Геоизоляция Карьеры Химпром

Кучное выщелачивание

Способ добычи золота с помощью кучного выщелачивания в настоящее время обрел широкое распространение. Кучное выщелачивание предназначено для извлечения драгоценных металлов путем орошения рудного штабеля выщелачивающими растворами.

Технология состоит из различного рода химических реакций и электрофизических процессов.

Кучное выщелачивание это высокорентабельный и экологически безопасный процесс золотодобычи. Технология прочно вошла в практику золотодобычи в США, Канаде, Австралии, ЮАР, КНР, Мексики, Чили и Португалии. Внедрение этой технологии идет быстро и эффективно в России.

Технология кучного выщелачивания

Драгоценный металл извлекается из породы, после чего происходит его растворение в растворе. Этот раствор содержит цианистый натрий, образующийся в процессе орошения руды.

Затем раствор проходит очистку в специально подготовленных фильтрах. И далее, очищенный раствор отправляется на электролиз – процесс непосредственного извлечения металла из раствора. В состав предприятий кучного выщелачивания золота входит сооружение площадки выщелачивания и подстилающей подушки, необходимой чтобы удерживать раствор внутри участка выщелачивания.

Материалы при сооружении площадки кучного выщелачивания

Тип и материал облицовки подстилающей подушки выбираются с таким расчетом, чтобы надежно удерживать содержимое штабеля в заданных габаритах. Материалам облицовки, таким как геомембрана, предъявляют целый ряд следующих требований:

  • они должны быть устойчивы к агрессивному воздействию активных химических токсичных веществ;
  • достаточно долговечны;
  • полностью исключать фильтрацию и диффузию химических составляющих.

Незаменимым материалом подстилающей подушки является геомембрана. Применение геомембраны позволяет предотвратить утечку драгоценного золотосодержащего раствора и защищает почву от попадания цианидов, что не менее важно.

Если провести сравнительный анализ всевозможных материалов то можно прийти к выводу, что использование на территории полигонов кучного выщелачивания геомембраны из полимерных материалов наиболее оптимально.

Кучное выщелачивание, крайне токсичный для экологии процесс. Поэтому высокие антикоррозийные и механические характеристики геомембраны, её стойкость к ультрафиолетовому излучению позволяют создавать долговременную и надежную герметичную систему, способную максимально защитить грунт и подземные воды от продуктов разложения и распада твердых отходов.

кучное выщелачивание сооружение площадки
кучное выщелачивание сооружение площадки

География применения кучного выщелачивания

География использования кучного выщелачивания благородных металлов из различного минерального сырья простирается от Канады с относительно суровой зимой до Центральной Америки с очень жарким климатом и высоким уровнем выпадения атмосферных осадков. Причем это откосится и к сравнительно богатым рудам с содержанием золота свыше 3 грамма на тонну до лежалых хвостов обогащения и отходов химических производств.

Период окупаемости инвестиций

Сроки окупаемости инвестиций в создание промышленных мощностей по добыче золота методом кучного выщелачивания очень малы. Так для многих горнорудных компаний, использующих кучное выщелачивание, срок окупаемости не превышает и одного года. Что является весьма хорошим показателем для инвестора.

В настоящее время для крупнотоннажных бедных месторождений содержание извлекаемого кучным выщелачиванием золота в рудах может быть 0,65 — 0,82 грамм на тонну, а при больших объемах производства, например объем переработки руды в несколько миллионов тонн — 0,35 — 0,65 грамм на тонну.

Многолетняя практика предприятий подтверждает высокую технико-экономическую эффективность технологии. По сравнению с традиционными фабричными технологиями кучное выщелачивание характеризуется низкими капитальными вложениями и эксплуатационными затратами, меньшим энергетическим и водопотреблением, высокой производительностью труда.

кучное выщелачивание золото
кучное выщелачивание золото

Кучное выщелачивание и технологические операции

Переработка руды методом кучного выщелачивания включает следующие технологические операции:

  • Рудоподготовка — 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;
  • Подготовка 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 или кучу;
  • Орошение рудного штабеля цианидными растворами;
  • Выщелачивание золота;
  • Дренаж химических растворов через кучу;
  • Накопление золотосодержащих растворов в емкости и их отстаивание;
  • Извлечение золота из растворов;
  • Плавка осадков — цинковых, катодных;
  • Обезвреживание отработанных рудных штабелей — хвостов выщелачивания;
  • Рекультивацию отвалов и нарушенных земель.

Причины сдерживания технологии

Несмотря на эффективность процесса кучное выщелачивание 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 промышленные установки кучного выщелачивания впервые в СССР на месторождении Васильевское в 1991 г. В Казахстане, и впервые в России, в республике Хакасия на месторождении Майское в 1994 г.

На установке Васильковского ГОКа перерабатывают руды исходной крупности — минус 300+0 мм, с содержанием золота до 2 грамм на тонну. На Майском месторождении ЗАО ЗДК Золотая звезда выщелачивают и более богатую руду с содержанием золота не менее 4 грамм на тонну. Предварительно руду дробят до фракции крупности минус 20+0 мм.

