Переработка никелесодержащих руд

3. Переработка никелесодержащих руд

Методом кучного бактериального выщелачивания. Опыт фирмы «Talvivaara». Финская компания «Talvivaara Mining Company Р1с.» (ТМСР) является владельцем никелевого рудника на месторождении полиметаллических руд с одноименным названием (Talvivaara), расположенного в субарктической зоне на северо-востоке Финляндии. Измеренные и исчисленные запасы месторождения определены величиной 642 млн т руды со средней массовой долей никеля 0,23%. Кроме никеля, руда содержит в качестве попут­ных ценных компонентов медь (0,13%), кобальт (0,02%) и цинк (0,51%). Главные сульфидные минералы в руде — пирротин, пирит, халькопирит, сфалерит и петландит, суммарная массовая доля которых составляет в среднем 21%. Данная сырьевая база является достаточной для поддержания объема производства предприятия на период более 60 лет, при годовой добыче никеля 33 тыс. т, цинка — 60 тыс. т, меди — 10 тыс. т и кобальта —1,2 тыс. т. Оба рудных тела пригодны для их отработки открытым способом (экскаваторные работы), благодаря низкому коэффициенту вскрыши (примерно 1:1).

До последнего времени месторождение оставалось невостребованным из-за низкого качества руд. Было сделано заключение, что его эксплуатация с использованием общепринятых (главным образом, пирометаллургических) методов, экономически не оправдывается. По ранее выполненным в исследовательском центре Оутокумпу технологическим исследованиям, проведенных после 2004 г. в ТМСР, был составлен проект предприятия с ориентацией на технологию кучного бактериального выщелачивания металлов.

Предусмотренная проектом технолого-аппаратурная схема (см. рис. 3) включает в себя 4 стадии: горные работы, дробление, кучное биовыщелачивание и извлечение металлов из растворов с получением соответствующей товарной продукции. В качестве метода добычи руды приняты открытые горные работы, планируемые в объеме примерно 15 млн. т в год. Дробление руды осуществляется в 3 стадии. Дробленую руду подвергают агломерации. Затем руду с помощью конвейера укладывают в кучи высотой 8 м на соответствующие «подушки» для проведения первичного биовыщелачивания металлов, рассчитанного на период до 1,5 лет. Кучи снабжены трубами для аэрации. Кучи орошают выщелачивающими растворами, рециркулирующими в обороте до тех пор, пока концентрация металлов в растворах не достигает необходимого уровня. После 1,5-годового биовыщелачивания руду убирают с первичных оснований с укладкой ее на новые основания, где руда выщелачивается повторно для доизвлечения металлов. В цикле извлечения металлов никель, медь, цинк и кобальт осаждают из растворов сероводородом.

Летом 2005 г. непосредственно на руднике была создана демонстрационная биовыщелачивающая установка на производительность 17 тыс. т руды. Орошение кучи начато в августе 2005 г. Пилотная куча была инокулирована местными бактериями, отобранными на месторождении. Температура раствора достигала более 50°С. Повышенные температуры сохранялись и в зимних условиях.

Зимой 2007 г. кучу подвергли рештабелированию и началась фаза вторичного биохимического окисления. Бактерии, используемые в процессе биовыщелачивания на Talvivaara, присутствуют и развиваются в исходной руде. Таким образом, они являются эндемическими (т.е. свойственными данной местности) и поэтому хорошо приспособлены к условиям окружающей среды, что существенно повышает эффективность рассматриваемой технологии.

Одновременно с процессом КБВ в 2005–2006 гг. проведены испытания по осаждению металлов из получаемых технологических растворов. Принятые на Talvivaara методы извлечения никеля и сопутствующих ему цветных металлов (кобальта, меди, цинка) разработаны предприятием в содружестве с фирмой OMG Kokkola Chemicals (Финляндия).

Начало производства металлсодержащих продуктов на пилотных установках OMG датируются мартом 2006 г. Полученные продукты характеризуются высоким качеством, при извлечении из растворов близким к 100%. Результаты технологических испытаний 2005–2006 гг. позволили получить весьма ценную информацию и исходные данные в проект «Talvivaara». На опытных установках достигнут 96–98% извлечения металлов из руд.

