Решения для химической промышленности в области добычи золота
Извлечение золота является одним из самых сложных химических процессов в горнодобывающей промышленности, требующим подбора подходящих материалов и контроля технологий на каждом этапе извлечения. Каждый этап процесса — от подготовки руды до извлечения цианида, извлечения углерода, элюата, электролиз и окончательную очистку, зависит от высокой эффективности химических веществ, что позволяет максимально увеличить выход золота, минимизировать эксплуатационные расходы и обеспечить соответствие более строгим экологическим стандартам. Надежные партнеры в области химии предлагают не только отдельные материалы, но и комплексные решения, адаптированные к конкретным условиям эксплуатации, для всего технологического цикла переработки золота.
Технологическая схема добычи золота и химические материалы
Этап 1: Дробление и измельчение
Перед началом любой химической обработки руду необходимо измельчить и растолочь до порошкообразного состояния, чтобы отделить золотые частицы от субстрата и уменьшить размер зерен, что обеспечит достаточный контакт руды с выщелачивающим раствором. Этот этап носит чисто механический характер, однако последующие химические процессы являются весьма эффективными для достижения нужной степени измельчения — обычно 75–150 микрометров для традиционных циклов выщелачивания. Чрезмерное измельчение повышает затраты на электроэнергию и приводит к образованию избыточного количества мелких фракций, что затрудняет последующее разделение жидких фаз, тогда как недостаточное измельчение удерживает золото в неповрежденной породе, снижая общий выход. Таким образом, правильное проектирование и управление схемой измельчения имеют решающее значение для оптимизации использования химиката и извлечения золота на последующих этапах.
Этап 2: Выщелачивание цианидом
Традиционное выщелачивание (предварительная CIP-очистка)
В стандартном процессе цианирования измельченная рудная пульпа обрабатывается раствором щелочи (pH 10,5–11,5) в серии перемешивающих емкостей с целью растворения золота в растворимый комплекс золота с цианидом (Au(CN)₂n). Для поддержания реакции окислительного растворения в систему подают кислород или воздух. Продолжительность выщелачивания обычно составляет от 24 до 48 часов, в зависимости от минералогического состава руды, содержания золота и скорости расхода цианида. Эффективный контроль pH имеет решающее значение — недостаток щелочи приводит к образованию ядовитого газа HCN (цианистого водорода), тогда как избыток извести повышает затраты на реагент и может привести к инактивации поверхности металла. Концентрация цианида, растворённый кислород (DO) и температура являются основными факторами, позволяющими оптимизировать динамику растворения золота и общую эффективность выщелачивания.
Необходимые химические материалы:
Активированный уголь
Цианид натрия
Предварительная обработка методом окисления под давлением (POX)
В случае тугоизвлекаемых золоторудных месторождений, где золото заключено в сульфидных минералах, таких как пирит или арсенопирит, при традиционном цианировании достигается недопустимо низкий коэффициент извлечения. Перед выщелачиванием применяется предварительная обработка (POX) для окисления сульфидной матрицы при повышенной температуре и давлении (180–225 °C, 20–35 бар), что позволяет высвободить заключенное в сульфидах золото и сделать его доступным для последующего цианидного выщелачивания. Для того чтобы приступить к цианированию, необходимо полностью растворить кислотно-окислительную пасту. Хотя технология POX является капиталоемкой, она позволяет добывать значительно больше золота, чем это возможно в случае других экономически жизнеспособных тугоизвлекаемых месторождений, и её всё чаще используют по всему миру по мере истощения более качественных рыхлых месторождений.
Необходимые химические материалы:
Цианид натрия
Предварительная обработка методом биологического окисления (BIOX)
Биоокисление — это альтернативный метод предварительной обработки серсодержащих тугоплавких золотоносных руд с использованием природных кислотообразующих бактерий (преимущественно Acidithiobacillus ferrooxidans и Azidithiobacillus тиооксиданс) для окисления сульфидных руд при средней температуре (35–45 °C). Технология BIOX отличается более низкими капитальными затратами и энергозатратами по сравнению с технологией POX, что делает её привлекательным вариантом для средних предприятий по добыче огнеупорных руд. Окисленный биологическим способом осадок очищается, нейтрализуется и передаётся на обычный цианирование. Для обеспечения активности бактерий и постоянной скорости окисления на протяжении всего цикла биологического окисления необходим тщательный контроль pH и температуры, а также добавление питательных веществ.
Необходимые химические материалы:
Цианид натрия
Этап 3: Адсорбция углерода
CCIP (углерод в целлюлозе)
В контуре CIP, после завершения цианидной экстракции, активированный уголь поступает в серию емкостей с перемешиванием. Уголь движется в противоположных направлениях по шламовой смеси и постепенно поглощает комплексы цианида золота из раствора по мере увеличения времени контакта в каскаде резервуаров. На каждом этапе насыщенный уголь отфильтровывается из шлама: более тяжелый уголь перемещается в сторону элюции, а новый или регенерированный уголь — в конец конвеяра. CIP является промышленным стандартом для переработки свободноизвлекаемых руд, не содержащих прегеля. Эта технология признана простой в эксплуатации, масштабируемой и обеспечивающей стабильную производительность при переработке широкого спектра руд и различных содержаний золота.
