CC BY
135
© П.Б. Авдеев, Ю.М. Овсшников, 2014
УДК 622.277
П.Б. Авдеев, Ю.М. Овешников
ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ КУЧНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ НА РУДНЫХ КАРЬЕРАХ ЗАБАЙКАЛЬЯ *
Приведены исторические данные о начале применения технологии кучного выщелачивания и дальнейшем освоении ряда рудных месторождений Забайкалья методом кучного выщелачивания, а также указаны организации, занимающиеся проектированием КВ. На основе опыта промышленных испытаний и эксплуатации КБ выявлен ряд проблем, общих и специфических для природно-климатических условий Забайкалья
Ключевые слова: технология кучного выщелачивания, рудные месторождения золота, месторождения природного урана, классификация способов управления процессами кучного выщелачивания.
Традиционные гравитационно-флотационные технологии переработки руд характеризуются высокими технологическими потерями и низким извлечением полезных компонентов, что способствует образованию техногенных месторождений, лежалых хвостов обогатительных фабрик и отвалов некондиционных руд. В развитых горнодобывающих странах мира - США, Канаде, ЮАР, Австралии, КНР - успешно разрабатываются высокорентабельные геотехнологические способы разработки рудных месторождений меди, молибдена, золота и серебра с применением метода кучного выщелачивания (КВ) [1].
Технология кучного выщелачивания отличается относительной простотой, высокой производительностью процесса, низкими капитальными и эксплуатационными затратами. Она позволяет вовлекать в промыш-
ленное производство медные руды с низким содержанием полезных компонентов, рентабельно эксплуатировать небольшие по запасам и размерам рудные месторождения, расположенные в отдаленных районах, повысить производительность труда, снизить в 3.. .4 раза капитальные затраты и в 2.3 раза себестоимость добычи полезных компонентов по сравнению с традиционной технологией.
Технология КВ основана на избирательном химическом растворении меди и урана в слабых растворах серной кислоты, а золота и серебра в щелочных растворах цианида натрия, сборе продуктивных растворов, вытекающих из-под штабеля руды, извлечении полезных компонентов из продуктивных растворов. Товарными продуктами технологии кучного выщелачивания являются слитки лигатурного золота, меди и урана.
Сырьевая база Забайкальского
*Работа выполнена в ходе реализации комплексного проекта по созданию высокотехнологичного производства «Создание комплексной технологии отработки беднобалансового уранового сырья геотехнологическими методами» при финансовой поддержке Правительства Российской Федерации (Минобрнауки России).
края имеет хорошие перспективы увеличения добычи благородных металлов, золота, серебра, урана, меди из рудных месторождений с применением технологии КВ. За один-два года внедрения данная технология позволяет получить товарную продукцию и окупить капитальные затраты на создание промышленных мощностей.
Впервые работы по методу КВ были начаты в семидесятых годах при разработке месторождения природного урана «Тулуктуй» в Читинской области. Начиная с 1974 года силами АООТ «ППГХО» ведется выщелачивание забалансовых отвалов и бедных руд. К 2001 году предприятием переработано 7,5 млн. т горной массы. В настоящее время освоено круглогодичное выщелачивание отвалов и в 1990-1991 гг. на предприятии внедрено КВ при переработке балансовых руд с содержанием урана 0,15 %, извлечение урана при этом составляет 60...85 %. Объем производства урана методом КВ уже достиг 25.30 % от общего выпуска урановой продукции. Планируется увеличить объемы добычи урана этим методом до 55 % от общего объема производства по АООТ «ППГХО» [2].
В настоящее время в России успешно осваивается технология КВ золота на месторождениях Башкирии, Республика Саха (Якутия), Чукотки, Южного Урала, Хабаровского края, Амурской области и Забайкальского края [1]. Успешное применение кучного выщелачивания урановых руд в АООТ «ППГХО» и опыт освоения технологии КВ золота на ряде месторождений России позволяют осваивать и совершенствовать ее при разработке золоторудных месторождений в специфических природно-климатических условиях Забайкалья. Перспективы применения технологии КВ на объектах Забайкальского края весьма значительны. Это обусловлено наличием большого числа
месторождений с невысоким содержанием рудного золота, а также мелких месторождений с промышленным содержанием, но находящихся в отдаленных местах от транспортных магистралей. Пригодными для разработки методом КВ являются руды месторождений: Дельмачик, Кирченовское, Егоркино, Козловское, Карийское, Апрелковское, Амазарканское, Ёюбавинское, Итакин-ское, Погромное и другие. Ведущими проектными организациями выполнены технологические регламенты и разработаны рабочие проекты на отработку ряда месторождений Забайкалья с применением технологии КВ, часть которых в настоящее время успешно реализуется.