Промышленное освоение технологии на руднике начато в 2008 г. В середине сентября 2009 г. пущена в строй установка по производству сульфидов никеля и цинка. В октябре того же года на фабрике установлено дополнительное дробильное оборудование с доведением общей производительности данного технологического передела до 22 млн т в год. Динамика производства руды и металлов на Talvivaara за период, прошедший с начала промышленной эксплуатации до IV-го квартала 2009 г. характеризуется представленными ниже табличными данными (см. табл. 1).

Таблица 1 Динамика производства руды и металлов на Talvivaara

Виды работ	III квартал 2009 г.	I–III кварталы 2009 г.	2008–2009 гг.
Добыча руды (взрывные работы), млн. т	2,0	7,3	10,3
Экскавация пустой породы, млн. т	1,0	2,9	4,2
Штабелирование руды, млн. т	1,4	5,5	8,0
Общий объем руды в «первичных» кучах», подвергаемых биовыщелачиванию, млн. т (к концу периода)	8,0	8,0	8,0
Производство металлосодержащих сульфидов, т (по сухой массе)
Никель	208	668	668
Цинк	190	1444	1444
То же в расчете на «чистые» металлы, т
Никель	101	325	325
Цинк	114	820	820

В летний период 2009 г. осуществлены мероприятия, обеспечивающие возможность расширения годового производства никеля к 2011 г. до 40, а к 2012 г. — до 50 тыс. т.

4. Перспективы извлечения золота методом кучного выщелачивания в холодных климатических регионах России

Необходимость вовлечения в переработку нетрадиционного сырья (бедные и забалансовые руды, кондиционные руды маломощных месторождений, отходы горнообогатительного производства и др.) вызвана истощением запасов богатых золотосодержащих руд. Переработка такого сырья по традиционной фабричной технологии нерентабельна, а вовлечение в промышленную эксплуатацию этих продуктов позволяет значительно увеличить сырьевую базу и добычу благородных металлов.

Наибольшее распространение в мировой практике получил метод кучного выщелачивания (КВ). Этот метод используется за рубежом в промышленной практике с начала 1970-х годов. В настоящее время метод КВ прочно вошел в промышленную практику золотодобычи США, Австралии, Канады, Мексики, Бразилии, Саудовской Аравии, Индонезии, Новой Гвинеи, Чили, Зимбабве, Ганы и др. Более 40 % мировой золотодобычи приходится на технологию КВ.

Многолетняя практика работы зарубежных предприятий КВ подтверждает их высокую технико-экономическую эффективность. По сравнению с традиционными фабричными технологиями КВ характеризуется низкими капитальными вложениями и эксплуатационными затратами, меньшим энерго- и водопотреблением, высокой производительностью труда, щадящим экосистему уровнем производства, низкой себестоимостью добычи золота и серебра, что позволяет вовлекать в отработку бедное золотосодержащее сырье с содержанием золота выше 0,5 г/т. Основными недостатками КВ по сравнению с фабричной технологией является, как правило, меньшее извлечение и сезонность работы.

Особенно актуальна в настоящее время проблема внедрения КВ в России. Из-за отсутствия государственных инвестиций в разработку новых месторождений строительство фабрик стало невозможным. Из-за низкой мировой цены на золото и увеличения цен на энергоносители большинство действующих предприятий стали убыточными, некоторые законсервированы и объявлены банкротами. Даже старательская золотодобыча многих россыпных месторождений стала нерентабельной.

Опыт внедрения за последние три года первых куч в России на месторождениях «Майское», «Чазы-Гол» (Хакасия), «Холодное», «Лопуховское», «Канавное», «Центральное» (Алданский район) /1,2,3,4/ показал высокую эффективность КВ: получено более 2 т золота.

В 1993 г. для месторождения «Майское» был разработан ОАО «Иргиредмет» технологический регламент, а институтом «Сибгипрозолото» выполнен проект КВ на 100 тыс.т. в год. В начале 1994 г. ЗАО ЗДК «Золотая звезда» был достроен рудник Майский, а в июне 1994 г. произведен запуск первой блок-секции в 50 тыс.т.

