Содержание к диссертации
Введение
1 Аналитический обзор литературы 9
1.1 Состояние базы техногенного золотосодержащего сырья в России и за рубежом 9
1.1.1 Анализ и классификация месторождений техногенного сырья 9
1.1.2 Ресурсный потенциал техногенного сырья 20
1.2 Обзор технологических способов переработки золотосодержащего рудного и техногенного сырья 27
1.2.1 Интенсификационные технологии переработки рудного и техногенного сырья 27
1.2.2 Новые способы вскрытия упорного сырья с использованием энергетического воздействия 42
2 Обоснование причин потерь золота с хвостами цианирования при переработке упорных руд смешанного типа золотоизвлекательной фабрики ОАО «Покровский рудник» 55
2.1 Исходные материалы, методики исследования, используемые приборы 55
2.2 Изучение химического состава исходной руды и хвостов переработки 56
2.3 Изучение минерального состава отходов 60
2.4 Исследование влияния ультразвуковой обработки отходов цианирования на фазовый и гранулометрический .состав 75
2.4.1 Фазовый анализ на золото отходов цианирования 76
2.4.2 Гранулометрический состав отходов цианирования 78
2.5 Основные выводы по технологии переработки упорных золотосодержащих руд смешанного типа 81
3 Исследования по влиянию магнитно - импульсной обработки на извлечение золота из отходов золотоизвлекательных фабрик 85
3.1 Теоретические основы магнитно-импульсной обработки 85
3.2 Исследование влияния магнитно-импульсной обработки на степень извлечения золота от различных параметров 92
3.3 Влияние основных параметров магнитно-импульсной обработки на степень извлечения золота 94
3.4 Влияние магнитно-импульсной обработки на гранулометрический состав отходов 98
3.5 Изучение кинетики выщелачивания золота из отходов с применением магнитно-импульсной обработки и без МИО 99
4 Физико-химические основы гидроакустического выщелачивания золота из хвостов ЗИФ 102
4.1 Выбор и обоснование конструкции излучателя при гидроакустической обработке 103
4.2 Изучение влияния основных технологических параметров на цианидное выщелачивание с использованием гидроакустической обработки 106
4.2.1 Исследования по изучению кинетики цианидного растворения золота при гидроакустическом воздействии 109
5 Разработка технологической схемы извлечения золота из отвалов ЗИФ и модели управления процессами 118
5.1 Проведение опытно-промышленных испытаний по результатам исследований 118
5.2 Разработка технологической схемы переработки золотосодержащих отвалов 123
5.3 Математическая модель управления процессом цианидного выщелачивания золотосодержащих отвалов 128
Выводы 135
Список использованных источников 137
Приложение
- Обзор технологических способов переработки золотосодержащего рудного и техногенного сырья
- Исследование влияния ультразвуковой обработки отходов цианирования на фазовый и гранулометрический .состав
- Влияние основных параметров магнитно-импульсной обработки на степень извлечения золота
- Исследования по изучению кинетики цианидного растворения золота при гидроакустическом воздействии
Введение к работе
Актуальность работы. За последние десятилетия в золотодобывающей отрасли отмечается сокращение геологических изысканий месторождений, дефицит качественного сырья за счет резкого сокращения легкодоступных запасов золота в коренных рудах и россыпях, истощение резервных запасов рудной базы в целом, что отрицательно сказывается на объеме производства золота. Сокращение рудной базы привело к остановке ряда металлургических предприятий Сибири и Забайкалья, и это ставит перед специалистами задачу по вовлечению в производство других источников сырья.
Интенсивное развитие золотодобывающей промышленности в предыдущие десятилетия привело к накоплению больших объемов техногенных отвалов, в которых содержится 0,5-2,3 г/т золота. Недоизвлечение ценных компонентов объясняется несовершенством технологий извлечения золота из рудного сырья, таких как гравитация, амальгамация, перколяция. Некоторые хвостохранилища в настоящее время можно рассматривать как отдельные месторождения.
