РАЗРАБОТКА ПИРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО МЕТОДА ПЕРЕРАБОТКИ УПОРНЫХ ЗОЛОТО-СОДЕРЖАЩИХ РУД И ОТХОДОВ ОБОГАТИТЕЛЬНЫХ ФАБРИК

АННОТАЦИЯ

В статье рассматриваются ключевые аспекты переработки упорных руд и отходов обогатительных производств пирометаллургическими методами. Основное внимание уделяется процессам, необходимым для эффективного извлечения благородных металлов из штейна в ходе плавления шихты. Авторы анализируют современные методы переработки, а также технологии, применяемые для улучшения качества исходного сырья и повышения выхода драгоценного металла. Исследование подчеркивает важность оптимизации подготовительных процессов для достижения максимальной эффективности переработки и минимизации потерь ресурсов.

ABSTRACT

The article discusses the key aspects of processing refractory ores and waste from beneficiation processes using pyrometallurgical methods. The focus is on the processes necessary for the effective extraction of precious metals from the slag during the smelting of the charge. The authors analyze modern recycling methods as well as technologies used to improve the quality of raw materials and increase the yield of precious metals. The study emphasizes the importance of optimizing preparatory processes to achieve maximum recycling efficiency and minimize resource losses.

Ключевые слова: упорная руда, медь, шихта, штейн, шлак, конвертерный шлак, извлечение, клинкер, концентрат.

Keywords: refractory ore, copper, charge, matte, slag, converter slag, extraction, clinker, concentrate.

Введение

Узбекистан, расположенный в сердце Центральной Азии, является одним из ведущих золотодобывающих государств мира. По разведанным запасам золота республика занимает пятое место, а по объему добычи — девятое. Эти показатели подчеркивают значимость золотодобывающей отрасли для экономики страны и ее стратегическую роль на международной арене.

С увеличением мирового спроса на цветные металлы, в том числе золото, Узбекистан сталкивается с необходимостью адаптации своей горнодобывающей отрасли к новым условиям. Развитие технологий и рост потребления в различных отраслях, таких как электроника, строительство и ювелирное производство, создают дополнительные возможности для увеличения объемов добычи и переработки. Истощение богатых и легко вскрываемых рудных месторождений. На протяжении многих лет интенсивной добычи запасы золота в традиционных месторождениях начали сокращаться, что требует поиска новых источников и внедрения более эффективных технологий. Это способствует переработке упорных золотосодержащих руд и отходов обогатительных производств [1,2].

В настоящее время одной из актуальных проблем является выбор эффективной технологии переработки упорных сульфидных руд и отходов обогатительных производств. В этом вопроси ключевую роль играет метод пирометаллургическая переработка сульфидных руд. 

Мы провели исследование нескольких сульфидных месторождений в Узбекистане, включая золото-серебряно-полиметаллические руды в комплексе сурьмяного оруднения. В частности, мы изучили такие месторождения, как Даугызтауское, Высоковольтное, Кокпатасское которые относятся к группе рудопроявлений с золото-серебряными минералами и антимонитом. Также были проведены исследования Деванэзайского и Кальтазайского месторождений в Навоийской области, а также месторождений Самарчук, Кызылалма и Кочбулак в Ташкентской области. В этих месторождениях золото представлено в виде тонковкрапленное в сульфидах[3].

Исследование руды месторождения «Кызылалма», относящегося к умеренно-сульфидному типу выявило его выдающееся разнообразие и сложный состав. Это месторождение расположено в восточной части Бельтау-Кураминского вулкано-плутонического пояса, в Шаваз-Дукентском грабене. Длина грабена в субширотном направлении достигает 40 км, при ширине 10–12 км. и выделяется уникальным минеральным составом, включающим более 90 различных рудных минералов. Содержание золота в рудном сырье месторождения «Кызылалма» [4] составляет в среднем 4,8 у.е., 25у.е. главными концентраторами золота являются кварц, пирит, в зоне окисления – гидрооксиды железа. Незначительные содержания золота отмечались в халькозине – продукте окисления халькопирита; нерудные минералы представлены кварцем, серицитом, хлоритом, каолинитом, карбонатом; тонкие сростки золотоносных сульфидов с серицитом, хлоритом могут ухудшить технологический процесс.

Упорные углисто-мышьяковистые коренные руды золота представляют собой сложное по составу и структуре минеральное сырье, что делает их одной из наиболее актуальных и трудных проблем для золотодобывающей отрасли на мировом уровне.

В исследовательской работе, проведенной специалистами НГМК, было установлено, что в рудах месторождений Кокпатас и Даугызтау содержание углистого золота достигает 15% от общего объема. На начальном этапе процесс окисления флотоконцентрата осуществляется по схеме биоокисления, что позволяет эффективно вскрывать сульфидное золото. При этом значительная часть мышьяка растворяется и затем преобразуется в твердую форму в виде FeAsO₄. Далее продукт биоокисления с низким содержанием мышьяка подвергается окислительному обжигу, в результате которого происходит освобождение золота, связанного с углеродистыми соединениями. Полученный огарок направляется на сорбционное цианирование для извлечения золота. Этот метод является весьма затратным. Более 75% расходов связано с подготовительными процессами, которые требуют значительного количества воды, особенно в условиях пустыни[5].

