Кучное выщелачивание золота

     Золотоносный  пласт - часть рыхлых отложений, содержащих золото в промышленном количестве. Золотоносный пласт обычно располагается в нижней части рыхлых аллювиальных или других отложений. Реже встречаются "подвесные" золотоносные пласты, залегающие на глинистых пластах (ложные плотики) как в нижних, так в средних и верхних частях толщи рыхлых отложений. Золотоносный пласт может иметь различный состав. Золотоносный пласт чаще состоит из галечно-песчаного или илисто-песчаного материала, иногда с включениями валунов. Этот же термин применяется и к золотоносным пластам погребенных россыпей.

     Цианиды - соли цианистоводородной (синильной) кислоты HCN, например, цианид калия (цианистый калий) KCN, применяемый в гальванопластике, при извлечении золота и серебра из руд, в органическом синтезе. Цианиды чрезвычайно ядовиты. Название происходит от греческого kyanos - темно-синий, по цвету берлинской лазури и турнбулевой сини, содержащих радикал циан CN.

     Цианиды, соли синильной кислоты. Цианиды  щелочных металлов MeCN и щёлочноземельных металлов Me (CN)2 (где Me — металл) термически устойчивы, в водных растворах гидролизуются. Цианиды тяжёлых металлов термически неустойчивы, в воде, кроме Hg (CN)2, нерастворимы. При окислении цианиды образуют цианаты (например, 2KCN + O2 ® 2KOCN). Многие металлы при действии избытка цианида калия или цианада натрия дают комплексные соединения, что используется, например, для извлечения золота и серебра из руд:

4NaCN + 2Au+1/2O2 + H2O ®  2Na [Au (CN)2] + 2NaOH.

   Золото и серебро из раствора выделяют электролитическим осаждением либо при действии металлического цинка. Растворы цианидных комплексов золота, серебра, цинка и др. металлов используют в гальванотехнике для получения покрытий. Цианиды применяют в органическом синтезе, например для получения нитрилов, в качестве катализатора. Цианиды очень токсичны. О действии на организм и мерах предосторожности при работе с цианидами см. Синильная кислота.     
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     3.2. Метод цианирования 

     Цианирование  применяется при кучном выщелачивании  золота. Цианирование далеко не безопасно  в экологическом отношении. Цианирование при кучном выщелачивании требует проведения специальных мер экологической защиты. 

       Цианирование - метод извлечения золота и серебра из руд путем их селективного растворения в растворах цианистых щелочей. Цианирование успешно протекает только при наличии в растворах кислорода. Также под цианированием понимают химико-термическую обработку стальных изделий, заключающаяся в одновременном поверхностном насыщении металла углеродом и азотом. Цианирование применяется для повышения поверхностной твердости, износостойкости и усталостной прочности.

     В промышленности применяют 2 метода цианирования: просачивание (перколяция) растворов  через слой мелкораздробленной руды или песков и перемешивание пульпы при её интенсивной аэрации. Из раствора золото и серебро часто осаждаются цинковой пылью.

     Развивается сорбционное цианирование, совмещающее  процессы выщелачивания и извлечения растворённого золота и серебра  из пульпы сорбцией анионитами или  активированными углями. Этот вид  цианирования эффективен при переработке  труднофильтруемых шламистых руд.

     Извлечение  золота при цианировании пульп составляет 90—96%, при расходе цианида натрия 0,25—3 кг/т и защитной щёлочи 0,5—5 кг/т.

     Основной  принцип процесса цианирования состоит  в том, что цианидные ионы образуют весьма устойчивые комплексы с золотом, серебром и другими металлами. Слабощелочные цианидные растворы вызывают растворение в первую очередь находящихся в рудах золота и серебра. Ионная реакция (известна как уравнение Эльсенера), которая обычно используется как основной способ перевода золота в раствор с помощью цианида, выглядит следующим образом:

4Au+8CN+O2+2H2O=4Au(CN)2+4OH (1)

Более поздние  исследования механизма растворения  указывают на то, что растворение  протекает в две стадии. Основная часть золота растворяется в соответствии с реакцией:

2Au+4CN+O2+2H2O=2Au(CN)2+H2O+2OH (2)

а меньшая, но все-таки заметная его часть в соответствии с реакцией (1) - уравнением Эльсенера. Скорость растворения зависит от концентрации цианида натрия (NaCN) и  щелочности раствора, причем оптимальное  значение pH-10,3.

     Впервые растворение золота и серебра  в цианистых растворах (цианирование) изучил в 1843 П. Р. Багратион. Его исследования дополнили Ф. Эльснер (Германия, 1846) и М. Фарадей (1856). В производственную практику цианирование вошло в начале 90-х гг. 19 в.