Ресурсный потенциал техногенных золотосодержащих отвалов на территории России велик и его рациональное использование будет способствовать дальнейшей стабилизации рудной базы золотодобывающей промышленности.
За рубежом отвалы золотоизвлекательных фабрик вовлекаются в повторную переработку, в частности в ЮАР, где годовая производительность по извлечению золота из отвалов составляет 3-5 тонн. Технология предусматривает доизмельчение материала и последующее выщелачивание золота. В России наиболее значимыми объектами для доизвлечения золота являются отвалы золотоизвлекательных фабрик объединения Балейзолото, в которых содержится до 4 г/т золота.
Один из наиболее перспективных вариантов - это переработка золотосодержащих отвалов на действующем модернизированном горнометаллургическом предприятии ОАО «Покровский рудник», работающем с 1999 года на сырье Покровского месторождения, расположенного в Амурской
области.
В связи с тем, что вновь осваиваемое природное сырье, а также лежалые отвалы отличаются более низким содержанием золота и трудновскрываемой формой нахождения золота, для их переработки необходимо привлечение существующих современных интенсификационных методов процесса выщелачивания с применением ультразвуковой, магнитно-импульсной и гидроакустической обработки.
Цель работы. На основе физико-химических исследований причин потерь золота при цианировании разработать способ доизвлечения его из отвалов переработки упорных золотосодержащих руд смешанного типа фабрики ОАО «Покровский рудник».
Основные задачи исследований:
изучить химический, минералогический и вещественный состав исходной руды и отвалов от её переработки с целью определения причин потерь золота;
исследовать влияние предварительной ультразвуковой обработки отвалов на повышение извлечения золота вследствие разрушения минеральных агрегатов и поверхностных пленок;
изучить механизм разупрочнения породообразующих минералов, содержащих золото в тонковкрапленном виде и в виде сростков с сульфидными минералами, и физико-химические закономерности растворения золота в цианидных и тиомочевинных растворах при магнитно-импульсной обработке.
исследовать кинетику цианидного выщелачивания золота из отвалов с применением гидроакустического воздействия;
разработать процесс извлечения золота из отвалов с применением гидроакустического воздействия, обеспечивающего повышение концентрации кислорода в пульпе и дополнительное измельчение материала, с последующим проведением опытно-промышленных испытаний на ОАО «Покровский рудник».
Методы исследований: для оптических исследований использован поляризационный микроскоп ECLIPSE LV100-POL, минералогический состав
изучен с использованием оптического стереомикроскопа SMZ-1500, рентгеноспектральный микроанализ минералов выполнен на электронно- зондовом аналитическом комплексе «Superprobe-8100» (Jeol, Япония), химический анализ на золото выполнен на приборе INKA-400 (Великобритания). Гранулометрический анализ выполнен мокрым и сухим способом с применением сит ГОСТ 3584-72.
Содержание золота и примесей определяли с применением атомно- абсорбционного спектрофотометра АА-6300 SHIMADZU (Япония) и пробирным анализом.
Научная новизна работы:
-
-
Комплексом физико-химических исследований установлена упорность золота к цианидному выщелачиванию из отвалов, показавшая, что нерастворимое золото ассоциировано с сульфидными минералами (45,6%), оксидами, карбонатами, гидроксидами железа (17,6%) и породообразующими минералами (14,7%).
-
Установлены физико-химические закономерности цианидного выщелачивания отвалов золотоизвлекательной фабрики с применением гидроакустического воздействия за счет повышения концентрации кислорода с 3-5 мг/л до 12-14,5 мг/л и доизмельчения твердой фазы пульпы до класса -0,02 мм с 35,4% до 58,2%, что привело к повышению извлечения золота до 94,6%.
-
Разработана динамическая математическая модель, которая позволяет в реальном масштабе времени прогнозировать неизмеряемые показатели растворения золота и серебра, расход цианида и дает возможность реализовать систему управления, поддерживающую постоянную концентрацию цианида, кислорода и отношение жидкого к твердому.