Технология КВ включала: рудоподготовку — дробление по классу -10+0 мм; укладку руды в штабель, орошение рудного штабеля раствором цианистого натрия с концентрацией 0,4-0,5 г/л и рН=10-11 при плотности орошения 150-160 л/м2 сут; сбор золотосодержащих растворов; осаждение из растворов цинковой стружкой; обработку золотоцинковых осадков кислотой; сушку и прокалку осадков; плавку осадков с флюсами и получение золота лигатурного в слитках; обезвреживание отработанных руд.

Добытая в карьере руда доставляется на дробильно-сортировочный комплекс (ДСК) автосамосвалами БелАЗ грузоподъемностью 27 тонн. Дробление руды осуществляли в две стадии в щековой дробилке СМД-186 и конусной дробилке КМД-1200. Руда перед дроблением подвергается грохочению для отделения глинистой фракции, которая в дальнейшем смешивается бульдозерами с готовым классом руды. Формирование штабеля производилось бульдозерами Т-130, а доставка руды в штабель — автосамосвалами БелАЗ грузоподъемностью 27 т. Укладка руды производилась на специально подготовленное основание. На спланированное естественное грунтовое основание с продольным уклоном 0,05 и поперечным уклоном 0,01, был уложен послойно с уплотнением каждого слоя дорожным катком слой глины толщиной 500 мм и на него уложена поливинилхлоридная пленка толщиной 0,45 мм марки «ОН», выпускаемая АООТ «Химпласт» г. Новосибирск. Соединения пленки проводили методом склеивания раствором поливинилхлоридной хлорированной смолы в ацетоне. На пленку был уложен защитный слой из отсева руды толщиной 100 мм и в нем смонтирована дренажная сеть из перфорированных труб для вывода продуктивных растворов, после чего был отсыпан слой руды высотой 6 м.

Первоначально для орошения рудного штабеля была смонтирована система капельного орошения, замененная впоследствии на прудковую систему орошения. Системы орошения с применением разбрызгивателей типа газонных или качающихся трубок также не нашли применение из-за практически постоянно дующих ветров.

В сезоне 1994 г. было переработано 108 тыс.т. руды с содержанием 4,9 г/т и было получено 278,5 кг золота. Всего за четыре сезона эксплуатации переработано более 400 тыс.т руды и получено более 1,8 т золота, при этом среднее извлечение составило 73,1 %.

Успешная эксплуатация Майского рудника позволила компании не только выжить в непростых условиях, но и продолжать наращивание производственных мощностей. В 1995 г. ОАО «Иргиредмет» выдал технологический регламент, а специалисты компании выполнили рабочий проект по производству золота методом КВ на участке Кузнецовский месторождения «Чазы-Гол» в Хакасии. Параллельно с разработкой и утверждением проекта осуществляли строительство ряда промышленных объектов и в 1997 г был проведен запуск первой блок-секции в 180 тыс.т и получено более 100 кг золота в виде слитков пробностью более 85 %. На участке запланировано перерабатывать около 500 тыс.т руды в год с содержанием 2,6-3 г/г и извлечением 75 % золота.

(25 тыс.т), «Центральное» (24 тыс.т), «Лопуховское» (100 тыс.т). Содержание в рудах колебалось от 1г/т «Лопуховское» до 8 г/г «Холодное», при этом извлечение золота составило не менее 60%.

В 1998 г ЗАО Артелью старателей «Амур» и ОАО «Иргиредмет» на месторождении «Комсомольская залежь» успешно произведен запуск технологии кучного выщелачивания в условиях вечной мерзлоты. Месторождение «Комсомольская залежь» находится на северо-западе Хабаровского края на южных отрогах Станового хребта. Было заложено 5,5 тыс. т. окомкованой руды со средним содержанием золота 35 г/т и серебра 152 г/т. За весь период выщелачивания было получено более 800 кг лигатурного сплава. В 1999 г. ЗАО АС «Амур» планирует увеличить производительность кучного выщелачивания до 25 тыс.т. руды.

Начиная с 1965 г. в ОАО «Иргиредмет» накоплен опыт по разработке технологии КВ золотосодержащего сырья (руд, рудопроявлений, отвалов, хвостов эолотоизвлекательных фабрик). Наши специалисты могут провести геологическую оценку, лабораторные и полупромышленные испытания по технологии КВ, разработают технологический регламент и проект, окажут помощь в его согласовании и осуществят руководство внедренческими работами.

