Постоянно возрастающий спрос на металлы приводит к тому, что техногенные минеральные образования (ТМО) — хвосты обогащения прошлых лет отработки с относительно высокими содержаниями железа, меди, никеля, цинка, а также золота и серебра — начинают представлять всё больший интерес.
Для переработки золотосодержащих ТМО применяются те же методы, что и для рудного сырья, большая часть которого перерабатывается с применением гидрометаллургических, а также флотационных и гравитационных методов обогащения, в том числе и их сочетаний. Каждый из этих методов имеет свои преимущества и недостатки. Гидрометаллургия, к примеру, обеспечивает максимальное извлечение, но при этом требует наиболее высоких капитальных и эксплуатационных затрат. Гравитационное обогащение, напротив, как правило, — наиболее доступное решение с минимумом капитальных и эксплуатационных затрат, однако и минимальной степенью извлечения по сравнению с гидрометаллургическими и флотационными методами.
Выбор применения той или иной технологии в первую очередь зависит от объемов техногенного минерального сырья и запасов золота, находящегося в нем. Запасы в 4–5 т золота и более позволяют достаточно серьёзно рассматривать технологию гидрометаллургической переработки ТМО, особенно если в районе имеются другие схожие по технологическим свойствам объекты.
Первый туристический тур в России в поисках золота 15 мая 2023
Так, на базе 25 миллионов тонн золотосодержащих хвостов, накопившихся за более чем 80-летнюю деятельность ГМК «Казахалтын» (Казахстан), в 2017–2018 годах было построено три гидрометаллургических установки по переработке ТМО с применением технологии сорбционного выщелачивания:
— на ЗИФ «Жолымбет» с производительностью 2,25 млн тонн хвостов в год;
— на ЗИФ «Аксу» — 2,25 млн тонн хвостов в год;
— на ЗИФ «Бестобе» — 2,5 млн тонн хвостов в год (рис. 1.).
Рис. 1. Гидрометаллургическая установка ГМК «Казахалтын» для переработки ТМО
На установках «Жолымбет» и «Аксу» переработка хвостов осуществляется по полной технологической схеме с доизмельчением хвостов, сорбционным цианированием, десорбцией и получением сплава Доре в виде товарного продукта.
Схема установки «Бестобе» ограничена сорбцией выщелачиваемого золота на активированный уголь. Дальнейшая переработка насыщенного золотом угля осуществляется на ЗИФ «Аксу».
Технологический срок жизни проекта переработки лежалых хвостов рассчитан на 4–5 лет. В планах компании ГМК «Казахалтын» за это время получить из техногенного сырья 13,6 т золота /1/. По окончании переработки хвостов данные обогатительные установки будут переведены на переработку руды.
В отличии от гидрометаллургии технология гравитационного обогащения позволяет экономически эффективно отрабатывать не только крупные хвостохранилища, содержащие десятки миллионов тонн материала, но также сверхмелкие объекты, объем которых не превышает 0,5 млн т — эфельные отвалы, спец.отвалы ШОФ и т.д.
Если отбросить промывочные приборы и установки, работающие на эфельных отвалах россыпной золотодобычи, число которых подсчитать не представляется возможным, то сравнительно небольшие гравитационные обогатительные установки, в том числе для проведения опытно-промышленных работ и изучения возможности переработки ТМО, сегодня работают на отходах кучного выщелачивания ЗИФ месторождения Мезек (Казахстан), на хвостохранилищах золотоизвлекательных фабрик рудника Мгарт (Концерн «Мульти-групп»), ЗИФ-3 (ПАО «Высочайший», Иркутская область), рудника Джульетта (ООО «Северные прииски», Магаданская область), Рудника Ветренский (ООО «Электрум-плюс», Магаданская область), месторождения Школьное (рис. 2) (Магаданская область) и др.
Рис. 2. Отработка лежалых хвостов месторождения Школьное
Товарным продуктом этих обогатительных установок является гравитационный концентрат, который в дальнейшем направляется для переработки либо на собственные установки выщелачивания, либо на медерафинировочные и аффинажные предприятия.
