u_lectures

концентратов осуществляют различными способами: обжигцианирование, автоклавное выщелачивание-цианирование или бактериальное окисление-цианирование.

Большинство зарубежных экспертов в последние годы склоняют-

ся к мнению, что биогидрометаллургическая технология в перспективе может занять ведущее место среди вышеперечисленных методов металлургической переработки сульфидного золотосодержащего сырья.

Бактериально - химическое вскрытие золотосодержащих руд и концентратов как метод подготовки их к выщелачиванию относится к наиболее молодым технологическим разработкам. В мире работает около 15 промышленных установок чанового биологического вскрытия производительностью до 1200 т. золотосодержащих концентратов в су-

тки. Этот процесс характеризуется следующими достоинствами: с точки зрения технологии и применяемого оборудования является простым, управляемым и не требует применения высококвалифицированного тру-

да; может осуществляться в полностью автоматизированном режиме с контролем и регулировкой основных технологических параметров; легко масштабируется и может использоваться при выщелачивании различных по составу концентратов; высокая эффективность вскрытия золота, что обеспечивает максимальную степень его извлечения; при переработке мышьяксодержащих концентратов обеспечивает выделение мышьяка в труднорастворимой форме и замкнутый водооборот, что делает процесс

экологически чистым. Недостаток процесса − его экстенсивность и нет комплексности использования сырья.

Помимо биогидрометаллургического метода переработки концентратов ЗИФ необходимо отметить ещё один экологически безопасный способ доводки флото и гравиконцентратов – выделение тяжёлых фракций, пригодных для аффинажного производства с использованием центробежных сепараторов. Этот способ предусматривает выделение части золота (30…40 %) из концентратов фабрик в продукт, который отправляется на аффинажный завод. Тем самым обеспечивается более быстрый возврат денег за сданный металл на фабрику. Легкая фракция с е- параторов по содержанию золота удовлетворяет требованиям МПЗ, где и может быть переработана.

Кафедрой ОПИ КГАЦМиЗ, совместно с заводом цветных металлов была разработана и внедрена на Артёмовской ЗИФ такая технологическая схема. Схема включает операцию доизмельчения концентратов и две операции обогащения. Реализуются они на сепараторах Нельсона 12 и 7,5 дюймов. Тяжелая фракция сепараторов содержит 0,7…1,5 % золота при извлечении в неё 30…40 % металла.

331

Если месторождения находятся на значительном расстоянии от обогатительной фабрики, то целесообразно осуществлять предварительное обогащение руды. Введение в технологическую схему переработки операции предварительного обогащения позволяет удалить из горной массы часть руды с отвальным содержанием в ней металла, т. е. на ЗИФ поступит меньший объем руды, но с более высоким содержанием золота. Использование этого приема позволяет добывать бедные руды с помощью высокопроизводительных методов отработки месторождений, способствует соблюдению экологических требований, снижению расходов на транспортировку руды от рудника к фабрике.

Промышленное применение нашли следующие методы предварительного обогащения: отсадка, обогащение в тяжёлых средах, покусковая сортировка. Для золотосодержащих руд края имеет в настоящее время перспективу только покусковая сортировка, т.к. процесс более универсален, не требует значительных капитальных затрат.

ООО «Радос» (г. Красноярск) предлагает технологию предварительного обогащения бедных и забалансовых руд на основе рентгенорадиометрической сепарации (РРС). Эффективность этой технологии за последние годы испытана, проверена и доказана для самых различных типов полезных ископаемых и техногенного сырья.

Наиболее низкозатратной и простой в технологическом отношении, но не менее эффективный вариант этой технологи без отмывки руды реализуют на основе рудосортировочных комплексов (РСК). Производительность РСК может достигать от 100 до 1 млн. тонн (и более) в год по исходной горной массе.

Технологическое оборудование РСК включает в себя узел рудоподготовки (дробилка, грохот, конвейеры и др. вспомогательное оборудование) и непосредственно сепарационный комплекс на основе рентгенорадиометрических сепараторов. Все это оборудование может быть установлено на открытых (или закрытых) площадках на борту карьеров, отвалов бедных и забалансовых руд, вблизи шахт, рядом с фабрикой или размещено в фабрике с использованием имеющегося оборудования. Срок окупаемости зависит от производительности РСК, качества и типа перерабатываемых руд и не превышает 0,5…1,0 года. Себестоимость же самой технологии составляет не более 0,1…0,6 на 1 г золота. Позитивные результаты применения РСК легли в основу проекта строительства опытно-промышленного комплекса по освоению месторождения «Эльдорадо» производительностью по обогащенной руде – 290 тыс. тонн в год.

Применение предварительной концентрации руд с целью выделе-

332

ния отвальных хвостов перспективно для обогащения убогих коренных золотосодержащих руд с содержанием золота 1,5…1,8 г/т.

