«Фабрика технологий» — это совместный проект РБК Екатеринбург и Уральского федерального университета о достижениях и новых разработках ученых. В этом выпуске старший научный сотрудник лаборатории перспективных технологий комплексной переработки минерального и техногенного сырья цветных и черных металлов УрФУ Олег Дизер рассказывает о том, как извлекать цветные и драгоценные металлы из очень сложного сырья.
Интервью с Олегом Дизером можно читать или смотреть — как удобнее.
— Какие сегодня существуют методы по извлечению цветных и благородных металлов? И почему они не высокоэффективны?
— Существующие технологии извлечения цветных и благородных металлов из сложной руды делятся на две основные группы: пирометаллургические и гидрометаллургические. Пирометаллургия предполагает обработку руды при высоких температурах, тогда как гидрометаллургия основана на использовании щелочей или кислот.
На Урале предприятия традиционно применяют преимущественно пирометаллургические методы. Однако в связи с истощением сырьевых ресурсов все больше компаний начинают переходить на гидрометаллургические технологии.
Проблема в том, что за последние полвека содержание металлов в сырье сократилось более чем в два раза. С истощением богатых месторождений металлургическим предприятиям приходится перерабатывать все более сложные виды сырья. Это приводит к усложнению производственных процессов, с которыми традиционные технологии уже не могут эффективно справляться. В связи с этим ученые активно разрабатывают новые подходы для обработки упорных руд и извлечения ценных металлов, таких как медь, цинк, золото, серебро, платина и другие.
В настоящее время значительная доля металлов теряется, переходя в отвалы и хвостохранилища: до 35% меди, до 40% цинка, до 50% свинца, а также до половины редких и благородных металлов. Это приводит к образованию большого объема отходов и созданию так называемых «техногенных месторождений», содержащих ценные элементы. В результате снижается производительность предприятий, ухудшается качество концентратов, растет потребление реагентов и увеличивается себестоимость продукции.
— Что предлагают ученые УрФУ?
— В рамках программы поддержки российских вузов «Приоритет-2030» сотрудники лаборатории перспективных технологий комплексной переработки минерального и техногенного сырья, цветных и черных металлов УрФУ создали технологию атмосферного выщелачивания полиметаллического упорного сырья. Это инновационное решение для работы с нетрадиционным, крайне сложным сырьем, из которого на данный момент в России практически невозможно извлечь цветные и благородные металлы.
Эта разработка не только открывает возможность добычи цветных и драгоценных металлов из такого сырья, но и помогает предприятиям утилизировать накопленные отвалы, содержащие вредные вещества, такие как мышьяк.
Предварительные расчеты показывают, что использование технологии атмосферного выщелачивания позволяет увеличить добычу более чем на 90%, одновременно утилизируя до 95% вредных компонентов. Это значительно снижает экологическую нагрузку на окружающую среду.
Первые опытно-промышленные испытания в Казахстане подтвердили экономическую эффективность нашей технологии. По завершении всех исследований мы планируем получить патент и приступить к ее массовому внедрению. По нашим расчетам, срок окупаемости технологии составит от 5 до 10 лет, в зависимости от типа обрабатываемого сырья и конечной продукции, которую планирует выпускать предприятие.
— Для извлечения золота эта технология тоже подходит?
— На сегодняшний день значительная часть мировых запасов коренного золота приходится на так называемые упорные руды. В таких породах золото присутствует в виде мельчайших вкраплений в минералах, что затрудняет его извлечение — традиционные методы позволяют извлечь менее 80% драгоценного металла.
Дополнительно процесс осложняется присутствием веществ, снижающих эффективность переработки, например, углистых соединений — органического углерода, который активно поглощает растворенные комплексы золота. Именно из-за этих особенностей такие руды называют упорными. Их переработка не только сложна, но и часто экономически неоправданна при использовании стандартных технологий.
В основе технологии, которую предлагают специалисты лаборатории перспективных технологий комплексной переработки минерального и техногенного сырья цветных и черных металлов УрФУ, — кислотное выщелачивание в присутствии дополнительных интенсифицирующих реагентов. Это позволяет с высокой интенсивностью вскрывать упорные компоненты сырья, деактивировать соединения, снижающие извлечение ценных металлов в процессе переработки, поясняют ученые.
Мы использовали высокий окислительный потенциал азотной кислоты для разрушения сульфидной матрицы минерала, что позволило освободить золото. Таким образом, извлечение драгоценного металла из сложного сырья удалось увеличить с 20% до 90%. Эта технология уже запатентована в России, а также подана заявка на евразийский патент.
— Какой у этой технологии потенциал?
— На сегодняшний день запасы золота, распределенные в недрах более чем 100 стран, оцениваются в 54,3 тысячи тонн. Однако проблема переработки упорных руд и эффективного извлечения золота остается актуальной во всем мире.
Россия занимает третье место среди крупнейших производителей драгоценного металла. Добыча золота ведется в 15 регионах страны, включая Красноярский, Хабаровский, Забайкальский, Алтайский и Камчатский края, Чукотский автономный округ, а также Амурскую, Магаданскую, Иркутскую, Свердловскую, Челябинскую области, Республику Саха (Якутия), Бурятию, Тыву и Хакасию.
Разработанная нами технология представляет интерес не только для российских, но и для зарубежных предприятий. В частности, она уже проходит испытания на сульфидных золотосодержащих рудах двойной упорности в Республике Узбекистан на базе АО «Навоийский горно-металлургический комбинат». Предварительные результаты показали высокую эффективность процесса, и сейчас ведется работа по оптимизации режимов для проведения опытно-промышленных испытаний.