1. Из 7,5 млн т отходов кучного выщелачивания золота месторождения Мезек по самой простой технологии гравитационного обогащения отсева класса минус 2 мм при сезонной работе (8 месяцев в году) за 5 лет можно получить порядка 1,5 т золота в виде золотосодержащего концентрата качеством не менее 250 г/т.
3. Сезонная переработка лежалых хвостов рудника Джульетта (рис. 3.) при производительности 21,5 тыс. т хвостов в месяц позволяет дополнительно получить за рабочий сезон длительностью порядка пяти месяцев 125 кг золота (25 кг в месяц) /2/.
4. Предприятием, производившим разработку месторождения Школьное, являлось ЗАО «Нелькобазолото», по отчетам которого на момент окончания работ в 2008 году спецхранилище рудника Школьный составляло более 300 тыс. т хвостов с общим количеством золота более 700 кг.
Рис. 3. Комплекс переработки лежалых хвостов рудника Джульетта
Технология обогатительных установок не ограничивается выбором только между гравитацией и гидрометаллургией, есть примеры различных сочетаний.
Гравитационно-флотационная технология переработки ТМО применяется на обогатительной установке «Нординвэс» для переработки лежалых хвостов хвостохранилища №1 и текущих хвостов Норильской обогатительной фабрики (НОФ). Переработка хвостов НОФ с производительностью порядка 5 млн тонн в год на этой установке осуществляется с 2004 года /3/. Товарным продуктом обогатительной установки является гравитационно-флотационный медно-никелевый концентрат (75 тыс. т ежегодно), содержащий также золото и металлы платиновой группы, поставляемый обратно на НОФ с целью последующего вовлечения его в оборот ГМК Норильский Никель.
Содержание металлов в лежалых хвостах и показатели
концентрата «Нординвэс» /4/
Источник: zolotodb.ru
Вторая жизнь золота: что делают из старых украшений и электроники
Россия входит в топ-3 стран по объемам золотодобычи. Золото используют во многих индустриях, в том числе при производстве электроники. Однако лишь 10–20% электронного мусора сегодня перерабатывается — остальное уходит на свалки вместе с драгметаллами и вредит окружающей среде. Наталья Красильникова, основательница сервиса Moneygold, рассказала, как перерабатывают золото из электроники и других источников и как можно дать ему новую жизнь.
Читайте «Хайтек» в
Как добывают золото
Глобальный объем добычи золота составляет более 3 000 тонн в год. Россия занимает третье место по золотодобыче в мире (по некоторым оценкам — второе). По предварительным данным Союза золотопромышленников, в стране произвели 363,5 тонн этого ценного металла в 2021 году. Производство добычного золота в слитках выросло на 2%, до 296,9 тонны, вторичного — на 3%, до 32,6 тонны.
В основном золото получают за счет разработки рудников и месторождений. Коренными месторождениями называют первичные скопления минерального вещества в недрах, которые не подвергались преобразованию. Также в России все еще играют большую роль россыпные месторождения, которые образовываются в результате разрушения коренных. Добыча россыпного золота превышает 50–70 тонн в год, по этому показателю страна в течение многих лет удерживает первое место в мире.
Золотая руда проходит несколько сложных этапов, прежде чем становился слитками: ее дробят, сортируют, с помощью разных технологий выделяют сам металл, отправляют его на аффинаж для очистки от примесей.
Влияние на экологию
Экологи давно уже бьют тревогу из-за влияния процесса добычи золота на окружающую среду. Россыпное золото находят в руслах рек. С речного дна при помощи специальных машин поднимают грунт. Чтобы найти частицы золота, его промывают водой, которая наполняется песком и глиной и мутнеет. Часто воду сливают обратно в реки без предварительной очистки.
В результате после нескольких итераций свободный речной поток превращается в цепь стоячих грязных прудов.
В 2020 году экологи в России обнаружили загрязнения рек ниже участков добычи золота протяженностью около 2 650 км. При этом за последние 20 лет в России стали увеличиваться объемы выдачи лицензий на россыпное золото: только в Амурской области за 2021 год таких лицензий дали около 1 000 штук.
