Кучное выщелачивание золота: этапы, технология и тонкости метода

Чистое золото в природе не встречается. Его добывают в рудах, извлекают из золотоносных жил. Один из активных методов золотодобычи – кучное выщелачивание золота.

Кучное выщелачивание золота, как наиболее рентабельный способ добычи золота из руды. География применения метода

Процесс кучного выщелачивания золота считается экологически безопасным, высокодоходным, поэтому успешно используется странами Европы, Америки, Юго-Восточной Азии. Несмотря на простоту в применении, технология осуществляется с использованием современного инструментария, требует четкой пошаговой инструкции.

Метод выщелачивания представляет собой обработку золотоносных руд специальными растворами. Все химические элементы начинают взаимодействовать друг с другом, также происходят электрофизические процессы, в результате чего золото выщелачивается в определенных составах, далее обрабатывается посредством фильтров. Чистый металл получают на последнем этапе посредством электролиза.

Технология процесса выщелачивания золота

Чтобы произвести процесс кучного выщелачивания, нужно подготовить площадку и подстилающую подушку. Последняя необходима для удержания раствора внутри участка, на котором процесс будет происходить. Необходимо провести расчеты, чтобы золотосодержащий штабель удерживался в заданных параметрах.

Планирование проекта и предварительные расчеты

При планировании добычи золота через кучное выщелачивание нужно учесть факторы, определяющие успешность проекта.

1. Спланировать программы бурения. Апробировать участок, где планируется применение технологии.
2. Сравнить с аналогичными проектами.
3. Определить, какие примеси содержатся в руде. Это поможет понять, сколько будет длиться выщелачивание, каков будет уровень получения золота.
4. Определить тип руды.
5. Определить содержание золота и серебра.
6. Определиться с методом строительства кучи: лучше обратиться к опыту коллег.
7. Создать надежный полигон для работы.
8. Нанять на работу необходимых специалистов.
9. Строго контролировать работу.
10. Проводить тестовые работы, анализировать их результаты.

Кроме этого, стоит быть готовым к непредвиденным результатам. Может измениться погода, подвести подрядчики. Характеристики руды также могут измениться. Важно произвести расчет финансовых затрат и прибыли, просчитать возможные риски на каждом этапе работы.

Требования к сырью и рудоподготовка

Технология по большей части применима для обработки низкосортных руд, золотых рудников небольших размеров. Пески, пористые руды имеют структуру, подходящую для того, чтобы обрабатывающие растворы просачивались к частицам золота.

Приблизительно от 50% до 90% золота можно добыть путем выщелачивания из окисленных руд, с отвалов горных пород. Практически невозможно получить драгоценный металл посредством кучного выщелачивания из руд, содержащих сульфиды, например, с тиомочевиной, сорбционно-активные углеродистые вещества.

Чтобы переработать золотой рудник, в зависимости от количества содержащегося золота, его состава и фильтрационных свойств, используются следующие методы:

1. Дробление. Для процесса выщелачивания нужно мелкое золото. Руду дробят до крупности 5-20 мм. Иногда к процессу допускаются куски размером до 100 мм.
2. Грохочение – это просеивание руды для разделения рудных элементов на классы по крупности. Просеивают неоднократно, между подходами руду измельчают и дробят. В некоторых случай этот этап может быть ненужным и опускаться.
3. Шихтовка глинистых руд со скальными. Глинистые вещества закупоривают рыхлую структуру, мешают проникновению растворов к золотым частицам, тем самым затрудняя выщелачивание. Поэтому необходимо предварительно руду шихтовать, добавив цемент, щелочь и известь. Некоторые предприятия используют эти вещества по отдельности.
4. Окомкование мелких и тонкодисперсных фракций. Пылеобразные вещества превращают в кусковые: брикеты или гранулы. В дальнейшем полученный материал легче подвергать обжигу.

Также подготовка руды к выщелачиванию золота включает устройство полигона.

Строительство площадки на открытом воздухе. Основные требования

Технология кучного выщелачивания осуществляется на открытом воздухе. Для этого оборудуют специальные полигоны, создавая благоприятные условия.