Передвижные фабрики. В мировой практике обогащения руд в последние годы наблюдается значительный интерес к мобильным и полумобильным модульным установкам, накоплен большой опыт их эксплуатации в Южной Америке, Австралии, Северной и Южной Америке. Они предназначены для работы на малообъемных, удаленных и трудно-

доступных месторождениях. К преимуществам таких фабрик относятся: низкие капитальные затраты на подготовительные работы и монтаж; краткие сроки монтажа; возможность доставки в труднодоступные районы; минимальное отчуждение земельных участков под производствен-

ные площади; небольшой штат обслуживающего персонала; возможность реализации различных вариантов технологических схем обогаще-

ния; возможность продажи в комплекте или сдачи в аренду после завершения отработки месторождения.

Многие зарубежные и отечественные фирмы: Svedala, Scott−European Corporation, Intertech Corporation, АОЗТ «ТТД - Балтиец»,

ТулНИГП, АО «Механобр - техника» и т.д.; создают и предлагают золотодобытчикам различные модульные системы предназначенные для дробления, измельчения, гравитационного и флотационного обогащения, выщелачивания, сорбции и десорбции производительностью от 25 до

500 т/сут.

Кучное выщелачивание (КВ). Этот способ уже более 30 лет применяют за рубежом при переработке различного золотосодержащего рудного сырья. Процесс характеризуется простотой аппаратурного оформления, относительно низкими капитальными и эксплуатационными затратами. В технологии кучного выщелачивания используют в основном низкосортные руды с содержанием золота 1…2 г/т. Вместе с тем на ряде предприятий США перерабатывают руды с содержанием золота до 6.4 г/т. Переработка становится нерентабельной, если извлечение ме-

нее 50 % .

Для цианидной технологии КВ вредными примесями в руде считаются: сульфиды и другие соединения меди, сурьмы, железа, мышьяка, снижающие скорость растворения золота; углистые и органические вещества, способные сорбировать золото - цианистые комплексы; карбонаты, вызывающие при повышенных содержаниях цианистых соединений золота; глинистые и слюдяные минералы, обуславливающие слеживание руды. Кучное выщелачивание характеризуется большой продолжительностью.

Следует отметить, что на геотехнологию извлечения металлов оп-

333

ределяющее влияние оказывает температура окружающей среды.

До настоящего времени основным реагентом, применяемым в промышленном масштабе при кучном выщелачивании, является цианид натрия. В результате этого образуется целый ряд высокотоксичных веществ, которые необходимо нейтрализовать. Нейтрализацию цианидов ведут с помощью хлорной извести, жидкого хлора, железного купороса, озона. Поиск менее токсичных растворителей золота – актуальная задача, ей посвящено большое количество исследований. На основе обзора

[59] сделан вывод о перспективности не цианистых растворителей золота: галогенов, малононитрила, тиомочевины, тиосульфата, сульфидов и полисульфидов. В нашем университете исследована в сравнительных условиях эффективность выщелачивания золота из различных типов золотосодержащих материалов, в том числе из руд и лежалых хвостов ЗИФ Артемовского горнопромышленного узла, Олимпиадинского месторождения (окисленные и коренные), с применением цианидных, бромидных растворов, содержащих элементарный бром и бромид щелочного металла в определенном сочетании. Установлено, что в оптимальных режимах извлечение золота из кварцевых руд с низким содержанием сульфидов бромидными растворами выше, чем цианистыми, из руд коры выветривания извлечение золота примерно одинаково при использовании обеих реагентов.

При переработке лежалых хвостов для эффективного бромирования необходима предварительная подготовка материала, например доизмельчение с целью вскрытия поверхности за счет удаления пленок. При этом во всех случаях продолжительность процессов бромирования составляет не более 1…2 ч. Процесс цианирования для достижения подобных результатов должен продолжаться не менее 12 ч. Оптимальные параметры процесса бромидного выщелачивания зависят от минералогического состава исходного сырья.

Основными преимуществами бромидного выщелачивания являются более высокая скорость растворения, широкий диапазон рН, более простая химия растворения, не токсичность реагента и значительное снижение затрат на природоохранные мероприятия. О не токсичности реагента свидетельствует тот факт, что бромидные растворы применяют для очистки питьевой воды. Эта технология особенно привлекательна тем, что в верховьях Ангары имеются природные источники бромидных рассолов.

Во ВНИИ химической технологии Минатома РФ разработан способ кучного сернокислотно - хлоридного выщелачивания (СХВ) благородных металлов из руд и материалов в присутствии гидротированного

334

диоксида марганца. Продолжительность цикла СХВ может составлять только несколько суток и зависит в основном от проницаемости подготовленного рудного материала. В связи с высокой интенсивностью процесса кучное СХВ может успешно применяться для извлечения благородных металлов в районах с малой продолжительностью теплого периода в году, когда остальное время используется для рудоподготовки.