Проблемы есть и с добычей из коренных месторождений. Так, для извлечения золота из руды до сих пор часто используются цианид и ртуть. Этот процесс вызывает споры из-за высокой токсичности химических веществ. Ртуть, вызывающая поражение нервной системы даже при относительно низких уровнях воздействия, может загрязнять атмосферу и воду на очень большом расстоянии. А цианид, не позволяющий клеткам организма использовать кислород, попадает в воду, почву или воздух.
Снизить влияние золотодобычи на экологию можно, в частности, за счет более активной вторичной переработки золота.
Где используют золото и откуда его берут для переработки
Золото — пластичный, тягучий и стойкий против коррозии металл и отличный проводник тепла и электрического тока. Сегодня оно применяется в автомобильной промышленности, электронике, телекоммуникациях, энергетике, химии, медицине, нанотехнологиях, авиации и космических аппаратах. Золото помогает катализироваться недогоревшему топливу в автомобильных системах, повышает эффективность сбора солнечной энергии, содержится в медицинских имплантатах.
Золото можно найти в микросхемах, конденсаторах, транзисторах, резисторах и разъемах. Им покрыты, например, контакты на SIM-картах (хотя толщина такого слоя составляет до 100 нм). В современной электронике используется намного меньше драгметаллов, однако они по-прежнему есть в телефонах, айпадах, компьютерах и другой технике. В системном блоке компьютера выпуска до 2010 года может быть до 1 г золота, а в новых процессорах Intel — от 0,1 г. В 2011 году, по данным Геологической службы США, в каждом мобильном телефоне можно было найти в среднем 0,034 грамма золота.
Пользователь Weibo из Китая с ником Chef Alchemist недавно купил 210 плат для смартфонов и по итогам длительных химических реакций смог извлечь из них всего 0,41 грамма золота. Его стоимость составила всего $30. На покупку он потратил $315. Из этого можно сделать вывод, что в кустарных условиях добыча этого металла из микросхем совсем нерентабельна.
А вот если речь идет о хорошо налаженном предприятии переработки электронных отходов, деятельность может быть выгодной: из 1 млн карт от мобильных телефонов можно получить около 34 кг золота (помимо других драгметаллов). Это особенно актуально с учетом того, что количество электроники на свалках СНГ за 10 лет выросло в полтора раза, а в переработку попадает лишь 3,2%.
Методы и технологии переработки золота
Классические подходы
Переработка золота из промышленных и электронных отходов сложнее из-за того, что драгметалл встроен в пластик или металл. Так что сначала части с золотом извлекают, потом перерабатывают. Первый способ — это химическая очистка с помощью состава, который вступает в реакцию с золотом. Второй — плавка металлических компонентов, их охлаждение и измельчение. В любом случае, оба способа требуют очистки золота от примесей.
Новые способы
Недавно исследователи из Манчестерского университета, Университета Цинхуа и Китайской академии наук предложили более простой метод, чтобы извлекать золото из выброшенной электроники. Для этого нужно лишь немного графена (модификация углерода). Электроника растворяется в кислоте, в раствор погружают лист оксида графена, на котором оседает золото. Потом достаточно сжечь графен, чтобы получить желаемый металл.
Всего одного грамма графена достаточно для извлечения почти в два раза большего количества золота. Метод позволяет получать 95% ценного металла из электроники даже при минимальной концентрации. Важно, что графен не притягивает другие металлы в смеси электронных отходов.
Еще один интересный пример: технология компании Mint Innovation из Новой Зеландии. Используя микробы природного происхождения и химикаты, компания извлекает драгоценные металлы из измельченных и порошкообразных электронных отходов. Mint планирует построить биоперерабатывающий завод в каждом крупном городе мира. В конце 2020 года стартап привлек 20 млн новозеландских долларов ($14 млн) для строительства двух первых заводов в Сиднее, Австралия, и на северо-западе Англии.
Компания утверждает, что при ее подходе выделяется на 90% меньше углерода и используется всего 2% электроэнергии и воды на килограмм золота по сравнению с традиционной добычей.
