Іонообмінна технологія отримання золота погляд з «далекого зарубіжжя»
Найбільший інтерес у цьому плані представляють наведені на чолі результати технолого-економічного зіставлення смол з активованим вугіллям, які поки що займають явно домінуюче становище у зарубіжній практиці вилучення сорбційного золота з ціанистих середовищ. Зіставлення сорбентів виконано на основі експериментальних досліджень та дослідних (пілотних та напівпромислових) випробувань, проведених, в основному, компанією «Мінтек» (Mintek, ПАР) на золотовмісних рудах, розчинах та пульпах різного складу з використанням «симуляційних» методів (математичне моделювання технологічних процесів ). При цьому робляться посилання на останні досягнення зарубіжної галузевої науки та хімічної промисловості щодо створення високоефективних сильно- та середньоосновних аніонообмінних смол, до яких, зокрема, віднесені створені «Mintek» аніоніти Miniх і AuRIX, використані в технологічних розробках як альтернативні активовані вугілля сорбент золото.
Зіставлення сорбентів (смоли, вугілля) зроблено з урахуванням як позитивних, і негативних характеристик. При цьому розглянуті всі 3 варіанти сорбційної технології, а саме: "сорбент - у пульпі", "сорбент - у вилуговуванні" і "сорбент - у розчині". Результати експериментальних досліджень та техніко-економічних розрахунків за наведеними вище варіантами наведені нижче.
Процес RIP («смола - у пульпі»)
Першим підприємством «далекого зарубіжжя», яке застосувало технологію «смола — у пульпі» (RIP) для золотих руд, вважається фабрика «Голден Джубілі» (Golden Jubilee) у Південній Африці, яка до 1988 р. працювала із застосуванням звичайного вугільно-сорбційного процесу. CIP.
За цим показником, а також за вихідним вмістом золота 0,9—1,6 г/т (в середньому 1,1 г/т), ці руди досить близько відповідають рудам, що переробляються на Нижньо-Куранахській ЗІФ — першому українському підприємстві, де у 1972-1973 рр.. була реалізована у великих масштабах іонообмінна технологія вилучення золота.
Принциповою відмінністю Голден Джубілі від Нижньо-Куранахської ЗІФ та інших підприємств колишнього СРСР, що практикують цю технологію, є прийнятий на фабриці спосіб елюювання золота з насичених смол розчинами ціаніду цинку (Na2Zn(CN)4) замість елюювання, що повсюдно використовується в Укаїні. кислих розчинів тіомочевини. Це з тим, що у період за кордоном ще було організовано промислове виробництво селективних по золоту смол (типу Minix і AM-2B). Тому в сорбційному циклі була задіяна "звичайна" сильноосновна смола A161L, що виробляється за ліцензією, для якої даний спосіб елюювання був визнаний найбільш раціональним. Зняття сорбованого золота з насиченої смоли розчином засноване на оборотній реакції, в результаті якої аніон золота знову трансформується в розчинний комплекс, а цинк займає місце, що звільнилося на смолі. Наступна обробка (регенерація) смоли проводиться шляхом її промивання сірчаною кислотою з утворенням вихідного елюенту Na2Zn(CN)4 (обертового в технологічний процес) з одночасною утилізацією ціаніду з газової фази. Золотовмісний елюат NaAu(CN)2, концентрація золота в якому на 2-3 порядки вище, ніж у рідкій фазі вихідної ціаністої пульпи після вилуговування руди, переробляється методом електролізу з плавкою одержуваних катодних опадів на метал Дорі (золото-срібний сплав). елюювання та скорочення тривалості даноїоперації, вона проводиться в режимі суміщеного електро-елюаційного процесу, в якому розчин елюату безперервно рециркулює між електролізером та елюаційною колоною.
Описана технологія регенерації смоли розглядається розробниками як «мрія» в порівнянні з регенерацією золотовмісних активованих вугілля і віднесена до головних переваг іонообмінної технології. Іншими перевагами RIР, виявленими в процесі порівняльних випробувань на Голден Джубілі, є:
- менша (в 3-4 рази) завантаження смоли порівняно з вугіллям;
- Вища ємність смоли по золоту: 4,0-6,0 кг Au на 1 т (замість 0,8-1,5 кг/т при СІР) і відповідно значно менша кількість сорбенту, що підлягає елюювання та регенерації;
- відносно низькі (приблизно в 5 разів) механічні втрати смоли із хвостами ціанування.
Важливо підкреслити, що міцність і довговічність іонообмінних смол у гідрометалургійному циклі завжди викликала занепокоєння технологів (а також виробників смол) у зв'язку зі значно більшою вартістю іонітів у порівнянні з активованим вугіллям. Крім звичайних факторів, що викликають руйнування смоли (як і вугілля) у пульповому сорбційному процесі за рахунок абразивної дії рудних частинок і зіткнень, що мають місце при транспортуванні, перекачуванні та гуркітуванні сорбенту, береться до уваги і можливість так званого «осмотичного шоку», який зазнає смола при її набуханні та стиску в послідовно протікають процесах адсорбції та елюювання. Даний момент, зокрема, відображено у методичних рекомендаціях щодо експериментального визначення механічної міцності смол з метою отримання уявлення про можливі втрати сорбенту в умовах повномасштабного виробництва.