Одним из первых выполнен проект на разведку и разработку рудопрояв-ления Берданиха Пешковского рудного узла в Нерчинском районе Читинской области. Эксплуатационные запасы руды опытного карьера на первом этапе составляют 585 тыс. тонн золота -2558 кг (разведанность - прогнозные ресурсы категории Р). Годовая добыча руды - 200 тыс. тонн, количество золота в добытой руде - 872 кг при содержании 4,36 г/т. Проект на КВ разработала АОЗТ «Артель старателей Саяны», которая успешно реализовала технологию КВ по регламенту Иргиредмета для Майского месторождения в Хакасии.
В 1996 г. отдел экологической экспертизы Комитета природных ресурсов по Читинской области рассмотрел рабочий проект, разработанный НИПИ АООТ «ППГХО» на разведку запасов рудного золота Козловского месторождения с переработкой руды по собственному технологическому регламенту методом КВ. Среднее содержание золота в руде 14,7 г/т, серебра 32,6 г/т. Технологическая схема КВ включает следующие процессы и операции: добыча руды с использованием бурового
станка СБУ-125, одноковшового экскаватора Э-4124, бульдозеров на базе трактора Т-130 и Т-500; доставка руды из карьера на площадку выщелачивания автосамосвалами КрАЗ-256Б; сооружение гидроизоляционного основания; щелочная обработка руды раствором едкого натра до рН >9,5; выщелачивание руды раствором цианида натрия; осаждение золота и серебра цинковой стружкой из продуктивных растворов; обезвоживание отработанных растворов и выщелоченной руды раствором калия гипохлорита; рекультивация отвала. Зачетное извлечение золота при этом должно составить 85,1%.
По аналогичному технологическому регламенту «Сибгипрозолото» (19961997 гг.) разработал проекты по добыче и переработке руды методом КВ на месторождениях Любовь и Дельмачик. Руду Любавинского месторождения с содержанием золота 1.3 г/т по технико-экономическим соображениям не выгодно перерабатывать на обогатительной фабрике, целесообразнее применить технологию КВ. Опытно-промышленная установка запроектирована в составе - карьер, отвал пустых пород, дорога рудовозная, площадка КВ. Среднее содержание золота в руде 2,1 г/т. Балансовые запасы руды составили 939,6 тыс. тонн, золота -1948,5 кг.
Проектная мощность карьера определена 300 тыс. тонн/год. Срок службы карьера 11 лет. Для производства горных работ предусмотрено горное оборудование: бульдозер ДЗ-110, экскаватор Э-2505, автосамосвалы КрАЗ-256Б и КаМАЗ-5511, для бурения взрывных скважин - буровой станок БТС-150. Проект не получил реализации в связи с закрытием рудника Любовь.
На месторождении Дельмачик в пусковой период производительность карьера принята 150 тыс. т/год. Срок
существования карьера 5,1 года. Предусматривалось увеличить добычу руды со второго года до проектного уровня 300 тыс. т/год. Среднее содержание золота в руде 3,6 г/т, проектное извлечение 75 %.
По регламенту ЗабНИИ ОАО «За-байкалцветметНИИпроект» в 2001 году разработал проект на отработку Итакинского месторождения (Малеев-ский участок). Проектом предусматривается открытая разработка Малеев-ского участка, разведанные запасы которого по категории С1 составляют: руда при средней мощности рудных тел 3,94 м - 477,9 тыс. тонн; золото -1875 кг, среднее содержание 3,9 г/т; серебро - 5222 кг при среднем содержании 10,9 г/т. участок будет разрабатываться пятью карьерами. Годовая производительность предприятия по руде - 90 тыс. тонн, руда из карьера крупностью до 500 мм транспортируется на дробильно-сортировочную установку, где дробление производится в три стадии до фракции минус 20 мм. Дробленая руда погрузчиком загружается в автосамосвалы и транспортируется на площадку КВ. Выщелачивание производится блок-секциями массой 20 тыс. тонн - в первый год, и по 45 тыс. тонн в последующие три года. На поверхности блок-секции монтируется система орошения.
