Производство попутных драгметаллов на Учалинской обогатительной фабрике

Основным видом сырья, перерабатываемого на фабрике, являются медные и медно-цинковые руды Учалинского и Узельгинского месторождений, которые в основной своей массе содержат пирит, небольшие количества первичных и вторичных сульфидов меди и сфалерит. В меньшем количестве на фабрику поступает руда Молодежного и Талганского месторождений.

В настоящее время в общем объеме переработки руд 42-43% приходится на медно-цинковые руды Учалинского месторождения, содержащие 1,55-1,6 г/т золота и 25-26 г/т серебра, 53-54% узельгинские руды, содержащие 0,8-1,7 г/т золота и 12-28 г/т серебра. Оставшаяся часть (менее 5%) представлена рудой Молодежного месторождения, содержащей 0,8-1,4 г/т золота и 12-25 г/т серебра.

В дальнейшем эти соотношения будут меняться в соответствии с программой развития рудной базы ОАО «УГОК»:

а) в связи с отработкой Учалинского месторождения доля переработки учалинских руд, добываемых как открытым, так и подземным способом, будет уменьшаться с 2,0 млн. т (2007 г.) до 1,55 млн. т (2010 г.);

б) объем добычи и переработки узельгинских руд останется на прежнем уровне - 2,65 млн. т (2007 г.), в том числе, начиная с 2004 г. на обогатительную фабрику поступает руда с Талганского месторождения (0,3 млн. т);

в) руда с Молодежного подземного рудника перерабатывается на обогатительной фабрике с 2003 г. (50 тыс. т – попутная добыча), в 2007 году добыча и переработка составляет 0,3 млн. т, проектной производительности рудник достигнет в 2008 г. (0,4 млн. т).

В таблице № 5.1 приведена динамика содержания и извлечения золота и серебра в перерабатываемой руде и продуктах обогащения на ОФ.

В числе основных особенностей перерабатываемых руд, предопределяющих уровень извлечения золота и серебра, необходимо отметить следующие:

1. Тонкая и весьма неравномерная вкрапленность и взаимосвязь сульфидов, требующая высокой степени измельчения руд для селекции минералов.

2. Сравнительно низкое содержание в рудах общего свободного золота.

3. Высокая степень дисперсности подавляющей части золота и серебра в сульфидных минералах.

По результатам исследований института «Уралмеханобр» формы нахождения золота в сульфидных рудах, перерабатываемых на ОФ, представлены в таблице 5.2, из которой следует, что в свободном виде золото (с учетом покрытого пленками) в рудах Учалинского и Узельгинского месторождений присутствует в незначительном количестве (8-9%). Этот процент несколько выше для медно-цинковых руд Молодежного месторождения, что сказывается на уровне извлечения золота в медный концентрат. Остальная часть золота находится в сростках и тонкодисперсное в сульфидах.

Специальные минералого-геохимические исследования, проведенные Г.Н.Пшеничным, В.Н.Скуратовым, А.Г.Злотник-Хоткевичем, показали, что среди сульфидов наиболее богаты золотом пириты (0,3-8,5 г/т), встречаются в месторождениях с аномально высоким содержанием серебра (от 1 до 300 г/т), вместе с тем значительные его количества содержатся в теннантите, борните и галените.

Фактический материал по вещественному составу руд и продуктов их обогащения Учалинского, Узельгинского и Молодежного месторождений, имевшийся в распоряжении В.Н.Скуратова, позволяет сделать следующие выводы:

– Минералогические исследования позволили установить, что золото и серебро в рудах содержится преимущественно в трех группах минералов. К первой группе относятся пирит, сфалерит и халькопирит, представляющие основную массу руды, которые содержат золото тонкодисперсное и серебро изоморфное. Концентрации в этих минералах не превышают для золота 1,8 г/т и серебра 100 г/т и являются фоновыми для руд указанных месторождений. В настоящее время при извлечении золота и серебра в концентраты основными геологическими факторами являются содержание в руде серы, меди, цинка, золота и серебра. Фактически извлекаются благородные металлы, находящиеся в пирите, сфалерите и халькопирите, т.к. только эти минералы являются основными носителями серы, цинка и меди в рудах Учалинского, Узельгинского и Молодежного месторождений.

– Во вторую группу входят минералы, в которых золото и серебро присутствуют в пределах 100-1000 г/т. К этой группе относятся: алтаит, галенит, блеклые руды, калаверит, теллур самородный, тетрадимит.

– Третью группу составляют собственные формы золота и серебра: золото и серебро самородные, креннерит, сильванит и гессит. Средние размеры минералов второй и третьей группы варьируют в пределах 15-20 мкм. Эти минералы образуют прожилки поликомпонентного состава, приуроченные к рудам с высоким содержанием цинка и свинца. Эти формы благородных металлов в рудах, перерабатываемых на ОФ, присутствуют в незначительном количестве.

Динамика содержания и извлечения золота и серебра в перерабатываемой руде и продуктах обогащения на ОФ.

Таблица 5.1.

