Кеннен алтынды өңдеу әдістері мен әдістері
Кеннен алтынды өңдеу - бағалы минералдар бар тау жыныстарынан алтынды бөлу және тазарту бойынша бірқатар техникалық процестер. Табиғатта алтын әдетте оңай қолжетімді «таза» түрінде кездеспейтіндіктен, кенді дайындаудан, физикалық бөлуден, сілтісіздендіруден және соңғы тазартудан бастап нақты әдістер қажет. Бұл мақалада кеннен алтынды өңдеудің кең таралған әдістері мен әдістері, сондай-ақ олардың жұмыс принциптері, артықшылықтары мен кемшіліктері, сондай-ақ маңызды қауіпсіздік және экологиялық аспектілері талқыланады.
1. Алтын кенінің сипаттамалары және бастапқы сынаудың маңыздылығы
Өңдеу әдісін таңдамас бұрын, маңызды қадам - кеннің сипаттамаларын түсіну. Алтын кені:
– Оксид кендері (әдетте өңдеу оңайырақ).
– Сульфидті кендер (көбінесе «отқа төзімді», себебі алтын пирит/арсенопирит сияқты сульфидті минералдарда ұсталады).
– Көміртекті кен немесе прег-роббинг (табиғи көміртек алтын кешенін сіңіріп, осылайша өндіруді азайтады).
– Шашыраңқы/аллювиалды (өзен құмындағы/қиыршық тастағы бос алтын түйіршіктері).
Өнеркәсіптік тәжірибеде қалпына келтіруді бағалау және ең тиімді процесс жолын анықтау үшін алтын құрамын талдау (өрт сынағы), минералогиялық сынақ (микроскопия/XRD) және зертханалық масштабтағы шаймалау сынақтары сияқты металлургиялық сынақтар жүргізіледі.
2. Кенді дайындау: ұсақтау және ұнтақтау
Өңдеудің бастапқы кезеңі - алтын минералдары қоспа жыныстарынан тазартылуы үшін кеннің мөлшерін азайту.
1) Ұсақтау
Шахтадан алынған кен әдетте үлкен көлемде болады, содан кейін жақ ұсатқыш немесе конус ұсатқышпен сантиметр өлшеміне дейін ұсақталады.
2) Ұнтақтау/фрезерлеу
Осыдан кейін, кен босату талаптарына байланысты шарлы диірмен немесе SAG диірменімен ұсақ өлшемге дейін ұнтақталады (мысалы, 80% 75-150 микрон өткізеді).
Мақсат тек материалды тазарту ғана емес, сонымен қатар оңтайлы өлшемге жету. Тым ірі материал алтынды алуды қиындатады, ал тым ұсақ материал реагент шығынын арттырады және қатты-сұйық материалды бөлуді қиындатады.
3. Гравитациялық шоғырлану: меншікті ауырлық күшіндегі айырмашылықтарды пайдалану
Егер кен құрамында салыстырмалы түрде ірі бос алтын болса, гравитациялық әдіс өте тиімді, себебі алтынның меншікті салмағы жоғары.
Жалпы жабдықтар:
– Шлюз қорабы (кіші масштабта/пластикте жиі кездеседі).
– Спиральды концентратор.
– Шайқау үстелі.
– Knelson концентраторы немесе Falcon концентраторы (центрифугалық концентратор).
Гравитациялық әдістің артықшылықтары оның салыстырмалы қарапайымдылығы, төмен пайдалану шығындары және химиялық тәуелділіктің болмауы болып табылады. Кемшіліктеріне өте ұсақ алтын немесе сульфидті минералдармен байланысқан алтын үшін тиімсіздігі жатады.
4. Флотация: алтын құрамдас минералдарды байыту
Сульфидті кендер үшін алтын көбінесе пиритпен, халькопиритпен немесе арсенопиритпен байланысты. Мұндай жағдайларда флотация жоғары сапалы сульфидті концентраттарды алу үшін пайдаланылуы мүмкін, бұл одан әрі өңдеуді қажет ететін материал көлемін азайтады.
