Практические результаты добычи золота способом подземного выщелачивания на месторождениях Урала

Впервые в мировой золотодобыче способ подземного выщелачивания (СПВ) золота был успешно применен в 1994 г. на Гагарском золоторудном месторождении в России (Свердловская обл.) золотодобывающей компанией «А/С «Гагарка». Основываясь на полученном положительном опыте, СПВ получил эффективное развитие в Уральском регионе: работы успешно ведутся на нескольких месторождениях золота, суммарная накопленная добыча золота приближается к одной тонне (табл. 1).

Таблица 1. Золоторудные месторождения, отрабатываемые СПВ

Месторождение Начало
работ,
г.
Тип месторождения Содержание
Au, г/т
Глубина отработки, м Запасы
Au, кг
Добыто
Au, кг
Гагарское 1994 окисленные руды
в коре выветривания плагиогранитов и серицит-альбит-кварцевых метасоматиов
1–1,2 до 70 780 704
Маминское 2003 окисленные руды в глинисто-щебенисто-дресвяной коре выветривания 0,5–0,6 40–45 233 73
Долгий Мыс 2003 глинистая кора выветривания 0,5–0,6 до 120 1500 66
Верхотурское 2005 окисленные руды
в коре выветривания
по гранитоидам
0,2–0,4 30–40 108 15
ОПЭ
Восточно-Семеновское 2005 глинисто-щебнистая зона окисления колчеданного
месторождения
(Cu, Zn, Au)
1,5–1,7 40 414 74
Всего добыто Au способом ПВ в Уральском регионе: 932

Принцип подземного выщелачивания в его классическом варианте достаточно прост. В рудном теле пробуривают несколько скважин. В одни (закачные) подают выщелачивающий раствор, а из других (откачных) извлекают продуктивный золотосодержащий раствор, который поступает на дальнейшую переработку, например, методом адсорбции на активированный уголь. В результате такого подхода создается возможность рентабельной отработки месторождений или отдельных их участков, отличающихся тяжелыми горно-геологическими условиями залегания; маломощных месторождений; месторождений с убогим содержанием золота в руде. Ряд факторов, являющихся отрицательными для традиционных горных производств: большая глубина залегания руд; высокая обводненность месторождения; низкие содержания; мелкое и «упорное» золото; забалансовые и маломощные рудные тела и др., — для СПВ золота не имеют принципиального значения.

Важно подчеркнуть, что ПВ золота ведется без цианидов, с использованием гидрохлоридной технологии, что позволяет обеспечивать экологическую безопасность работ. В качестве растворителя на уральских месторождениях применяют гипохлорит калия и натрия, получаемый методом электролиза, и газообразный хлор [1]. Приготовление рабочего раствора ведут на месторождении с использованием подземных вод, распространенных в контуре рудных тел. В целях упрощения процесса хлорирования предложено использовать для выщелачивания золота активный хлор, получаемый из гипохлорита кальция. Последний содержит 33,9% активного хлора и так же эффективен, как и газообразный хлор, но более безопасен. Усовершенствованную технологию используют в процессе опытных работ на Лапинском участке ПВ Егорьевского месторождения в Новосибирской области. В ходе лабораторных технологических и опытных натурных работ на опытном блоке получены положительные результаты.

Принципиальная технологическая схема отработки месторождения СПВ приведена на рис., а вытекающие из практики горно-технологические условия применимости метода — в табл. 2.

Таблица 2. Горно-технологические условия применения способа ПВ золота

     Природные факторы Условия применения ПВ золота
Общие условия
1.Климат умеренный, суровый
2.Рельеф поверхности смешанный
3.Освоенность района освоенный и малоосвоенный (наличие дороги к объекту)
Горно-геологические условия месторождения
4.Тип месторождения по состоянию горного массива золотоносные коры выветривания, зоны
трещиноватости, сланцы, погребенные
россыпи
5.Условия залегания рудных тел самые разнообразные от столбообразных
до пластовых залежей
6.Состояние горного массива осадочные породы, зоны дробления,
трещиноватости, дисперсные среды (песчано-глинистые, дресвяно-
глинистые и т.п.)
7.Морфология рудных тел не имеет особого значения, выщелачивание ведется на «массу»
8.Глубина залегания рудных тел от 0 до 500 м
9.Мощность рудных тел от 0,2 м и более
10.Геокриологические условия в зонах вечной мерзлоты оттайка
 ведется технологическими растворами
Гидрогеологические условия
11.Обводненность рудных тел частично (от 50 %) и полностью обводненные рудные тела
12.Температура воды от +2 до +30 °С
13.Минерализация вод пресные, слабосоленые, при наличии хлор-иона — минерализованные
14.Коэффициент фильтрации пород 0,2–20 м/сут.
15.Водоносный комплекс напорный или безнапорный
Геотехнологические свойства руд
16.Тип минерализации окисленные руды, золотокварцевый, россыпное золото, слабосульфидный, сульфидный при наличии
«медленных» колчеданов
17.Степень окисленности руд окисленные, полуокисленные, смешанные руды в зонах дезинтеграции
18.Характер рудной минерализации прожилковый, трещиновато-вкрапленный, вкрапленный, 
дисперсный для россыпей
19.Форма нахождения и крупность
 золота
свободное (от 30–40 %), мелкое, 
среднее, тонкодисперсное
20.Состояние поверхности частиц свободное, в сростках, золото в «рубашке», золото покрытое 
оксидной пленкой
21.Содержание глинисто-алевритовой
 фракции
до 50–60 %
22.Содержание вредных примесей:  
     — карбонаты до 8–12%
     — органическое вещество до 7%
     — сульфиды до 10%
23.Содержание золота:  
     — бортовое 0,2 г/т
     — среднее по месторождению от 0,5 г/т

