Методы гидрометаллургии широко применяются для производства цветных и благородных металлов. Результатом их развития стало внедрение в промышленную практику автоклавной гидрометаллургии, отличающейся использованием высоких температур и давлений, которая позволяет максимально интенсифицировать технологические процессы, повысить прямое извлечение металлов, улучшить селективность их выделения, вовлекать в переработку сложное по составу сырье и полупродукты.
Общепризнан приоритет русских ученых К. Байера, Н. Бекетова, В. Ипатьева, О. Звягинцева, В. Тронева, И. Плаксина, И. Масленицкого в формировании идеологии автоклавных технологий. Их идеи в последующем развили исследователи Канады, США, Германии, Англии, Австралии, а также Японии, Китая, реализовав в производстве алюминия, урана, никеля, кобальта, цинка, золота, редких металлов.
Наибольшее развитие в металлургии получили автоклавные процессы переработки алюминиевого, никелевого, цинкового и упорного золотосодержащего сырья. В настоящее время в мире работают более 50 автоклавных установок.
Рост мировых цен на золото в последние годы усилил интерес к разработке золотоносных месторождений, в том числе с упорными рудами, где золото тонко диспергировано в сульфидных минералах (арсенопирите, пирите), часто в сочетании с углистым веществом. Такое сырье редко удается переработать по традиционной технологии цианирования. Дополнительную проблему представляет присутствие в упорных рудах мышьяка, который необходимо вывести в относительно безвредных и пригодных для складирования формах.
Автоклавное вскрытие золотосодержащих сульфидов зарекомендовало себя, как достаточно простой и эффективный метод переработки упорного сырья. Его сущность заключается в окислении кислородом сульфидных минералов в водной среде и при повышенных температурах. В результате ассоциированное с сульфидами субмикроскопическое золото освобождается и делается доступным выщелачиванию цианистым раствором. В процессе вскрытия часть железа и мышьяка переходит в раствор, а часть остается в твердом остатке в виде нетоксичного соединения, аналогичного природному минералу скородиту. Поэтому после цианирования хвосты можно направлять в обычное открытое хвостохранилище.
Первое золотоизвлекательное производство, работающее по данной технологии (завод Маклафлин, США) было запущено в 1985 году. В последующие 10-15 лет по всему миру вырос целый ряд промышленных предприятий, на которых автоклавный метод применяют для вскрытия как руд, так и концентратов. Ниже приводятся некоторые сведения об автоклавных предприятиях, работающих, строящихся и проектируемых в настоящее время.
В последние годы автоклавные процессы при разработке новых проектов и выборе эффективной технологии используются ведущими российскими производителями золота: компании «Петропавловск» и «Полиметалл» уже реализуют такие проекты, «Полюс золото» ведет активные исследования в данной области.
Предприятия, применяющие автоклавное вскрытие упорных золотосодержащих руд и концентратов.
| № пп | Завод, страна | Год
пуска |
Производи-
тельность, т/сут |
Число автоклавов | Размеры автоклава,
диаметр х длина, м |
| 1 | McLaughlin, США | 1985 | 3000 (руда) | 3 | 6х23,1 |
| 2 | Sao Bento, Бразилия | 1986 | 240 (концентрат) | 2 | 3,5х21 |
| 3 | Mercur, США | 1988 | 700 (руда) | 1 | 3,7х13,3 |
| 4 | Getchell, США | 1989 | 2700 (руда) | 3 | 3х30 |
| 5 | Goldstrike, США | 1990 | 16000 (руда) | 6 | 3,9х20,4 |
| 6 | Porgera, Папуа Н. Гвинея | 1991 | 2100 (концентрат) | 4 | 3,6х27 |
| 7 | Cambell, Канада | 1991 | 100 (концентрат) | 1 | 2,8х15,2 |
| 8 | Nerco Con, Канада | 1992 | 90 (концентрат) | 1 | 3,2х10 |
| 9 | Lone Tree, США | 1994 | 2300 (руда) | 1 | 3,9х19,3 |
| 10 | Lihir, Папуа Н. Гвинея | 1997 | 11400 (руда) | 3 | 4,5х31,2 |
| 11 | Twin Creeks, США | 1997 | 7200 (руда) | 2 | 6х23,1 |
