Введение к работе
Актуальность проблемы. В условиях непрерывного увеличения объемов производства и потребления минерального сырья проблема расширения сырьевой базы золотодобывающей промышленности Казахстана на основе эффективной повторной переработки техногенного сырья приобретает важное народнохозяйственное значение. Актуальность проблемы обусловлена истощением запасов и усложнением горно-геологических условий месторождений, удорожанием подземной и открытой добычи минерального сырья, а также усилением негативного влияния накопленных отходов производства на окружающую среду.
Традиционные технологии добычи золота нередко не обеспечивают требуемой рентабельности производства, значительная доля запасов теряется при добыче, обогащении и металлургическом переделе извлекаемого из недр сырья. С истощением запасов окисленных золотосодержащих руд в переработку все чаще вовлекаются тонко-вкрапленные сульфидные руды комплексного состава. До 50% погашаемых в недрах запасов теряется при добыче и первичной переработке минерального сырья. Рост цен на энергоносители, материалы, реагенты и оборудование, высокие процентные ставки по кредитам и отсутствие источников кредитования реконструкции производственных мощностей определяют низкий уровень прироста продукции золотодобывающей отрасли. В условиях перехода от централизованного финансирования с дотированием производства к частному возрастает актуальность поиска принципиально новых технологий добычи и переработки золота.
В хвостохранилищах обогатительных фабрик Республики Казахстан накоплены миллиарды тонн отходов, содержащих около 150-170 тонн золота, 2-2,5 тысячи тонн серебра, другие металлы. Содержание золота в отходах достигает 2-2,2 г/т, серебра 20-30 г/т. Хвосты обогащения руд занимают огромные площади земли и наносят ощутимый вред окружающей среде. Так, вблизи хвостохранилищ запыленность воздуха превышает ПДК в 15-20 раз.
Решение проблемы добычи металлов из отходов горного и обогатительного передела сдерживается недостаточной разработанностью научно-технических основ технологий извлечения металлов из низкосортного сырья методами геотехнологии и гидрометаллургии.
Использование возможностей геотехнологии, гидрометаллургии и электрохимии позволяет существенно увеличить объем добычи золота при относительно небольших материальны^ И трудовых затратах, со-
)
рос национальная] библиотека ]
кратить количество и продолжительность дорогостоящих и трудоемких операций. При этом увеличивается время существования предприятий за счет упрочнения его сырьевой базы при вовлечении в эксплуатацию низкосортных, труднообогатимых руд и извлечения золота из отходов горного и обогатительного переделов, хранящихся в пределах земельных отводов и наносящих ущерб окружающей среде.
Научные основы извлечения золота из отходов горного производства были сформированы в ходе выполнения целевой научно-технической программы «Стратегия научно-технического и технологического обеспечения функционирования и развития горнометаллургического комплекса Республики Казахстан в рыночных условиях» и уточнены в рамках программы «Создание и реализация ресурсо- и энергосберегающих, экологически чистых технологий и оборудования для комплексного использования рудного и техногенного сырья, обеспечивающих выпуск конкурентоспособной продукции».
Целью работы является увеличение производства металлов и укрепление минерально-сырьевой базы золотодобывающих предприятий на основе совершенствования технологии переработки накопленных ранее отходов и экономико-математического моделирования финансовой эффективности производства металлов.
Идея работы заключается в том, что существенное увеличение объемов добычи золота обеспечивается за счет использования новых технологий извлечения его из отходов прошлых лет и моделирования финансовой эффективности производства с сокращением сроков окупаемости капиталовложений и уменьшением ущерба для окружающей среды.
Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:
анализ отечественного и зарубежного опыта золота из природных и техногенных месторождений;
анализ и оценка качественного состава и кадастровой стоимости отходов, накопленных на территории Казахстана в виде техногенных месторождений;
технологическое исследование состава месторождений Казахстана;
совершенствование технологии извлечения золота в продуктивный раствор и переработки растворов и пульп;
разработка безреагентного извлечения золота из пульпы при кучном выщелачивании;
разработка научных основ развития и увеличения финансовой эффективности промышленных предприятий, занимающихся добычей золота;
- разработка методов оценки экологической корректности новых технологий.
