Как сделать из угля золото

Обновлено: 04.07.2024

Сотрудники Амурского научного центра создали аппарат, который позволяет извлекать золото из продуктов горения угля и одновременно способствует защите окружающей среды. Их проект может представлять практический интерес как для небольших поселений, отапливаемых котельными, так и для крупных промышленных предприятий, вынужденных решать проблему снижения количества вредных выбросов в атмосферу. О том, как велись разработки и сколько золота можно получить из дыма, RT побеседовал с заместителем председателя по научной работе Амурского научного центра Дальневосточного отделения РАН Андреем Конюшком.

— Как работает ваша установка?

— Аппарат состоит из двух установок, которые обычно применяются при очистке выбросов, загрязняющих атмосферу, и очистке сточных вод от промышленных отходов. Он работает исходя из формы и специфики содержания золота в угле. Драгметалл появляется ещё на стадии образования торфа и, соответственно, попадает в уголь. Из-за того, что частицы золота очень мелкие, трудно было определить, сколько же его содержится. А вообще идее, что в угле может быть золото, уже около ста лет.

Тонкое мелкое золото высвобождается с потоком дыма, скорость которому придаёт специальное устройство — дымоотсос. Он отбрасывает тяжёлую фракцию, после чего дым попадает в устройство, которое используется при очистке от атмосферных загрязняющих газов. В этом устройстве — оно называется абсорбер — поток дыма с частичками наноразмерного золота сталкивается со встречным потоком воды. Мы не исключаем, что, возможно, там есть ещё и какие-то соединения золота, но это ещё только предстоит исследовать.

Вода насыщается всеми компонентами, которые содержались в дыме, — мы её как бы загрязняем. Дым из этого устройства выходит уже очищенный не только от металлов, но и от газов и токсичных веществ. Далее загрязнённые промывочные воды поступают в систему фильтров, где происходит их очищение. На этом этапе и извлекается золото.

— О каких объёмах золота идёт речь?

— Обычная концентрация в тонне руды — грамм, может быть, несколько граммов. В массе угля это ничто, это выглядит как пыль, которую мы стряхиваем с покрывала: собрать её невозможно. А установка всю эту пыль собирает в себя. Абсорбенты вытягивают всё, что вода накопила. И чем больше угля мы жжём, чем больше веществ проходят через установку, тем больше нужного нам вещества остаётся на фильтрах.

Мы остановились на муниципальных котельных, потому что в этом случае установка не будет слишком дорогой: её стоимость будет сопоставима со стоимостью самой котельной. О муниципальной сфере речь идёт потому, что у нас действительно инновационный проект — подобных установок никто ещё не делал. Я как специалист по инновациям могу утверждать, что воплощение проекта в жизнь — это многоступенчатый процесс. На первых этапах, пока нет активного финансирования, пока идёт доработка, использование аппарата в таких котельных поможет экологии и принесёт дополнительные доходы. Компания, которая будет следить за работой установки, будет часть денег платить муниципалитетам за работу в их котельных. А это, в свою очередь, — приведёт к удешевлению тепловой энергии, которую будут производить.

— Сколько длилась разработка установки?

— Наш председатель, Анатолий Сорокин, работает над этой темой уже 17 лет. За эти годы он обследовал порядка 30 месторождений на Дальнем Востоке, в Красноярском крае, на севере Алтайского края. Он исследовал условия образования угольных бассейнов. Стоит отметить, что речь идёт о буром угле. Это уголь плохого качества в смысле топлива. В нём много примесей, в отличие, скажем, от антрацита, который сгорает почти полностью. Так вот, за годы работы Сорокин с коллегами разработал и запатентовал метод точного определения золота в различных видах угля. Когда учёные с помощью этого метода стали анализировать количество золота в угле и шлаках, они увидели, что баланс не сохраняется: золото куда-то исчезает. Так появилась идея, что золото просто улетучивается при сгорании.

В 2011—2013 годах был разработан способ улавливания этого золота. На этом мы и хотели остановиться, потому что наша академия не занимается промышленными разработками: это довольно сложно в плане наличия и средств, и необходимой инфраструктуры.

— Как появилась надежда реализовать проект на практике?

Если найдутся заинтересованные промышленные компании, они могут выделить нам мини-гранты, и мы приступим к исследованиям, чтобы повысить коэффициент полезного действия установки. Сейчас, благодаря СМИ, у нас уже есть несколько предпринимателей, которые готовы присоединиться к работе. Возможно, в 2017 году удастся получить международный патент и выйти на промышленный уровень — например, в Китае, где много угольных котельных и проблема экологии стоит очень остро.

— Можно ли говорить о промышленном производстве золота таким методом?