     Соли  циановой кислоты, в отличие от самой  кислоты, соединения весьма устойчивые; например, для NaOCN tпл 550 °С; KOCN разлагается, не плавясь, лишь при температуре 700 °С. Цианаты щелочных металлов растворимы в воде, не растворимы в спирте и  эфире. Цианаты получают окислением соответствующих цианидов (кислородом воздуха, окислами свинца PbO, PbO2 и др.) Цианаты применяют в различных синтезах, например для получения семикарбазида. Аммониевая соль NH4OCN, на примере которой Ф. Вёлер (1828) впервые осуществил синтез органического вещества (мочевины) из неорганического, может быть получена обменной реакцией из цианита серебра и хлорида аммония. Эфиры циановой кислоты существуют в двух изомерных формах: ROCN и RNCO. Цианаты ROCN практического значения не имеют. Изоцианаты RNCO применяются в промышленности для производства полиуретанов, гербицидов.

     При цианировании применяют цианид калия, цианистый калий, KCN. Бесцветные гигроскопичные кристаллы, tкип 635 °С, плотность 1,56 г/см3 (25 °С). Цианид калия хорошо растворим в воде (41,7% при 25 °С, 55% при 103,3 °С). В водном растворе цианид калия гидролизуется с выделением HCN; константа гидролиза 2,54*10-5 (25 °С). Цианид калия Проявляет большую склонность к образованию комплексных соединений, например калия гексацианоферроата. В промышленности цианид калия получают главным образом нейтрализацией HCN гидроокисью калия КОН. О применении цианида калия см.

     При цианировании также прменяют цианид натрия, цианистый натрий, NaCN. Бесцветные гигроскопичные кристаллы; tпл 564 °С; плотность 1,5955 г/см3 (20 °С). Цианид натрия кристаллизуется в виде NaCN?2H2O, выше 34,7 °С — в безводной форме. Цианид натрия хорошо растворим в воде (32,4% при 10 °С, 45,0% при 35 °С). В водных растворах цианид натрия гидролизуется:

NaCN + H2O U HCN + NaOH.

Как и KCN, цианид натрия легко образует комплексные  соединения. В промышленности цианид натрия получают главным образом  нейтрализацией синильной кислоты  гидроокисью натрия NaOH. О применении цианида натрия см. цианиды. Цианид натрия очень токсичен. О действии на организм и мерах предосторожности при работе с цианидом натрия см. Синильная кислота.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     3.4. Окомкование руды  при кучном выщелачивании  золота 

     Кучному выщелачиванию подвергают легкообогатимое  сырье, в котором золото (и серебро) находятся преимущественно в цианируемой форме. В основном это руды окисленные или коры выветривания коренных месторождений золота (Воронцовское, Майское, Покровское, Муртыкты, Кузнецовское месторождение и другие), отработка которых возможна открытым способом, а так же забалансовые рудные отвалы (Лопуховское), техногенное сырье - лежалые хвосты золотоизвлекательных фабрик (ОАО "Южуралзолото"), текущие хвосты переработки золотых руд (хвосты гравитации руды месторождения Сопка Рудная). Качество перерабатываемого сырья различно. Частично это бедные и забалансовые руды, а также техногенные отходы с содержанием золота 1,5-2,0 г/т (отвалы ОАО "Южуралзолото"), в подавляющем большинстве - рядовые руды с содержанием от 2 до 5 г/т (Воронцовское, Кузнецовское, Покровское месторождения и другие). Имеют  место попытки переработки богатых руд с содержанием золота 8-35 г/т (Комсомольская залежь, Холодная залежь). Действующие в России установки кучного выщелачивания золота по сравнению с зарубежными небольшие. Максимальная производительность в 2000 году была достигнута на руднике "Чазы-Гол" (ЗДК "Золотая Звезда") 500 тыс. т руды в год. Средняя же производительность установок кучного выщелачивания золота составляет 100-300 тыс. т руды в год (Майское, Лопуховское, Муртыкты и другие месторождения). Промышленные установки кучного выщелачивания золота вводятся в эксплуатацию посекционно, выщелачиванию, как правило, последовательно подвергают рудные штабели объемом блок-секций по 25-50 тыс. т каждая. Имеется также ряд небольших предприятий, на которых годовой объем перерабатываемого сырья не превышает 20-60 тыс. т (месторождение Сопка Рудная). Следует отметить, что по величинам производственных мощностей отечественные установки кучного выщелачивания приближаются к средним золотоизвлекательным фабрикам (300-600 тыс. т в год). Объем добычи золота на предприятиях кучного выщелачивания колеблется от нескольких десятков килограмм до 1,0-2,5 т в год. В 2000 г. способом кучного выщелачивания было добыто около 4,0 т золота.

Опыт применения технологии кучного выщелачивания золотодобывающей промышленности России, вывод на проектные мощности действующих предприятий (Воронцовское, Покровское, Самолазовское), а также ввод в эксплуатацию строящихся установок (Любавинское, Светлинское, Тас-Юрях и др.) дают основание прогнозировать повышение объемов добычи золота, получаемого способом кучного выщелачивания, в 1,5-2,0 раза.