Что делают из переработанного золота
Чаще всего — ювелирные изделия. Например, в 2018 году Dell и актриса Никки Рид представили линию The Circular Collection от бренда Bayou with Love. Украшения сделали из золота, извлеченного из материнских плат компьютеров. Согласно исследованию Trucost, процесс рекультивации, разработанный партнером Dell Wistron GreenTech, оказывает на 99% меньшее воздействие на окружающую среду, чем традиционная добыча.
А Pandora еще в 2020 году объявила о том, что к 2025 году полностью откажется от нового серебра и золота в своих изделиях и будет покупать их у переработчиков. Так компания сможет сократить выбросы CO2 более чем на 99% для золота. На момент анонса в украшениях Pandora был 71% переработанных драгметаллов.
Prada недавно запустила коллекцию ювелирных изделий из 100% переработанного золота. Его получили из электронных деталей и старых украшений. Компания также использует бриллианты, добытые и обработанные в соответствии с экологическими и гуманитарными принципами. Каждое украшение Prada упаковывается с вшитым в чип гарантийным талоном, удостоверяющим происхождение материала, с помощью блокчейна Aura Consortium. В коллекции: цепочки, серьги, браслеты и кольца.
Переработанное золото используют и другие бренды: это Annoushka, Anonymous, Courbet, Loyal.e Paris и так далее.
В России похожий проект реализовал в 2021 году «Бронницкий ювелир»: компания собирала в своих салонах старые украшения и затем выпустила ECO-коллекцию из переработанного драгметалла. Мы в Moneygold тоже принимаем золото на переработку, в том числе курьерской доставкой, и сдаем его на аффинажный завод.
Такие заводы, как правило, получают высокочистые благородные металлы для финансовой сферы, производства слитков, ювелирной промышленности. Например, Красноярский аффинажный завод «Красцветмет» выпускает аффинированное золото, серебро и другие драгоценные металлы в слитках, гранулах, порошке. А Московский завод по обработке специальных сплавов также делает проволоки и фольгу из золота, заготовки ювелирных изделий.
Хотя технологии добычи золота совершенствуются, индустрия все еще наносит значительный вред окружающей среде. Переработка золота, в том числе из электронных компонентов, позволяет снизить этот вред и дать драгметаллу вторую жизнь. Чтобы это стало возможным, важно не только внедрять инновационные решения по переработке, но и повышать осознанность потребителей.
Читать далее:
Источник: hightech.fm
Золото, которое выплевывают бактерии
Центральный банк России — мировой лидер в закупках золота: в 2016 году он приобрел 201 тонну и довел золотой запас до 1615 тонн — очевидно, так ЦБ снижает зависимость от западных валют. В том же 2016 году Россия поставила рекорд добычи с советских времен: 262 тонны золота. Но легкие золотоносные руды кончаются, а большая часть оставшихся представлена так называемыми упорными рудами: это сульфиды и арсениды с очень мелкими вкраплениями золота.
Традиционные технологии обогащения — гидрометаллургические и пирометаллургические — для упорных руд, как правило, не годятся: и в том и в другом случае образуются значительные количества ядовитых и очень ядовитых отходов. Утилизация газообразных и пылевых выбросов, содержащих мышьяк и серу, как минимум затруднительна, а иногда и невозможна, экологический ущерб может быть огромен.
Решением технологической проблемы получения золота из упорных концентратов может стать разрушение кристаллической решетки сульфидных минералов: после этого золото становится доступно для извлечения традиционным гидрометаллургическим способом. А разрушить решетку проще всего с помощью биоокисления, или микробной трансформации минерала.
Невостребованная теория
Существенный вклад в развитие этой технологии внес Федеральный исследовательский центр фундаментальных основ биотехнологии РАН, где в последнее десятилетие разработаны методики микробной трансформации золотых руд отдельно для каждого из крупнейших российских месторождений — Нежданинского (Якутия, запасы 632 тонны), Самолазовского (Якутия, 36 тонн), Олимпиадинского (Красноярский край, 650 тонн), а также для армянского месторождения Арманис (18 тонн), казахстанского Николаевского месторождения (4,5 тонны), а также крупнейшего в мире узбекистанского месторождения Мурунтау (2500 тонн). Эти теоретические работы, к сожалению, остались невостребованными: предприятия-заказчики, владельцы месторождений, не воспользовались работой исследователей.