№ п/п	Наименование продукта	Золото	Серебро
Содержание, г/т	Извлечение, %	Содержание, г/т	Извлечение, %
1.	Исходная руда	1,39	1,38	1,36				23,7	23,75	24,07
2.	Медный концентрат	2,58	3,04	2,87	12,06	14,32	13,65	93,01	97,8	101,64	25,53	26,82	27,36
3.	Цинковый концентрат	2,58	2,78	2,5	10,67	11,31	10,55	94,44	97,99	93,8	23,01	23,6	22,55
4.	Пиритный концентрат	1,33	1,23	1,55	9,06	8,44	11,41	18,94	18,66	19,51	7,59	7,47	8,1
5.	Отвальные хвосты	1,27	1,23	1,19	68,21	65,93	94,39	14,69	14,08	14,23	43,87	42,11	41,99

Формы нахождения золота в сульфидных медно-цинковых рудах, перерабатываемых на ОФ (по данным института «Уралмеханобр»)

Таблица 5.2.

Разновидности медно-цинковых руд по месторождениям	Формы проявления золота (в % от общего содержания)
Свободное (с учетом покрытого пленками)	В сростках	Тонкодисперсное в сульфидах	Связанное с силикатами
Учалинская	8,0	24,0	67,0	1,0
Узельгинская	9,5	26,7	63,8	Следы
Молодежная	17,6	13,8	63,2	5,4

В связи с тем, что в рудах Учалинского, Узельгинского и Молодежного месторождений преобладает тонкодисперсное, связанное с сульфидами золото (см. табл.5.2), общее распределение его по продуктам обогащения и по классам крупности происходит пропорционально выходу продуктов. Опробование фабричных циклов измельчения и классификации не показало аккумуляции в них золота, а также в пиритных концентратах (хвосты коллективной флотации + хвосты цинковой флотации), которое находится в форме тончайших (до субмикронных) вкраплений в пирите. Это подтвердилось минералогическими анализами данных продуктов и является основной причиной низкого извлечения золота в медные и цинковые концентраты (работа Анисимова С.М.)

Вследствие этих особенностей все исследования, в том числе, выполненные под руководством И.Н.Плаксина, М.Ф.Ортина, С.И.Митрофанова, И.Н.Масленицкого и др., указывают на сложный характер форм нахождения золота и неэффективность гравитационных методов обогащения с целью извлечения золота из сплошных колчеданных руд.

Несмотря на это в 1984-1985 г. на Учалинской обогатительной фабрике институтом «Гинцветмет» были проведены полупромышленные испытания центробежного сепаратора для доизвлечения благородных металлов. Испытания проводились на рудах Учалинского и Молодежного месторождений. Питанием сепаратора являлся доизмельченный коллективный медно-цинковый концентрат. Сепаратор прерывного действия испытывался также на хвостах фабрики. При испытании центробежного сепаратора непрерывного действия на учалинской руде в единичных опытах удалось повысить содержание золота с 2 до 4 г/т при извлечении 0,2-0,3% от питания сепаратора. В основной массе полученных результатов существенной концентрации золота и серебра не произошло.

На руде Молодежного месторождения в некоторых опытах удалось повысить содержание золота с 2 г/т до 20-30 г/т при извлечении 0,3-0,7% от операции питания сепаратора.

Испытания сепаратора на хвостах фабрики показали, что содержание золота в концентрате осталось на уровне питания как для учалинской руды, так и для молодежной, т.е. концентрации благородных металлов получить не удалось.

Проведенные испытания подтвердили нецелесообразность применения к подобным рудам гравитационных методов обогащения с целью извлечения из них золота.

Анализ работы Учалинской фабрики показывает, что заметна тенденция к уменьшению извлечения благородных металлов в медный концентрат в зависимости от повышения его качества по содержанию меди (снижение выхода концентрата). Увеличение выхода медного концентрата и снижение его качества за счет повышения выхода в пену пирита способствует некоторому приросту извлечения благородных металлов.

Исходя из вышесказанного на Учалинской обогатительной фабрике установлено оптимальное качество медного концентрата, соответствующее 17,0-17,5% меди.

Кроме того, на уровень извлечения благородных металлов существенное влияние оказывает загрубление рудного помола (80-82% класса менее 0,074 мм вместо 96% по проекту), что связано с увеличением валовой переработки руд, а также применение в больших количествах сернистого натрия и извести.

Таким образом, технологические особенности руд и существующие режимы обогащения, которые являются оптимальными для извлечения основных металлов (меди и цинка) не позволяют решить проблему повышения извлечения золота без организации его извлечения из пиритных концентратов.

В 70-80-х годах появились исследования, согласно которым золото в уральских колчеданных рудах распространено в пирите неравномерно, т.е. в рудах присутствует так называемый «золотосодержащий» пирит. Сам факт подобной оценки распределения золота среди сульфидных минералов предопределяет возможность концентрации золота в определенных минеральных проявлениях, а это свидетельствует о том, что золото в сульфидах может присутствовать не только внутри кристаллической решетки минерала, но и в виде микрочастиц металла, извлечение которых в товарную продукцию сопряжено с необходимостью решения ряда специальных проблем. Первая задача – определение возможности повышения извлечения золота в медный концентрат на основе изменения реагентного режима и структуры технологической схемы обогащения (работа с флотореагентами такими, как сернистый натрий и известь, приводящими к депрессии золота), т.е. попытаться найти чисто флотационные пути повышения извлечения золота. Второй задачей является определение продуктов обогащения внутри действующей схемы, концентрирующих драгметаллы, выяснением характера распределения драгметаллов в этих продуктах по классам крупности и по минеральным проявлениям и применением к этим продуктам гравитационных методов обогащения.