Преимущества процесса кучного СХВ в сравнении с цианидным: меньшая экологическая опасность; большая интенсивность процесса; большая степень извлечения благородных металлов; возможность прямого извлечения благородных металлов из упорных руд, в частности сульфидно-мышьяковистых; меньшие затраты на природоохранные мероприятия.

Несмотря на большой объем выполненных исследований, в отечественной практике кучное выщелачивание золота еще находится в стадии опытно-промышленных испытаний. Хотя имеется положительный пример использования технологии кучного выщелачивания в России (месторождение Майское в Хакасии), существуют серьезные причины, сдерживающие освоение этой технологии: расположение большинства месторождений в районах с суровыми климатическими условиями, сложный вещественный состав руд, жесткие требования к природоохранным мероприятиям. Для ряда месторождений Красноярского края проводились исследования по возможности применения кучного выщелачивания, а институтом «Сибгипрозолото» выполнен проект кучного выщелачивания для руд месторождений «Олимпиадинское» и «Эльдорадо».

Разработка россыпных месторождений золота в крае ведется открытым способом в основном с раздельной выемкой пустых пород и песков. При этом способе, верхняя непродуктивная часть россыпи, не содержащая золота (торфа) при помощи бульдозеров или экскаваторов размещаются на бортах разреза и, частично, в отработанном пространстве. Для промывки золотоносных песков используются следующие промывочные установки: бесскрубберные приборы с гидроэлеваторной подачей песков и одностадийной схемой обогащения - ПГШ-30, ПГШ-50 и ПГШ-75, с двухстадийной схемой обогащения - ПГБ-1-1000; скрубберные приборы с конвейерной подачей песков - МПД-4, ПКС-1-700 и ПКС-1-1200. Также находят применение промывочные установки с землесосной подачей песков (ЗГМ-2м). На драгах обогащение производится на шлюзах мелкого наполнения. Несмотря на то, что объемы добычи золота дражным и гидромеханическим способами приблизительно равны, традиционно драги по сравнению с гидромеханическим способом отра-

335

батывают россыпные месторождения золота с небольшим содержанием металла. Согласно проведенному анализу [60] освоения россыпных месторождений золота Красноярского края объем перерабатываемой горной массы при дражном способе разработки составил 85 % и скрепернобульдозерном - 15 % от общего объема, а добыча металла, соответственно, 46,6 и 53,4 %. Средневзвешенное содержание золота в песках при

дражном способе составило порядка 153 мг/м3, скреперно-бульдозерном

- 858 мг/м3.

Ключевыми проблемами при переработке россыпных месторождений Красноярского края являются: нерациональное использование имеющейся в наличии на горных предприятиях промывочной техники и ошибочный выбор технологических схем освоения месторождений. Как результат, в процессе эксплуатации имеют место технологические потери, которые достигают 80...90 % в зависимости от гранулометрического состава зерен золота, физико-механических свойств разрабатываемых рыхлых отложений и структуры россыпного месторождения. Основные направления в решении этой проблемы:

-разработка технологий извлечения золота с использованием современного оборудования (центробежные концентраторы "Орокон - МЗО", Нельсона, "Фэлкон", "Супербол", СЦВ АО ТГЗК, ЦВК ОАО «ГРАНТ», г. Наро - Фоминск, ИТОМАК);

-широкое использование развитых схем обогащения с перечистными и контрольными операциями, а также средств малой механизации; -разработка и внедрение технологий эффективной подготовки и

обогащения глинистых россыпей.

Взаключение следует отметить, что рост добычи золота в Красноярском крае, в первую очередь, будет зависеть от эффективной работы действующих золотоизвлекательных фабрик и скорейшего ввода строящихся предприятий.

13. ТЕХНОЛОГИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ РУД

13.1.Типы железных руд и их месторождения

Лекция 31

План лекции: 1. Типы железных руд и их месторождения [10 с 214-219]

336

2.Технические требования к концентратам [61 с 147-152]

3.Методы обогащения железных руд [10 с 216-238]

4.Схемы обогащения [10 с 237,61 с 159,164,170,175 ]

Железорудные месторождения формируются в различных геологических условиях, что естественно ведет и к разнообразию минерального облика железных руд. Принадлежность конкретных месторождений железа к той или иной генетической группе в большинстве случаев определяется достаточно уверенно. Однако генезис ряда месторождений часто дискуссионен.

Месторождения железных руд образовались в результате магматогенных, седимитационных (экзогенных) и метаморфических процессов. Они характеризуются исключительным разнообразием по геологическому возрасту, генетическим и морфологическим типам, размерам и условиям залегания, а также по вещественному составу, обогатимости и металлургическим свойствам руд.

