В России накоплено 50 миллионов тонн пиритных отходов, образующихся при обогащении сульфидного медного и свинцово-цинкового сырья. Они содержат благородные, цветные и рассеянные металлы и в то же время — высокотоксичные ртуть, кадмий, мышьяк. Выгодно ли извлечение этих металлов из отходов и насколько при этом снижаются экологические риски?

Что такое пирит?

Пиритные концентраты и огарки представляют собой ценные виды техногенных минерально-химических ресурсов, складируемых горно-обогатительными комбинатами (ГОК) при обогащении сульфидного медно- и свинцово-цинкового сырья и, соответственно, накопленных химико-металлургическими предприятиями в период производства серной кислоты из исходного пиритного сырья. Оба вида ресурсов обогащены железом и серой, цветными (Cu, Zn, Pb, Co, Sb и др.), благородными (Au, Ag) и рассеянными редкими металлами (Se, Te, Bi, Cd, Tl и др.), включая токсиканты 1-го и 2-го классов опасности (Cd, As, Hg, Tl). Последнее обстоятельство с учетом интенсивной окисляемости и разложения пиритного сырья как источника образования слабых сернокислотных растворов в условиях гипергенеза обусловливает определенную экологическую опасность его складирования и длительного хранения 1-3.

Cостояние обращения с природным пиритом и пиритными огарками

Меднорудными ГОКами Урала в хвостах обогащения уже накоплено 50 млн тонн пирита. При этом содержание пирита в рудах — 60–80%, в хвостах — 90–95%. Пиритные огарки как отходы бывших сернокислотных производств в настоящее время сосредоточены в 4-х наиболее крупных хранилищах объемом более 1 млн т каждое: ОАО «Аммофос» (г. Череповец) — 12 млн т, Мелеузский завод минеральных удобрений — 2,5 млн т, разведанное Кировоградское месторождение — 7 млн т, ОАО «ППГХО» (г. Краснокаменск) — 4,5 млн т, то есть в сумме — 26 млн т. Потребителем пиритных огарков в настоящее время является только цементная промышленность, где железо пирита используется для формирования вяжущего алюмоферрита кальция. Задача использования пиритного сырья в качестве комплексного источника металлопродукции поставлена с конца 30-х годов прошлого столетия. Согласно исследованиям А.И. Заболоцкого1-3, пиритные огарки содержат 1,1–2,1 г/т золота, 20–30 г/т серебра, 0,3–0,4% меди, 0,7–1,0% цинка и 40–50% железа, а с их поставками на цементные заводы ежегодно утрачивается 0,5 т золота. В частности, за 50 лет на Новороссийские цементные заводы в составе пиритных огарков отправлено до 10 т золота 2.

