ТЕХНОЛОГИЯ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ЗОЛОТОМЫШЬЯКОВОГО СЫРЬЯ

Ещё в конце XX столетия в нашей стране основная масса (более 70%) золота добывалась из россыпей, в то время как в зарубежной практике ~ 98% золота получали из коренных золоторудных и комплексных месторождений и только ~ 2% – из россыпных. Однако уже в то время разведанные запасы отечественного россыпного золота составляли лишь 19% от общих запасов и не могли на перспективу обеспечить необходимую для страны добычу ценного металла. В то же время  примерно три четверти золотого потенциала России (в том числе 90% запасов коренного золота) приходятся на районы Сибири и Дальнего Востока, на районы, где слабо развита инфраструктура, имеется дефицит рабочей силы и квалифицированных кадров, назрели социальные и экологические проблемы [1,с.6].  Чтобы сохранить темпы добычи ценного металла, России, по примеру  зарубежья, необходимо основное внимание уделить отработке коренных золоторудных месторождений. Решение этой задачи связано с преодолением не только перечисленных проблем. Наиболее существенным препятствием здесь  является отсутствие разработанных на промышленном уровне эффективных, энергосберегающих и экологически безопасных технологий переработки данного сырья.

Установлено, что на ближайшую перспективу ~ 75% прогнозируемых ресурсов и ~ 50% запасов золота сосредоточено в различного рода рудном сырье. Отсюда, очевидно, что стратегия развития данной отрасли в наступившем столетии будет целиком определяться переработкой рудного сырья, значительную часть которого представляют упорные  мышьяксодержащие руды. Так, например, концентраты Нежданинского и Кучусского месторождений Якутии при концентрации в них 21-150 и ~40 г/т золота содержат до 7 и 5% мышьяка в форме арсенопирита и лёлленгита [2,с.60].

Данный тип сырья, в котором значительная часть золота, как показали многочисленные исследования [3,с.60-65; 4,с.36-41; 5,с.4-7; 6,с.43-63; 7,с.98-99; 8,с.463-487], находится в виде так называемого «невидимого» золота (тонкодисперсного, коллоидного состояния или входит непосредственно в кристаллическую решётку матричных минералов пирита и арсенопирита), не может быть переработан традиционными способами. Без предварительного вскрытия минералов извлечение золота возможно в пределах от 10 до 70% в зависимости от состава сырья [9,с.16-18; 10,с.159-164 и др.]. В случае их переработки  на золотоизвлекательных фабриках (ЗИФ)  с переводом арсенопирита в хвосты в них концентрируется и уходит в отвал  всё «невидимое» золото, а при сохранении арсенопирита в концентрате мышьяк поступает в технологический передел и необходима дополнительная операция по его выводу  из процесса. Для полного извлечения золота и удаления из процесса мышьяка в большинстве используют окислительный обжиг [2,с.70; 9,с.30] с применением различных вариантов печных агрегатов и технологий: в многоподовых, барабанных печах, кипящем слое (КС), или проводят кислотное вскрытие, хлорирующий обжиг [2,с.59; 11,с.250-251]. Для более полного извлечения металлов процесс кислотного вскрытия предложено вести в автоклавах [12,с.15-20].

В конце XX столетия получили развитие работы с использованием биовыщелачивания для вскрытия сульфидных и арсенидно-сульфидных руд и концентратов тяжёлых цветных и благородных металлов [13,с.14-18,с.20-23,с.46-48,с.66-70]. Данная технология начала осваиваться в ряде стран зарубежья, в России компанией «Полюс» на Олимпиадинском (Иркутская обл.) и Нежданинском (Якутия) месторождениях золота. Серьёзным недостатком этой технологии является её экстенсивность. Кроме этого она требует дополнительного тонкого измельчения материала, выполнения жёстких температурных и временных режимов. Для сокращения длительности процесса ведутся разработки по замене чановых ёмкостей на аппараты колонного типа.