Методы исследований. В работе применен комплексный метод, включающий аналитические исследования с использованием основ системного анализа и математической статистики, технологическое экспериментирование с использованием математического планирования экспериментов; экономико-математическое моделирование, технико-экономические расчеты и опытно-промышленное внедрение.
Основные научные положения, защищаемые в работе: 1. Пригодность сырья к выщелачиванию в рудничных условиях определяется алгоритмом вероятностного распознания по совокупности отличительных признаков, область эффективного применения технологии -реакцией прибыли на соотношение объемов добычи золота новой и традиционной технологией, а показатели выщелачивания - объемами переработки, конструкцией объектов и особенностями процессов. 2.Хвосты флотации руд с содержанием золота от 1,0-1,5 г/т выщелачиваются в штабеле по схеме: гранулирование до крупности 15-30 мм с добавлением 1 г/л цианида, сернокислотный вывод цветных металлов, щелочная обработка до рН 10-11, цианирование с плотностью орошения 20 л/м2 в час, сорбция золота на анионит АМ-2Б, регенерация анионита и электролиз регенерата, причем остаточное содержание золота 0,3-0,35 г/т определяется упорностью сырья, активностью реагента и режимом выщелачивания.
3. В процессе сорбционного выщелачивания смещение равновесия об
ратимой реакции ионообменной сорбции в системе «раствор - сор
бент» за счет воздействия электрического поля повышает градиент
концентрации золота в растворе и ускоряет его растворение и извлече
ние, причем скорость выщелачивания возрастает на 25-30%, а емкость
сорбента - в 2-3 раза.
4. Выщелачивание золота из упорного сульфидного сырья возможно
после полной деструкции сульфидов при достижении окислительного
потенциала 1000 мВ и более, оно эффективно протекает в пульповом
растворе 20-30% хлорида натрия при наложении поля постоянного
электрического тока с плотностью 800-1200 А/м2 площади горизон
тального анода, рН среды 2-А и температуре 60-80С с извлечением в
раствор до 70-80 % золота при расходе электроэнергии 120-220 кВт/т,
причем его себестоимость находится на уровне себестоимости кучного
выщелачивания из окисленных руд.
5.Эффективность использования минеральных ресурсов повышается при совмещении добычи золота из недр и из техногенного сырья и прогнозируется моделированием при условии, что скалярная функция
выбора варианта технологии выражает его оптимальность по показателям финансового итога реализации с учетом риска за период производства золота по данной технологии.
Научная новизна работы заключается в следующем:
І.Впервьіе выполнена комплексная оценка сырьевой базы золотодобывающей промышленности Казахстана, включающая отходы подземной добычи и обогащения руд с учетом их качественного состава и кадастровой стоимости.
2.В развитие существующих представлений методические основы геотехнологии золота дополнены геотехнологической классификацией золотосодержащего сырья, методикой определения и расчета параметров кучного выщелачивания с граничными условиями применения. З.Впервые дано технологическое и экономическое обоснование эффективности кучного выщелачивания золота из хвостов флотационного обогащения руд.
4.Теоретически и экспериментально обоснованы принципиально новые технологии электросорбционного выщелачивания золота из хвостов флотации руд и электрохимического бесцианидного выщелачивания золота из упорного сульфидного сырья.
5.Разработаны новые методические основы формирования и экономического обоснования вариантов развития производства золота.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается комплексным использованием методов исследований, представительностью исходных данных, необходимым и достаточным объемом теоретических исследований, лабораторных, технологических, опытных и опытно-промышленных экспериментов, высокой сходимостью их результатов, а также реализацией теоретических положений в практике.
Научное значение работы состоит в создании теоретической основы и методической базы добычи золота из отходов обогащения руд кучным и электросорбционным выщелачиванием, а также из упорного, сульфидного сырья бесцианидным электрохимическим выщелачиванием. Научные результаты выполненного исследования могут найти применение при разработке золотосодержащих месторождений Казахстана и других золотодобывающих стран.