Есть надежда, что оскудение минерально-сырьевой базы России и стран СНГ вынудит горно-металлургический комплекс перейти к использованию биотехнологий — они уже хорошо зарекомендовали себя в мире. А лабораторные испытания биотрансформации сульфидно-арсенидной золотой руды, проведенные в Иргиредмете (Иркутск), показали высочайшую эффективность метода: извлечение золота составило 73-75%. Данные о практическом использовании этих блестящих результатов отсутствуют.
Технологическая схема переработки руды с помощью бактерий состоит из четырех стадий: дробление (~10 мм); собственно бактериальное выщелачивание; извлечение золотосодержащих остатков из бактериальных растворов; гидрометаллургическая переработка с извлечением золота.
Acidithiobacillus ferrooxidans присутствуют повсеместно в различных сульфидных месторождениях. Это неспорообразующие, подвижные клетки, имеют один жгутик, строгий аэроб. Размножаются поперечным делением. Образуют небольшие колонии, на которых в растворе обычно возникает янтарно-желтый осадок гидроокислов железа. Источники энергии для роста в хемолитоавтотрофных условиях: сера, тиосульфат, железо двухвалентное, уран, медь и другие металлы, сульфидные минералы.
Acidithiobacillus thiooxidans широко распространены в различных сульфидных месторождениях. Это неспорообразующие, подвижные клетки, имеют один жгутик, строгий аэроб. Источники энергии для роста в хемолитоавтотрофных условиях: сера, тиосульфат, сульфидные минералы (слабо).
Leptospirillum ferrooxidans — вибрионы спиралевидной формы, псевдококки. Подвижные, имеют один полярный жгутик. Спор не образуют. Грамотрицательные. Строгие аэробы. Облигатные хемолитоавтотрофы.
Ацидофилы. В качестве источника энергии используют Fe2+ и FeS2.
Sulfobacillus thermosulfidooxidans выделяются из различных сульфидных месторождений. Спорообразующие, неподвижные клетки, палочки с округлыми или заостренными концами, встречаются парами или в виде коротких цепочек. Строгий аэроб. Источники энергии для роста в хемолитоавтотрофных условиях сера, Fe2+, сульфидные минералы.
Ferroplasma — даже не бактерии, а археи, одноклеточные микроорганизмы, не имеющие ни ядра, ни прочих органелл и размножающиеся бесполо: бинарным делением, фрагментацией или почкованием. Хемоавтотрофы.
Измельченная руда помещалась в перколяторы (емкости, позволяющие циркулировать активному раствору), где на нее в течение 110-115 суток воздействовал бактериальный раствор. В сообществе бактерий состояли Acidithiobacillus ferrooxidans, Acidithiobacillus thiooxidans, Leptospirillum ferrooxidans, а также археи рода Ferroplasma.
Результатом бактериального окисления сульфидов в сернокислой среде было накопление ионов железа и цветных металлов в бактериальном растворе — а благородные металлы (золото и серебро) концентрировались в твердых остатках, откуда и извлекались гидрометаллургическими методами. Извлечение золота составило 85,8%, а серебра — 73%.
Россия — пионер биогидрометаллургии
Наша страна — одна из первых, где разрабатывались чановые бактериальные методы как самостоятельное направление в области обогащения и переработки полезных ископаемых. Основные положения биотехнологии разработаны в СССР в 70-80 е годы прошлого столетия. В работе принимали участие МИСиС, ЦНИГРИ, ИМНИ РАН, УНИПРОмедь, ИРГИредмет, ИБФ СО РАН. В результате была создана и в 1974 году запущена первая в мире опытная установка по биогидрометаллургической переработке упорных золотосодержащих концентратов.
На базе опытной установки в Тульском филиале ЦНИГРИ в укрупненном масштабе испытаны технологические схемы переработки упорных руд практически всех месторождений (порядка 30, в том числе Бакырчик, Нежданинское, Олимпиадинское, Майское и т. д.) с применением бактериального выщелачивания концентратов. Испытания показали, что извлечение золота из упорных концентратов различного состава достигало 90,0-98,4%.
