Цены на золото на сегодняшний день остаются довольно высокими, а сам благородный металл и акции горнодобывающих компаний считаются защитными активами. При этом сектор остается наукоемким и требующим существенных инвестиций в НИОКР. Что же патентуют отечественные золотодобытчики? На этот вопрос мы постарались ответить в нашем материале. 

Технологии 

Способы золотодобычи обычно включают дробление руды, перетирание её, цианидное выщелачивание и адсорбцию металла с помощью схем уголь-в-пульпе (CIP) или уголь-в-щелоке (CIL), десорбции, электролиза (EW) и извлечения золота в твёрдом виде сплава Доре, который при необходимости потом подвергают аффинированию. Цианирование применяют в 60% случаев вследствие его относительно низкой стоимости и высокой степени извлечения золота из различных видов руд и техногенных материалов. 

Во время стадии растворения золота добавляют крупнодисперсные частицы активированного угля (АС) для адсорбции золота из суспензии. Частицы АС затем собирают с помощью сетки (поскольку они являются относительно крупными и удерживаются на сетке), в то время как водный раствор и мелкие нерастворенные частицы руды в суспензии проходят через нее. Поскольку АС является хрупким, некоторые частицы разрушаются во время процесса, в результате чего они проходят через сетки и оказываются в пустой породе в хвостах. Поскольку эти частицы мелкодисперсного АС имеют большую удельную площадь поверхности, они захватывают больше золота, чем свежий крупнодисперсный АС, добавленный в схему. В результате это приводит к потере золота золотодобывающим предприятием.

В российской золотодобыче развиты операции автоклавного окисления упорных золотосодержащих руд и концентратов. Существенная часть золота в них находится в виде тонких включений преимущественно в сульфидах железа (пирите, арсенопирите), поэтому для максимального вскрытия зерен золота необходимо практически полное окисление вмещающих сульфидных минералов. С другой стороны, при переработке углистых руд и концентратов степень их окисления приходится ограничивать для снижения потерь золота, которые в определенных условиях формируются при окислении золота в автоклаве и его сорбции на углистое вещество, содержащееся в руде, вследствие так называемого эффекта прегроббинга. Золото, сорбированное на углистое вещество в автоклаве, практически не извлекается на операции последующего сорбционного выщелачивания и далее в готовую продукцию. 

Динамика патентования в 2018-2022 гг. представлена в таблице 1.

Таблица 1: Динамика патентования в 2018-2022 гг. изобретений и полезных моделей РФ в области золотодобычи

Видно, что всего выдано около 100 патентов; патентная активность колебалась от 8 до 29 ед. в год.

Наибольшей изобретательской активностью отличился АО «Полюс Красноярск» с 20 патентами на изобретения (например №2756647 «Штамм Thermithiobacillus Tepidarius для доокисления элементарной серы в остатках биоокисления сульфидного золотомышьякового концентрата» и №2756086 «Ассоциация микроорганизмов Acidithiobacillus thiooxidans, Acidiphilium cryptum, Leprospirillum ferriphillum, Ferroplasma acidiphilum для окисления сульфидного золотосодержащего концентрата»).

На втором месте Хабаровский Федеральный исследовательский центр ДВО РАН с 14-ью патентами (в частности, №2774166 и №2774167). Особо интересны технические решения, которые могут быть использованы при освоении природных и техногенных высоко-глинистых россыпных месторождений полезных ископаемых с повышенным содержанием мелкого и тонкого золота. Правда, ряд патентов представляется формальными, поскольку повторяют/варьируют технические решения, например №2652517 и №2714417. 

Далее идет АО «Иргиредмет» с 10 патентами (например, №2749310); предприятие оправдало своё название Иркутский научно-исследовательский институт благородных и редких металлов и алмазов. Да и ранее Институт получал много патентов на извлечение золота из разных руд, в том числе глинистых; руд, содержащих природные сорбенты; из упорных руд; из техногенных источников (например, хлоридных шлаков цветной металлургии). 

Активен в золотом патентовании Забайкальский государственный университет с 6-ю патентами. Он таким же изобретательным был и в 2000-е годы.

5 патентов у ООО «Научно-исследовательский центр "Гидрометаллургия"» (аффилирован с компанией «Петропавловск» (бывшая «Питер Хамбро Майнинг»). Накоплена значительная компетенция в автоклавном выщелачивании сульфидных и мышьяковистых руд, в частности №2732819 «Способ автоклавной переработки углистых золотосодержащих концентратов с использованием дополнительного реагента-окислителя». Вероятнее всего, эти патенты выкупят конкуренты вместе с другой интеллектуальной собственностью. 

Другие крупные золотопроизводители инертны в патентовании технических решений, а некоторые отличаются определенной патентофобией.

Один патент на изобретение у АО «Уралэлектромедь» (№2775555), хотя за предыдущий период получено около 10 патентов на переработку комплексных полиметаллических руд. Еще один у «Полиметалл инжиниринг». 