Флотация принципі:
– Минералды бөлшектер коллекторлармен (мысалы, ксантон қышқылы) гидрофобты күйге келтіріледі.
– Ауа үрленеді, осылайша гидрофобты минералдар көпіршіктерге жабысып, көбік (концентрат) түрінде қалқып жүреді.
– Басқа минералдар қалдық ретінде целлюлозада қалады.
Флотация өнімдері (концентраттар) әдетте сілтілеу немесе тотығу процестері арқылы одан әрі өңделеді (әсіресе отқа төзімді кендер үшін).
5. Сілтісіздендіру: Алтынды химиялық жолмен еріту
Сілтісіздендіру көптеген заманауи алтын фабрикаларының жүрегі болып табылады. Босатылған алтын еритін кешенге ерітіліп, содан кейін қайта өндіріледі.
а) Цианидтеу
Өнеркәсіптік әдіс ретінде кеңінен қолданылатын әдіс - цианидті сілтісіздендіру, себебі ол көптеген кендер үшін тиімді және селективті. Алтын сілтілі рН жағдайында және оттегінің қатысуымен цианид ерітінділерінде еритін кешендерді түзеді.
Екі кең таралған конфигурация:
– CIL (Сілтісіздендірудегі көміртек): белсендірілген көмір еріген алтынды сіңіру үшін тікелей сілтісіздендіру ыдысына орналастырылады.
– CIP (Целлюлозадағы көміртек): алдымен шаймалау, содан кейін келесі кезеңде көміртектену жүргізіледі.
Артықшылықтары: қолайлы кендерде жоғары қалпына келтіру және кең ауқымда дәлелденген.
Қиындық: процесс параметрлерін қатаң бақылауды және қалдықтарды қауіпсіз басқаруды талап етеді.
b) Үйінді шаймалау
Төмен сұрыпты және өткізгіш кен үшін үйінді сілтілеу қолданылады:
– Кен ұсақталады, кейде агломерацияланады, содан кейін тығыздалған алаңға жиналады.
– Сілтісіздендірілген ерітінді жоғарыдан құйылады (суарылады).
– Жүкті ерітінді төменде жиналып, алтынды алу үшін өңделеді.
Бұл әдіс CIL/CIP қондырғыларына қарағанда капиталдық шығындарды азайтады, бірақ әдетте баяуырақ және қалпына келтіру төмен болуы мүмкін.
c) Цианидсіз баламалар (мүмкіндігіне байланысты)
Зерттелген/енгізілген кейбір баламалар шектеулі:
– Тиосульфатты шаймалау (прег-роббинг кенін алу мүмкіндігі).
– Галогенидті шаймалау (белгілі бір жағдайларда хлорид/бромид).
Дегенмен, жалпы алғанда, оны қолдану күрделі процесті басқаруды қажет етеді және көптеген кеніштер үшін цианидтеу сияқты кең таралған емес.
6. Отқа төзімді кенді өңдеу: шаймалау алдында тотығу
Отқа төзімді кендер - бұл алтын сульфидті минералдарда «құлыпталған» немесе белгілі бір матрицамен бітеліп қалған кендер, бұл цианидті алдын ала өңдеусіз тиімсіз етеді. Алдын ала өңдеу әдістеріне мыналар жатады:
1) Қуыру
Сульфидтер жоғары температурада тотығады, бұл алтынның ашық болуына ықпал етеді. Шығарындыларды бақылау (мысалы, SO₂/As) қажет.
2) Қысыммен тотығу (POX)
Қысымдағы автоклавта оттегімен тотығу. Қалпына келтіру жоғары болуы мүмкін, бірақ капиталдық шығындар жоғары.
3) Биологиялық тотығу (BIOX)
Бақыланатын жағдайларда сульфидтерді тотықтыру үшін бактерияларды пайдалану. Бұл күйдіруге қарағанда «салқынырақ», бірақ өңдеу уақытын және биореакторды басқаруды қажет етеді.
Алдын ала тотығудан кейін кен/концентрат алтынды еріту үшін шайылады (әдетте цианидпен).
7. Ерітіндіден алтынды алу: белсендірілген көмір, шайыр және тұндыру
Алтын ерігеннен кейін, келесі қадам оны ерітіндіден алу болып табылады.
