Для оперативной геолого-экономической оценки выявленных поисками минеральных ресурсов необходимо знать современные технологии передела сырья. Традиционными способами обогащения руд являются гравитационный (промывка истертой рудной массы в водной среде с обогащением тяжелых минералов благодаря их удельному весу, на аппаратах типа Knelson и его отечественных аналогах), флотационный (разделение тонко измельченных минералов, в основном сульфидных, благодаря их различному налипанию на вспененные реагенты), электромагнитный (для минералов железа). В последние 40-20 лет получили широкое развитие новые способы, получившие общее название геотехнологии, или гидрометаллургические методы, а также ядерно-физические методы, прежде всего рентгенорадиометрическая сепарация.
Геотехнология определяется как метод добычи цветных, редких и благородных металлов путем их избирательного растворения химическими реагентами на месте залегания и последующего извлечения образованных в зоне реакций химических соединений без формирования значительных пустот и массового сдвижения вмещающих пород. К геотехнологии относят также кучное и отвальное выщелачивание металлов (в том числе с использованием биологических агентов), хотя эти методы являются промежуточными между собственно геотехнологическим выщелачиванием – подземным и собственно гидрометаллургическим – чановым. Геотехнологические методы добычи полезных ископаемых следует рассматривать не как конкурирующие с традиционными, а как дополняющие их. Эти методы целесообразно применять на нерентабельных для подземного и открытого способов объектах: на крупных месторождениях сравнительно бедных руд, где значительный экономический эффект может быть получен за счет масштабности производства; на мелких залежах и рудопроявлениях богатых руд на месторождениях, отработанных традиционными методами, для извлечения полезных компонентов из оставшихся целиков и забалансовых руд; на отвалах забалансовых руд и хвостов обогащения закрытых и действующих горных предприятий. Рассмотрим наиболее распространенные разновидности этих методов.
Цианирование в различных технологических вариантах (чановом, кучном и др.) является наиболее распространенным в мировой и отечественной практике методом гидрометаллургического извлечения золота. Сущность процесса заключается в растворении золота слабым (0,08-0,5%, обычно 0,2-0,3%) раствором цианида натрия в присутствии кислорода воздуха.
Для золота химизм описывается уравнением:
2Au+4CN-+O2+2H2O=2[Au (CN)2]+2OH-+Н2О
На скорость растворения металла влияют следующие факторы: размер частиц золота (желательно, чтобы основная часть золотин имела размер менее 100 микрон), их фазовое и агрегатное состояние (частицы самородного золота, не входящие в кристаллическую решетку других минералов), концентрация ионов цианида, рН среды (10-11,5, щелочная обстановка) и наличие кислорода.
Щелочная обстановка, необходимая для подавления гидролиза цианид - иона, создается подкреплением раствора небольшим количеством щелочи.
В золотых рудах жильные минералы (кварц, силикаты, карбонаты), а также часть рудных (окислы железа) практически инертны по отношению к цианидам и не расходуют их. В то же время присутствие заметного количества меди сильно осложняет процесс цианирования, поскольку медь, будучи более активным металлом, чем золото, более активно реагирует с цианидами и резко повышает их расход (до 40-45 кг на тонну руды) и замедляет растворение (выщелачивание) золота. Другие характерные минералы – спутники золота (сульфиды железа, цинка, свинца) менее активны по отношению к цианидам и не препятствуют выщелачиванию золота.
Помимо чанового цианирования золота, перколяционного (пассивного) или агитационного (с постоянным перемешиванием), традиционно применяемого в отечественной и мировой золотодобыче более 100 лет, в мире в последние 30-40 лет (а в России – с 1994 г.) широкое распространение получило кучное выщелачивание. Сущность его заключается в дроблении руды до размера от 2-10 мм до 40-60 мм (в зависимости от состава руд), конвейерной отсыпке штабеля выщелачивания поверх площадки, изолированной от грунта водонепроницаемой пленкой, орошении штабеля слабоцианидным раствором, сбором его в сорбционной колонне, осаждении растворенного золота на цинковую пыль или активированный уголь, электролизе концентрата, плавке элюата и в итоге получения металла Доре (золото-серебряный сплав). Обеззолоченные растворы циклично подаются на подкрепление цианидом и снова участвуют в орошении кучи. Для обработки глинистых руд также приходится применять агломерирование (окомкование) руды цементом (в обычной бетономешалке) для получения плотных окатышей во избежание разбухания глинистых минералов в куче, что приводит к остановке фильтрации раствора. Для сильно глинистых руд обычный расход цемента 15 кг на тонну руды, с последующей выдержкой гранул в течение суток. В основании кучи отсыпается дренажный слой из хорошо фильтруемого материала, например, сортированного гравия размером обломков менее 5 мм.
Плотность орошения кучи 5-13 л/м2 в час, отношение жидкого к твердому, в зависимости от способности руды к выщелачиванию, от 1:1 до 2,5:1. В последнем случае это означает срок выщелачивания в куче до 300 суток. Если требуется более длительная обработка кучи, процесс КВ считается неэффективным. В холодное время года осуществляются мероприятия по подогреву системы растворопроводов, куча перекрывается пленкой с поддувом под неё теплого воздуха. Процесс выщелачивания руды происходит до падения содержания золота в выщелачивающем растворе ниже 0,2 мг/л. Выщелоченная руда в куче, которую уже нецелесообразно обрабатывать дальше, именуется кеком.
Преимуществом цианидного кучного способа является возможность одновременной закладки в кучу сколь угодно большого количества руды, независимо от гидрогеологических особенностей месторождения, нет необходимости в крупных капвложениях (строительство золото-извлекательных фабрик). Недостаток – необходимость традиционных горных работ и транспортировки руды, её дробления, а затем рекультивации отходов и горных выработок, а также невысокое извлечение золота (обычно не более 70%, лишь в наиболее благоприятных условиях до 80-85%).
В последнее время цианидное кучное выщелачивание получило бурное развитие на Южном и Среднем Урале. В частности, в Башкирии, таким образом перерабатываются руды месторождения Муртыкты в Учалинском районе. Первоначально здесь обогащались руды со средним содержанием золота не менее 4-5 г/т, а сейчас используются руды с содержанием 2-3 г/т. На месторождении подобным способом уже добыто более 2 т золота, с пиками годовой добычи до 400 кг. Еще более масштабной является золотодобыча кучным способом в Челябинской области (ЗАО «Южуралзолото», более 2,5 т в год) и Свердловской области (до 4 т в год). Большой размах слабо цианидная кучная переработка окисленных руд получила в Восточной Сибири и Дальнем Востоке (Олимпиадинское месторождение – до 15 т в год, Покровское – 4-5 т, Пионер – до 3 т в год, Таборное – 1,5 т в год и т.д.).
В мировой практике кучное выщелачивание золота является ведущим способом в США (до 300 т в год), Узбекистане (10 т золота в год при переработке отвалов бедных руд месторождения Мурунтау) и др. странах.
Применительно к условиям РБ, данный эффективный способ переработки забалансовых окисленных руд можно применить на отвалах ряда отработанных месторождений (Учалинское, Юбилейное, Куль-Юрт-Тау, Семеновское, Балта-Тау и др.).
Помимо цианидного способа, получение золота из малосульфидных руд по кучной технологии возможно с помощью раствора на основе хлора (гидрохлоридное выщелачивание). Для хлорных растворов не являются препятствием кислая среда переработки и повышенное содержание меди.