Главным условием подземного выщелачивания является обводненность месторождения — возможность подвода выщелачивающего реагента к руде и подъем продуктивных растворов на поверхность в количествах, обеспечивающих рентабельность процессов. Наиболее подходящими для подземного выщелачивания являются руды с коэффициентом фильтрации от 0,1 до 10 м/сут.

Достоинства способа ПВ золота, подтвержденные почти 16-летней практикой, следующие:

— высокая технологичность капитального строительства и основных производственных процессов (табл. 3, 4);

— сравнительно малые капитальные затраты на строительство рудника и низкие эксплуатационные расходы (табл.5), что обеспечивает самую высокую рентабельность добычи золота в отрасли;

— круглогодичный режим работы рудника;

— дешевые и широко распространенные реагенты;

— мобильное и блочное исполнение основных переделов технологического комплекса;

— щадящее экологическое воздействие на окружающую среду (бесцианидные растворы, отсутствие горных работ и вредных выбросов);

— малая численность рабочего персонала (20–25 человек на руднике с годовой производительностью до 100 кг золота).

Одним из существенных достоинств СПВ является возможность разрабатывать золоторудные объекты, которые по содержанию золота, глубине залегания руд (песков, хвостов и др.), технологическим свойствам руд и другим условиям не могут быть отработаны по классическим технологиям с экономически приемлемыми показателями. Как показал опыт, рентабельная разработка месторождений золота кор выветривания с содержаниями металла до 0,3–0,5 г/т возможна только способом ПВ. Не исключено применение ПВ и для отработки первичных руд, в первую очередь, с низким содержанием металла. Применение ПВ в этом случае потребует предварительного рыхления руды под землей с применением взрывчатых веществ. Предварительные проработки этого вопроса уже ведутся.

Таблица 3. Объекты капитального строительства

Производственные операции Традиционные способы Геотехнологические способы
Подземная
добыча
Открытая
добыча
Россыпи КВ ПВ
Стволы шахт, околоствольные выработки, квершлаги и т.п. +        
Добычной полигон (сооружение скважин и обвязка)         +
Поверхностный горный комплекс + + + +  
Компрессорные станции +       +*
Вентиляционные установки + +      
Водоотливные и водоотводные установки + + + +  
Сооружения и оборудование для транспортировки руды + + + +  
Дробильное отделение на ЗИФ + +   +  
Отделения измельчения руды на ЗИФ + +      
Отделение выщелачивания руды + +      
Отделение сорбции и десорбции (УППР) + +   + +
Отделение экстракции и реэкстракции + +   + +
Отделение гравитационного обогащения     +    
Хвостохранилища и пульповоды + + +    
Отвала вскрышных пород + + + +  
Трубопроводы для технологических растворов       + +

*возможность обеспечивать насосный раствороподъем из скважин

Таблица 4. Основные производственные процессы

Производственные процессы Традиционные способы Геотехнологи-
ческие способы
Подземная
добыча
Открытая
добыча
Россыпи КВ ПВ
Проходка стволов шахт и др. горнокапитальных выработок +   +*    
Проходка горноподготовительных и нарезных выработок +   +*    
Вскрышные работы   + + +  
Выемка и отбойка руды, буровзрывные работы + + + +  
Бурение и оборудование скважин         +
Погрузка и транспортировка руды, выдача на поверхность (из карьера) + + + +  
Погашение выработанного пространства + +   +  
Водоотлив + + + +  
Вентиляция выработок + +      
Транспортировка руды от рудника до перерабатывающего завода или промприбора + + + +  
Транспортировка продуктивных и рабочих растворов       + +
Дробление руды на фабрики + +   +  
Измельчение руды, агломерация руды + +   +  
Выщелачивание золота из руд (концентр.) + +   + +
Отмывка песков     +    
Сорбция – десорбция (озоление активного угля) + +   + +
Транспортировка и складирование хвостов + + + +  
Рекультивация + + + + +

Таблица 5. Калькуляция себестоимости добычи грамма золота различными способами (расчет проведен в $ США по данным 1997 г.)