Практическая значимость работы.
1. Экспериментально определены оптимальные технологические параметры процесса, обеспечивающие переход 95,5% золота в раствор: время выщелачивания при гидроакустическом воздействии - 6 часов; концентрация кислорода - 12-12,5 мг/л; концентрация цианида и щелочи - 0,06 и - 0,1 % соответственно.
2. Разработанная технология извлечения золота с применением гидроакустических излучателей может быть использована при цианировании золотосодержащих руд и концентратов. Предложена принципиальная технологическая схема переработки отвалов ОАО «Покровский рудник» с применением гидроакустических излучателей в процессе цианирования. По результатам проведения опытно-промышленных испытаний рекомендовано использование предложенной технологии в действующем производстве. Ожидаемый экономический эффект внедрения технологии составит 315 рублей на 1 тонну перерабатываемых отвалов.
На защиту выносятся:
результаты изучения минералогического состава хвостов цианирования и обоснование причин потерь золота с ними;
результаты исследования влияния ультразвукового, магнитно- импульсного, гидроакустического воздействия на цианидное выщелачивание золотосодержащих отходов, позволяющее увеличить долю цианируемого золота;
результаты кинетических исследований цианидного выщелачивания при гидроакустическом воздействии и предложенный механизм процесса растворения золота;
результаты укрупненно-лабораторных и опытно-промышленных испытаний процесса выщелачивания при воздействии гидроакустических колебаний и предлагаемая технологическая схема переработки отвалов.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на международной научно-практической конференции «Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании 2011» (Одесса, 2012), на международных конференциях: «Sciences, Technology and Higher Education» (Canada, 2012) и «Sciences, Technology and Higher Education» (Germany, 2012).
Публикации. Основное содержание работы опубликовано в журналах рекомендуемых ВАК - 3, учебном пособии - 1, в сборниках тезисов докладов - 3, всего печатных работ -7, ноу-хау - 1.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованных источников и приложения. Работа изложена на 149 страницах, содержит 20 таблиц, 45 рисунков и 105 использованных источников.
Обзор технологических способов переработки золотосодержащего рудного и техногенного сырья
За рубежом отходы собственно золоторудных месторождений с содержанием золота от 0,5 до 1,5 г/т активно вовлекаются в повторную и переработку. Запасы золота на отдельных хвостохранилищах в ЮАР составляют десятки тонн, а годовая производительность вновь созданных предприятий по извлечению золота из отходов достигает 3-5 т. В Сибири, по опубликованным данным, наиболее значимым объектом такого рода являются отходы обогатительных фабрик объединения Балейзолото. По результатам разведочного бурения, масса отходов здесь оценена в 42 млн. т, а запасы золота в 37 тонн [8]. Объемы золотосодержащих отходов на других действующих и законсервированных золотодобывающих рудниках Сибирского региона -золотоизвлекающие фабрики Северо-Енисейского и Артемовского рудников, Майского рудника (Малошушенское месторождение), Туманной, Ивановской и Приисковой ЗИФ Саралинского рудника, значительно меньше. Запасы золота в них составляют первые тонны, при уровне содержания металла 1 -2 г/т, а иногда и более. Большой интерес как источник благородных металлов представляют отходы обогащения руд цветных и редких металлов. Уровни накопления золота здесь сопоставимы с отходами переработки собственно золоторудных месторождений. При переработке сульфидных медно-никелевых руд в хвостохранилищах ОАО «Норильский никель» горнометаллургического комбината сформировано крупное по запасам техногенное месторождение благородных металлов.
Наряду с практическим интересом к золотосодержащим хвостам как к источнику дешевого сырья, в последние годы многие хвостохранилища рассматриваются с природоохранных позиций как объекты повышенной опасности для окружающей среды. Особое внимание в этом плане заслуживают отходы золотоизвлекающих фабрик, где на протяжении многих лет использовались весьма токсичные реагенты - ртуть, цианиды, и извлечение золота было сопряжено с высвобождением и поступлением в отходы в больших количествах мышьяка, сурьмы, серы и других вредных компонентов.
