Добыча и переработка металлов

Озон (O₃) — сильный окислитель, нашедший применение в горнодобыче и металлургии: предварительная обработка упорных золотосодержащих руд перед цианированием, усиление кучного выщелачивания за счёт подачи кислорода, обезвреживание цианидов в сточных водах и хвостах, а также очистка и пассивация поверхностей металлов при хранении и переработке.

Промышленные испытания в ЮАР, Чили, Канаде и Юго-Восточной Азии показали снижение свободного и WAD-цианида более чем на 85–99% при использовании озона на месте производства. Технология соответствует Международному кодексу управления цианидом (ICMC) и позволяет повторно использовать очищенную воду в процессе.

Типовые дозировки: Обезвреживание цианида: 2–3 г O₃ на 1 г CN (свободный и WAD). Тиоцианаты: 3–4 г O₃ на 1 г SCN⁻. Предобработка упорных руд: концентрация озона и время контакта подбираются по типу руды; полное окисление сульфидов может сократить последующее время выщелачивания с 40 до 24 часов.

Преимущества озона в горнодобыче и металлургии

Окисление сульфидных минералов в упорных рудах — высвобождение золота и серебра
Усиление кучного выщелачивания за счёт повышения концентрации растворённого кислорода
Полное обезвреживание цианидов до цианата, затем до бикарбоната и азота
Производство озона на месте из воздуха — не требуется хранение и транспортировка опасных реагентов
Очистка и пассивация металлических поверхностей при хранении и обработке
Снижение эксплуатационных затрат по сравнению с гипохлоритом при сопоставимой эффективности

Предобработка упорных руд озоном

Упорные золотосодержащие руды содержат золото в сульфидных минералах (пирит, арсенопирит, пирротин), что затрудняет извлечение традиционным цианированием. Озоновая предобработка окисляет сульфиды и повышает извлечение золота и серебра.

Результаты озоновой предобработки упорных руд (исследования)
Показатель	Без озона	С озоном	Изменение
Извлечение золота	53%	88%	+35%
Извлечение серебра	26%	78%	+52%
Время выщелачивания	40 ч	24 ч	−40%
Тип руды	Двойная упорная (Мексика)	Прямая озоно-предобработка	—

Окисление сульфидов озоном высвобождает золото для последующего цианирования и может снизить расход цианида на стадии выщелачивания.

Обезвреживание цианидов в сточных водах

Озон окисляет свободный цианид (CN⁻) до цианата (CNO⁻), затем при дальнейшем окислении и гидролизе — до бикарбоната и азота. Типичное время реакции 10–30 минут. Промышленные испытания на золотодобывающих предприятиях ЮАР и Юго-Восточной Азии показали снижение свободного и WAD-цианида более чем на 99% при дозе 2–3 г O₃ на грамм CN.

Эффективность озонового обезвреживания цианидов
Параметр	До обработки	После обработки	Доза O₃
Свободный цианид	50–200 мг/л	< 0,5 мг/л	2–3 г O₃/г CN
WAD-цианид	100–400 мг/л	< 1 мг/л	2–3 г O₃/г CN
Тиоцианат (SCN⁻)	—	требует 3–4 г O₃/г	Выше, чем для CN⁻
Время контакта	—	10–30 мин	—

Применение озона в цикле золотодобычи

Дробление и измельчение руды

Подготовка руды к предобработке или выщелачиванию

Озоновая предобработка (упорные руды)

Окисление сульфидных минералов озоном перед цианированием для повышения извлечения золота и серебра

Выщелачивание (кучное или в чанах)

Цианирование; при кучном выщелачивании озон или озоновый лёд может использоваться как источник кислорода для ускорения процесса

Обезвреживание цианидов в хвостах

Озонирование сточных вод и пульпы для разрушения свободного и WAD-цианида до безопасных уровней (ICMC)

Повторное использование воды

Очищенная озоном вода может возвращаться в процесс, снижая потребление свежей воды

Экономика и внедрение

Капитальные затраты на озоновые установки выше, чем на некоторые химические окислители, однако эксплуатационные расходы часто ниже (например, по сравнению с гипохлоритом натрия). Технология не требует изменения потоков хвостов, обеспечивает быструю и необратимую реакцию и повышает безопасность персонала за счёт отказа от работы с опасными реагентами.

Сравнение озона с химическими окислителями цианида
Параметр	Озон	Гипохлорит	Пероксид водорода
Снижение CN (типично)	> 99%	> 99%	90–98%
Опасные остатки	Нет	Хлор, хлораты	Минимально
Производство на месте	Да (из воздуха)	Нет	Частично
Соответствие ICMC	Да	Да	Да

Преимущества озонирования в горнодобыче и металлургии

Повышение извлечения

Улучшение извлечения золота и серебра из упорных руд на 35–52% по данным исследований

Безопасность цианидов

Обезвреживание свободного и WAD-цианида до 99%, соответствие международным стандартам ICMC

Экологичность

Озон разлагается до кислорода, не оставляет токсичных остатков в воде и хвостах

Очистка металлов

Очистка и пассивация поверхностей металлов при хранении и переработке без агрессивной химии