— Фактически да. Но речь идёт о попутном извлечении золота. На установке получается углеводородный концентрат с золотом, который надо подвергнуть металлургической обработке. То есть заинтересованной компании не нужна будет лицензия на извлечение золота, потому что не придётся непосредственно его добывать. Местные власти готовы содействовать размещению таких установок. Нам посоветовали разрабатывать проект так, чтобы установка была автономной и не требовала дополнительных сотрудников. Совместно мы, можно сказать, разработали общую концепцию.

В установке появляется заметное накопление золота, правда, оно распределяется пока почти по всему аппарату. Но это можно решить, заменив металлы её покрытия. Важно, что фактически мы подтвердили исследования Сорокина, доказали, что золото в угле есть, и нашли условия, при которых его можно концентрировать.

— Получится ли таким же способом добывать другие драгоценные металлы?

— С золотом всегда идёт серебро, так что — не исключено. Вообще в различных корпоративных лабораториях по всему миру идут работы по извлечению скандия и германия. В Китае построили завод, на котором извлекают алюминий из угля низкого качества. Ведутся работы по извлечению галлия. Тут также имеет значение географическое положение. Например, для Дальнего Востока актуально именно извлечение золота — из-за определённого состава угля.

Так получилось, что развитые страны давно ушли от небольших котельных. У них очень крупные агрегаты, и они тратят много средств на очистку выбросов от вредных, ядовитых компонентов газа. Так что, возможно, аналогичная установка заинтересует их с этой точки зрения. Однако они должны быть абсолютно уверены, что игра стоит свеч.

Другое дело — мелкие котельные, которые есть в развивающихся странах — в Индии, Китае. У нас, в России, тоже такие есть. Эти страны составляют наш основной потенциальный рынок сбыта. Говорят, по прогнозам уголь будет важным источником энергии ещё несколько десятилетий, может, до конца столетия. Этим и определяются наши перспективы. Ради золота, конечно, специально уголь жечь никто не будет.

— Проявляли ли интерес к этой разработке зарубежные учёные?

— Большой интерес к теме проявляют Канада и США, а также австралийцы и китайцы. В сфере добычи золота из угля мы оказались пионерами — это исключительно российская разработка. Инструментальные методы извлечения пока разрабатывались только на уровне микросодержаний. Так что теоретический интерес есть. Интерес к промышленным разработкам ниже. Пока активный интерес проявлял Китай, оттуда уже приезжали посмотреть на аппарат. Так что не исключено, что китайцы что-то и у себя уже разработали. Но из двух экономических выгод, которые даёт наша установка, первая — очистка дыма от вредных компонентов — была очевидна давно. А вторая — добыча золота — пока только наметилась.

Технологию обработки отходов угольных электростанций в драгоценные металлы разработала группа ученых Дальневосточного федерального университета. Методика позволяет получать из переработанной золы золото, платину и несколько разновидностей стройматериалов: кирпич, кровельную черепицу, утеплитель, стеновые блоки, брусчатку.

Научная группа установила, что в среднем в каждой тонне отходов горючего камня, сжигаемого в электростанциях и котельных дальневосточного региона, содержится 2,5 грамма золота. По промышленным меркам это средний показатель. На сегодняшний день основные богатые рудные месторождения выработаны, и при содержании (е) 2−3 граммов золота на тонну месторождение относят к рентабельным.

Исследования физико-химических процессов десорбции благородных металлов показывают, что наилучшими элюирующими свойствами обладают растворы щелочей. Десорбция растворами нейтральных солей протекают крайне медленно и не обеспечивают необходимой полноты извлечения.

При этом повышение температуры значительно интенсифицирует процесс, скорость десорбции увеличивается в интервале температур от 150 до 175 °С. Дальнейшее увеличение температуры до 200 °С не показало существенного улучшения кинетики процесса. Одновременно с изучением влияния температуры на процесс десорбции было изучено влияние температуры на устойчивость цианистых комплексов благородных металлов. Показано, что цианистый комплекс золота заметно начинает распадаться при нагреве выше 150 °С и интенсивно начинает разрушаться при температуре 180 °С.

Добавление свободного цианид аниона в элюент увеличивает устойчивость цианистых комплексов благородных и цветных металлов. Так же установлено, что тип насыщенных углей не оказывает существенного влияния на кинетику выходных кривых десорбции и полноты извлечения, а коэффициенты массопередачи при десорбции щелочными растворами свидетельствуют о схожести пористых структур активных углей и характера связи адсорбируемых комплексных анионов золота и серебра с их поверхностью. Кратко механизм десорбции можно объяснить действием гидроксильных ионов. При определенной концентрации ОН-анионов происходит их внедрение в каркас углей, который ионизируется в отрицательный заряд. Этот заряд выталкивает анионные комплексы золота из каркаса угля за счет электростатических сил в объем раствора. Исследования по десорбции золота проводили с различными реагентами, содержащими гидроксильные анионы. Высокую степень десорбции показывают гидроксиды с высокой степенью диссоциации. К ним относится едкое кали КОН, но для промышленного применения была выбрана каустическая сода NaOH, как более дешёвый реагент по сравнению с едким кали. Показано, что оптимальная концентрация щелочи NaOH в элюенте при температуре 150–175 °С соответствует значению 40–60 г/л. При такой концентрации обеспечивается максимальное извлечение металлов из активных углей.