При окислительном обжиге мышьяк в конечном итоге в виде арсената кальция направляется в отвал на захоронение. Во всех других перечисленных процессах мышьяк выводится в форме скородита или его гидроксосолей (с содержанием от 8 до 23% As) и захоранивается в отвалах или прудах-отстойниках обогатительных фабрик. Все получаемые малорастворимые соли мышьяка в условиях хранения в насыпных отвалах или прудах-отстойниках  подвергаются гипергенезу с образованием растворимых форм мышьяка с последующей его миграцией в окружающую среду и её заражением. Поэтому, для их складирования необходима организация спецмогильников [2,с.70-71]. Особенной опасности подвергается окружающая среда регионов с суровыми  климатическими условиями, регионов зоны вечной мерзлоты, гидрологические особенности которой вносят существенные коррективы в динамику природного кругооборота мышьяка, способствуя накоплению его соединений в почве, поверхностных водах в районах рудодобычи и складирования отходов.

В этой связи разработка и внедрение в золотодобывающую практику безотходной, экологически чистой, комплексной технологии переработки упорного золотомышьякового сырья может обеспечить перспективы развития не только регионов добычи (особенно удалённых от промышленных центров), но и  отрасли в целом. Данная технология включает операцию вывода мышьяка из концентрата в голове процесса окислительно-сульфидизирующим обжигом в форме нетоксичного (IV класса опасности) сульфида мышьяка [10,с.159-164; 14,с.30-31 и др.] и последующую плавку на коллектор получаемого после обжига огарка совместно с шихтующим материалом. При плавке на коллектор в качестве шихтующего материала могут служить промпродукты свинцового производства (глёт купелирования, свинцовые пыли и др.), вторичное свинцовое сырьё (аккумуляторный и прочий свинцовый лом). Огарок также может быть переработан подшихтовкой его в шихту современных плавильных агрегатов получения тяжёлых цветных металлов (свинца, меди, сурьмы) [1,с.76-84;11,с.256]. При плавке на свинцовый коллектор благородные металлы переходят в свинцовый расплав, после купелирования которого, концентрируются в сплаве Доре, а при введении огарка в шихту основного металлургического процесса также концентрируется в расплаве металла (свинца, сурьмы) или медного штейна с последующим извлечением его на последующих стадиях технологической схемы.

Технология окислительно-сульфидизирующего обжига прошла основательную теоретическую и лабораторную проработки, опытные и промышленные испытания на целом ряде концентратов Казахстана и Сибири.  Была внедрена на Нежданинском руднике (Якутия). Получаемые возгоны сульфида мышьяка с содержанием от 60 до 70 % As, сплавленные или сбрикетированные, покрытые упаковочной плёнкой или слоем битума, могут храниться в обычном сухом складе или под навесом неограниченное время, а также транспортироваться в обычном порядке как сырьё для производства товарной продукции. В последующие годы работы в этом направлении начали проводиться также и в зарубежье, например [15].

В рамках концепции регионального развития золотодобывающей отрасли с комплексным использованием всех добываемых ресурсов благородных и цветных металлов  были проведены исследования, лабораторные и укрупнённые опыты по плавке на коллектор огарков, полученных при окислительно-сульфидизирующем обжиге  концентратов, хвостов и других промпродуктов Токурского (Амурская обл.), Нежданинского и Аллах-Юньского (Якутия) месторождений. Исходными составляющими шихты для получения коллекторного расплава металла (свинца) использовали промпродукты свинцового производства (глёт купеляции, возгоны, свинцовые пыли, свинцовый лом), а также богатую свинцовую руду месторождения Менкече (Якутия) [1,с.82;11,с.257]. Были получены высокие показатели по извлечению благородных металлов в сплав Доре, а свинца в его расплав. Вариант плавки огарка с концентратом или рудой, месторождение которого находится вблизи золотоносного месторождения (на примере, близлежащих месторождений Нежданинское и Менкече) представляется наиболее  перспективным в плане комплексного освоения природных ресурсов регионов, отдалённых от промышленных центров.

Опыты по окислительно-сульфидизирующему обжигу и последующей плавке огарка на коллектор на пробах хвостов и концентрата Джалиндинского месторождения (север Амурской обл.) показали возможность использования в качестве коллектора серебра и золота штейн, образующийся при плавке сульфидного огарка. При этом извлечение золота и серебра достигает 95-99%, а цветных металлов (меди, висмута и др.)  ~ 90%.

