Продление сезона кучного выщелачивания золота

Собенников Р.М., младший научный сотрудник лаборатории металлургии АО "Иргиредмет"

Температурный режим – важный фактор кучного выщелачивания, особенно для золотодобывающих предприятий в регионах с холодным климатом. Чтобы продлить сезон работы и повысить производительность в условиях низких температур, специалистами Иргиредмета был разработан специальный метод сухого окатывания руды.

Применение кучного выщелачивания

За последние полвека в мировой золотодобывающей промышленности получила существенное развитие технология кучного выщелачивания.

В промышленном масштабе для извлечения золота и серебра кучное выщелачивание начали использовать в 1969 году на руднике Cortez в США [1]. Основоположником применения этой технологии в СССР и России является Иргиредмет.

Впервые кучное выщелачивание институт запустил на Васильковском месторождении в Казахстане в 1991 году. В 1994 году заработала первая промышленная установка в России – на месторождении Майское артели старателей "Саяны" в Республике Хакасия.

За последующие годы при участии Иргиредмета было введено в эксплуатацию более 40 объектов кучного выщелачивания в России, Казахстане и Иране. В копилке института – промышленный опыт внедрения технологии как для небольших, так и для крупных золотодобывающих компаний: "Полюса", ЮГК, Nordgold, "Селигдара", "Казахалтына", "Казцинка" и др.

Востребованность кучного выщелачивания обусловлена характерными преимуществами этой технологии [2]:

• исключением дорогостоящего процесса тонкого измельчения;
• сравнительно небольшими объемами строительства;
• возможностью отработки небольших, но богатых по содержанию золота залежей в отдаленных районах, где нецелесообразно строить предприятия;
• возможностью полной автоматизации и контроля процесса, простотой аппаратурного оформления;
• снижением материалоемкости и энергоемкости производства;
• расширением сырьевой базы за счет вовлечения в отработку забалансового сырья;
• исключением строительства обогатительных фабрик;
• существенным сокращением сроков ввода месторождения в отработку в связи с меньшими объемами капитального строительства, трудовыми затратами, количеством оборудования;
• гибкостью, позволяющей приостанавливать выщелачивание в неблагоприятные периоды года.

Возможности применения кучного выщелачивания определяются несколькими основными факторами [1]:

• типом руды: извлечение ценного компонента зависит от типа перерабатываемой руды и ее минералогических характеристик;
• климатическими условиями: идеальный климат для кучного выщелачивания – полузасушливый, однако применяется эта технология в самых разных регионах, от Сибири до Африки;
• проницаемостью кучи и эффективностью движения выщелачивающего реагента: одно из главных требований при строительстве участка кучного выщелачивания – высокая и равномерная проницаемость кучи;
• расходом выщелачивающего раствора, концентрацией цианида, продолжительностью.

Влияние климата на кучное выщелачивание

По сравнению с фабричной схемой кучное выщелачивание зависит не только от скорости растворения золота, но и от внешней диффузии – подвода выщелачивающего реагента к частицам золота и отвода образовавшегося в результате реакции золотого комплекса.

Значительное влияние на внешнюю диффузию оказывает трещиноватость, наличие глинистой составляющей – и температурный режим. При понижении температуры растворы становятся более вязкими, внутри штабеля происходит выпадение солей, что может привести к колебаниям технологических параметров выщелачивания в холодный период.

Вопрос влияния температурного режима на кучное выщелачивание имеет особое значение для российских золотодобывающих предприятий. Многие из них расположены в холодных регионах, в областях с резко континентальным климатом, когда разница температуры окружающей среды может достигать 60 °С.

Чтобы изучить влияние климата на кучное выщелачивание, Иргиредметом были проведены многолетние исследования. Специалисты института проанализировали технологические параметры извлечения золота при различной температуре и динамику ее изменения внутри штабеля в течение года в одном из самых холодных регионов России – в Республике Саха (Якутия) [3].

В самый жаркий период года, в августе, температура воздуха колебалась на уровне 30 °С, в самый холодный, в январе, – опускалась до –38 °С. Перепад составил 68 °С. Температура руды в штабеле летом была установлена на уровне 18 °С и постепенно снижалась вплоть до конца весны следующего года, достигая минимального значения в 5 °С. Глубина промерзания составила 1,5 м.

На основании полученных данных были проведены колонные тесты. В институте была спроектирована и смонтирована термостатированная комната с колоннами для выщелачивания руды, перистальтическими насосами, сорбционными колонками и системой орошения. Конструкция комнаты позволяла регулировать внутреннюю температуру от 1 до 30 °C с точностью ±1 °C.