Вид затрат Подземное
выщелачивание (ПВ)
Кучное
 выщелачивание (КВ)
Сорбционная технология Традиционный процесс
% р/г % р/г % р/г % р/г
КАПИТАЛЬНЫЕ ЗАТРАТЫ:
1.Добыча руды её дробление, измельчение и агломерация 37,5 234,9 34,1 265,5 32,1 279,0
2.Бурение технологических скважин и их оборудование 33,8 146,7
3.Устройство площадки для выщелачивания 9,9 62,7
4.Техника для доставки руды и формирования кучи, обвязка скважинных полей 18,0 78,3 10,3 64,8
5.Выщелачивание и сгущение 9,1 39,6 2,3 7,4 17,4 135,0 14,9 129,6
6.Разделение твердой и жидкой фазы 15,3 133,2
7.Осаждение и рафинирование золота 4,2 36,0
8.Сорбция золота, регенерация сорбента и рафинирование золота 3,9 17,1 3,2 19,8 10,8 83,7
9.Складирование хвостов 5,4 42,3 4,8 41,4
10.Обезвреживание стоков 2,10 9,0 1,60 9,9 2,3 18,0 0,7 6,3
Всего: 66,9 290,7 74,8 460,9 70,0 544,5 72,0 625,5
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ЗАТРАТЫ:
11.Рабочая сила и обслуживание 18,0 78,3 16,4 102,6 16,1 125,1 15,8 137,7
12.Реагенты и материалы 7,20 31,5 3,90 24,3 5,80 45,0 5,00 43,2
13.Топливо – энергетические ресурсы 2,50 10,8 0,90 6,3 2,40 18,9 2,50 21,6
14.Обезвреживание стоков 2,30 9,9 1,40 9,0 2,20 17,1 1,40 12,6
15.Прочие 3,10 13,5 2,60 16,2 3,50 27,0 3,30 27,9
Всего: 33,1 144,0 25,2 158,4 30,0 233,1 28,0 243,0
ИТОГО: 100% 434,7 100% 627,3 100% 777,6 100% 868,5

В социальном плане подземное выщелачивание несет с собой более высокую культуру производства. Технология ПВ реализуется с минимальным количеством механизмов и операторов. Земля не обезображивается карьерами, шахтами, отвалами пустой породы, забалансовых руд, шлаков, хвостохранилищами. Воздушный бассейн не загрязняется газами, а водоемы — промышленными стоками. Люди избавляются от опасного, тяжелого труда под землей. Обслуживающий персонал имеет комфортные условия труда, отвечающие требованиям времени.

Постоянный интерес к ПВ золота проявляют золотодобывающие компании Сибири, Якутии, Монголии, Китая, Африканского континента.

Таким образом, СПВ является высокотехнологичным способом разработки месторождений. Он характеризуется низкими (в 1,5–2 раза по сравнению с другими способами разработки) как капитальными, так и текущими удельными затратами, обеспечивает самую низкую себестоимость грамма золота в отрасли, экологичен и к настоящему времени уже получил признание. Так, в последних методических указаниях ГКЗ 2007 г. [2] ПВ рекомендовано для внедрения в практику для эксплуатации месторождений золота в корах выветривания. Более того, Департамент по недропользованию по Уральскому Федеральному округу (УРАЛНЕДРА), проявив государственную мудрость, в лицензиях, выдаваемых в уральском регионе на добычу золота, на объекты, где есть окисленные руды и коры выветривания, обязательным лицензионным условием прописывает проведение опытных исследований с целью выяснения эффективности ПВ.

Способ ПВ относится к числу важнейших инновационных технологий в золотодобывающей промышленности и требует широкого и скорейшего внедрения в практику разработки технологически приемлемых для этого месторождений золота. Особенно эффективно он может быть использован в районах распространения старых золотодобывающих предприятий, где остались остаточные запасы, целики, мелкие рудные тела, хвосты и отвалы. Этот способ позволит расширить сырьевую базу, вовлечь в производственную сферу трудоспособное население умирающих поселков старателей.

Для методического обеспечения этих работ предполагается создать инновационно-внедренческий центр на базе ряда предприятий, научных и проектных институтов (например, таких, как Иргиредмет) и заинтересованных организаций, который будет оказывать методическую и проектную помощь всем желающим заниматься ПВ золота. В этом вопросе должны проявить заинтересованность Союз Старателей России, а также федеральные и региональные власти.

Авторы выражают большую благодарность Т.Э. Видусову, А.И. Заболоцкому, В.А. Филиппову, Г.С. Гребневу, В.А. Конькову за огромный личный вклад в развитие и внедрение СПВ в практику золотодобычи.

Литература

1. Патент на изобретение Способ извлечения благородных металлов из руд №2137855.

2. Методические рекомендации по применению Классификации запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых. Золото рудное. ФГУ ГКЗ. Москва, 2007. с.49.

Докукин Ю.В. — техн.дир. ООО «Геопоиск» (Екатеринбург), А.Г. Самойлов — гл.геолог ООО «Нафта Металл», д.г.-м.н., академик РАЕН ( Москва)

Золотодобыча, №133, Декабрь, 2009