В 1999-2000 гг. по разработкам ОАО «Иргиредмет» планируется запуск установок КВ на месторождениях «Синюхинском» в республике Горный Алтай, «Тас-Юрях» в Хабаровском крае, «Самсоновское» в Красноярском крае, «Бамское»в Амурской области, «Чертово корыто» в Иркутской области, «Таборное»в Якутии.

Месторождение «Тас-Юрях» и «Комсомольская залежь»расположены географически на близкой широте и в климатических условиях (минимальные зимние температуры, продолжительность сезона положительных температур, резко континентальный климат), подобных Бруверли Крик (провинция Юкон, Канада). Их промышленное освоение по технологии КВ имеет принципиально важное значение как в качестве опытно-показательного полигона для наработки опыта эксплуатации данной технологии в суровых северных условиях, в которых расположено подавляющее большинство золоторудных месторождений России, так и в качестве убедительного аргумента в пользу дальнейшего широкого вовлечения в эксплуатацию по технологии КВ подобных месторождений залицензировавшими их предприятиями.

Опыт Брувери Крик показывает, что даже в очень суровых климатических условиях (в зимние месяцы температура достигает -45 0С и ниже) возможно ведение процесса КВ круглогодично. Для чего в зимний период разработаны специальные конструктивные решения: линия капельных эммитеров погружается непосредственно в руду и до наступления зимы покрывается 4 метровым слоем руды с целью изоляции, все наружные трубопроводы изолируются, насыщенный раствор непосредственно поступает на фабрику, а обезметалленный раствор поступает сразу в систему орошения кучи. На фабрике предусмотрена система подогрева (в случае необходимости) растворов.

Широкое внедрение КВ позволит значительно поднять объем золотодобычи в России.

Заключение

B различных странах ведутся также исследования по бактериальному выщелачиванию металлов из отходов обогащения, пыли, шлаков и т.д. Разрабатываются способы бактериального выщелачивания золота, марганца, цветных металлов, a также обогащения бокситов c помощью гетеротрофных микроорганизмов (микроскопические грибы, дрожжи, бактерии). Эти микроорганизмы в качестве источника энергии и углерода используют органические вещества. Ведущее значение при выщелачивании c помощью гетеротрофов играют процессы комплексообразования органических соединений c металлами, a также перекиси и гуминовые кислоты. Bнедрение бактериального выщелачивания, как и др. гидрометаллургических способов добычи металлов, имеет большое экономическое значение. Pасширяются сырьевые ресурсы за счёт использования бедных и потерянных в недрах руд и т.д. Б. в. обеспечивает комплексное и более полное использование минерального сырья, повышает культуру производства, не требует создания сложных горнодобывающих комплексов, благоприятно для охраны окружающей среды. B промышленных масштабах бактериальное выщелачивание. применяется для извлечения меди из забалансовых руд в США, Пepy, Испании, Португалии, Mексике, Aвстралии, Югославии и др. странах. B ряде стран (США, Kанада, ЮАР) бактерии используются для выщелачивания урана. В заключительных главах настоящего реферата обзорно представлены перспективы бактериального выщелачивания руд драгоценных металлов зарубежных фирм и российских предприятий.

Список использованной литературы

 

1.  Иванов В.И., Степанов Б.А., Применение микробиологических методов в обогащении и гидрометаллургии, М., 1960;

2.  Соколова Г.А., Каравайко Г.И., Физиология и геохимическая деятельность тионовых бактерий, М., 1964; VIII Международный конгресс по обогащению полезных ископаемых, Л., 1968;

3.  Применение бактериального метода выщелачивания цветных металлов из забалансовых руд, М., 1968; Калабин А.И., Добыча полезных ископаемых подземным выщелачиванием, М , 1969.

4.  Интернет-ресурс http://dic.academic.ru – Словари и Энциклопедии. Геологическая энциклопедия.

5.  Лодейщиков В.В., д.т.н., гл. научный сотрудник, журнал «Золотодобыча», №132, Ноябрь, 2009

6.  Дементьев В.Е., к.т.н., Татаринов А.П., Гудков С.С., Григорьев С.Г, Рязанова И.И. журнал «Золотодобыча», №23, Октябрь, 2000