logogoldmining2
LK2 Личный кабинет   
Войти

Регистрация

Тиосульфатное выщелачивание золота: преимущества, недостатки, применение

Верхозин С.С., редактор журнала «Золотодобыча», отдел маркетинга АО "Иргиредмет", канд. филол. наук

Вот уже более ста лет цианирование остается основным процессом извлечения золота из руд. Тем не менее исследования по нецианистым растворителям не прекращаются, и в свете возрастающего давления на отрасль количество таких работ будет только увеличиваться. Одним из наиболее перспективных заменителей цианида считается тиосульфат, который обладает важным преимуществом: он используется в промышленном масштабе.

Цианид и нецианистые растворители

Цианирование остается основным технологическим процессом извлечения золота из руд в современной золотодобывающей промышленности. Метод не теряет своей актуальности и востребованности благодаря отработанности, экономичности, высокому уровню извлечения ценного компонента.

С другой стороны, цианид имеет свои недостатки, и они хорошо известны. Во-первых, цианирование не всегда позволяет добиться удовлетворительного извлечения золота из упорных руд, особенно без предварительного вскрытия сверхтонким измельчением, обжигом и т.п. Во-вторых, цианид высокотоксичен и поэтому представляет опасность для окружающей среды и человека.

С утечкой цианида связано несколько серьезных экологических происшествий [3,4]. В некоторых странах и регионах его применение законодательно запрещают либо ужесточают нормы по концентрации в отходах золотоизвлекательных фабрик (ЗИФ), что влечет за собой повышение расходов предприятия. Именно экология является главной причиной интереса к нецианистым методам извлечения.

Давление на золотодобывающие компании в отношении использования цианида возрастает, и это заставляет отрасль искать альтернативные растворители золота. В контексте нецианистых реагентов обычно говорят о хлориде, тиомочевине, галогенидах, тиосульфате.

Сравнительные преимущества и недостатки различных растворителей указаны в табл. 1.

Таблица 1. Сравнительные преимущества и недостатки растворителей золота [2]

Растворитель

Токсичность

Преимущества

Недостатки

Цианид

Очень высокая

·         Высокий уровень растворения

·         Воздействие на окружающую среду

Хлор

Средняя

·         Апробированная технология

·         Удовлетворительная эффективность

·         Нет примеров крупного промышленного применения

·         Высокотемпературные условия

Галогениды

Низкая

·         Высокий уровень растворения

·         Высокая стоимость

Тиоцианат

Средняя

·         Пригодность для повторного использования

·         Нет примеров крупного промышленного применения

·         Ограниченная доступность

·         Расходы на обезвреживание

Тиомочевина

Средняя

·         Апробированная технология

·         Высокий уровень и скорость растворения

·         Растворение тяжелых металлов наряду с золотом

Тиосульфат

Средняя

·         Низкая стоимость

·         Высокий расход растворителя

Наиболее перспективным растворителем золота среди перечисленных считается тиосульфат, который отличается от конкурентов относительно низкими экологическими рисками, высокой селективностью, малой коррозионностью, приемлемой ценой и, что самое главное, реализован в промышленном масштабе на действующей ЗИФ.

Преимущества и недостатки тиосульфатного выщелачивания

Тиосульфатный процесс изучен более подробно, чем любые другие нецианистые методы. Как и цианирование, он протекает в щелочной среде, следовательно, относительно нетребователен и может быть реализован в кучном или чановом режиме.

Тиосульфатное выщелачивание золота обладает следующими преимуществами перед цианированием [7]:

  • Тиосульфат предлагает сравнимый с цианированием уровень извлечения золота при переработке типичных руд и более эффективен по углистым рудам с природной сорбционной активностью за счет низкого сродства углеродистого вещества с золото-тиосульфатным комплексом [8].
  • Главное преимущество тиосульфатного выщелачивания экология: в отличие от высокотоксичного цианида в процессе используются относительно безопасные реагенты.

Разумеется, тиосульфатное выщелачивание имеет и характерные недостатки, ограничивающие применение этой технологии в золотодобывающей промышленности:

  • Тиосульфатное выщелачивание процесс химически более сложный, чувствительный к изменениям технологических параметров и потому менее надежный, чем цианирование, требующий проведения более глубоких исследований, испытаний и оптимизации [4,7].
  • Чтобы получить сравнимый уровень извлечения золота, концентрация тиосульфата в растворе должна быть существенно выше, чем цианида (например, 5–20 г/л тиосульфата по сравнению с 0,25–1,00 г/л цианида) [7]. Следствием этого является высокий расход растворителя, который зачастую превышает 25, а в некоторых случаях и 100 кг/т руды [9] (цианирование простой кварцевой руды 0,5–1,0 кг/т NaCN). Такой расход, по крайней мере частично, компенсируется более низкой ценой реагента; при этом, однако, возникают сложности, связанные с переработкой хвостов, оборотом и сокращением потерь тиосульфата.
  • Еще один существенный минус тиосульфатного процесса неудовлетворительная сорбция на активный уголь с использованием традиционных методов CIP и CIL [5]. На единственной в мире промышленной ЗИФ, где используется тиосульфатное выщелачивание, в качестве сорбента применяют смолу.