Тематика патентов представлена в таблице 2.

Таблица 2: Тематика патентов РФ в 2018-2022 гг. в области золотодобычи

Источник: выборка автора по базе ФИПС 

Наиболее ценными представляются изобретения для извлечения золотосодержащих материалов из сложноструктурных глубокозалегающих месторождений; сепарация тонкодисперсного и замурованного золота; очистка золотых концентратов от ядов (мышьяк, ртуть, теллур).

В качестве примера первого направления стоит привести  патент РФ №2716536, закрепляющий новые способы скважинного выщелачивания золота из сложноструктурных глубокозалегающих россыпей. Патентообладателем является упомянутый выше Хабаровский Федеральный исследовательский центр Дальневосточного отделения Российской академии наук. Способы включают бурение скважин, подачу через них в продуктивный пласт активированных выщелачивающих растворов, сбор продуктивных растворов, последующее сорбционное извлечение золота из продуктивных растворов, предварительное формирование дренажных выработок, локальное извлечение золотосодержащей минеральной массы из богатых зон. 

Генеральным методом извлечения замурованного золота является радикальная дезинтеграция твёрдого материала с высвобождением микрочастиц золота. Так, согласно полезной модели №209676 (Якутский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук) предложен центробежный конусный истиратель с зоной изометризации ковких частиц. Этот измельчитель позволяет увеличить эффективность разрушения материала за счет задержки измельчаемого материала, причем дезинтеграция в заявляемой установке происходит не за счет динамических ударных воздействий, а за счет сдвига и сцепления частиц геоматериала противоположно вращающихся рабочих органов. Этим достигается эффективность дезинтеграции в целом. 

Проблема ртути

Ртуть является нежелательным элементом, который обнаруживается во многих подземных источниках сырья для золотодобывающей и нефтехимической отраслей. Ее присутствие создает проблемы для обеих отраслей по экологическим причинам и в связи с проблемами коррозии, особенно, в нефтехимической сфере. Желательно удалять ртуть избирательно, без случайного удаления золота в процессе золотодобычи. Наиболее популярны способы селективной сорбции металлов из цианидной пульпы на органических сорбентахи последующей выборочной десорбции золота и ртути.

Так, ООО «Научно-исследовательский центр "Гидрометаллургия» запатентовала №2759390 способ переработки золото-ртутных цианистых растворов, который включает совместную сорбцию золота и ртути на ионообменной смоле, после чего проводят последовательную десорбцию ртути со смолы и золота со смолы. В качестве ионообменной смолы используют слабоосновную ионообменную смолу марки Purogold S992. Десорбцию ртути проводят раствором, содержащим NaCN 15-25 г/л и NaOH 3-10 г/л, при температуре 15-25°С в течение 4-12 ч. 

Согласно патенту РФ №2748350 компании Sixth Wave Innovations Inc.  (США) предлагается селективная сорбция на молекулярно-импрегнированном полимере  (MIP), у которого значительно улучшено сродство к целевой молекуле, которую желательно удалить из технологического потока. 

В особом варианте реализации, MIP-гранулы по настоящему изобретению полезны для селективного отделения металлов, таких как ртуть, из технологических потоков горнорудного производства. Добыча таких металлов обычно включает дробление золотой и/или серебряной руды (содержащей примеси ртути), а затем металл экстрагируют из дробленой руды концентрированными цианидными растворами. Из-за токсичности солей ртути, желательно осуществлять их селективное удаление без воздействия на выход благородных металлов (золото и серебро). Для экстракции анионов солей металлов из водных растворов, были синтезированы полимерные лиганды, например, 4-винилбензил-три-нбутиламмония хлорид и другие катионные лиганды, описанные в данном документе. 

Выводы

В целом патенты на изобретения РФ за 2018-2022 гг. демонстрируют довольно широкий арсенал способов переработки золотосодержащих песков/россыпей, руд (в том числе полиметаллических, медных, никель-кобальтовых и др.) и техногенных источников. Большинство касаются гидро- и пирометаллургии, подземного и кучного выщелачивания, автоклавных и биотехнологий, сорбционных процессов на активированном угле и импрегнированных полимерах, цементации цинком и алюминием. При этом золото переводили в раствор в форме цианидов, тиосульфатов, комплексных соединений с хлором, бромом и йодом.

Этот обширный арсенал наверняка будет в той или иной мере востребован в 2023-2030 гг. в связи с существенным ухудшением разведанной минерально-сырьевой базы РФ, в условиях устойчивого роста спроса на золото в мире, в первую очередь со стороны многих Центробанков и долгосрочных инвесторов, в русле неостановимой де-долларизации мировой экономики.

О программах для ЭВМ и базах данных российских золотодобытчиков мы расскажем в нашем следующем материале.