Материалы и методы

Для переработки особо упорных руд сложного состава золота, таких как месторождение «Кызылалма», был разработан пирометаллургический метод, который включает использование золотосодержащего техногенного сырья, а именно клинкера — техногенных отходов цинкового производства.

Этот процесс позволяет извлекать благородные металлы, которые затем преобразуются в штейны и передаются на медное производство. Исходный состав шихты, представленный в таблице 1 (проба 1-3), был подготовлен с учетом этих целей.

В качестве техногенного сырья для извлечения цветных благородных металлов использовался клинкер, полученный в процессе цинкового производства (ЦЗ) Алмалыкского горно-металургического комбината (АГМК), который содержал 3,2 г/т золота (Au) и 260,7 г/т серебра (Ag). Для плавки с целью получения сульфидного штейна применялись сульфидные медные концентраты, произведенные на медно-обогатительной фабрике (МОФ) АГМК. В качестве шлакообразующего флюса использовался оксид кальция марки «ч» (СаО), а также конвертерный шлак медеплавильного завода, который отличался высоким содержанием диоксида кремния (SiO₂) – 23,35% и меди в диапазоне 2-5%.

Исходный состав шихты, представленный в таблице 1 был подготовлен с учетом этих целей.[6]

Таблица 1.

Химический состав исходного сырья

Эксперимент проводили для различных соотношений компонентов. В опытах №1 и №2 к руде добавляли концентрата МОФ 8% и оксид кальция 15%. В опыте №2 в составе уменьшали процент руды (67%), но ещё добавлялся конвертный шлак медеплавильного завода в количестве 10%. В опыте № 3 руда составлялп 57%; концентрата МОФ, конвертный шлак и клинкер ЦЗ состаляли по 10%, оксид кальция 13%.

Таблица 2.

Составы шихты, выходы продуктов плавок, извлечение металлов в штейн

Примечание: *Руда – руда месторождения «Кызылалма»

Лабораторные эксперименты проводились по следующей методологии: в алундовый тигель загружали навеску шихты (см. таблица 2) различных соотношений, составленной из трех видов компонентов, общей массой 100 г. Тигель помещали в электрическую печь марки Nabertherm, способную достигать максимальной температуры 1550°C. Образцы подвергались термической обработке в течение 2 часов после достижения установленной температуры.

На основании проведенных лабораторных исследований в заданном температурном интервале было установлено, что температура плавления 1450 °C является оптимальной для достижения полного расплавления всего объема материала и обеспечения эффективного разделения продуктов плавления. При этом шлаки характеризуются низким содержанием благородных металлов и меди, что свидетельствует о высокой эффективности процесса разделения и очистки.

В процессе плавки металлов из упорных руд золота и золотосодержащего техногенного сырья, эффективность извлечения в виде штейнов составила 97,2–98,5% для золота, 80,6–97,1% для серебра и 91,1–97,6% для меди. Эти показатели свидетельствуют о высокой степени извлечения ценных металлов, что подчеркивает эффективность применяемых технологий переработки.

Заключение

Предложен пирометаллургический метод, который включает использование золотосодержащего техногенного сырья, а именно клинкера — техногенных отходов цинкового производства и позваляет извлекать благородные металлы, которые затем преобразуются в штейны и передаются на медное производство.

Список литературы:

1. Алимова, Р. Т., & Суннатов, Ж. Б. (2023). ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ МЕТОДОМ ПЛАВКИ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ РУД. GOLDEN BRAIN, 1(3), 136-142.
2. Сейсембаев, Р. С., Кожахметов, С. М., Квятковский, С. А., & Семенова, А. С. (2020). ИЗВЛЕЧЕНИЕ ЗОЛОТА ИЗ УПОРНЫХ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ РУД СОКРАТИТЕЛЬНОЙ ПИРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ СЕЛЕКЦИЕЙ. Металлург, (8), 49-55.
3. Kambarov, A., Sevara, K., Rano, T., Nilufar, A., & Nigora, A. (2024). Research on Complex Processing of Ash and Slag at Angren Tpp. J Oil Gas Res Rev, 4(1), 01-08.
4. Салижанова, Г. К., & Хаитматов, Ж. П. (2022). ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОБ РУДЫ МЕСТОРОЖДЕНИЯ КЫЗЫЛАЛМА. BARQARORLIK VA YETAKCHI TADQIQOTLAR ONLAYN ILMIY JURNALI, 2(10), 299-303.
5. Sunnatov, J. B., Qarshiyev, H. K., & Shaymanov, I. I. (2022). KOBALT SAQLAGAN KEKLARNI GIDROMETALLURGIK QAYTA ISHLASH USULLARINI O’RGANISH VA TAHLIL QILISH. Oriental renaissance: Innovative, educational, natural and social sciences, 2(5), 166-173.
6. Askarova, N., Toshqodirova, R. N., Nosirov, N. I., Ibragimov, I. S., Sunnatov, J., & Masidiqov, E. (2022, June). Extraction of valuable components by flotation and magnetic methods from tails of gold extracting factories. In AIP Conference Proceedings (Vol. 2432, No. 1). AIP Publishing.