Ответственный элемент технологии КВ - основание рудного штабеля запроектирован в виде двойного гидроизолирующего слоя глины и полимерной пленки с дополнительным контрольным слоем. Поверх пленки отсыпается защитный слой песка толщиной 0,3 м. Поверх этого слоя укладываются дренажные трубопроводы и отсыпается слой дробленной руды толщиной 0,5 м.
Первая опытно-промышленная установка КВ рудного золота в Забайкалье введена в эксплуатацию в 19961997 гг. на Козловском месторожде-
нии Приаргунским «ППГХО» на штабеле руды объемом 11,5 тыс. т с содержанием золота 4,5 г/т. Запасы руды месторождения составляют 692 тыс. т и 10,8 т золота. Из-за низкой фильтрации раствора через рудный штабель производилось рыхление руды буровзрывными работами. Шпуровые заряды рассчитывались из условия не повреждения противофильтрационного экрана. Рыхление руды повышало интенсивность выщелачивания, вместе с тем общее извлечение оказалось весьма низким - 12,9 %, т.е. меньше, чем по проекту в пять раз.
В конце 1997 года были прекращены испытания из-за финансовых трудностей предприятия, поэтому не представилось объективно оценить экономическую эффективность новой технологии.
Более успешно осуществлялась эксплуатация месторождения Дельмачик [3,4]. Горные работы начаты в 2000 году и к концу сезона было добыто 50 тыс. тонн руды. Рудоподготовка включала дробление руды на первой стадии в щековой дробилке СМ-16Д и на второй стадии в конусной дробилке КСД-1750 Т. Дробленая руда (-20 мм) ленточным транспортером подавалась на штабель для выщелачивания. Всего в штабель отсыпано 105,4 тыс. т руды с содержанием золота 2,5 г/т. Штабель орошался раствором цианида натрия концентрацией на первом этапе 0,6.1,0 г/л, на этапе выщелачивания 0,2.0,4 г/л. Время выщелачивания составило 75 суток. Золотосодержащие растворы перерабатывали сорбцией золота на активированный уголь АГ-95. После десорбции, электролиза, сушки, обжига катодных осадков и плавки золотосодержащего огарка получали товарную продукцию - всего за 20002001 год получено 158,1 кг химически чистого золота, извлечение составило 59,84 %. В 2002 году добыто 77,7 тыс.
тонн руды с содержанием золота 2,58 г/т, извлечение составило 33,7 %. Всего за 2002-2003 годы добыто и отсыпано в кучу 297,9 тыс. тонн руды с содержанием золота 2,47 г/т, получено 403,2 кг металла, итоговое извлечение составило 54,7 %. Несмотря на сравнительно низкое извлечение прибыль составила 62,5 р./г (рентабельность по отношению к стоимости товарной продукции 22,8 %).
Опыт промышленных испытаний и эксплуатации технологии КВ золота в Забайкалье выявил ряд проблем, общих и специфических для природно-климатических условий региона:
- отсутствие систематических натурных наблюдений за процессами выщелачивания руды в штабеле - теплофи-зических, гидродинамических, физико-химических - не позволяет эффективно управлять процессом в конкретных условиях сформированного штабеля с соответствующими его геометрическими параметрами, гранулометрическим и литологическим составом, физико-механическими свойствами руды и вероятным распределением металла;
- высокое содержание глинистых частиц и тонких фракций в дробленной руде вследствие сегрегации при отсыпке и суффозии при инфильтрации растворителя приводит к кольматации в нижних слоях руды, замедлению процесса выщелачивания, неравномерному распределению раствора и как следствие - уменьшению извлечения золота;
- суровость климата (низкие зимние температуры, незначительный снежный покров, короткий теплый период), наличие многолетнемерзлых пород, глубокое промерзание рудного штабеля создают серьезные трудности в управлении процессом, увеличивают опасность разрывов противофильтрацион-ного основания (ПФО) и загрязнения подземных вод токсичными цианидны-ми растворами.