Гидрометаллургические способы извлечения благородных металлов из отходов производства и пиритных концентратов (выщелачивание в сильных кислотах и цианиде) позволяют извлечь до 65-75% золота, однако эти методы являются экономически невыгодными, что наглядно показано в исследовательской работе института «Унипромедь».

Изучение вещественного состава перерабатываемых руд на ОФ, выполненные рациональные анализы на золото по продуктам обогащения медно-цинковой руды Учалинского месторождения показали весьма низкое содержание свободного золота. Установлено, что золото находится в сростках и в тонкодисперсном состоянии в сульфидах. Опробование продуктов обогащения при переработке различных руд на ОФ позволили сделать вывод о том, что определенная часть пирита более золотоносна. В частности, таким продуктом является медно-пиритный продукт, получаемый при доводке грубого цинкового концентрата в узле обезмеднения и обезжелезнения. Данный продукт представляет собой тонкоизмельченный материал с ситовой характеристикой 92-97% класса меньше 0,044 мм. Несмотря на тонкую ситовую характеристику, продукт представлен сростками медных минералов и сфалерита в пирите размерами 2-20 мкм и содержит 2,4-2,6 г/т золота, 65-75 г/т серебра, которые большей частью связаны с пиритом. Лабораторные исследования медно-пиритного продукта с целью выделения из него продукта, концентрирующего в себе благородные металлы, позволили рекомендовать для промышленного внедрения схему его доводки в отдельном цикле.

Начиная с 1988 года, на ОФ постоянно работает схема, позволяющая выделять медный продукт, содержащий 7-10% меди, 3,2-4,2 г/т золота, 120-200 г/т серебра. Указанный медный продукт присоединяется к готовому медному концентрату. Внедрение на фабрике схемы, учитывающей генезис золота, позволила стабилизировать извлечение благородных металлов.

В настоящее время на обогатительной фабрике продолжает использоваться карбамид в сочетании с бутиловым ксантогенатом, позволяющий в определенной мере повысить извлечение серебра.

По результатам опробований, химических и пробирных анализов установлено, что концентрация драгоценных металлов происходит в местах флотации медных минералов и медно-пиритных продуктов.

В связи с этим пески, скопившиеся в мельницах доизмельчения коллективного и грубого медного концентратов, пески с порогов пенных желобов и из камер флотомашин на фронте флотации медных и медно-пиритных продуктов собираются и направляются в готовый медный концентрат.

Принимая во внимание исследования, согласно которым в Уральских колчеданных рудах присутствует так называемый «золотосодержащий» пирит, ОАО «УГОК приобрел концентратор Кнельсона в лабораторном исполнении для определения возможности выделения в отдельный продукт золотоносного пирита.

Опробования технологического процесса флотации показывают, что золото доконцентрируется в хвостах цинковой флотации до 2,2-2,4 г/т. В связи с этим проведены предварительные испытания концентратора Кнельсона на хвостах цинковой флотации, полученных из медно-цинковой руды Узельгинского месторождения и имеющих ситовую характеристику 92-94% класса менее 0,044 мм. Однако положительных результатов получено не было.

В исследовательской лаборатории ОАО «УГОК» с представителями компании «Сетко» совместно с сотрудниками лаборатории проведены лабораторные испытания центробежного концентратора «Falcon». Наряду с другими задачами, поставленными перед сотрудниками компании «Сетко», дополнительно проведены испытания по извлечению драгметаллов из хвостов медной флотации, полученных при переработке руды Узельгинского месторождения, и из хвостов медно-пиритной флотации. Испытания показали, что существенной концентрации благородных металлов не происходит. При содержании в исходном питании золота 1,8-1,9 г/т, серебра 33-40 г/т в концентрате массовая доля золота и серебра составляет 2,2-2,4 г/т и 33-40 г/т соответственно при извлечении от питания золота 1-2%, серебра 0,8-1,8%, т.е. концентрации практически не происходит.

В 2004 году научно-исследовательский и проектный институт обогащения и механической обработки полезных ископаемых «Уралмеханобр» провел лабораторные и опытно-промышленные испытания технологии гравитационного извлечения драгоценных металлов из хвостов коллективной и цинковой флотации при переработке руды Учалинского месторождения. Результаты изучения вещественного состава и опытно-промышленных испытаний показали, что гравитационный метод обогащения неприемлем для извлечения благородных металлов из руды Учалинского месторождения.

Задача повышения извлечения благородных металлов из руд, перерабатываемых на Учалинской обогатительной фабрике, до настоящего времени остается одной из самых актуальных проблем рационального использования добытого минерального сырья.