| 12 | Macraes, Н. Зеландия | 1999 | 560 (концентрат) | 1 | 3х12,6 |
| 13 | Hillgrove, Австралия | 1999 | 24 (концентрат) | 1 | 2,2х8,4 |
| 14 | Kittila, Финляндия | 2008 | 500 (концентрат) | 1 | 3,85х26 |
| 15 | Амурск, Россия | 2012* | 750 (концентрат) | 1 | 3,6х26 |
| 16 | Pueblo Viejo, Доминик. респ. | 2012* | 24000 (руда) | 4 | 4,9х37 |
| 17 | Quimsacocha, Эквадор | проект | 890 (концентрат) | 1 | 4х30 |
| 18 | Donlin , Аляска, США | проект | 9000 (концентрат) | н/д | н/д |
| 19 | Покровский рудник, Россия | 2013* | 550 (концентрат) | 6 | 3х13,3 |
*Предположительно
Учитывая все возрастающую роль автоклавной технологии в золотоизвлекательной промышленности, Группа компаний «Петропавловск» в 2009 году создала в своем составе «Научно-исследовательский центр «Гидрометаллургия» (далее – НИЦ). Основу творческого коллектива центра составил сплав специалистов, за плечами которых большой опыт работы в металлургии, пуск и эксплуатация гидрометаллургических и автоклавных установок Кубы, Норильска, и молодых выпускников ВУЗов Санкт-Петербурга.
Возглавляет НИЦ известный ученый, доктор технических наук, профессор Я.М. Шнеерсон, один из разработчиков успешно работающей на Надеждинском металлургическом заводе (г. Норильск, Россия) технологии автоклавного вскрытия пирротиновых концентратов.
Главное назначение НИЦ — разработка технологий автоклавного вскрытия упорного золотосодержащего сырья, в первую очередь, для новых золотоизвлекательных предприятий компании «Петропавловск». Однако возможности НИЦ значительно шире и охватывают многие другие области автоклавной гидрометаллургии, в частности, автоклавные технологии в металлургии никеля, меди, цинка, олова и других металлов.
НИЦ оснащен современным лабораторным оборудованием. Для исследований гидрометаллургических процессов установлены управляемые ЭВМ автоклавные комплексы швейцарских производителей Bǘchi (1 л) и Premex (1 и 8 л). Эти установки характеризуются высоким диапазоном возможностей регулирования режимов высокотемпературных процессов.
НИЦ имеет современное химико-аналитическое оборудование (атомно-эмиссионный спектрометр АЭС-ИСП с индуктивно связанной плазмой, атомно-адсорбционный спектрофотометр и др.), что позволяет выполнять большое количество экспресс анализов. Проведена регистрация НИЦ в Пробирной Палате РФ.
Центр разрабатывает технологии извлечения золота из упорного сырья для ряда отечественных золотоизвлекательных предприятий. Разработана и продолжает совершенствоваться технология автоклавного вскрытия золотосодержащих концентратов для ОАО «Покровский рудник», входящего в группу компаний «Петропавловск». Для проведения пилотных испытаний в опытном цехе компании «Петропавловск» (г. Благовещенск) создана и запущена в эксплуатацию пилотная автоклавная установка, показанная на фотографии. В настоящее время испытания вступили в завершающую фазу. Одновременно ведется проектирование крупного промышленного предприятия по переработке упорных золотосодержащих концентратов месторождений «Маломыр» и «Пионер». Проектом предусмотрены непрерывно действующие многокамерные автоклавы емкостью 100 м3. Пуск предприятия намечен на 2013 год.
Помимо решения прикладных задач НИЦ ведет также научную работу в области теории и практики гидрометаллургических процессов, результаты которой публикуются в статьях и материалах конференций.
Мы приглашаем к сотрудничеству производителей золота и цветных металлов, научные центры, учебные организации и надеемся, что наш опыт в разработке и освоении автоклавных процессов внесет вклад в развитие Российской промышленности.
Авторы:
Я.М. Шнеерсон, Генеральный директор НИЦ, д.т.н., профессор;
Л.В. Чугаев, зав. группой разработки автоклавных технологий, к.т.н.;
М.А. Плешков, вед. научн. сотр., к.х.н
Яков Михайлович Шнеерсон – генеральный директор ООО «НИЦ «Гидрометаллургия», д.т.н., профессор