Опытное и промышленное применение тиосульфатного выщелачивания

Работы по нецианистым растворителям золота в основном ограничены научно-исследовательской деятельностью за исключением тиосульфата, ставшего предметом пристального интереса со стороны недропользователей, что в конечном счете позволило реализовать технологию на практике.

Тиосульфатный процесс был испытан в достаточно крупном масштабе компаниями Newmont, Barrick Gold и Placer Dome, которые искали способы переработки упорных, не поддающихся цианированию без предварительного вскрытия золотосодержащих руд из Невады (США).

К примеру, Newmont было реализовано несколько программ по тиосульфатному выщелачиванию, в частности две по прямому выщелачиванию тиосульфатом аммония, две по тиосульфатному выщелачиванию руды с предварительным кучным бактериальным окислением [4]. Во втором случае уровень извлечения золота составил 51–70 %, хотя при традиционном цианировании не превышал 20 %.

Конечно, бо́льшего внимания заслуживает проект Barrick Gold, в рамках которого в 2014 году на невадском руднике Goldstrike (ныне является частью крупнейшего в мире золотодобывающего предприятия Nevada Gold Mines, которое принадлежит Barrick Gold совместно с Newmont) был запущен первый и единственный в мире на данный момент промышленный цикл тиосульфатного выщелачивания.

Руды на Goldstrike двойной упорности, содержат сульфиды и углеродистое вещество источник природной сорбционной активности, поэтому их переработка обычным цианированием не принесла удовлетворительных результатов.

Исследования тиосульфатного выщелачивания проводились Barrick Gold около 15 лет. В 2005 году был дан старт испытаниям, в том числе полупромышленным, с целью установления и проверки основных технологических параметров на материале руд различного типа, запущена опытная установка производительностью 600 т/ч, моделировавшая весь цикл переработки, от выщелачивания до электролиза. Извлечение золота в этот период составляло 75–80 % [4].

Первое золото по процессу было получено осенью 2014 года. Всего же за первые 12 месяцев функционирования было переработано около 3 млн т руды, произведено 7 т драгоценного металла [1].

На территории комплекса Carlin, частью которого является рудник Goldstrike, есть несколько производственных участков, на которых перерабатывается руда, добываемая открытым и подземным способами. Она сортируется по содержанию золота, степени окисления, упорности, близости источника к той или иной фабрике.

Шихта упорных руд предварительно обрабатывается в автоклавах в щелочных или кислых условиях в зависимости от доли карбонатов и сульфидов в питании. Продукт автоклавов смешивается и направляется на выщелачивание тиосульфатом кальция, сорбция осуществляется по методу «смола в растворе выщелачивания» (RIL). Технологическая схема представлена на рис. 1.

Thiosulphate 1

Рисунок 1. Технологическая схема переработки упорных руд и тиосульфатного выщелачивания на золотодобывающем комплексе Carlin [6]

Выбор тиосульфата кальция объясняется тем, что по сравнению с тиосульфатом аммония он действует в более широком диапазоне pH (по меньшей мере 7–10), его использование позволяет избежать выбросов аммиака и сократить накопление растворенных твердых частиц в растворе выщелачивания [4].

На предприятии действуют два параллельных цикла тиосульфатного выщелачивания RIL (по семь чанов в каждом). Смола перекачивается противотоком пульпе. Сорбент, частично свежий, частично оборотный, возвращается в первый чан и направляется на элюирование и извлечение золота. Пульпа выходит из последнего чана, отправляется на сгуститель хвостов и после него в отдельное хвостохранилище [6]. Производительность в 2022 году 995 тыс. т, извлечение золота 72 % (по автоклавному окислению).

Использование метода RIL по углистым рудам с природной сорбционной активностью практически вдвое повышает извлечение золота, при этом смола не только выводит драгоценный металл из раствора, препятствуя его потере с углеродистым веществом, но также сорбирует политионаты и таким образом нейтрализует возможность пассивации [4].