Хемолитотрофные микроорганизмы
Хемолитотрофия — способ существования, обнаруженный только у прокариот (одноклеточных организмов, не обладающих клеточным ядром), при котором источником энергии служат реакции окисления неорганических соединений, например серы или сульфидных минералов. Хемолитотрофные бактерии открыты русским микробиологом С.Н. Виноградским.
Хемолитотрофные бактерии, окисляющие сульфидные минералы, используют в качестве источника энергии двухвалентное железо, элементную серу и ее восстановленные соединения (процесс идет в кислой среде в диапазоне температур 4-60°С). Среди них есть мезофильные, оптимум активности которых лежит в диапазоне 28-35°С, есть умеренно термофильные, для которых оптимум 40-55°С, и термофилы (любители тепла), предпочитающие жить при температуре выше 60°С. Биогидрометаллургическая технология позволяет окислять сульфидные минералы и, таким образом, вскрыть тонкое вкрапленное золото, а также перевести мышьяк и сурьму — спутников драгоценных металлов — в нетоксичные соединения.
Интересно отметить, что именно в золоторудных месторождениях России были открыты новые группы микроорганизмов, которые играют ключевую роль в технологических процессах, например, бактерии рода Sulfobacillus , включая Sulfobacillus sibiricus и Sulfobacillus olympiadicus .
Четыре цеха «Полюса»
Практический опыт биоокисления золотой руды есть у акционерного общества «Полюс», одной из крупнейших золотодобывающих компаний России — на Олимпиадинском горно-обогатительном комбинате. За время промышленной эксплуатации биоматериала в чанах-биореакторах сложилось устойчивое микробное сообщество, активно окисляющее сульфидные минералы концентрата. Особенностью этого сообщества является присутствие и хемолитотрофных, и гетеротрофных микроорганизмов. Хемоавтолитотрофы обеспечивают гетеротрофов органическими веществами, что исключает необходимость добавления их извне. В сообществе помимо Sulfobacillus thermosulfidooxidans, Leptospirillum ferrooxidans, неидентифицированных гетеротрофов и Ferroplasma состоит штамм бактерий, названный в честь месторождения Sulfobacillus olympiadicus.
Первая в России промышленная биогидрометаллургическая установка «Био-1» состоит из пяти линий по шесть реакторов емкостью 450 м3 каждый. Реакторы и перемешивающие устройства разработаны и изготовлены собственными силами компании. Цех перерабатывает 3 млн тонн руды в год, суточная производительность его — 400 т флотоконцентрата. Многоступенчатое биоокисление позволяет добиться извлечения 94-97% золота.
Эксплуатация «Био-1» выявила некоторые сложности, в частности, рудный концентрат имел непостоянный состав, из-за чего могло происходить недоокисление сульфидов.
Эти проблемы были решены в цехе «Био-2», который состоит из трех линий по шесть биореакторов емкостью по 1000 м3. «Био-2» перерабатывает 5 млн тонн руды в год, суточная его производительность — 550-600 т флотоконцентрата.
Цех «Био-3» введен в эксплуатацию в 2013 году. В нем одна линия из шести биореакторов емкостью 1000 м3 каждый. Суточная производительность — 200-235 т флотоконцентрата. Большой опыт эксплуатации биотехнологии извлечения золота позволил избежать ошибок предыдущих технологических линий — цехов «Био-1» и «Био-2» и добиться усреднения, то есть постоянства минералогического состава флотоконцентрата.
Сейчас строится цех «Био-4», пуск запланирован на конец 2017 года, его особенностью станет открытое размещение реакторов. В нем одна линия и восемь реакторов, каждый объемом 1000 м3. Основные физико-химические параметры процесса выведены на мониторы системы управления.
Биотехнология защищена патентом РФ N2410452 со сроком действия до октября 2029 года. Патентообладатель — «Полюс».
Константин Годун, заместитель генерального директора компании «Алмазинтех инжиниринг»
Источник: www.kommersant.ru