Рис. 1. Электролизер производства компании Sammit Velle

Оформление процессов высокотемпературной десорбции имело некоторые затруднения, поэтому продолжались исследования по интенсификации низкотемпературной десорбции. Одним из этих направлений была рассмотрена возможность интенсификации низкотемпературной десорбции благородных металлов из активных углей с применением спиртов в элюирующих растворах. В качестве добавок использовали как одноатомные спирты, так и многоатомные спирты. Лучшие показатели были получены при применении в качестве добавок этилового спирта и этиленгликоля. Добавление их в элюент в количестве 10 % существенно интенсифицировало процесс элюирования благородных металлов в 2–4 раза. При добавлении спиртов изменяется структура воды в системе углеродный сорбент–раствор. Спирты так же имеют гидроксильную группу, и их диссоциация в щелочной среде влияет на каркас углеродного сорбента, способствующая энергетически выгодному переходу комплексных соединений золота и серебра в элюат.

Исследования зарубежных и российских ученых позволили разработать различные технологии десорбции благородных металлов из активных углей.

Процесс Задра — осуществляют и для высокотемпературной десорбции. Как было сказано выше, совмещение процессов позволяет интенсифицировать процесс десорбции. Этот способ разработан за рубежом и активно применяется в гидрометаллургии большинства золотоизвлекательных фабрик. В настоящее время установки десорбции изготавливались в США и в КНР. В США установки десорбции производит фирма Sammit Velle. Основное отличие схемы этой фирмы в том, что процесс десорбции происходит при высокой температуре 150 °С и давлении 5 атм, а процесс электролиза проходит при атмосферном давлении и температуре 85 °С. Электролизер ящичного типа с системой вытяжки и охлаждения контактов (рис. 1, с. 104).

Рис. 2. Аппаратурная схема десорбции компании Sammit Velle

Рис. 3. Электролизеры китайского производства компании Вань Бо

Рис. 4. Электролизер китайского производства компании ЛИМА

Установки десорбции и электролиза по мере их эксплуатации постоянно совершенствуются в аппаратурном оформлении. Последний вариант аппаратурной схемы установки высокотемпературной десорбции и электролиза представлен на рисунке 6.

Установки поставляются в соответствии с техническим заданием заказчика. В схему можно включить дополнительно второй электролизер, для бесперебойной работы установки на время выгрузки катодного осадка, зачистки катодов и осмотра контактов электролизера. Установки комплектуются оборудованием согласно спецификации, запорной арматурой с ответными фланцами, датчиками КИПиА, шкафами управления, необходимой документацией, сертификатами. По заявке заказчика компания осуществляет авторский надзор (шефмонтаж).

1. В.В. Барченков. Основные технологические процессы переработки золотосодержащих руд. СПб, ИЦ Интермедиа, 2913 г.
2. В.В. Барченков. Автоклавная десорбция золота из насыщенных углей. Золотодобыча, №219, 2017г.
3. В.В.Ешлин. Теория и практика сорбционного извлечения благородных металлов из растворов и пульп активными углями. Диссертация, 2000 г.

Координаты для связи:

Учёные Амурского научного центра Дальневосточного отделения РАН заявили о сенсационном изобретении, которое позволит извлекать золото из угля. Экспериментальная установка уже создана и может начать работать в 2017 году, поставляя дополнительные объёмы золота при сжигании угля в котельных.

Учёные рассказали, что в среднем из одной тонны угля, которое сжигается в котельных, можно получить 1 грамм золота. Если новая установка, которая будет протестирована в 2017 году, покажет положительные результаты, такие устройства могут внедрить в котельные, которые используют для сжигания уголь. В настоящее время учёные рассчитывают, что в Сколково им выдадут полтора миллиона рублей на установку прибора по извлечению золота.

Российские учёные на протяжении последних пятнадцати лет изучали состав угля из различных месторождений. Оказалось, что при обработке и сжигании угля на фильтрах остаются компоненты, некоторые из которых вредные, а другие — полезные. В частности, в число полезных компонентов входит золото. Уголь из разных месторождений, по всей видимости, имеет различное содержание золота. Как выяснилось, уголь, который был добыт в Ерковецком районе, содержит в среднем 1 грамм золота на 1 тонну угля. Таким образом, выходит, что вместе со сжигаемым углём всё это время выбрасывались на ветер и выбрасываются до сих пор значительные запасы золота, которые могли бы принести миллионы рублей прибыли, пополнение бюджета и мирового запаса золота.

Как добывают золото видео:

Читайте также: