технологии. Это же касается и оборудования для реализации технологии переработки золотосодержащих руд.

Дефицит профессиональных кадров может компенсироваться за счет консультационных услуг специализированных компаний и научно-исследовательских и проектных организаций, в которых эти кадры сохранились. Например, вопрос использования альтернативных технологий при использовании сорбционного цианирования с применением активированного угля или ионообменных смол должен решаться с учетом технико-экономических показателей с перспективой поставки реагентов и материалов достаточного качества и ответственностью поставщика. При выборе для использования оборудования для обогащения, в частности, гравитационного, предлагается несколько вариантов: центробежные концентраторы, отсадочные машины и пр. Как обычно, вопрос решается только после проведения испытаний и технико-экономического расчета, включая перерасчет технологической, качественно-количественной и водно-шламовой схем обогащения, а также перекомпоновки оборудования, сооружений, строительных и металлоконструкций, с учетом требований и норм экологии, охраны труда, техники безопасности и т.д. Более надежным и правильным является разработка технологического регламента на основании исследовательских и экспериментальных данных с составлением проекта размещения нового оборудования. Это существенно снизит и снижает риски предприятия по капитальным и эксплуатационным затратам и повышает эффективность производства в целом.

Дополнительным фактором, повышающим эффективность производства является использование новых методов для извлечения полезных компонентов из руд и продуктов обогащения. Резервы производства при обогащении золотосодержащих руд есть практически на любом предприятии.

Самым эффективным и одновременно самым сложным является управление технологическим процессом в динамике переработки руд основанный на имитационно-динамических моделях и компьютерных технологиях.

Вторым по сложности является изменение технологии переработки, которое базируется на опережающих исследованиях.

Третьим и наиболее простым является изменение технологических режимов и оборудования без остановки технологии или с кратковременной остановкой на действующем предприятии. В этой связи рассмотрим некоторые технологические приемы повышения извлечения благородных металлов из руд при существующем положении дел в золотоперерабатывающей промышленности.

Процесс кучного выщелачивания:

Подбор оптимальной средней крупности для выщелачивания и просачивания растворов. Резерв 2-5% повышения извлечения.
Подбор оптимальная крупности перед окомкованием.
Подбор вяжущих или их сочетания для окомкования.
Насыщение выщелачиваемых растворов кислородом воздуха.
Строгое соблюдение рН выщелачиваемых и товарных растворов.
Контроль за качеством входящих и исходящих растворов
Подбор сорбента, направление движения растворов при сорбции, скорость прохождения товарных растворов через сорбент, периодичность послойной разгрузки сорбентов.
Интенсивность и периодичность орошения кучи.
Кратность или периодичность переэкскавации кучи. Резерв до 30% повышения извлечения золота.
Предварительное смешивание руды с реагентами при окомковании и без такового.
Фильтрация, флотация, центрифугирование растворов после сорбции для улавливания тонкоизмельченной фракции насыщенного золотом сорбента. В совокупности с пунктом 9 позволит поднять извлечение до 40%.

Процесс сорбционного цианирования:

Установка аппаратов интенсивного цианирования. Сокращение времени цианирования на 20-30%.
Установка аппаратов для выделения золота и сорбентов из хвостов сорбционного цианирования. Повышение извлечение золота 1-3%.
Фильтрация, флотация, центрифугирование растворов после регенерации сорбентов для улавливания тонкоизмельченной фракции насыщенного золотом сорбента. Повышение извлечения золота 1-5%.

Процесс рудоподготовки (дробление, измельчения):

Выделение критического класса крупности из циклов дробления и измельчения в качестве самостоятельного продукта или направление его в отдельный цикл переработки. Увеличение производительности предприятия до 20-40%
Установление аппаратов крупнокускового обогащения руд перед разными стадиями дробления или измельчения. Повышение извлечения на 5-10%.
Установление статических и динамических аппаратов для извлечения золота из цикла измельчение-классификация. Повышение извлечения золота на 1-3%.
Определение стадийности дробления и измельчения для предотвращения переизмельчения и более четкого разрушения минеральных ассоциаций по местам дислокационных проявлений в кристаллической решетке минералов.

Процесс гравитационного обогащения

Классификация руды перед гравитационным обогащением.
Использование реагентов для гидрофилизации поверхности минеральных частиц.
Использование частично замкнутых циклов в циркуляции промпродуктов.
Модернизация существующего оборудования.

Процесс флотационного обогащения.

Использование пеногонов с гидрофобной поверхностью, а также применение флотации на гидрофобных или тяжелых носителях носителях.
Извлечение золота из промпродуктов и хвостов флотации.
Использование частичного циркулирования промпродуктов.
Фильтрация слива сгустителей.
Прямая фильтрация флотационного концентрата без предварительного сгущения.
Аэрация воды перед флотацией без реагентов и с реагентами

Гидрометаллургическое извлечение золота из измельченной руды

Установка аппаратов интенсивного цианирования
Дробная подача и вывод сорбентов из технологической линии на основании реальных изотерм сорбции по каждому металлу.
Гравитационное выделение свободного золота и флотационное выделение истертого или коллоидного сорбента из хвостов цианирования.
Сорбционное выделение золота из жидкой фазы хвостохранилищ с последующим донасыщением сорбента в основных циклах.

Все эти предложения необходимо предварительно проверять экспериментально для уточнения отдельных параметров, но в целом, применение любого из перечисленных приемов позволит повысить извлечение золота на 2-5%, а в отдельных случаях до 30-40%.

Таким образом, резюмируя вышесказанное, хотелось бы отметить, что перспективы по золотодобыче в Казахстане достаточно большие. Причем это базируется на следующих основных факторах:

Имеется в Государственных фондах материал по геологии, геофизике и т.д., а также по технологии переработки руд практически на все месторождения Казахстана.
Привлечение Казахстанских специализированных государственных предприятий, обладающих огромной базой данных к разработке технологий, регламентов, проектов, применительно к конкретным месторождениям, с авторским надзором и техническим и технологическим сопровождением.
Доступный выбор любого горнодобывающего и перерабатывающего оборудования известных фирм из стран ближнего и дальнего зарубежья.
Благоприятные условия для инвестиций в золотодобычу.

Журнал "Промышленность Казахстана"

Фото: Jeremy Buckingham MLC ( flickr.com )

Показана эффективность использования выщелачивания как одного из освоенных геотехнологических методов добычи минерального сырья. Приведена принципиальная схема совместной переработки руд подземным и кучным выщелачиванием. Раскрыты технико-экономические преимущества способа подземного выщелачивания по сравнению с традиционным горным способом добычи урана. Доказано, что проектируемое предприятие по разработке месторождения методом подземного выщелачивания должно максимально вписаться в существующие в районе хозяйственные, транспортные и другие связи, а также, что необходимо их всесторонне использовать. Определены пути ускоренного внедрения кучного выщелачивания в отечественную практику добычи золота.