Подготовка гидроизоляционного слоя

Гидроизоляция – важнейший этап при подготовке площадки. Чтобы полигон был водонепроницаемым, его бетонируют, асфальтируют или покрывают слоем утрамбованной глины. Зачастую используется более дешевый способ гидроизоляции – укрытие площадки синтетической пленкой.  Из современных укрытий – геомембрана, полимер, состоящий из синтетических материалов, бутиловой резины.

Площадка должна быть под уклоном 2-4 градуса, это необходимо для облегчения стока остаточных материалов. Если от природы поверхность ровная, ее склоняют искусственно. Также важно не допустить в последующем обветривания рудника.

Кроме этого, площадка должна быть прочной, чтобы выдержать нужное количество рудного материала, иметь поверхность, устойчивую к химическим воздействиям, целой, чтобы растворы не утекали.

Укладка руды в кучу спецтехникой

Правильное образование штабеля, то есть кучи, — самый ответственный этап технологии. От этого зависит успех всего процесса. Отсыпка кучи должна проходить так, чтобы в ней не было каналов. Содержимое штабеля должно быть однородным, рыхлым и пористым, именно для этого и проводится процесс грохочения. Важно, чтобы рудная масса была проницаемой для цианидов, которыми проводится выщелачивание.

Для отсыпки кучи используется специальная техника: бульдозеры и погрузчики. Сама куча имеет форму усеченного конуса высотой до 15 метров. В одной куче может содержаться от 100 до 200 тысяч тонн.

Раствор для орошения руды

Над рудными штабелями устанавливаются форсунки – специальные устройства для разбрызгивания. Посредством форсунок кучи орошаются раствором цианида со скоростью подачи 0,15-3 кубических метра на квадратный метр руды.

Используемый цианистый раствор имеет концентрацию 0,05 — 0,1 % NaCN, рН 10—11.

Дренаж раствора через штабели (кучу)

Вдоль сторон штабеля устанавливаются отделанные пластиком канавы, трубы для дренажа, т.е. для фильтрации. Канавы заполняются дренажным материалом: это может быть сама рудная масса с отличной проницаемостью, гравий, песок. Все трубы соединяются в один коллектор, куда стекается золотосодержащий раствор.

Выщелачивание золота

Под воздействием растворителя все удерживающие золото породы вымываются. Раствор с содержанием золота спускается с верхних слоев кучи и вытекает из-под низа. Он собирается в подготовленные дренажные канавы, где очищается от частиц глины, затем отправляется в общий коллектор.

Сбор золотосодержащих растворов и отстаивание

Золото, имеющее растворную форму, нужно аффинировать от рудных примесей. Распространенный способ – эти примеси растворить посредством кислот, соединениями олова и хлора. В домашних условиях обычно для этих целей используется белизна, царская водка, соляная кислота, хлорид натрия. Применяется йодидное выщелачивание.

В общей сложности на кучное выщелачивание из руда золота уходит до 4 месяцев.

Извлечение золота в виде катодных осадков (70-80%) или золотых шламов (20-30%) методом электролиза

С целью извлечения золота продуктивные растворы после кучного выщелачивания подвергают электролизу. С помощью этого метода получается золото высокого качества. Процесс происходит по формуле H2AuCl4 — 4H2O. В качестве анода используется золотосодержащий материал, полученный путем кучного выщелачивания. Катодом выступает золотая пластинка. Под воздействием тока золотые частицы оседают на пластинке.

На дне емкости, где происходит электролиз, осаждается шлам – остатки золотосодержащего сплава.

Плавление осадка в тигельной или руднотермической печи

Катодные золотосодержащие остатки плавятся в тигельных и руднотермических печах в два этапа:

• прокалка – на этом этапе материал обезвоживается, неблагородные металлы окисляются, сульфиды разлагаются, углерод выгорает;
• плавка на лигатуру.

Перед плавкой золотосодержащий шлам промывается и обезжиривается.

Обезвреживание отработок рудных штабелей

Когда золото выщелачивается, в остаточных материалах остаются вредные цианиды и тяжелые металлы. Рудник и используемые растворы необходимо обезвредить. Это делается с помощью биологической обработки и химического окисления.

