Иргиредмет обладает большим опытом в разработке, испытаниях и внедрении технологий извлечения ценных компонентов из техногенного сырья различного типа: хвостов обогащения и кучного выщелачивания, огарков сернокислотного производства и других материалов. Исследования в этой области способствуют росту производства полезных ископаемых, улучшению экономических показателей, рациональному использованию ресурсов, снижению экологической нагрузки.
Шлаки металлургических предприятий
Горнодобывающие и металлургические предприятия производят отходы, которые содержат значительное количество ценных компонентов и поэтому могут рассматриваться как техногенные месторождения и вовлекаться в промышленную переработку.
Учитывая невысокое содержание ценных компонентов в техногенных месторождениях, возрастает значимость предварительного обогащения: рентгенорадиометрической и оптической сепарации, тяжелосредного и магнитного обогащения и других методов.
Иргиредмет обладает технологиями и оборудованием для предварительного обогащения, выполняет работы по разработке, испытаниям и внедрению этого процесса применительно к разным видам сырья.
Весьма эффективным вариантом вовлечения в переработку техногенного сырья представляется рентгенорадиометрическая сепарация (РРС). Этот сухой (без применения воды) способ сортировки, разработанный в Иргиредмете в 1979–1983 годах, основан на прямом рентгенофлуоресцентном определении содержания химических элементов в кусках материала и нашел промышленное применение для многих типов руд.
Институт накопил большой опыт сортировки (переработки) техногенных образований с помощью РРС, включая шлаки предприятий черной и цветной металлургии.
На Ключевской обогатительной фабрике в Свердловской области, которая работает на алюминотермических шлаках Ключевского завода ферросплавов, с помощью РРС получают хромовый и титановый концентраты, по качеству соответствующие сырью для металлургической переработки.
Совместно с партнерами по производству сепараторов Иргиредмет успешно внедрил РРС для переработки шлаков Саткинского чугуноплавильного завода и железоникелевых шлаков Златоустовского металлургического комбината в Челябинской области, феррохромовых и ферромарганцевых шлаков Актюбинского и Аксуского ферросплавных заводов в Казахстане.
Многолетними работами институт внес существенный вклад в развитие РРС как эффективной технологии предварительного обогащения природных и техногенных полезных ископаемых. В настоящее время востребовано и развивается направление по созданию локальных участков переработки руд, углей и шлаков.
Пиритные хвосты обогащения полиметаллических руд
Иргиредмет имеет опыт разработки технологий извлечения золота из пиритных хвостов флотации полиметаллических руд Урала с содержанием ценного компонента 0,6–1,5 г/т. В рамках исследований специалисты института изучили обогатительные (гравитация, флотация), пирометаллургические (обжиг) и гидрометаллургические методы с использованием различных растворителей.
Наиболее перспективным с экономической точки зрения оказался процесс прямого цианирования с низким расходом реагентов. Из методов обезвреживания хвостов цианирования наилучшие технико-экономические показатели обеспечило озонирование.
Иргиредмет провел лабораторные, укрупненные и полупромышленные испытания, выполнил технико-экономическую оценку технологии, разработал технологический регламент для строительства промышленной установки цианирования хвостов обогатительной фабрики.
Огарки сернокислотного производства
Значительные техногенные ресурсы драгоценных, цветных и черных металлов содержатся в отходах производства серной кислоты – огарках обжига пиритных концентратов.
В настоящее время пиритные огарки суммарным объемом 26 млн т сосредоточены в четырех наиболее крупных хранилищах:
· ОАО «Аммофос» в Вологодской области – 12 млн т.
· Кировоградском техногенном месторождении в Свердловской области – 7 млн т.
· ОАО «ППГХО» в Забайкальском крае – 4,5 млн т.
· Мелеузском заводе минеральных удобрений в Республике Башкортостан – 2,5 млн т.
Иргиредмет провел исследования по выбору рациональной технологии комплексной переработки пиритных огарков: рассмотрел варианты организации переработки с использованием гидрометаллургических процессов, изучил возможности попутного извлечения меди и цинка, выполнил технико-экономические расчеты по выбранным вариантам извлечения ценных компонентов.