Из всех разведанных запасов железных руд на долю магматогенных месторождений приходится 25%, на долю экзогенных месторождений – 45%, на долю метаморфизированных месторождений – 30%.

Экзогенные месторождения

В группы седиметационных (экзогенных) объединяются месторождения железных руд, возникшие в результате разнообразных гипергенных процессов. Основными генетическими типами этих месторождений являются остаточные, инфильтрационные и осадочные (континентальные и морские). Из них наиболее важное промышленное значение имеют остаточные месторождения.

Остаточные месторождения представлены сидерито-мартитовыми и гидрогематито-мартитовыми рудами. Характерными представителями этого подтипа являются месторождения богатых руд КМА (Яковлевское, Гостищевское, Лебединское, Михайловское и др.).

Из зарубежных следует отметить весьма крупные скопления богатых мартитовых руд США.

Инфильтрационные (элювиально-метасоматические) месторождения (Зыряновское, Алапаевское и Верхне-синятихинское) представлены, в основном, окисленными (гидрогетитовыми и стриговитгидрогетитовыми) рудами.

Осадочные месторождения железных руд пользуются очень широким распространением. Наибольший практический интерес представляют Лисаковское месторождение, приаральская группа месторождений и месторождения Северо-западной Германии, Англии и др.

337

Метаморфизированные месторождения

К метаморфизированным относятся железорудные месторождения первично-осадочного происхождения, сформировавшиеся в докембрийских морских бассейнах и представленые мощными толщами квар- цево-магнетитовых и кварцево-гематитовых полосчатых пород, известных под общим названием железистых кварцитов. Путем длительного выщелачивания кремнезема из метаморфизированных железистых пород образовались остаточные залежи богатых, преимущественно мартитовых руд. Более 80% от общих запасов богатых руд находится в пространственно и генетически связанных с ними остаточных месторождениях. Наиболее крупные месторождения находятся в Криворожском бассейне, в районах КМА (Михайловское, Корооковское, Салтыковское и др.) и в районе Верхнего Озера (США).

Железные руды

Железные руды отличаются большим разнообразием слагающих их минералов текстур и структур. Однако главные рудообразующие минералы железа немногочисленны и по ним выделяются небольшие количества следующих основных типов промышленных руд: титаномагнетитовые, магнетитовые, гематитовые, бурожелезняковые, сидеритовые и силикатные.

Титаномагнетитовые руды содержат основные минералы (магнетит, титаномагнетит и ильменит), второстепенные (мартит, гематит, рутил и хромит) и примеси (пирит, халькопирит, кобальтирит-пиротин, пентландит, сфалерит, гетит, гидрогетит, малахит, азурит и др.). Из нерудных минералов присутствуют роговые обманки, пироксены, полевые шпаты, кварц, биотит и др.

Магнетитовые руды содержат рудные минералы: магнетит, мартит, гетит, гидрогетит и примеси (сульфиды железа, меди и других цветных металлов). Нерудные минералы, главным образом, представлены силикатами из групп гранатов, пироксенов, амфиболов, полевых шпатов.

Гематитовые руды. Важное значение имеют гематитомартитовые руды месторождений КМА, Атасуйской группы, Криворожского бассейна и Белозерского. Из зарубежных следует отметить месторождения США, Бразилии и Индии.

Бурые железняки являются самым распространенным типом в экзогенных железорудных месторождениях.

Руды осадочных месторождений, как правило, оолитовые. Главными рудными минералами в них являются: гидрогетит, шамозит, сидерит, гетит, гематит, а примесями – пирит, пиротин псиломелан. Неруд-

338

ные минералы представлены, в основном, кварцем, хлоритом, каолинитом. Из наших месторождений необходимо отметить Тульское, Камышбурунское, Алапаевское, из зарубежных–месторождения Франции, Испании.

Сидеритовые руды образовались в гидротермальных осадочных инфильтрационных месторождениях. Промышленное значение имеют Березовское, Ахтенское и Бакальская группа месторождений.

Силикатные железные руды, как промышленный тип руд могут рассматриваться только в природных смесях с бурыми железняками.

13.2.Технические требования к железным концентратам

Требования к железным концентратам определяются способами производства из них металла (чугун, сталь) или готовых изделий (порошковые изделия, аккумуляторные массы, и др.).

Требования к концентратам для производства передельного чугуна ограничиваются в основном содержанием железа, составом пустых пород и наличием вредных примесей в концентрате, таких как сера и фосфор. Цель этих требований–организация рационального производства металла за счет использования железорудного сырья с оптимальным содержанием железа (таблица 13.1.).

Таблица 13.1

Кондиции на железорудные концентраты

339

При использовании железорудных концентратов для прямого получения металла предъявляются более жесткие требования по содержанию пустых пород и вредных примесей таблица (13.2).