Истощение сырьевой базы золотодобывающих предприятий заставляет ставить вопрос о вовлечении в переработку извлеченных и складированных забалансовых руд и минерализованных пород вскрыши. За рубежом решение этой проблемы началось в массовом масштабе после появления дешевых технологий извлечения золота из бедных руд. В частности, в переработку методом кучного выщелачивания стали активно вовлекаться отходы горного производства с содержанием металла 0,8-1,5 г/т. В России к решению этой проблемы подошли несколько позже, хотя в переработку по традиционным схемам обогащенные золотом породы отвального комплекса вовлекались давно. В Сибири такие отвалы переработаны на Саралинском, Артемовском и Коммунаровском рудниках. В настоящее время активно осваивается отвальный комплекс ООО «Соврудник». Для ряда больше объемных золоторудных объектов со штокверковым типом руд актуальным на наш взгляд является раздельное складирование пустых и слабоминерализованных пород и направленное формирование техногенного объекта, благоприятного для последующего освоения методом кучного выщелачивания.
Определенный интерес в отношении золотоносности могут представлять продукты переработки нерудного сырья и отходы горно-химического производства и топливно-энергетического комплекса. Из нерудного сырья наиболее интересны техногенные образования, связанные с продуктами и отходами переработки месторождений песчано-гравийных смесей (ПГС), учитывая, что объемы добычи и переработки ПГС значительно превышают суммарный объем переработки руд черных и цветных металлов и что кларк концентрации золота в них повышен относительно всех горных пород на порядок [9].
Промышленный интерес в отношении золота могут представлять золоотвалы ТЭЦ, в частности от сжигания углей Экибастузского месторождения. Установлено, что среднее содержание золота в отходах составляет 100-150 мг/т [10].
В классе «металлургические шлаки и кеки» наибольший ресурсный потенциал благородных металлов имеет Норильский промышленный район. Ревизионные работы на шлакоотвале Никелевого завода позволяют оценить ресурсы благородных металлов (золото + элементы платиновой группы) более чем в 20 т.
Уровень содержания благородных металлов в шлакоотвалах (суммарное содержание МПГ и Аи по различным отвалам от 1 до 2,2 г/т) и их ресурсы (около 23 тонн) позволяют говорить о металлургических отвальных шлаках как потенциальном сырье, в котором кроме благородных металлов заключены Ni -16 тыс. т (содержание от 0,04 до 0,12 %), Си - 52 тыс. т (содержание от 0,2 до 0,37 %) и Со - 11 тыс. т (содержание от 0,05 до 0,07 %). Содержание металлов в шлаках крайне неравномерное. Отдельные их разности, несущие включения сульфидов и штейна, характеризуются двухзначным содержанием благородных металлов и первыми (до десятков) процентами Си и Ni.
Корреляция содержаний цветных и благородных металлов позволяет предлагать технологическую схему с обогащением шлаков, основанную на рентгенорадиометрической сепарации. Полученный концентрат может быть переработан по флотационной схеме. Проведенные технологические испытания показали возможность такого подхода. Мировой опыт показывает, что доизвлечение благородных металлов из шлаков Cu-Ni производства становится рентабельным при уровне их содержания 0,4-0,6 г/т. В шлаках Никелевого завода этот уровень превышен в 3-4 раза. Не меньшим ресурсным потенциалом обладает и шлакоотвал Медного завода ОАО «Норильский Никель» горнометаллургического комбината.
