Переработка пиритных и мышьяково-пиритных руд с тонковкрапленным золотом на горнодобывающем комплексе Эрго (ЮAP)

Золотодобывающая компания ЮАР "Ист Рэнд Голд энд Ураниум" на протяжении более 20 лет производит извлечение золота, урана и серы из лежалых хвостов обогащения в районе Ист Рэнд. В состав компании первоначально входили 3 отделения: Эрго, Даггафонтейн и Симергоу. В 1992 г. производственные операции по отделению Симергоу были прекращены.

Запасы рудного сырья в зоне деятельности остальных двух предприятий по состоянию на 31.03.95 г. составили:

Эрго - 369,5 млн.т со средним содержанием Au 0,47 r/т, U3O8 34 г/г и S 0,61 %; Даггафонтейн - 173,6 млн.т (Au 0,31 г/г, U3O8 69 г/г и S 0,63 %).

Горнодобывающий комплекс Эрго расположен в восточной части Витватерсрэнда между городами Джермисто и Спрингс. В настоящее время он является крупнейшим в мире предприятием по переработке лежалых хвостов цианирования золотосодержащих руд. В районе деятельности предприятия находится 18 старых хвостохранилищ.

Проведенными технологическими исследованиями и выполненными на их основе технико-экономическими расчетами обоснована целесообразность строительства предприятия по переработке лежалых хвостов с комплексным извлечением из них золота, урана и серы производительностью более 20 млн.т шламов в год. В основу технологии положен процесс флотации сульфидов с последующим извлечение урана и золота из концентратов и дополнительным цианированием хвостов флотации (рис. 17. 16).

Пуск основных установок по флотации шламов и металлургической переработке получаемого концентрата произведен в 1977 г. Установка "CIL" введена в строй в 1984 г. В 1990 г, горнодобывающим комплексом "Эрго" произведено 7,2 т золота, 160 т урана и 475 тыс. т серной кислоты. Сквозное извлечение золота из шламов в готовую товарную продукцию составляет 58 %, урана - 20 %, серы -75 %.

Опыт данного предприятия представляет интерес в том плане, что извлекаемое флотацией из шламов золото представлено в основном нерастворимыми в NaCN формами, для вскрытия которых требуется окислительный обжиг золотосодержащего пирита. Особенностью процесса обжига является получение кондиционного по SO2 газа, пригодного для производства серной кислоты, часть которой используется на внутренние нужды предприятия (выщелачивание урана). Необходимость дополнительного цианирования хвостов флотации вызвана тем, что в процессе длительного хранения шламов в отстойниках некоторое количество содержащегося в них золотосодержащего пирита подвиглось естественному окислению (с утратой флотационной активности), при этом часть связанного с пиритом упорного золота стала доступной для воздействия цианистых растворов.

В соответствии с принятой на Эрго технологией размытые гидромониторами шламы в виде пульпы с плотностью 49-50 % твердого самотеком (по желобам в земле) направляются на промежуточные насосные станции, расположенные около каждого хвостохранилища, а оттуда - на центральную насосную станцию, питающую флотационную установку. Расстояния перекачки пульпы от 6,5 до 13 км.

Производительность флотационной установки (3 основных и 1 дополнительный поток) составляет 1710 тыс.т шламов в месяц. Поступающая на установку пульпа разбавляется сливом "огаркового" сгустителя до плотности 39 % твердого, доводится до величины рН=3,5-4 и флотируется в следующих режимных условиях:

- продолжительность обработки (мин): регулирование pH - 20, основная флотация - 17, перечистная флотация - 40;

- расход реагентов (г/т): коллекторы - меркаптобензотиазол натрия -85; дитиофосфат - 12; вспениватель (доуфрос-200) - 17; модификатор -сульфат меди 25-50.

Основным оборудованием для кондиционирования пульпы перед флотацией служат пачуки (диаметр 10,0, высота 13,7 м); для основной флотации - машины Денвера с объемом камер 14,1 м3; для перечистки концентрата - машины Денвера с объемом камер 8,5 м3.

Полученный флотационный концентрат при выходе 2,5-3,0 % от исходного питания содержит золота 8-10 г/г, урана 300-400 г/г, сульфидной серы 28-30 %. Извлечение перечисленных компонентов в концентрат соответственно составляет 40-45, 20-25 и 78-82 %.

Концентрат сгущается до 55 % твердого и подается в пачуки для выщелачивания урана. Извлечение урана из сернокислых растворов производится методом жидкостной экстракции (парафин 95 %, изодеконал 2 %, аламин 3 %) с последующей реэкстракцией урана и выделением его из растворов в виде диураната натрия, представляющего собой конечный товарный продукт предприятия.

Кек сернокислотного выщелачивания (пиритный концентрат) после промывки увлажняется до плотности 69 % твердого и делится на 2 потока в соотношении 2:1, каждый из которых перерабатывается на двух сернокислотных установках с производительностью 1000 и 500 т кислоты в сутки соответственно.

Концентрат подвергается окислительному обжигу в трех параллельно работающих печах КС с внутренним диаметром (на уровне постели) 14,5 м и вместимостью печи 1806 м3. Производительность каждой печи по твердому около 25 т/ч (600 т/сут). Обжиг концентрата проводится при температуре 650-750 °C. Полученный огарок (выход 77 % от исходного концентрата, содержание золота в огарке 10-15 г/г) разгружается в чаны с холодной водой, где охлаждается до 70 °C. Вместе с огарком в этот же чан разгружается огарковая пыль из циклонов грубой очистки газов (2 циклона с максимальным диаметром 5,2 м на 1 печь). Полученная пульпа обезвоживается в двух сгустителях (по одному в каждой кислотной установке), имеющих диаметр 45 и 35 м соответственно. Сгущенный продукт (42 % твердого) поступает на цианирование.