     В ближайшие годы планируется освоение следующих месторождений с применением  технологии кучного выщелачивания: Светлинское (Челябинская область), Самсоновское (Красноярский край), Тас-Юрях (Хабаровский край), Чертово корыто (Иркутская область), Таборное и Куранажское (Республика Саха Якутия), Синюхинское (Горный Алтай), Любавинское и Дельманик (Читинская область), Южно-Кировское ( Оренбурская область), Маломырское (Амурская область), Мурзинское (Алтайский край).

     В центральном научно-исследовательском  институте цветных и благородных  металлов (ЦНИГРИ, Москва) выполнена  технологическая оценка более 100 рудных и техногенных месторождений золота на пригодность их к кучному выщелачиванию.

     Окомкователь  руды барабанного типа для кучного  выщелачивания золота

– устройство непрерывного действия. Предназначен для окомкования измельченной руды в смеси с цементом и водным раствором цианидов. Устройство окомкователя. Окомкователь состоит из рамы несущей на себе опорные и упорные катки. Опорные катки окомкователя сдвоенные обрезиненные с массивными шинами O800х160 мм. Упорные катки окомкователя одинарные обрезиненные с шиной O600х140 мм. Привод барабана-окомкователя от электродвигателя через эластичную муфту на редуктор и от редуктора в две стороны через муфтовые валы к двум опорным роликам. На опорных роликах свободно лежит барабан-окомкователь. Угол установки обеспечивается установкой рамы на фундаменте. окомкователь снабжен загрузочной воронкой и скребком для очистки прилипающих компонентов к внутренней поверхности барабана-окомкователя. В целях защиты барабан-окомкователь футерован изнутри конвейерной лентой. Разгрузка барабана-окомкователя через открытый торец. Для подачи растворов внутрь барабана-окомкователя предназначена система орошения с двумя подающими трубами.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     3.5. Месторождения золота, использующие метод  кучного выщелачивания

     В настоящее время на территории Казахстана методом кучного выщелачивания отрабатываются следующие месторождения: Васильковское, Пустынное, Жанан, Центральное Мукурское, Большевик, Мизек, Миялы, Суздальское, Карьерное (рудные отвалы). Отработка Жерека и Далабая из-за отсутствия финансовых средств приостановлены. Готовятся к отработке методом кучного выщелачивания месторождения окисленных руд (кор выветривания) Комаровское месторождение, Элеваторное месторождение, Центральный Карамурын. Большой интерес к технологии кучного выщелачивания проявляют не только Россия и Казахстан, но и другие страны СНГ - Узбекистан, Таджикистан, Киргизия. На горно-металлургическом предприятии в г. Навои, Узбекистан выполнен большой комплекс исследований по переработке заскладированного минерального сырья карьера Мурунтау методом кучного выщелачивания. С учетом сложных природно-климатических условий этого региона, были разработаны эффективные конструкции основания для кучного выщелачивания, которые позволяют вести замкнутый процесс без потерь и загрязнения окружающей среды. Для создания водонепроницаемого слоя предложено использовать местные глины в сочетании с полимерными материалами. В 1992 году компанией "Ньюмент ЛТД" (США), Государственным комитетом по геологии и минеральным ресурсам Республики Узбекистан и горно-металлургическим комбинатом г. Навои (НГМК) создано совместное предприятие "Заваршан - Ньюмент" для переработки методом кучного выщелачивания руды, накопленной на складах карьера Мурунтау за 25 лет. Совместному предприятию для переработки передано 220 млн. т руды с содержанием золота 1,4 г/т. За 1995-1998 гг. в кучи уложено 42,25 млн. т руды, получено 35,703 т золота.

     Имеются сведения, что в Таджикистане для  строительства золотодобывающего  предприятия Jilau с использованием технологии кучного выщелачивания правительством Таджикистана и Nelson Gold учреждена компания Jeravshan Gold. Разведанные запасы, планируемые по подсчетам, утвержденным ГКЗ СССР, составляют 10,1 млн. т со средним содержанием золота 2,9 г на тонну при бортовом 1,2 г на 1 т. В соответствии с пересчетом, выполненным компанией RTZ (США), с учетом современных технологий переработки бедных руд достоверные запасы месторождения оцениваются в 28,3 млн. т со средним содержанием золота 1,43 г/т, прогнозные ресурсы в 42,1 млн. т со средним содержанием золота 1,03 г/т.

     Опыт  золотодобывающих предприятий, освоивших  технологию кучного выщелачивания  золота даже в суровых климатических  условиях значительные запасы и прогнозные ресурсы рудного золота, многочисленность мелких и средних месторождений, а также огромные запасы золотосодержащего техногенного сырья, накопившегося за многие десятилетия в отвалах и хвостохранилищах золотоизвлекательных и обогатительных фабрик цветной и черной металлургии, и, наконец, улучшение инвестиционного климата в странах СНГ совершенствование правовой базы все это дает основание оптимистично смотреть на развитие здесь золотодобывающей промышленности, в частности, на расширение производства золота методом кучного выщелачивания.