ЗВраховуючи зазначені рекомендації, компанією «Mintek» оцінено міцність смоли А161L в контакторі з продуктивністю 100 тис.т руди на місяць на руднику «Клуф» (Kloof) у Південній Африці. У процесі оцінки охоплено всі операції: перемішування смоли з рудною пульпою; транспортування та сепарація (відділення від пульпи) смоли, які протікають в умовах застосування агітаторів з повітряним перемішуванням пульпи та ерліфтів для транспортування смоли (варіант MINRIP). У кожному циклі (із загального числа 6 циклів) смолу піддавали кислотної (H2SO4) та лужної (NaOH) обробці, перш ніж направляли на подальшу сорбцію. За результатами випробувань втрати смоли визначені завбільшки 8 г на 1 т руди. Зіставлення цих результатів з результатами лабораторних тестів для тієї ж смоли, а також інших смол дозволило оцінити очікуваний «період життя» смол для промислових установок, що експлуатуються.
Загалом, промислові експерименти, проведені на Клуф, Голден Джубілі, а також на фабриці «Пеньом» (Penjom) у Малайзії, що практикують іонообмінну технологію ціанування, показали можливість зниження механічних втрат смоли до рівня, що дозволяє значною (а можливо і повною). мері компенсувати різницю у вартості використовуваних сорбентів.
З метою повнішої оцінки процесу RIP компанією «Mintek» здійснено попереднє техніко-економічне зіставлення його з варіантом CIP в умовах, що відповідають оптимальному перебігу кожного з цих процесів (включаючи стадії сорбції, елюювання та регенерації сорбентів). Зроблено орієнтовний розрахунок капітальних (СОРІХ) та експлуатаційних (ГОРХ) витрат за варіантами RIP та CIP на умовну продуктивність адсорбційної секції 25 тис.т руди на місяць з орієнтовним («стандартним») складом рідкої фази пульпи,що надходить на сорбцію, в мг/л: Аu - 5,0; Аg - 0,5; Zn - 2,0; Ni - 5,0; Сo - 1,0; Сu - 10,0 і Fе - 10,0.
У цьому необхідно підкреслити, що іонообмінні смоли, на відміну вугілля, відновлюють свою адсорбційну здатність під час використання суто гідрометалургійних способів. Функціональні групи смол мають різні властивості, включаючи силу іонного зв'язку. Тому для кожного типу смол розробляються та оптимізуються свої методи елюювання золота.
Для сильноосновних смол такими є: обробка розчинами ціаніду цинку, тіоціанату амонію та кислими розчинами тіомочевини. Кожен з цих способів має свої переваги та недоліки і жоден з них не може розглядатися як єдино прийнятний у всіх випадках. Так наприклад, для звичайних смол типу А16L, як показав досвід фабрики «Голден Джубілі», цілком прийнятний метод елюювання ціанідом цинку, у той час як для більш селективної по відношенню до золота смоли Minix ефективніший спосіб елюювання тіомочевиною, яка забезпечує набагато більшу швидкість та повноту десорбції золота зі смоли. Те саме стосується і сильноосновної смоли АМ-2В, що застосовується на підприємствах СНД.
Регенерація золото-селективних смол Minix і АМ-2В з переведенням їх назад у ВІН-форму проводиться досить просто: шляхом контактування смоли з розчином натрію гідроксиду. Елюювання золота із середньоосновних смол, зокрема AuRIX 100, здійснюється безпосередньо обробкою їх розчином NaOH, за умови, що цей процес поєднується з електролітичним осадженням золота з елюатів або інтенсифікується іншим шляхом, наприклад, введенням у розчин лужних солей карбоксильної кислоти. Пройшла стадії елюювання смола взагалі вимагає додаткової регенерації.
За наявності внасиченої смолі ціанідів, супутніх золоту, інших металів (мідь, нікель, кобальт, цинк, срібло тощо) останні виводяться зі смоли обробкою її відповідними розчинниками, як яких використовуються: вода, розбавлена сірчана кислота, а також водні розчини NaCN або тіомочевини. Як правило, ці операції виробляють до елюювання золота.
Усі стадії хімічної обробки смол протікають при помірних температурах (не вище 60-70 ° С) і при атмосферному тиску.
У зв'язку з вищесказаним, термічна реактивація вугілля у спеціальних печах розглядається технологами та проектувальниками як найбільш «вразливе» місце вугільно-сорбційного процесу в його «конкурентній боротьбі» з іонообмінною технологією вилучення золота.