Технологии переработки в России и за рубежом

Инновационные технологические решения проблемы вовлечения в комплексное использование пиритных огарков в качестве источника золота и сопутствующих полезных компонентов осуществляются в двух направлениях: кучного выщелачивания меди и золота из штабеля огарков из хранилища в г. Мелеузе (ЗАО НПФ «Башкирская золотодобывающая компания») и комбинированного подземно-кучного выщелачивания на месте залегания из разведанного техногенного Кировоградского месторождения (ОАО «Уралэлектромедь»). В последнем случае разработана и апробирована двухстадийная технология: для извлечения меди — с использованием подземных слабокислых «рассолов» техногенного водного горизонта месторождения с содержаниями 1,2 г/л Cu и 0,7 г/л Zn, а затем — извлечения золота с применением тиокарбоамидного метода. Утвержденные ТКЗ запасы Au, Ag, Cu и Zn Кировоградского месторождения эквивалентны 13 т золота (от содержаний 4,5 г/т условного золота). Определенный интерес к этой технологии, обеспечивающей извлечение даже из «упорных» руд до 80%, проявило ОАО «ППГХО» (г. Краснокаменск), включая подключение в качестве партнера добывающей компании «Ауриант Майнинг».
Необходимо заметить, что извлечение Zn и Ag из слабокислых растворов не превышает 30%, но бактериальная обработка огарков позволяет поднять его соответственно до 72 и 84%, вплоть до получения товарного цинкового концентрата для металлургических производств. Концентрация железа в остаточных шламах выщелачивания позволяет рассчитывать на их использование в черной металлургии в качестве сырья, пригодного для прямого восстановления и получения губчатого железа.
С учетом отечественных инновационных разработок и зарубежного технологического опыта переработки пирита и пиритных огарков можно рассчитывать не только на их переработку на местах складирования, но и на организацию экспорта — например, с Урала, Забайкалья и Дальнего Востока — в Японию, где на заводе «Тобато» ежегодно перерабатывалось 250 тыс. т пиритного концентрата, содержащего 1 г/т Au; 10 г/т Ag; 0,33 кг/т Cu; 5,5 кг/т Zn и 500 кг/т серы по обжигово-хлоридновозгоночной схеме. Извлечение золота и серебра составляло (%) по 63, меди — 78, цинка — 60, серы — 95,2. Содержание железа в обожженных окатышах — 61,9% 1-3.
Тем самым намечены конкретные пути решения задач не только использования пиритных огарков в качестве источника золота и другой металлопродукции, но и полной ликвидации пиритных огарков как источников экологического неблагополучия.
Указанные выше масштабы накопления уральскими ГОКами пирита в хвостах обогащения и в виде складируемых попутных концентратах также ориентируют на организацию их переработки с доизвлечением цветных металлов и извлечением наиболее ценных «попутчиков» — благородных и редких. В пиритных концентратах Урала, кроме повышенных относительно исходных руд концентраций золота (до ≥5–10 г/т) и серебра, установлены практически интересные содержания Cd, As, Sc, Te, Tl, In, Ga, Ge и других рассеянных редких металлов. Благодаря такой «металлоемкости» пиритные концентраты за рубежом служат товарной продукцией и объектом глубокой химической переработки. В частности, до 18 тыс. т/год золотосодержащего пиритного концентрата с месторождения «Олимпиас» в Греции приобретается австралийской компанией «Michel ago Ltd». В объеме этого накопленного концентрата (255 тыс. т) заключено 6 т золота при содержании 23,3 г/т 1.
В настоящее время со вводом в эксплуатацию 4-х новых, глубокозалегающих месторождений меди и цинка двумя меднорудными компаниями Урала — УГМК и Русской медной решение проблемы вовлечения в промышленное использование попутных пиритных концентратов приобретает дополнительную актуальность в связи с очевидной необходимостью снижения издержек производства, обусловленных залеганием руд на глубинах до 1–1,5 км. При этом должна учитываться ведущая роль не только золота в извлекаемой ценности пирита как минерально-химического сырья, но и содержащихся в нем наиболее ценных рассеянных редких металлов.




Пиритный концентрат Учалинского ГОКа:
а) под микроскопом; б) электронная микроскопия.

Литература:
1 Мелентьев Г.Б., Овчарова Е.С., Малинина Е.Н., Заболоцкий А.И. Ресурсно-технологические проблемы комплексного использования природного и техногенного медно-сульфидного сырья с получением попутной медно-сульфидной продукции. В сб.: «Техногенные ресурсы и инновации в техноэкологии». Под редакцией проф. Шелкова Е.М. и Мелентьева Г.Б. с. 352.
2 Заболоцкий А.И. Практика и перспектива извлечения металлов из отходов сернокислотных производств — пиритных огарков. В сб.: Материалы Всеросс. конф. «Проблемы рационального использования отходов горнодобывающих производств», 25-26 апреля 2013 г., Москва. — М.: СФ РФ —maxconference, 2013.
3 Горбатова Е.А., Мелентьев Г.Б., Овчарова Е.С., Вдовина О.К., Емельяненко Е.А. Особо ценные и экологичные лимитируемые компоненты в хвостах обогащенного уральского лицензированного сырья. В сб.: «Комплексное освоение и переработка техногенных образований с использованием инновационных технологий». Под редакцией Г.Г. Михайлова, Т.Ф. Чернобривец. с. 44.

Текст: Гелий Мелентьев