Классификация способов управления процессами кучного выщелачивания
Класс Метод управления Группа Способ управления, технологические особенности Под группа Технологические приемы и технические средства
I Геомеханический (геотехнологический) 1 Регулирование проницаемости руды в штабеле 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 Окомкование руды цементом (включая использование ПАВ) Рудоподготовка до укладки в штабель растворами цианидов Применение пневмобаллонов в основании штабеля руды Взрывное рыхление штабеля руды Послойное фракционирование руды Создание морозобойных трещин в штабеле Подача в переуплотненные руды газообразного выщелачивающего раствора и хладоносителя
2 Снижение проницаемости и повышение надежности ПФО 1.8 2.1 2.2 2.3 Ультразвуковое воздействие Грунтовые экраны (глина, суглинок) Грунто-полимерные экраны Геотекстильные экраны с применением автогерметиков
II Теплофи-зические 1 2 Теплоизоляция штабеля руды Повышение температуры штабеля руды и выщелачивающих растворов 1.1 1.2 2.1 2.2 2.3 2.4 Теплоизоляция штабеля руды и системы орошения естественными теплоизоляторами (глина, слой руды и др.) Теплоизоляция штабеля искусственными теплоизоляторами (полиэтиленовая пленка, газонаполненные пластики и др.) Подогрев технологических растворов специальными погружными горелками вне штабеля Подогрев штабеля и выщелачивающих растворов солнечной радиацией под светопрозрачной пленкой Размещение штабеля руды на склонах с южной экспозицией Сжигание в штабеле руды горючей жидкости
III Гидродинамический 1 2 3 Безнапор-ная подача технологических растворов Напорная подача технологи-ческих растворов Внутри-скважин-ное орошение 1.1 1.2 1.3 2.1 3.1 Разбрызгивание растворов на поверхности штабеля (виглеры, во-блеры) Капельное орошение поверхности штабеля (эмиттеры, перфорированные трубы) Прудковое орошение штабеля КВ Выщелачивание руды с созданием гидравлического замка Вертикальные и горизонтальные скважины в рудном штабеле с обсадкой перфорированными трубами
IV Физико-химический 1 Понижение температуры замер-замерзания выщелачивающих рас- 1.1 Насыщение рудного штабеля растворами солей металлов с низкой температурой замерзания
2 творов Повышение температуры руды в штабеле 2.1 Заложение в штабель руды саморазогревающих пород (различные сульфиды) с аэрацией штабеля
3 Депрессия природных сорбентов в штабеле 3.1 Применение ПАВ-депрессоров
4 Разработка нетоксичных растворителей золота 4.1 Применение иодитов, бромидов, тиомочевины и др.
V Электрофизический 1 2 Повышение проницаемости руды в штабеле Повышение температуры руды в штабеле 1.1 1.2 2.1 Наложение переменного тока разной частоты (вдоль слоистости руды в штабеле) Электрофорез, электроосмос Наложение переменного тока разной частоты (поперек слоистости руды в штабеле)
VI Геобиологический 1 Бактериальное выщелачивание 1.1 Использование штаммов бактерий
VII Радиационный 1 Интенсификация процесса выщелачивания 1.1 Заложение в штабель слоя радиоактивной руды
Решение этих проблем позволит успешно освоить новую технологию извлечения золота в суровых климатических условиях Забайкалья. В регионе рядом научных организаций -ЗабГУ, ИПРЭК СО РАН, ЗабНИИ выполнялись и выполняются инициативные исследования и разработки по интенсификации процесса выщелачивания и повышению надежности ПФО. В основном это традиционные направления - окомкование с применением цемента, извести и природных соединений на основе гуминовых кислот - из углей Хара-норского буроугольного месторождения, рыхление, в том числе буровзрывными работами, насыщение кислородом и другие.
Для повышения надежности ПФО применяют различные способы и устройства, в основном это экраны из глины и полимерных пленок. В экстремальных условиях эксплуатации (морозное пучение, сейсмичность, рыхление штабеля взрывными работами и др.) целесообразно применять высоконадежные конструкции ПФО из геотекстильных материалов с использованием автогерметиков [5].
Для снижения отрицательного эффекта кольматации при выщелачи-
1. Кучное выщелачивание благородных металлов / под ред. М.И. Фазлуллина.- М.: Издательство Академии горных наук,2001 -647 с.
2. Ларин В.К. Опыт промышленного применения кучного выщелачивания урановых руд / В.К. Ларин, Р.В. Зайцев // Горный журнал. - 1999. - № 12. - С. 51-53.
3. Фазлуллин М.И. Опыт кучного выщелачивания золота на месторождении Дель-мачик / М.И. Фазлуллин [и др.] // Цветные металлы. - 2002. - № 8. - С. 41-45.
4. Курсинов И.И. Технологические аспекты извлечения золота методом кучного
вании глинистых и шламистых золотосодержащих руд и повышения реакционной способности цианидов в упорных скальных рудах применяют специальные способы рудоподго-товки:
- окомкование руды цементацией;
- рудоподготовка путем предварительной обработки руды до укладки в штабель высококонцентрированными растворами цианидов [6];
- добавление в выщелачивающий раствор ПАВ для подавления сорбции при выщелачивании углесодер-жащих руд или руд с повышенным содержанием природных сорбентов.
На основе анализа известных технических решений предложена классификация способов управления гидродинамическими, теплофизическими и физико-химическими процессами кучного выщелачивания руд (см. таблица).
Для успешного решения проблемы интенсификации технологии КВ и повышения ее экологической безопасности необходимо выявить закономерности распределения градиентов температур, напоров и концентраций реагентов в рудном щтабеле, что является задачами дальнейших исследований.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
выщелачивания на месторождении Дельма-чик / И.И. Курсинов, В.В. Юдин, С.Г. Кондинский // Экологические проблемы и новые технологии комплексной переработки минерального сырья (Плаксин-ские чтения): Труды Международ. Совещания (16-19 сентября 2002 г.). - Чита, 2002. - Ч. II - С. 70-78.
5. Рашкин А.В. Рациональное формирование рудного штабеля при кучном выщелачивании руд / Рашкин А.В., Авдеев П.Б., Яшкин И.А. // Горный информационно-аналитический бюллетень. - М., 2005. -№11. - С. 252-255.
6. Казанов Е.В. Интенсификация кучно- ния): автореф.дис.: к-та техн. наук / Е.В.
го выщелачивания золота на основе циа- Казанов; Читинский гос.ун-т. - Чита, 2005. нидной подготовки свежедробленой руды - 21 г ШИВ (на примере Дельмачинского месторожде-
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Авдеев Павел Борисович — доктор технических наук, профессор, декан,
Овешников Юрий Михайлович — доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой,
Забайкальский государственный университет, ogr_chitgu.ru,
UDC 622.277
EXPERIENCE OF ON HEAP LEACH ORE MINES TRANSBAIKALIA
Avdeev P.B., Doctor of Technical Sciences, Professor, Dean, Oveshnikov Yu.M., Doctor of Technical Sciences, Professor Zabaikalskiy State University, e-mail: [email protected]
Shows historical data on the early use of heap leaching technology and further development of a number of ore deposits of Transbaikalia heap leaching , as well as organizations are involved in designing HF. Based on the experience of industrial testing and operation of HF identified a number of problems , general and specific climatic conditions of the Transbaikal
Key words: heap leaching of gold ore deposits , deposits of natural uranium , the classification of methods of controlling the heap leaching process .
REFERENCES
1. Fazlullin M.I. Kuchnoe vyshchelachivanie blagorodnykh metallov (Heap leaching of noble metals). Moscow, Izdatel'stvo Akademii gomykh nauk,2001. 647 p.
2. Larin V.K., Zaitsev R.V. Opyt promyshlennogo primeneniya kuchnogo vyshchelachivaniya uranovykh rud (Experience of industrial application of uranium ore heap leaching). omyi zhumal., 1999. no. 12. pp. 51-53.
3. Fazlullin M.I. Opyt kuchnogo vyshchelachivaniya zolota na mestorozhdenii Delmachik (Experience of gold heap leaching at the Delmachik deposit). Tsvetnye metally. 2002. no. 8. pp. 41-45.
4. Kursinov I.I., Yudin V.V., Kondinskii S.G. Tekhnologicheskie aspekty izvlecheniya zolota meto-dom kuchnogo vyshchela-chivaniya na mestorozhdenii Delmachik Ekologicheskie problemy i novye tekhnologii kompleksnoi pererabotki mineralnogo sy-rya (Plaksinskie chteniya). Trudy Mezhdunarod. Soveshchaniya (16-19 sentyabrya 2002 g.). (Technology aspects of gold heap leaching at the Delmachik deposit. Ecological Problems and New Technologies of Integrated Mineral Processing Technology). Chita,
2002. Ch. II pp. 70-78.
5. Rashkin A.V., Avdeev P.B., Yashkin I.A. Gornyi informatsionno-analiticheskii byulleten. Moscow, 2005. №11. pp. 252-255.
6. Kazanov E.V. Intensifikatsiya kuchnogo vyshchelachivaniya zolota na osnove tsianidnoi podgo-tovki svezhedroblenoi rudy (na primere Del'machinskogo mestorozhdeniya). Stimulation of gold heap leaching by cyanide treatment of fresh-ground ore (in terms of the Delmachik gold deposit Ph.D. Dissertation Chitinskii gos.un-t. Chita, 2005. 21 p.