Цианирование золотосодержащего огарка и огарковой пыли производится по схеме полного илового процесса, включающей выщелачивание (29 ч), двухстадиальную фильтрацию пульпы (с промежуточной распульповкой кека), осветление растворов и осаждение золота цинковой пылью с последующей кислотной обработкой, обжигом и плавкой осадков в дуговой электропечи на металл Доре. В качестве основного технологического оборудования в данном цикле используются: 2 шаровые мельницы (2,7x3,0 м) для измельчения огарка, 5 последовательно расположенных пачуков цианирования диаметром 10,0 и высотой 13,7 м и 8 вращающихся барабанных фильтров (диаметр 5,5 и длина 6,1 м) по 4 на каждой стадии фильтрации.

Извлечение золота в цианистом цикле составляет 90 %, потери растворенного золота - 1 % от исходного, включая 0,05 % от неполного осаждения. Расход реагентов (кг на 1 т огарка): цианид 1,8-2,0; известь 11,0; цинковая пыль 0,5.

С целью доизвлечения золота из огарка хвосты фильтрационного цианирования объединяются с хвостами флотации, поступающими на установку "CIL", которая в настоящее время считается наиболее крупной в мире (общая производительность установки по твердому превышает 50 тыс. т в сутки). Процесс угольной сорбции включает все предусмотренные стандартной технологией операции: от выведения крупных частиц песка из питания до элюирования золота из насыщенного угля щелочными цианистыми растворами. Осаждение золота из элюатов, так же, как из золотосодержащих фильтратов "огаркового" цикла, производится цинковой пылью.

Основными технологическими аппаратами пульпового сорбционного процесса являются: 8 обеспесочивающих грохотов 2,4x6,2 м с полиуретановыми матами (размер отверстий 0,8x0,8 мм); 2 серии по 11 адсорбционных чанов-агитаторов (диаметр чана 13,0 м, вместимость 2070 м3) и 8 грохотов для отделения угля, идентичных обеспесочивающим грохотам. Угольный цикл включает участок подготовки свежего угля, 4 грохота для насыщенного угля 2,47x0,75 м; 4 колонны для промывки кислотой вместимостью по 22 м3 из мягкой стали с резиновой футеровкой; 4 десорбционных колонны из нержавеющей стали вместимостью по 22 м3, 2 вращающихся сушилки и 2 вращающихся печи для реактивации угля производительностью по 700 кг угля в час.

Условия и показатели сорбционного процесса:

- относительная плотность пульпы 1,45 (Ж:Т=1:1); загрузка цианида 40 г/т; рН=8,5-7; число стадии сорбции 11; продолжительность выщелачивания на каждой стадии 1 ч; загрузка угля 60 т/стадию; замена угля: 1/4 расхода на стадию в сутки; насыщенность угля по золоту 250 г/т; потери угля в технологическом процессе 50-70 г/т; извлечение золота на стадии выщелачивания 30-40 %, на стадии сорбции 90-95 %.

Процесс угольной сорбции применяется и для извлечения золота из слива хвостохранилища. Для этой цели задействованы 4 угольных колонны диаметром 3,64 и высотой 11,7 м, изготовленные из обычной стали и футерованные резиной. Средняя скорость подачи раствора в колонну 400 м3/ч, загрузка угля в колонну 17,5 т. Один раз в 2 недели производится промывка угля 5 %-ой соляной кислотой. Сорбционная емкость угля по золоту составляет 400 г/г.

Производство серной кислоты из обжиговых газов на горнодобывающем комплексе Эрго осуществляется контактным методом. В Качестве катализатора при окислении SO2 в SO3 используется пентаксид ванадия. Газ, прошедший пылеулавливающие циклоны, перед поступлением в конвертеры подвергается дополнительной тщательной очистке от примесей (солей и др.) в системе мокрого улавливания, включающей скрубберы Вентури, аппараты Пибоди, электростатические туманоосадители и другое оборудование, принцип действия которого, как и сама технология производства кислоты, подробно описаны в соответствующей литературе.

Принятая на предприятии аппаратурно-технологическая схема сернокислотного производства обеспечивает достаточно высокую степень конвертирования SO2 в SO3: 99,7 %, при общей степени извлечения серы из концентрата 94 % (4 % серы остается в огарках окислительного обжига).

Содержание SO2 в газах, выбрасываемых в атмосферу (через трубу высотой 150 м), находится в пределах 0,001-0,01 %, при исходном содержании SO2 в обжиговых газах 7,6-13,5 %.

В табл. 17.5 приведены некоторые экономические показатели работы горнодобывающего комплекса.

По информации, представленной в работе, в 1991-1992 отчетном году 3-мя отделениями компании "Ист Рэнд Голд энд Ураниум" в общей сложности переработано 40 млн. т шламов (в том числе по Эрго 29,3 млн. т) и получено 11,4 т золота. Производство урана в 1992 г, было повсеместно прекращено, а производство серной кислоты резко ограничено, в результате чего 93 % дохода компании в 1991-1992 г. обеспечено за счет извлечения золота. Чистая прибыль компании после уплаты налогов составила 76,3 млн. рандов, дополнительные капиталовложения - 51,2 млн. рандов.

В 1994-1995 и 1995-1996 отчетных годах по отделению Эрго переработано соответственно 32,8 и 33,5, по отделению Даггафонтейн - 15,1 и 15,5 млн. т хвостов. Общий объем добычи золота по годам составил 14,0 и 13,2 т, производство серной кислоты 133,3 и 136,4 тыс. т. Чистая прибыль компании за эти же годы оценена в 107,6 и 85,6 млн. рандов, при капиталовложениях 45,5 и 18,2 млн. рандов.