Практическое значение работы заключается в том, что: - систематизация золотосодержащих отходов, их количественная, качественная и кадастровая стоимостная оценка позволяют решать вопросы экономической целесообразности вовлечения отходов в повторную переработку;
- классификация пригодности золотосодержащего сырья к кучному
выщелачиванию, методика определения граничных условий его при
менения и методики инженерных расчетов параметров KB позволяют
обосновать целесообразность использования технологии кучного вы
щелачивания и рациональные ее параметры;
технология электросорбционного выщелачивания золота из хвостов флотации руд позволяет извлекать золото без их агломерации, интенсифицирует процесс выщелачивания и повышает емкость сорбента по золоту;
технология электрохимического бесцианидного выщелачивания позволяет извлекать золото из упорного, сульфидного сырья на месте добычи руд, исключает применение трудоемких и дорогостоящих операций его окисления и обеспечивает экологическую чистоту производства;
разработанные в диссертации методические основы выбора вариантов развития производства золота и технологий повторной его добычи из отходов обогащения руд позволяют повысить полноту использования природных минеральных ресурсов Казахстана.
Реализация работы. Теоретические и методические разработки диссертации использованы в практике научно-исследовательской работы бывшего ЦНИЛ ЦГХК (г. Степногорск) и ИГД им. Д.А. Кунаева (НИЛ СМРН), ЦНИЛ ГК «Кызылкумредметзолото» (г. Навои), Средаз НИПИ промтехнологии (НИО-1, г. Ташкент), а также в учебном процессе КазНТУ им. К.И. Сатпаева (г. Алматы) и СКГМИ (г. Владикавказ).
Методические рекомендации по кучному выщелачиванию золота положены в основу разработанного Средаз НИПИпромтехнологии проекта технологического комплекса для корпорации «Глоба-Казахстан», имеющей лицензии на добычу золота из хвостов флотации руд месторождений Аксу, Бестобе, Жолымбет и внедрены практику работы компании «АБС- Балхаш», АО «Казахалтын» и АО «Василь-ковский ГОК».
Технологии электросорбционного и электрохимического выщелачивания золота опробованы на производственной базе ЦНИЛ ЦГХК и ГМЗ-2 «Кызылкумредметзолото». Они рекомендованы к промышленному освоению предприятиями золотодобывающей промышленности Казахстана и Узбекистана. Методические основы выбора вариантов развития производства использованы при формировании плана производства золота компанией «АБС - Балхаш» на период до 2005 г.
Апробация работы. Основные положения диссертации и результаты исследований докладывались, обсуждались и получили одобрение на следующих всесоюзных, международных, республиканских научных, научно-технических конференциях, совещаниях и семинарах: Всесоюзной конференции Главалмаззолото «Проблемы и перспективы развития золотодобывающей промышленности СССР» (г.Москва, 1987); Всесоюзной научно-технической конференции «Научно-технические проблемы освоения природных ресурсов и комплексного развития производительных сил Прибалхашья» (г. Балхаш, 1988); Республиканских научно-технических конференциях «Комплексное использование минеральных ресурсов Казахстана» (г. Алматы, 1997г); «Комплексное освоение минеральных ресурсов XXI век - проблемы и пути развития» (г. Навои, 1997); «Новое в геотехнологии металлов» (г. Зарафшан, 1997); «Минерально-сырьевые ресурсы Казахстана и устойчивое развитие Центрально-азиатского региона» (г. Кокшетау, 1998); международных конференциях: «Горное производство и направления развития» (г. Vancouver, British Columbia, Canada, 1998); «Научно-технические проблемы комплексной переработки минерального сырья» (г. Алматы, 2000-2003); совещаниях и семинарах корпорации «Глоба-Казахстан» и канадской горнодобывающей компании «Gold Pool» по организации совместной добычи золота из отходов флотационного обогащения руд рудников Аксу, Бестобе и Жолымбет (г. Алматы, г. Степногорск, 1996-1998); совещаниях компаний «АБС-Балхаш» и «Polymet Resources Ltd» (гАлматы, г.Денвер, США, 1997-1998); научно-методических семинарах ТОО «Крамдс-Технопром» (г. Ташкент, 1994); «Альтаир» (г. Алматы, 1995); «Улы-Тау» (г. Алматы, 1996); «Ярлит» (г. Ташкент, 1998); научно-техническом совете института Средаз НИПИпромтехнологии (г. Ташкент, 2003); семинарах НИЛ ИГД им. ДА Кунаева; технических советах ряда горных предприятий Казахстана, Узбекистана, России и Кыргызстана (1995-2002).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 46 научных работах, в том числе в трех монографиях.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы из 184 наименований и приложения. Она содержит 341 страниц машинописного текста, 59 рисунков и 74 таблицы.