Исследование влияния ультразвуковой обработки отходов цианирования на фазовый и гранулометрический .состав
Поскольку исследуемым объектом являлись хвосты цианирования, то есть продукт, из которого было максимально извлечено цианируемое золото, резервы доизвлечения золота могли быть связаны только с невскрытым золотом, которое необходимо было вскрыть при интенсификации процесса [81,82]. Вопросам влияния ультразвукового воздействия на технологические процессы в области переработки минерального сырья посвящено достаточно много исследований и публикаций, но практическое использование сдерживалось отсутствием надежного и достаточного вскрытия золота, которое могло быть связаны только с невскрытым золотом, которое необходимо было вскрыть при интенсификации процесса. Данная задача применительно к минеральному сырью решалась совместно со специалистами, которые производят собственные пьезокерамические излучатели и занимаются разработкой ультразвуковых технологий [84].
Были разработаны и созданы ультразвуковые опытно-промышленные установки, предназначенные для обработки пульпы, с различными кинематическими схемами перемещения пьезокерамических излучателей. Поскольку определенный опыт использования ультразвуковой обработки различного минерального сырья уже есть на данный момент, было принято решение о целесообразности обработки и хвостов цианирования. Режимные характеристики ультразвуковой обработки хвостов определялись, исходя из имеющегося опыта и вещественного состава исследуемого продукта: угол наклона лотка 10, расход воды 4 л/мин, Ж:Т=3:1. Данные параметры определяют время нахождения обрабатываемого материала и производительность установки.
Эффективность ультразвукового воздействия определялась результатами фазового анализа на золото, выполненного на исходных отходах цианирования до и после ультразвуковой обработки, а также сравнением гранулометрической характеристики с распределением золота по классам крупности до и после ультразвуковой обработки. Гравитационно-магнитное фракционирование [84] выполнено только на классах крупности, полученных после ультразвука исходных хвостов.
Фазовый анализ на золото выполнен на двух пробах - исходных хвостах без ультразвуковой обработки и после ультразвуковой обработки по используемой в «Иргиредмете» методике на крупности материала проб 95-96 % класса -0,074 мм. Определение содержания золота проводилось пробирным методом с химическим окончанием [85].
В процессе проведения фазового анализа определены следующие формы нахождения золота: свободное (извлекаемое амальгамацией), в виде сростков (цианируемое), извлекаемое цианированием после обработок щёлочью, соляной и азотной кислотами, а также тонковкрапленное в породообразующие минералы.
В связи с наличием значительного количества шламов операция цианирования осуществлена в присутствии сорбента (смолы АМ-2Б) [86].
Результаты рационального анализа (таблица 2.9) показывают, что прямым цианированием (в присутствии сорбента) из исследуемых продуктов возможно доизвлечь 16,2 % золота из пробы без ультразвуковой обработки и 28,8 % после ультразвуковой обработки.
На долю свободного (извлекаемого амальгамацией) благородного металла из них приходиться 4,4 и 6,9 %; сростков 11,8 и 21,9 %, соответственно.
Упорность хвостов к цианистому процессу в основном обусловлена тесной ассоциацией золота и сульфидов (45,6 и 34,3 %), а также его ассоциацией с минералами, растворимыми в соляной кислоте - карбонатами, гидроксидами железа и др. (17,6 и 26,0 %), тонкой вкрапленностью в породообразующие минералы (14,7 и 8,2 %) и, в меньшей степени, с наличием плёнок на поверхности золотин (5,9 и 2,7 %) [87].
Всего в пробе (по балансу) 0,68 100,0 0,73 100,0 Следует отметить, что в хвостах после ультразвуковой обработки по сравнению с хвостами без обработки уменьшается доля золота, ассоциированного с аморфным кремнеземом и заключенного в пленки (с 5,9 до 2,7 %), ассоциированное с сульфидами (с 45,6 до 34,3 %), тонковкрапленное в породообразующие минералы (с 14,7 до 8,2 %). В то же время увеличивается доля золота, ассоциированного с оксидами и гидроксидами железа (с 17,6 до 26 %). Последнее, по-видимому, связано с тем, что происходит дополнительное разрыхление гидроксидов железа, повышающее их сорбционную активность, которые обволакивают (как бы "закатывают") частицы золота в "рубашку". Данный момент является отрицательным фактором при ультразвуковом воздействии. В целом вышеприведённые данные позволяют сделать вывод о положительном влиянии ультразвука на технологические свойства хвостов цианирования: после её проведения массовая доля свободного золота в них возрастает на 2,5 %, доля золота в сростках - на 10,1 %. Прямым цианированием из хвостов, подвергнутых ультразвуку, извлекается на 12,6 % золота больше, чем из исходного продукта без ультразвука.