Окисляют переработанные руды гипохлоритом, сернистым газом, пероксидом водорода и другими веществами.

Рекультивация площадки и поврежденной почвы

Экологические проблемы – это актуальные вопросы, связанные с золотодобычей. На местах кучного выщелачивания золота остаются пустые рудники, несанкционированные свалки. Открытые руды являются источником кислот, которые под воздействием природных осадков вымываются и стекают в водоемы, загрязняя их. Поэтому, согласно законодательству, горнодобывающие предприятия обязаны строить полигоны ТБО. Кроме этого, участок передается для биологического использования, проводятся рекультивационные мероприятия.

Три метода кучного выщелачивания золота

В промышленном производстве используются три метода кучного выщелачивания золота. Каждое из них отличается перечнем используемого оборудования, схемой работ.

Устройство долговременных площадок многоразового использования

Данный метод предполагает, что будет осуществляться строительство долговременных площадок. На этих площадках создаются все условия для производства: твердые гидроизоляционные покрытия, технологические емкости. Подразумевается, что такие площадки будут использоваться многократно.

Переработанная руда убирается с места процесса, для этого строятся хвостохранилища.

Гидроизоляционные площадки одноразового использования

Этот метод более распространенный. Площадки строятся для одноразового использования, поэтому материалы применяются мягкие, менее качественные. Переработанная руда остается на месте. В общем, на строительство одноразовых площадок тратится минимум средств.

Отвальное выщелачивание с укладкой руды в виде дамбы

Этот вид выщелачивания происходит путем так называемого обновления штабеля. Куча отсыпается в виде дамбы. Когда нижний слой руды выщелачивается, верхний оседает, на его место подсыпается свежая руда. Когда процесс полностью завершается, обработанный материал обезвреживается и рекультивируется.

Видео: кучное выщелачивание золота: технология и принципы метода

Преимущества и особенности применения методы для добычи золота

Кучное выщелачивание – это способ добыть золото за короткий промежуток времени и с минимальными денежными затратами. Такой способ золотодобычи имеет как преимущества, так и недостатки.

Как видно, отрицательных моментов кучное выщелачивание имеет немного. При грамотной организации процесса потери будут минимальные.

Причины неэффективного процесса выщелачивания

Не всегда технология кучного выщелачивания эффективна и рентабельна. Типичные причины провалов проектов по кучному выщелачиванию золота:

1. Слабое просачивание химиката сквозь кучу – это может быть связано со структурой руды, например, наличием глинистых примесей. Возможно, причина – качество химического раствора, его неправильная концентрация.
2. Слишком долгий вывод кучи в рабочий режим. Прямое отношение к организации процесса имеет температурный и климатический режимы. Рудные кучи могут выветриваться, химический реагент – испаряться под воздействием высоких температур. Частые дожди могут вымыть все необходимые элементы из руды, нужно продумывать систему укрытия.
3. Слишком долгий цикл выщелачивания. В золотоносной руде могут содержаться компоненты, которые замедляют выщелачивание. Например, железо, свинец, минералы будут снижать скорость растворения золота. Углеродистые минералы вступят в реакцию с цианидом, в результате чего последний не будет выполнять свою первостепенную задачу – растворять золото. Активированный уголь обладает способность адсорбировать, т.е. поглощать золотые частицы, что также скажется на скорости выщелачивания. Медленно процесс происходит, если руда недостаточно раздроблена, и встречаются крупные куски.
4. Слишком низкое извлечение. Процент добычи золота зависит от способа переработки полученного золотосодержащего раствора. Если осаждение происходит с использованием цинка, больше 800 грамм драгметалла в сутки добыть не получится. Высокий уровень извлечения характерен для угольной сорбции.
5. Плохой дренаж раствора выщелачивания из куч. С лишней жидкостью из раствора выводятся лишние примеси и грязь. Плохая система дренажа мешает очистить раствор.

Как видно, технология кучного выщелачивания является одним из эффективных способов золотодобычи во всем мире. Многие обрабатывающие предприятия для непрерывности процесса ведут работу сразу на трех штабелях. Пока насыпается первая куча, на второй происходит процесс выщелачивания, третья – обезвреживается и убирается.