В статье рассмотрены возможности получения добавочного металла из техногенных образований Навоийского горно-металлургического комбината. Показано, что в комбинате накопилось большое количество хвостов золото-извлекательных заводов, отвалов производства золота и серебра. При переработке этих материалов можно получить добавочные металлы, как золото, серебро и другие ценные металлы. При применении этого процесса окружающая среда комбината с точки зрения экологии намного улучшится. Налаженная малоотходная технология и производство упростит логистику и снизит затраты на сырьевые запасы. Это, в частности, будет отражаться на себестоимости и снижении затрат, в итоге вырастет прибыль.
Правительство Республики Узбекистан определило промышленное освоение природных богатств одним из приоритетных направлений в программе развития и реформирования экономики страны. Значительная роль в ней принадлежит и Навоийскому горно-металлургическому комбинату, специализирующемуся, в основном, на выпуске урана и золота. Сферой деятельности комбината является вся территория центральных Кызылкумов, которая с незапамятных времен оставалась не затронутой в добыче полезных ископаемых. Золоторудная сырьевая база комбината, находящаяся в постоянном развитии, является надежной основой не только для действующих и строящихся горнорудных предприятий ГП «НГМК», что связано с развитием экономики Узбекистана [1].
По мере развития современного производства с его масштабностью и темпами роста все большую актуальность приобретают проблемы разработки и внедрения мало- и безотходных технологий. Скорейшее их решение в ряде стран рассматривается как стратегическое направление рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды. Еще Менделеев говорил, что мерой совершенства производства является количество отходов — чем меньше отходов, тем совершенней производство [2]. Так что же такое безотходное производство, или производство с абсолютным минимумом отходов? Это производство, при котором используется не только собственно сырье, но и отходы, получаемые в его процессе. В результате чего снижается количество сырья, используемого для производства товаров, а также вред, наносимый окружающей среде. Безотходным называется производство, при котором все сырье включая отходы превращаются в готовую продукцию. Это замкнутый цикл, который можно сравнить только с природными экологическими системами, в основе которых выступают биогеохимические круговороты веществ. Очень редко можно добиться полностью безотходного производства, но остаточный материал можно минимизировать [3].
Одной из главных задач на современном этапе развития Узбекистана является формирование системы мер по обеспечению устойчивого развития, базирующейся на разработке и внедрении новых и максимальном использовании имеющихся экологически безопасных энерго- и ресурсосберегающих, мало- и безотходных технологий. Это относится и к технологиям переработки отходов. Главными проблемами горной промышленности являются, истощение минеральных ресурсов в доступной части планеты и загрязнение окружающей среды отходами горного и обогатительного производств. Так, если в 1913 г. на одного жителя Земли добывалось 5 т минерального сырья, то в 1980-х годах — более 30 т. В горной отрасли это создает усиленную экологическую опасность и социальную напряженность в районах таких предприятий, самый высокий уровень выбросов вредных веществ в атмосферу и водоемы, образование твердых отходов. Внедрение относительно чистых технологий и создание безотходных производств может снизить экологическую напряженность. Большие возможности решения экологических проблем заключены в безотходном использовании запасов месторождений. Хранение отходов, обогащения руд ухудшает условия жизни в зоне хвостохранилищ. Здесь образуется сложный техногенный рельеф, радикально изменяется природная среда. Хвосты флотации руд вызывают водную и ветровую эрозию, они подвержены загрязнению [4]. При оседании пыли на почву и водоемы образуются сверхнормативные концентрации токсичных элементов. Проникновение загрязненных стоков в почву нарушает экологическое равновесие грунтовых и подземных вод, выводит земли из сельскохозяйственного баланса. Плодородие земель в 5–10 километровой зоне хвостохранилищ ухудшается на 10–20 %, а стоимость производства сельскохозяйственной продукции увеличивается на 10–15 %. Увеличение концентрации сернистого ангидрида на 1 мг/м3 воздуха снижает урожайность и качество сельскохозяйственных культур на 30–40 %, содержание белка в злаках на 20–30 %, падает продуктивность скота, растет его заболеваемость. В зоне влияния хвостохранилищ в овощах и картофеле наблюдается избыток свинца, цинка, меди, мышьяка, снижается содержание витаминов, крахмала и сахара. Экономические потери вследствие ухудшения здоровья населения от загрязнения окружающей среды слагаются из сокращения работоспособности, увеличения расходов на социальное страхование, здравоохранение, а также выплат по инвалидности и пособий. Отходы производства и потребления следует рассматривать не только как источник загрязнения окружающей среды и негативного воздействия на человека, но и как источник вторичных минеральных энергетических ресурсов. При этом ресурсосберегающая политика производителей в условиях рыночной экономики должна обеспечиваться государственным регулированием на основе экономических механизмов, причем так, чтобы предприятию было выгодно производить не только конечные продукты, но и обеспечивать благоприятную среду обитания. Конечной целью в данном случае следует считать оптимизацию производства одновременно по энерготехнологическим, экономическим и экологическим параметрам. Основными путями достижения этой цели являются разработка новых и усовершенствование существующих технологических процессов и производств. Одним из примеров такого подхода к организации безотходного производства является утилизация хвостов [5].