Плавка золота при кучном выщелачивании
Плавка золота при кучном выщелачивании

Извлечение золота из продуктивных растворов

Извлечение золота из продуктивных растворов осуществляют по различным схемам. Так за три года эксплуатации установки кучное выщелачивание на майском месторождении было добыто более 1  тонны золота.

В 1996 г. проведены опытно-промышленные испытания кучное выщелачивание на рудах Куранахского рудного поля и залежи Физкультурная-Холодная Алданского района Якутии.

В 1997 г. пущена в эксплуатацию установка кучное выщелачивание на Сахсарской золоторудной зоне ЗАО ЗДК Золотоая звезда производительностью 300 тыс. т.

В 1998 г. на руде Комсомольской залежи освоена технология кучное выщелачивание.

В 1999 г. на руде Покровского месторождения.

В 2000 г. кучное выщелачивание использовано на руде Бамского месторождения.

Сырье пригодное для технологии кучное выщелачивание

К минеральному сырью, наиболее пригодному для переработки методом кучное выщелачивание, относится сырье, облачающее достаточной пористостью и проницаемостью. Именно эта классификация горных пород обеспечивает доступ цианистых растворов к поверхности благородных металлов и их диффузию растворенных цианистых комплексов металлов в продуктивный раствор. Химический раствор 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.

Читайте также Подготовка песка для бетона

Цель рудоподготовки

Цель рудоподготовки перед процессом кучное выщелачивание — 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 кучное выщелачивание, 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:

  1. с использованием стационарных дробилок и сортировочных комплексов ДСК
  2. с использованием мобильных дробилок и сортировочных комплексов ДСК
золото при кучном выщелачивании сооружение площадки
сооружение площадки при кучном выщелачивании

Проблемы технологии кучное выщелачивание

Проблема, возникающая при переработке золотосодержащих руд методом кучное выщелачивание 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 и именно это приводит к нерентабельности их переработки при кучном выщелачивании.

Эта проблема 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 кучного выщелачивания окомкованного сырья в сравнении с традиционным вариантом сокращается от 2 до 5 раз, а для многих эта операция является обязательной, поскольку без нее последующее кучне выщелачивание практически неосуществимо.

В зависимости от гранулометрического и минерального состава аппаратурно процесс окомкования может быть оформлен различно:

  1. чашевые и барабанные окомкователи
  2. окомкователи из каскада ленточных транспортеров

Методы кучного выщелачивания

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

Первый вариант 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 и выгрузка;
  • относительно короткий и постоянный по времени цикл выщелачивания.

Второй вариант, который наиболее распространен, предусматривает строительство гидроизоляционных площадок одноразового использования из мягких изолирующих покрытий. Это могут быть полиэтиленовые или поливинилхлоридные пленки или листовая резина в сочетании с глинистой изоляцией или без нее. Но 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 площадок должны быть минимальными — сооружаются из местных глин в сочетании с полиэтиленовым покрытием или без такового.

Третий вариант кучного выщелачивания — 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 в соответствии с экологической декларацией.

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.

Формирование рудного отвала — важная и ответственная задача земляных работ, 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 авто самосвалов 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.

Читайте также Гидроклассификатор

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.

От чего зависит выбор метода переработки растворов при кучном выщелачивании

Выбор метода переработки растворов зависит от ряда факторов:

  • наличия примесей — Сu, As, Sb;
  • масштабов производства;
  • соотношением Аu и Ag в растворах.

В промышленной практике золотодобычи методом кучное выщелачивание для извлечения благородных металлов используются три метода:

  1. Метод сорбции на анионит АМ-2Б
  2. Метод сорбции на активный уголь
  3. 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 кучного выщелачивания сорбция на активированный уголь применяется на большинстве зарубежных предприятий, а в России в точм числе 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 кучного выщелачивания Майского месторождения и Сахсарской золоторудной зоне, Покровском и Бамском месторождениях.

Промежуточной богатой продукцией при извлечении благородных металлов из продуктивных растворов кучное выщелачивание 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

Плавка после обжига золотосодержащих материалов осуществляется в тигельной индукционной печи типа ИСТ или в рудно термической печи  производительностью от 1 до 10 кг золота за одну плавку. Кучное выщелачивание подразумевает, что первичные шлаки после дробления рекомендуется подвергать гравитационному обогащению. Золотосодержащие слитки содержат более 80% суммы благородных металлов.

С учетом особенностей кучное выщелачивание для конкретного сырьевого объекта в районе сооружения добывающих и перерабатывающих мощностей необходимо осуществлять мониторинг окружающей среды по двум основным направлениям:

  • охрана воздушного бассейна
  • охрана поверхностных и грунтовых вод

Перед строительством промплощадки плодородный почвенно-растительный слой необходимо складировать в специальные земляные отвалы. После отработки рудного штабеля и его обезвреживания производится сглаживание углов естественного откоса, покрытие глинистым слоем. На глинистый слой отсыпается ранее складированный в отвалы почвенно-растительный слой.

Читайте также Что такое анодирование металлов

94.9