Необходимые химические материалы:
Активированный уголь
Цианид натрия
Предварительная обработка методом окисления под давлением (POX)
CIL представляет собой сочетание экстракции и адсорбции углерода в одной емкости, причем активированный уголь присутствует на протяжении всего процесса производства цианидом. Данная схема специально предназначена для руд, склонных к предварительному гелеобразованию, в которых природные углеродсодержащие минералы в руде конкурируют с технологическим углем за адсорбцию растворенного золота. Благодаря одновременному введению активированного угля и цианида технологический уголь может конкурировать с гелеобразующими минералами и захватывать золото до того, как оно будет безвозвратно утрачено. Для технологии CIL обычно требуется больший запас углерода по сравнению с технологией CIP, что подвергает углерод более агрессивным механическим воздействиям; именно поэтому износостойкость играет особенно важную роль при выборе углерода для применения в процессах CIL.
Необходимые химические материалы:
Активированный уголь
CIC (углерод в колонке)
CIC является предпочтительным способом извлечения золота в процессе кучного выщелачивания, при котором золотосодержащий осадок отделяется от руды и закачивается в плотную, уплотненную колонну PAC. Осветление раствора позволяет обеспечить значительно более высокий поток при минимальном износе угля, что делает технологию CIC весьма эффективной при переработке больших объемов и на месторождениях с низким содержанием золота. Колонны работают последовательно — начальная, промежуточная и доочистная — для обеспечения полного извлечения золота до того, как отработанный раствор вернётся на кучу. Для работы CIC требуется хорошая пропускная способность угля, устойчивого к биологическому загрязнению, вызванному длительным воздействием органических веществ.
Необходимые химические материалы:
Активированный уголь
Гидроксид натрия (NaOH)
Этап 4: Элюция (страйпинг)
Из адсорбционного контура активированный уголь транспортируется в элюционную колонну, где цианидное соединение золота удаляется с поверхности угля и возвращается в концентрирующий раствор с помощью нагретого щелочного цианидного раствора. Двумя наиболее распространёнными методами элюции являются AARL (ARL) с последовательными ступенями промывки водой и цианирования щелочью при температуре около 110 градусов Цельсия, а также ZADRA (где раствор цианида щелочи непрерывно протекает через колонну при температуре 90–95 °C). Оба процесса дают элюат с высоким содержанием золота, который направляется на электролиз для извлечения золота. Тщательная элюция имеет решающее значение — неполностью очищенный углерод, возвращаемый в адсорбционный контур, содержит остаточный запас золота, который снижает эффективную производительность контура и напрямую снижает коэффициент извлечения.
Необходимые химические материалы:
Гидроксид натрия (NaOH)
Этап 5: Электролиз
Богатый золотом элюат, образующийся в процессе элюции, проходит через электролизные ячейки, где под действием постоянного электрического тока золото — вместе с соосаждаемым серебром и другими металлами — осаждается из раствора на катоды из стальной ваты. Обедненный электролит (бесполезный элюат) возвращается в контур элюции для повторного использования. Осадок с положительного электрода, содержащий отложения золота, регулярно собирается, очищается и отправляется на плавильный завод. Эффективность электролизного извлечения зависит от концентрации золота в элюате, проводимости раствора и рабочей температуры. Поддержание чистоты и отсутствия накипи в ячейках, а также контроль химического состава электролита имеют решающее значение для обеспечения высокой эффективности тока и максимальной чистоты осадочного золота.
Необходимые химические материалы:
Лауретсульфат натрия
Этап 6: Плавка и рафинирование
Золотосодержащий катодный шлам, полученный в процессе электролита, сушат, смешивают с флюсами и плавят в индукционной или газовой печи при температуре примерно 1 100–1 200 °C с целью получения слитков «доре» — необработанного золото-серебряного сплава — для отправки на аффинажный завод. Выбор флюса имеет решающее значение: смесь флюсов должна эффективно выплавлять примеси недрагоценных металлов, включая железо, медь и свинец, сохраняя при этом жидкий, легко отделяемый шлак. Чистота доре на этом этапе обычно колеблется от 60 до 95% золота в зависимости от минералогии руды и эффективности предшествующих технологических процессов. Окончательная аффинажная переработка до чистоты 99,99% (4N) золота осуществляется на специализированном заводе по аффинажу драгоценных металлов методом хлорирования (метод Миллера) или электролиза (метод Вольвилля).
Необходимые химические материалы:
Лауретсульфат натрия
Этап 7: Переработка хвостов и обезвреживание цианидов
В контуре CIP/CIL остаются остатки цианида, цианистых соединений и микроколичества тяжёлых металлов, которые необходимо обработать перед сбросом или хранением в соответствии с экологическими требованиями. Международный кодекс по обращению с цианидом (ICMC) устанавливает общепринятые критерии сброса цианида. Метод INCO SO₂/Air является наиболее часто применяемым способом уничтожения цианидов: он окисляет свободный цианид и слабокислый цианид (WAD) до менее токсичной формы — цианида, а в конечном итоге — до азота и карбоната. На этапе доочистки также может применяться активированный уголь для удаления остаточных органических загрязнителей и микроколиностей металлов из сточных вод после очистки перед окончательным сбросом.
Необходимые химические материалы:
Лауретсульфат натрия