Постоянно возрастающий спрос на металлы в сочетании с истощением запасов высококачественных первичных руд приводит к тому, что техногенные минеральные образования (ТМО), а проще говоря – хвосты обогащения, или отходы, оставшиеся после переработки руд с относительно высокими содержаниями железа, меди, никеля, цинка, а также золота и серебра представляют все больший промышленный интерес. Поскольку хвосты находятся на поверхности и в большинстве случаев они уже измельчены, затраты на извлечение из них остаточных металлов часто экономически более привлекательны, чем разработка глубокозалегающих рудных тел или песков. Кроме того, они могут содержать металлы, доизвлечение которых ранее, при первоначальной переработке минерального сырья, не считалось целесообразным, но на сегодня их ценность и потребность в них выросли. Наибольший интерес, как и всегда, представляет золото. Современное оборудование и реагенты позволяют обеспечить высокие технико-экономические показатели его извлечения из отвалов. Однако есть нюансы.
Гидрометаллургические технологии CIP (уголь в пульпе) и CIL (уголь в растворе) вероятно наиболее предпочтительны для переработки старых отвалов.
Например, гидрометаллургическая установка Cooke в Южной Африке, принадлежащая Sibanye-Stillwater, является достаточно крупным объектом по переработке хвостов золотоуранового месторождения. В 2022 году здесь было произведено 1,03 тонны золота цианированием по технологиям CIL и CIP. Ежегодный объем переработки этих хвостов составляет 4,1 млн тонн. Подтвержденные запасы - 3,1 тонны золота (0,3 г/т) и 71,5 тонн золота в ресурсах (0,3 г/т).
Опять же в ЮАР, в провинции Фри-Стейт, из хвостохранилища рудников Vaal River, West Wits компанией Harmony Gold в 2022 году было произведено 2,9 тонн золота. Годовой объем переработки составляет 19,5 млн. т. Запасы золота в этих хвостах оцениваются в 160 тонн (0,25 г/т). Для извлечения золота также используются обе технологии CIL и CIP.
Причём на CIL, как правило, направляют более мелкий материал хвостов, соответствующий крупности порядка 60-80% –74 мкм, а на CIP более крупный - 20-30% –74 мкм.
Гидрометаллургическая переработка хвостов осуществляется не только в ЮАР. Так в Казахстане компанией ГМК «Казахалтын» в 2018 году были запущены 3 установки сорбционного выщелачивания хвостов: на ЗИФ «Жолымбет» (2,25 млн тонн в год), ЗИФ «Аксу» (2,25 млн тонн в год) и ЗИФ «Бестобе» (2,5 млн тонн в год). Цель компании получить из всех этих отвалов 13,6 тонн золота, а по окончании их переработки в дальнейшем на эти установки направить руду из близлежащих месторождений.
Несмотря на то, что наибольшее извлечение золота обеспечивает цианирование, есть ряд хвостохранилищ где эта технология экономически не эффективна. Дело в том, что затраты на создание гидрометаллургических установок переработки техногенных материалов окупаются, как правило, при возможности извлечь из них более 3-5 т золота. В противном случае прибыль может быть минимальна, или вообще отсутствовать. Именно поэтому объекты с количеством золота в них менее 1 т представляют малый интерес для инвесторов и золотодобывающих компаний, хотя и могут быть успешно переработаны гравитационными методами.
Невзирая на то, что извлечение при гравитационном обогащении зачастую существенно меньше чем при гидрометаллургическом, минимальные капитальные и эксплуатационные затраты позволяют реализовать технологию обогащения в модульном мобильном и полумобильном виде, экономически эффективном, для отработки мелких объектов в которых золота не более 500 кг. Тем более что на россыпной золотодобыче давно и довольно успешно применяется повторная отработка эфельных отвалов, а также спец. отвалов ШОФ и т.д. на простейших промывочных приборах производительностью до 100-200 м³/ч.
Для примера можно отметить, что в 2015 году в России была запущена и успешно действует сезонная гравитационная обогатительная установка по переработке лежалых хвостов рудника Джульетта. В сезон эта установка извлекает порядка 125 кг золота в виде гравитационного концентрата с содержанием в нём золота до 500 г/т.
Кроме того, в Казахстане в 2019 году по результатам опытно-промышленных работ была показана возможность извлечения из отсева по 2 мм отходов кучного выщелачивания золоторудного месторождения Мезек 1,5 т золота в виде гравитационного концентрата с качеством не менее 250 г/т.
Конечно, указанная выше градация применимости технологий от количества золота в ТМО достаточно условна и не является догмой, т.к. экономическая эффективность процессов обогащения зависит от большего числа параметров, чем просто содержание и количество. В частности, продолжительное время в Читинской области работали три гидрометаллургических установки цианирования золота. Перерабатывая хвосты ШОУ и ШОФ, получаемых от местных артелей, они обеспечивали получение 100–200 кг золота в год.
Кроме того, по неофициальным данным на Дальнем Востоке в России, вроде как, действует несколько небольших гидрометаллургических установок, производительностью 3-5 т материала в сутки, успешно перерабатывающих спец. отвалы ШОФ. Правда в работе этих установок есть некоторые особенности: в переработку поступает материал с содержанием золота не менее 20 г/т, выщелачиванию предшествует гравитационное предобогащениее материала, а само выщелачивание ведётся альтернативными цианиду реагентами.
Отдельно стоит рассмотреть процесс флотации, который широко используется в обогащении различных руд уже более ста лет, но относительно редко применяется для переработки хвостов. Проблема в том, что в хвостохранилищах флотационных фабрик, перерабатывавших золотосодержащие руды, золота и золотосодержащих сульфидов для которых можно было бы применить процесс флотации практически нет. Всё это связано с тем, что:
- во-первых, свободное мелкое золото отлично флотируется ксантогенатами при тех же расходах реагентов, что и при флотации сульфидов;
- во-вторых, флотацией отлично извлекаются частицы в большом диапазоне крупности от 30 до 150 мкм.
К тому же, длительное нахождение измельчённого минерального материала вне горного массива способствует его гипергенным изменениям, ухудшающим флотационные свойства для проведения перефлотации и доизвлечения ранее неизвлеченных сульфидов.
Тем не менее, наличие такого рода осложняющих факторов не является основанием для полного исключения флотации из числа возможных технологий переработки ТМО. Есть примеры, в том числе и в России, применения процесса флотации для извлечения золота из хвостов. Так с 2004 года в Норильске действует установка переработки лежалых хвостов Норильской ОФ производительностью 5 млн.т в год. Товарным продуктом установки является гравитационно-флотационный медно-никелевый концентрат содержащий золото и металлы и платиновой группы.
В заключение хотелось бы отметить, что нет универсальных технологий извлечения золота из отходов. Каждый из представленных методов обогащения золотосодержащих хвостов в каждом конкретном случае имеет свой набор плюсов и минусов. В зависимости от разного рода факторов (начиная от содержания золота в отходах и заканчивая географическим местом их размещения) экономическая эффективность любого из методов может существенно преобладать над остальными.