Одним из важных достоинств  данной технологии (как показали опыты на хвостах Аллах-Юньских концентратов) является высокое извлечение благородных металлов в сплав Доре (96-98%) независимо от наличия  в материале в форме высокодисперсных (<< 50 мкм) частиц коллоидного или химически связанного золота в структуре арсенопирита. Как известно, частички золота такой крупности в концентратах существующими технологиями (цианированием, амальгамированием и др.) не извлекаются.

Положительные результаты также были получены в опытах при совместной плавке огарка нежданинского концентрата и сурьмяных штуфной руды и концентрата Сантычанского месторождения (Якутия) с переводом золота в сурьмяный коллектор.

Таким образом, в условиях истощения сырьевой базы существующие технологии золотодобычи становятся малорентабельны и экологически опасными. Это вынуждает обратиться к разработке нетрадиционных технологий переработки бедного и  упорного сырья, новых процессов, исключающих применение потенциально опасных для окружающей среды (ОС) реагентов: цианидов, ртути, галогеноксидов, а также образование по ходу процесса высокотоксичных соединений, в частности, оксидов и солей мышьяка. Разрабатываемые  технологии должны отвечать комплексности, высокой степени извлечения, снижения объёмов отвалов и экологической чистоте. Этим требованиям отвечают технологии, основанные на совмещении переработки золотого сырья с концентратами и промпродуктами полиметаллов, и включают предварительную стадию деарсенизирующего обжига с выводом мышьяка в голове процесса в форме компактного и хранимого сульфида мышьяка.

 В зависимости от состава исходного  сырья оно может быть переработано совместно с  полиметаллическими концентратами   или вторсырьём на свинцовый, сурьмяный или штейновый коллектор по схемам современных процессов. Особенно эффективной может стать комплексная переработка с организацией на месте добычи современного металлургического производства на базе свинцового, сурьмяного сырья и золотомышьяковых упорных концентратов всех близлежащих предприятий золотодобычи региона. Характерным примером такой организации может быть золотодобывающие районы Якутии, в частности, по совместной переработке золотомышьяковых руд Нежданинского, Аллах-Юньского месторождений и богатой свинцовой руды Менкече. С переходом на данные технологии возможно полностью отказаться от высокотоксичных переделов: амальгамирования, цианирования, а также от дорогостоящей транспортировки полупродуктов золота за пределы района добычи для их доработки.

Выведенный в голове процесса  мышьяк в качестве товарной продукта может быть использован для производства на месте добычи в большом объёме препаратов пропитки древесины и защиты от вредителей продукции лесокомплексов. Это может  на порядок и более повысить рентабельность деревообрабатывающих предпрятий при реализации их продукции на международном рынке. Проводимые в настоящее время работы открывают также перспективу многотоннажного использования получаемого сульфида мышьяка в производстве противообрастающих покрытий корпусов морских судов и гидросооружений [2,с.128-163; 16].

На основании результатов большого объёма совместных исследований, проведенных Институтом химии ДВО РАН (г.Владивосток), институтом «Гидроцветмет» МЦМ СССР и в последующем институтом ХТТМ СО РАН (г.Новосибирск) были разработаны тех.условия на получение и использование новой термопластичной краски ТП-БК-37 [2,с.160-161]. Эта краска может обеспечить при её нанесении в один слой защиту от коррозии и обрастания корпуса судов портового, внутрирейдового флота и малых плавсредств, гидротехнические сооружения, а также  трубопроводы и других конструкции, прокладываемые и функционируемые в биоактивных грунтах,  от биоповреждений.

При этом следует отметить уникальный экологический фактор использование данных противообрастающих покрытий для морских судов. Используемые в покрытии в качестве биоцида соединения мышьяка, обладая свойством метаболизма, не аккумулируется в биосистемах. Поступая с покрытия в пограничный ламинарный водный слой и выполнив свои защитные функции, мышьяк взаимодействует с растворёнными в морской воде минеральными солями и образует сложные нерастворимые комплексы. И, таким образом, минуя все локальные этапы природного круговорота, мышьяк сразу переходит в устойчивую хранимую форму океанических отложений [11,с.277].