Тесты показали, что степень извлечения золота из всех колонн превышает 90 %, однако динамика процесса при регулировке температуры изменялась. Различалось количество растворов, пропускаемых через единицу массы руды при температуре 5 и 18 °C: в первом случае оно составляло 1:1, во втором – 0,6:1. При этом данный параметр незначительно зависел от плотности орошения и подогрева растворов.

Переходной коэффициент при работе в летний период к зимнему составил 1,7. При одинаковой плотности орошения продолжительность выщелачивания рудного штабеля в холодный период оказалась в 1,7 раза больше, чем в теплый: если в теплый период года руда выщелачивалась в течение 60 суток, то в холодный период – в течение 102 суток.

Метод продления работы кучного выщелачивания

Чтобы продлить сезон укладки, обеспечить возможность перехода на круглогодичный режим работы и повысить производительность участка кучного выщелачивания, специалисты Иргиредмета разработали и испытали метод окатывания руды без использования воды.

В лаборатории металлургии была сконструирована лабораторная установка (рис. 1), моделирующая процесс перекатывания руды крупностью –60 мм по конвейеру во время отсыпки рудных штабелей. Материал пересыпался несколько раз с цементом.

Рисунок 1. Лабораторная установка для моделирования перекатывания руды

Далее проводились исследования по определению фильтрационных свойств перемешенного материала. На рис. 2 показан график зависимости скорости фильтрации от расхода цемента и количества пересыпов.

Рисунок 2. Скорость фильтрации в зависимости от расхода цемента и количества пересыпов

По результатам исследований фильтрационных свойств руды оптимальным был выбран вариант с расходом 10 кг цемента на 1 т руды и 16 пересыпами. Этот режим был испытан в двух технологических схемах кучного выщелачивания: классической и с сухим окатыванием. В первом случае использовался чашевый окомкователь, во втором – опытная установка (рис. 3).

На рис. 4 показана кинетика выщелачивания золота в течение 35 суток, в табл. 1 – технологические параметры тестов.

Рисунок 3. Опытная установка для испытания кучного выщелачивания

Рисунок 4. Кинетика выщелачивания золота в колонне с классическим окомкованием (а) и сухим окатыванием (б)

Таблица 1. Технологические параметры испытания кучного выщелачивания

Выводы

В табл. 2 представлены обобщенные результаты исследования. Было установлено, что разработанный метод, по сравнению с классическим окомкованием, позволяет повысить максимальную концентрацию золота в продуктивном растворе с 3,12 до 4,22 мг/л, снизить среднее содержание драгоценного металла в хвостах с 0,1313 до 0,0683 г/т, увеличить извлечение Au с 88,2 до 94,2 %.

Таблица 2. Результаты выщелачивания золота с классическим окомкованием и сухим окатыванием

Важно, что метод сухого окатывания обеспечивает продление сезона и возможность эффективной эксплуатации участка кучного выщелачивания при более низких температурах. Это преимущество имеет большое значение для регионов с холодным климатом, в которых расположено множество российских золотодобывающих предприятий.

Список использованной литературы

1. T.J. Manning, D.W. Kappes, Chapter 25 – Heap Leaching of Gold and Silver Ores, Editor(s): Mike D. Adams, Gold Ore Processing (Second Edition), Elsevier, 2016, Pages 413-428, ISBN 9780444636584, https://doi.org/10.1016/B978-0-444-63658-4.00025-6.
2. Шипнигов, А. А., Епифоров, А. В., Собенников, Р. М., Мусин, Е. Д. Особенности разработки технологии кучного выщелачивания руд [Текст] / А. А. Шипнигов, А. В. Епифоров, Р. М. Собенников, Е. Д. Мусин // Золотодобыча. – 2023. – № 10 (299). – С. 23–26.
3. Мусин, Е. Д., Ращенко, А. Ф., Иванец, С. А., Григорьев, С. Г., Ершов, В. П. Особенности проведения исследований по кучному выщелачиванию для предприятий, работающих в резко континентальном климате [Текст] / Е. Д. Мусин, А. Ф. Ращенко, С. А. Иванец, С. Г. Григорьев, В. П. Ершов // Золотодобыча. – 2021. – № 12 (277). – С. 7–11.

"ЗОЛОТОДОБЫЧА" № 12 (313), ДЕКАБРЬ 2024 ГОДА

© АО "Иргиредмет", 2025