Разработка бессточной технологии цианирования высокопирротиновой золотосодержащей руды
Бывальцев А.В., ведущий научный сотрудник лаборатории гидрометаллургии АО «Иргиредмет», канд. техн. наук
Дементьев В.Е., генеральный директор АО «Иргиредмет», канд. техн. наук
Хмельницкая О.Д., заведующая лабораторией гидрометаллургии АО «Иргиредмет», канд. техн. наук
Цианирование – относительно простая, экономичная и устоявшаяся технология переработки золотосодержащих руд, которая, в зависимости от особенностей материала, например, минералогического и гранулометрического состава, может быть единственным приемлемым способом извлечения ценного компонента. Так, например, гравитационные и флотационные методы малоэффективны по рудам, содержащим мелкое золото и большое количество пирротина. Данный минерал в силу своей высокой химической активности обуславливает упорность сырья к цианированию. Более того, при его переработке образуются вредные и токсичные соединения, снижение воздействия которых на процесс и обезвреживание требуют разработки соответствующих технологических решений.
В 2019–2021 годах в Иргиредмете была изучена руда одного из отечественных месторождений с содержанием золота ~3,3 г/т. Минералого-технологические исследования показали, что руда обладает уникальными свойствами, обусловленными высоким содержанием пирротина, – на уровне 25–30 %.
Золото в руде мелкое, тонкое и тонкодисперсное (доля частиц крупностью минус 0,07 мм – 95,8 %, минус 0,15 мм – 100 %), что определяет низкую эффективность гравитационного обогащения, которое позволяет извлечь только 5–10 % золота при выходе концентратов не менее 1 %.
Флотационные методы также не дают удовлетворительных результатов, так как пирротин является носителем золота, и для достижения приемлемых показателей выход концентрата должен быть не менее 60 %.
Несмотря на то, что пирротин – носитель золота, оно, согласно рациональному анализу, находится в руде преимущественно в цианируемой форме – 88 %, тонко вкраплено в пирротин – 10 %, в породообразующие минералы – 2 %. Указанные особенности минерализации золота обусловили выбор технологии прямого цианирования, которая оказалась единственным способом, обеспечивающим приемлемые показатели извлечения Au. Однако именно для этой технологии в наибольшей степени реализуется упорность руды, которая проявляется в высокой химической активности пирротина. Кроме того, в руде присутствует 0,4–0,8 % элементной серы, которая в еще большей степени активна в цианистом процессе.
Пирротин и сера настолько активны, что фактически начинают выщелачиваться при измельчении руды в щелочной среде (на оборотных растворах). При этом образуются сульфиды и полисульфиды, наличие которых может быть визуально установлено по характерному ярко выраженному желто-зеленому цвету жидкой фазы пульпы (слива сгустителя).
FenSn+1 + 2nO2 + 2nOH- = nFe(OH)2 + nSO42- + S0↓
4S0 + 6OH- = S2O32- + 2S2- + 3H2O /// nS0 + S2- = Sn+12-
Указанные анионы в растворенном виде наиболее вредны, так как количественно реагируют с О и NaCN, необходимыми для выщелачивания золота. Вместе с тем и первичный (нерастворенный) пирротин также напрямую реагирует с добавляемыми реагентами, хоть и проигрывает водорастворимым формам в кинетическом отношении:
Sn2- + CN- = Sn-12- + SCN-
4FenSn+1 + (4n + 4)CN- + 3nO2 + 6nH2O = 4nFe(OH)3↓ + (4n + 4)SCN-
При цианировании в первую очередь встает проблема накислораживания пульпы, так как после измельчения растворенный кислород отсутствует в жидкой фазе, и при добавлении NaCN выщелачивание золота не происходит, хотя NaCN активно реагирует с пульпой. Кислород появляется в пульпе лишь через 72 часа непрерывной аэрации при максимальном расходе воздуха 0,1 нм3 на 1 м3 пульпы в минуту. Следует пояснить, что указанный показатель расхода воздуха в 2 раза больше, чем в типовых пневматических агитаторах, и находится на пределе технических возможностей стандартного агитационного оборудования. Кроме того, генерация воздуха в таком количестве потребовала бы существенных энергозатрат – 90–100 кВт∙ч на 1 т руды. Последующее цианирование проаэрированной пульпы характеризуется высоким расходом NaCN (9,3 кг/т), что в совокупности значительно снижает экономическую целесообразность переработки руды.
Решением указанных выше затруднений стало использование при переработке руды добавки PbO в количестве 1,2 кг/т. В водной среде этот реагент является источником ионов Pb2+, которые осаждают S2- из жидкой фазы в виде PbS. При избытке Pb2+ в растворе осадок PbS образуется и на реакционной поверхности пирротина, пассивируя ее. Благодаря использованию PbO эффективная продолжительность аэрации была снижена с 72 до 32 часов с пропорциональным сокращением энергозатрат, а расход NaCN уменьшен с 9 до 6 кг/т.
Основной токсичной примесью в хвостах цианирования является тиоцианат-ион. Для обезвреживания хвостов были испытаны методы хлорирования и озонирования в вариантах с прямым окислением пульпы и противоточной декантационной отмывкой хвостов с окислением жидкой фазы. Испытанные методы показали низкую эффективность (остаточная концентрация CNS превышает предельно допустимую на один-два порядка) при крайне высоком расходе реагентов (активный хлор – 14–30 кг/т, озон – 25–70 кг/т), что ставит под сомнение экономическую целесообразность переработки руды.
Решением данной проблемы стала схема полного водооборота – с фильтрацией необезвреженных хвостов, полусухим складированием кеков и полным оборотом жидкой фазы в цикл рудоподготовки. Специальные исследования подтвердили возможность оборотного использования растворов без снижения показателей цианирования.
Данная технология была испытана в опытно-промышленном масштабе на крупнотоннажной пробе руды. По результатам испытаний извлечение золота составило 83,7 % при расходе CaO – 18 кг/т, NaCN – 4,6 кг/т, PbO – 1,2 кг/т, воздуха – 470 нм/т.
Следует отметить, что повышение извлечения золота для данной руды возможно посредством увеличения продолжительности аэрации и расхода NaCN, однако расчеты показывают отрицательную рентабельность этих мероприятий.
В настоящее время разработан технологический регламент и ведется проектирование предприятия по предложенной технологии.
© АО «Иргиредмет», 2023
Личный кабинет