Всем известно, что самородки золота встречаются очень редко, обычно оно содержится в тонкоизмельченном виде в количестве от нескольких граммов до нескольких сотен граммов на тонну руды. Поэтому для извлечения золота необходимо применять химические методы. Цианидный метод, широко применяемый в настоящее время, состоит в обработке минерала разбавленным раствором цианида натрия в присутствии воздуха, окисляющего золото до одновалентного состояния.
Данный способ включает в себя два этапа:
Обработка золотоносной породы раствором цианида натрия (менее 1 %):
4Au + 8NaCN + O2 + 2H2O → 4Na [Au(CN)2] + 4NaOH
Осаждение золота из цианоаурата натрия при помощи цинковой пыли:
2Na [Au(CN)2] + Zn → Na2 [Zn(CN)4] + 2Au↓
Цианирование становится невозможным, если руда содержит большое количество сульфидов или арсенидов, поскольку цианиды дают реакцию с этими веществами. К компонентам руд, осложняющим технологические процессы их переработки, следует отнести: минералы меди и сурьмы, пирротин, углистые вещества, соединения селена и теллура. Окисленные руды обычно содержат в значительных количествах оксиды железа. По мнению авторов, при сухом окислении железа образуется двухвалентные соединения, а если процесс идет, в присутствии влаги образуется гидроксид железа (III):
4Fe +3O2+6H2O→ 4Fe(OH)3
Гидроксид железа при цианировании взаимодействует с раствором цианида натрия или калия и образуется гексацианоферрат натрия, калия:
Fe(OH)3 + 6NaCN → Na3 [Fe(CN)6] +3NaOH
Fe(OH)3 + 6KCN → K3 [Fe(CN)6] +3KOH
Образовавшиеся продукты входят в состав хвостов. Но в технологии основную роль играют эти комплексные соединения. Известно, что золото является благородным металлом с таким окислительно-восстановительным потенциалом, что оно нерастворимо ни в каких кислотах кроме царской водки, и трудно поддается окислению. Для окисления золото нужны компоненты с сильным окислительным потенциалом. Чем больше окислительный потенциал, тем лучше и полнее окисляется золото, чего и нужно добиваться. Гексацианоферрат натрия и калия по своим физико-химическим свойствам и окислительным потенциалам очень подходят к нашей технологии. Этот продукт отхода можно использовать в процессе окисления золота как альтернативный компонент цианидов, так как гексацианоферрат натрия и калия обладают очень хорошим окислительным потенциалом. Может быть оно и не сможет заменить цианид натрия и цианид калия, но в каком-то отношении может полностью положительно взаимодействовать с цианидами и в дальнейшем, взаимодействуя с золотым концентратом, может полностью окислить его, чего и требуется добиться.
Au + K3 [Fe+3(CN)6] + 2KCN → K [Au(CN)2] + K4 [Fe+2(CN)6]
Au + Na3 [Fe+3(CN)6] +2NaCN → Na [Au(CN)2] + Na4 [Fe+2(CN)6]
Проведенное исследование было поставлено с целью создания оптимальной технологии получения золота и ценных компонентов с получением отвальных хвостов с минимальным содержанием Au, Ag и Cu.
Применив эту технологию в промышленности, можно добиться экономических и экологических факторов:
1) безотходное производство;
2) снижение затрат;
3) рост прибыли;
4) экономия цианидов;
5) эффективность переработки.
Налаженная малоотходная технология производства упростит логистику и снизит затраты на сырьевые запасы. Это, в частности, будет отражаться на себестоимости и снижении затрат, в итоге вырастет прибыль. Важным считается то, что при таких процессах не залеживаются отходы, и они не приходят в негодность.
Литература:
- Стрижко Л. С. Металлургия золота и серебра: учебное пособие для вузов. — М.: МИСИС, 2015. — 336 с.
- Yusupxodjayev A. A., Xudoyarov S. R. “Metallurgiyada ishlab chiqarish texnologiyasi”, -Toshkent, “ToshDTU”, 2016- yil.-57 b.
- Hasanov А. S., Sanaqulov Q. S., Yusupxodjayev А. А. Rangli metallar metallurgiyasi. -Toshkent, “Fan”, 2017-yil.- 283 b.
- Kelly K. K. Data on theoretical Metallurgy: High temperature heat capacity and Entropy data for elements and inorganic compounds., Bur. Mines, Bull., 2015. P. 584.
- Kubaschewski O., Evans E. L. Metallurgical Thermo — chemistry: 3rd ed. Pergamon Press., -New York, 2015. P. 32–35.