Заключение

Несмотря на большое количество работ по методам нецианистого выщелачивания золота, нельзя сказать, что в краткосрочной перспективе они могут составить конкуренцию цианированию. даже на Carlin запасы руд для тиосульфатного процесса, согласно прогнозам, исчерпаются уже в 2024 году, после чего комплекс перейдет на автоклавное окисление цианирование.

Интерес к тиосульфатному процессу, тем не менее, не ослабевает. Так, например, в июле 2017 года Государственное объединение научных и прикладных исследований Австралии (CSIRO) совместно с компанией Eco Minerals Research дало старт демонстрационным испытаниям тиосульфатного процесса собственной разработки.

На участке рядом с г. Мензисом в Западной Австралии была запущена передвижная опытная установка чанового выщелачивания золота, показавшая возможность применения процесса при низких капитальных затратах и высокой степени извлечения драгоценного металла.

В 2019 году CSIRO передала права на процесс австралийской Clean Earth Technologies, а весной нынешнего года были опубликованы предварительные результаты металлургических испытаний, проведенных на материале пробы руды с участка Cajueiro (Бразилия).

В рамках испытаний руда измельчалась до крупности 80 % класса минус 75 мкм и отправлялась на тиосульфатное выщелачивание в агитационном режиме. В соответствии с представленной информацией уровень извлечения золота по данному процессу составил 92 % спустя 24 часа. В параллельных опытах по цианированию было извлечено 91 % золота.

Ранее процесс тиосульфатного выщелачивания золотосодержащих руд прошел испытания в лабораториях SGS Australia и самой CSIRO. Организацией разработка позиционируется как альтернатива цианированию, ориентированная на те предприятия, которые не могут использовать цианид в силу объективных причин либо работают на месторождениях в труднодоступных регионах.

Список использованных источников

  1. Choi, Y. Selecting the Best Process for the Treatment of a Refractory Gold Ore – Barrick's Experience. Proceedings of ALTA 2016 Gold-PM Sessions, 26-27 May 2016.
  2. Gokelma, M., Birich, A., Stopic, S., Friedrich, B. A Review on Alternative Gold Recovery Reagents to Cyanide. Journal of Materials Science and Chemical Engineering, 2016, 4, 8–17.
  3. Hilson, G.; Monhemius, A.J. Alternatives to cyanide in the gold mining industry: What prospects for the future? J. Clean. Prod. 2006, 14, 1158–1167.
  4. La Brooy, S. Fixing the Cyanide Issue – Alleviation or Replacement? Proceedings of the 22nd International Conference ALTA. 2017.
  5. Mahmoud, M., Awad, H.M. (2019). Improved recovery of gold and silver from thiosulfate solution on activated carbon in presence of ammonium persulfate. Physicochemical Problems of Mineral Processing, 55(5), pp.1271–1285.
  6. Nevada Gold Mines LLC – Carlin Complex Technical Report NI 43-101. March 25, 2020.
  7. Thiosulphate Leaching – An Alternative to Cyanidation in Gold Processing. SGS Minerals Services – T3 SGS 869, 10-2008.
  8. Wan, R.Y.; LeVier, K.M. Solution Chemistry Factors for Gold Thiosulfate Heap Leaching. Int. J. Miner. Process. 2003, 72 (1−4), 311−322.
  9. Xu B., Kong W, Li Q, Yang Y, Jiang T, Liu X. A Review of Thiosulfate Leaching of Gold: Focus on Thiosulfate Consumption and Gold Recovery from Pregnant Solution. Metals. 2017; 7(6):222.

"ЗОЛОТОДОБЫЧА" № 11 (300), НОЯБРЬ 2023 ГОДА

© АО "Иргиредмет", 2024

 
АО "Иргиредмет"
НАШ АДРЕС:
664025, Российская Федерация, г.Иркутск, б-р Гагарина, д.38
  • ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКОЕ СОГЛАШЕНИЕ
 
logotip goldmining footer
 
 
 
 
QR-Code dieser Seite
© 2024. Все права защищены, правообладатель акционерное общество "Иркутский научно-исследовательский институт благородных и редких металлов и алмазов". Запрещается использование любых материалов сайта на других ресурсах без согласования с администрацией сайта. За содержание рекламных материалов и объявлений ответственность несет рекламодатель. За содержание статей ответственность несут АВТОРЫ. Статьи отражают личное мнение авторов и предоставляются исключительно для целей ознакомления.
Задать вопрос
We use cookies
Мы используем cookie. Внимание, продолжая пользоваться сайтом, вы соглашаетесь с использованием файлов cookie?