– Белсендірілген көміртек адсорбциясы (CIP/CIL): көміртек алтын кешенін адсорбциялайды. Содан кейін көміртек алтынды босату үшін арнайы ерітіндіні пайдаланып элюцияланады (жойылады).
– Целлюлозадағы шайыр (RIP): ион алмасу шайыры белгілі бір жағдайларда көміртекті алмастырады, кейде ластануға төзімдірек болады.
– Мырышты тұндыру (Merrill-Crowe): бай ерітінді тазартылып, оттегісіздендірілген, содан кейін алтын мырыш ұнтағын пайдаланып тұндырылған. Бұл әдіс салыстырмалы түрде таза ерітінділер үшін жарамды.
Нәтижесінде әдетте шлам/концентрат пайда болады, ол кейіннен одан әрі тазартылмас бұрын доре (алтын-күміс қорытпасы) түрінде балқытылады.
8. Балқыту және тазарту
Алынған өнім (мысалы, элюция тұнбасы немесе Меррилл-Кроу әдісі) кептіріліп, содан кейін доре шыбығын алу үшін флюс көмегімен балқытылады. Содан кейін доре тазарту зауытында келесі жолмен тазартылады:
– Электролиз процестері (мысалы, жоғары тазалықтағы алтын алу үшін Wohlwill әдісі).
– Миллер процесі (белгілі бір қоспаларды бөлу үшін хлорды пайдалану).
Тазарту сауда стандарттарына сәйкес жоғары сапалы алтын (мысалы, 99,99%) өндіреді.
9. Қалдықтарды басқару, технологиялық су және қоршаған орта аспектілері
Алтынды өңдеу әрқашан қалдықтарды (қалған қатты заттар) және технологиялық суды шығарады, оларды қауіпсіз басқару қажет. Жалпы тәжірибелерге мыналар жатады:
– Геотехникалық жобалауды қолдана отырып, қалдық қоймасында (қалдық қоймасы) қалдықтарды қоюландыру және сақтау.
– Су шығынын азайту үшін өңделген суды қайта өңдеңіз.
– Реагент қалдықтарын залалсыздандыру (мысалы, қажет болған жағдайда белгілі бір тотығу процестері арқылы цианид қалдықтарын тотықсыздандыру).
– Су сапасын, қалдық қоймасының тұрақтылығын және кенішті жабу жоспарларын бақылау.
Еңбек қауіпсіздігі және денсаулық сақтау (K3) аспектілері де маңызды: реагенттерді пайдалану, шаңды бақылау, қауіпті материалдардың әсеріне ұшыраудың алдын алу және төтенше жағдайлардағы процедуралар операциялық жүйенің бөлігі болуы керек.
10. Кесімпулан
Кеннен алтынды өңдеу әдістері мен әдістері кен түріне, босату мөлшеріне және минералогиялық сипаттамаларына қатты байланысты. Жалпы технологиялық жолдарға ұсақтау және ұнтақтау, гравитациялық концентрация және/немесе флотация, сілтілеу (көбінесе CIL/CIP немесе үйінді сілтілеуде цианидтеу), ерітіндіден алтынды алу, содан кейін балқыту және тазарту жатады. Отқа төзімді кендер үшін алтынды тиімді алу үшін күйдіру, POX немесе биототықтыру сияқты алдын ала тотығу кезеңдерінен өту қажет. Ең бастысы, қазіргі заманғы алтынды өңдеудің табысы қатаң технологиялық бақылауды енгізумен, жауапты қалдықтар мен суды басқарумен және еңбек қауіпсіздігі мен қоршаған ортаны қорғауға міндеттемемен де анықталады.
Қаласаңыз, мен бұл мақаланы сіздің қажеттіліктеріңізге сәйкес келетін өнеркәсіптік ауқымды контекстке (ағынды кестелермен және жалпы параметрлермен) немесе шағын/орташа ауқымды (гравитациялық концентрация мен негізгі пайдалану тәжірибелеріне көбірек назар аудара отырып) бейімдей аламын.