Выбранная технология переработки огарков включает выделение меди и цинка, выщелачивание золота и серебра, обезвреживание и утилизацию минерального остатка:
· Драгоценные металлы получают в виде слитков.
· Медь выделяют электролизом в виде медного порошка, который переплавляют в аноды для электролитического рафинирования.
· Концентрат с содержанием цинка до 60 % пригоден для переработки по известной технологии цинк-электролитного производства.
· Минеральный остаток – обезвреженные хвосты переработки огарков – пригоден для использования в качестве железосодержащих добавок для цементной промышленности и в керамическом производстве.
Технология прошла полупромышленные испытания на пилотной установке в непрерывном режиме с полным оборотом растворов.
Институт продолжает исследования по переработке огарков методами цианирования с целью сокращения расхода растворителя и хлоридовозгонки. Хлоридовозгонка пока не нашла применения в нашей стране по такому сырью; она позволяет не только извлечь золото, серебро, медь, но и удалить примеси из железистого остатка и реализовать его как дополнительную продукцию.
Хвосты ЗИФ
Иргиредмет провел исследования по извлечению золота для хвостов рудника им. Матросова с содержанием ценного компонента 1,35 г/т и запасами 7,15 млн т. Были изучены варианты прямого цианирования, гравитационного обогащения с использованием центробежных концентраторов, винтовых сепараторов, отсадочных машин и концентрационных столов.
Вариант «отсадка – стол» обеспечил извлечение драгоценного металла в размере 70,8 %. По результатам экспериментов, институт предложил схему гравитационного обогащения с последующим цианированием гравиоконцентрата, обеспечивающую извлечение на уровне 63,4 %.
Для хвостов Змеиногорской и Балейской золотоизвлекательных фабрик (ЗИФ) в Алтайском крае и Забайкальском крае соответственно Иргиредмет разработал схемы кучного выщелачивания золота.
На Змеиногорской ЗИФ была успешно запущена переработка техногенного сырья совместно с хвостами баритомоечной фабрики на действующей установке кучного выщелачивания Новофирсовского месторождения. При содержании золота и серебра в исходном материале 1,5 и 30,8 г/т их извлечение составило 72 и 35 % соответственно.
Следует отметить, что большинство промышленных установок кучного выщелачивания в России – высокорентабельного и экологически безопасного метода извлечения золота – построены и введены в эксплуатацию при непосредственном участии специалистов Иргиредмета.
Хвосты кучного выщелачивания
Эффективным вариантом переработки хвостов кучного выщелачивания является агитационное цианирование, успешно реализованное на Покровской, Пионерской, Березняковской и Светлинской ЗИФ. Последовательность развития проектов золотодобывающих предприятий от кучного выщелачивания до фабрики позволяет существенно сократить объем начальных инвестиций.
Одним из последних примеров работ Иргиредмета по переработке хвостов кучного выщелачивания является успешный пуск в 2020 году первой очереди гидрометаллургического завода № 7 (ГМЗ-7) Навоийского горно-металлургического комбината в Узбекистане. Производительность переработки составила 5 млн т в год, технология включает доизмельчение и процесс «уголь в пульпе» (CIP).
Институт принимал непосредственное участие во всех этапах проекта: исследованиях, разработке и испытаниях технологии, проектировании, поставке и монтаже оборудования, запуске предприятия. Проектные показатели по извлечению золота на ГМЗ-7 – не менее 63 % – достигнуты.
Заключение
Опыт и возможности Иргиредмета позволяют решать самые разные задачи по переработке техногенных месторождений, образованных в результате деятельности горнодобывающих предприятий: проводить лабораторные и полупромышленные исследования, готовить технологические регламенты для проектирования, разрабатывать проектную документацию, поставлять оборудование и реагенты, обучать персонал, оказывать помощь при пуске и освоении технологии.
Автор:
Войлошников Г.И., заместитель генерального директора АО «Иргиредмет»
по научно-методической и инновационной деятельности, д-р техн. наук, профессор