Использование мышьяка в народохозяйственной деятельности может обеспечить большую рентабельность производства золота и цветных металлов и экологическую безопасность для окружающей среды, особенно районов Севера и Сибири с резко континентальным климатом и условиями вечной мерзлоты. На перспективу данная технология может обеспечить безотвальное ведение процессов, сокращение и постепенную ликвидацию отвалов и других объектов захоронения мышьяковых отходов на территории сырьевых регионов, например, Якутии.

ЛИТЕРАТУРА

1. Каминский Ю.Д. Технологические аспекты извлечения золота из руд и концентратов / Ю.Д. Каминский, Н.И. Копылов – Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1999 – 124с.
2. Копылов Н.И. Проблемы мышьяксодержащих отвалов / Н.И. Копылов – Новосибирск: Академ. изд-во «ГЕО», 2012 – 182с.
3. К вопросу о форме нахождения «невидимого» золота в арсенопирите и пирите / В.Н. Войцеховский, Б.Л. Берковский, О.А. Ящуржинская и др. // Изв. высших учебных заведений. Цветная металлургия, 1975, №3 – С.60-65.
4. Меретуков М.А. Природные наноразмерные частицы золота / М.А.Меретуков // Цветные металлы, 2006, №2 – 36-41.
5. Меретуков М.А. Природные наночастицы золота в мышьяковистом пирите / М.А. Меретуков // Там же, 2011, №3 – 4-7.
6. Гамянин Г.Н. Нежданинское золотоносное месторождение – уникальное месторождение Северо-Востока России / Г.Н. Гамянин, Н.С. Бортников, В.В. Алпатов – М.: ГЕОС, 2001 – 230с.
7. Гамянин Г.Н. Минералого-генетические аспекты золотого орудинения верхоянско-колымских мезозоид / Г.Н. Гамянин – М.: ГЕОС, 2001 – 222с.
8. Genkin A. A multidisciplinary Stady of invisible in arsenopirite from mesothermal deposit in Siberia, Russia Federation / A. Genkin, N. Bortnikov, L.Cabri et al. // Economic Geology, 1998, Vol.93 – P.463-487.
9. Лодейщиков В.В. Извлечение золота из упорных руд и концентратов / В.В. Лодейщиков – М.: Наука, 1968 – 204с.
10. Исабаев С.М. Физико-химические основы сульфидирования мышьяксодержащих соединений / С.М. Исабаев, А.С.Пашинкин, Э.Г. Мильке, М.И. Жамбеков – Алма-Ата: Наука, 1986 – 184с.
11. Копылов Н.И. Мышьяк / Н.И. Копылов, Ю.Д. Каминский – Новосибирск: Сиб. универ. изд-во, 2004 – 367с.
12. Шнеерсон Я.М. Тенденция развития автоклавной металлургии цветных металлов / Я.М.Шнеерсон, С.С. Набойченко // Цветные металлы, 2011, № 3 – С.15-20. 
13. Биотехнология и выщелачивание золота из золотосодержащих руд / Мат-лы I-го  Междунар. симпозиума – Красноярск: КрГАЦ МЗ, 1997 – 334с.

14. Об извлечении золота из упорных мышьяксодержащих концентратов / Исабаев С.М., Ковальчук В.А., Мильке Э.Г., КлименкоВ.А. // Цветные металлы, 1983, №2 – С.30.
15. Способ выделения золота и серебра из комплексных сульфидных концентратов: патент №1433419 СССР / Оутокумпу – Финляндия, БИ, 1988, №9.
16. Биоцид для противообрастающего покрытия: патент №2433154 Российской Федерации. Приор.: 29.04.2010, опубл. 10.11.2011, Бюл. №31.[schema type=»book» name=»ТЕХНОЛОГИЯ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ЗОЛОТОМЫШЬЯКОВОГО СЫРЬЯ» author=» Копылов Николай Иванович, Каминский Юрий Дмитриевич» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-06-15″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_ 30.12.2014_12(09)» ebook=»yes» ]