Гранулометрический состав хвостов определялся по стандартной методике с набором сит, имеющих следующий размер ячеек: 0,5; 0,25; 0,1; 0,044 мм. Поскольку выход шламового класса крупности -0,044+0 мм значителен, шламы подвергались седиментационному анализу по крупности 0,020 и 0,010 мм. Во всех классах крупности определялось содержание золота и мышьяка методом нейтронной активации (табл. 2.10, 2.11).
По данным гранулометрического анализа основная масса материала имеет крупность менее 0,1 мм (88,50 %), из которого на долю шламов менее 20 микрометров приходится 35,4 %. Провести седиментационный анализ по крупности 10 мкм не представилось возможным из-за физических свойств (вязкости) пульпы в данной крупности. Максимальное содержание золота, равное 3,4 г/т, отмечено в крупности -0,5+0,25 %, вторым пиком является крупность -0,044+0,020 мм - 1,8 г/т. В эти классы распределяется 0,72 и 39,46 % золота при выходе 0,18 и 18,50 %, соответственно, то есть для изучаемого материала характерен двумодальный характер распределения золота. Тот факт, что максимальное содержание золота отмечено в крупном классе -0,5+0,25 мм, свидетельствует о присутствии в исходной руде золота различной крупности, в том числе среднего, а возможно, и крупного. По данным ранее проведенных исследований (Иргиредмет), основная масса золота вскрывается уже при крупности менее 2 мм, максимальная крупность частиц золота - 1-1,5 мм. По данным фазового анализа на золото при крупности -2 мм свободного золота в исходной руде 52,5 %.
Влияние основных параметров магнитно-импульсной обработки на степень извлечения золота
Для повышения извлечения золота мы исследовали применение ультразвуковой обработки отходов. Эффективность использования ультразвуковых колебаний ( 20 кГц) в гидрометаллургии определяется, в первую очередь, чисто механическим воздействием, особенно при создании в жидкости ультразвука [80]. В последнем случае возникают не только гидродинамические потоки вихревого характера, снимающие внутридиффузионные сопротивления, но и проходит разрушение твёрдых тел, снятие поверхностных плёнок, накопления различного типа дефектов в кристаллической решётке (особенно в поверхностных областях) [79]. Поэтому, как и следовало ожидать обработка отходов ЗИФ ультразвуком не дала хороших результатов. После обработки отходов ЗИФ ультразвуком извлечение поднялось с 16,2 % при обычном цианировании до 28,8 %.
Очевидно, кроме дорастворения не растворившегося золота произошло дополнительное растворение золота освободившегося от плёнок.
Одним из перспективных методов энергетического воздействия на золотосодержащие руды является магнитно-импульсная обработка (МИО), которая характеризуется низкими затратами электроэнергии 0,3-0,5 кВт/т. В работе [60,61] были проведены исследования использования МИО на извлечения золота из золотосульфидных руд и концентратов, которые показали хорошие результаты. Применение нами МИО для доизвлечения золота из отходов ЗИФ не дало хороших результатов, как было установлено это связано с тем, что после первичного растворения в хвостах остаётся мало магнитовосприимчивых материалов - гематита и магнетита. Очевидно за счёт дополнительно растрескивания минералов, окисления железа, серы и увеличения выхода тонких классов нам удалось повысить извлечения золота до 61,4 % с 16,2 %. Таким образом метод МИО может быть применён для извлечения золота из отходов ЗИФ, после проверки экономической эффективности процесса.
Задачей наших исследований было не только разрушить плёнки и разрушить кристаллическую структуру, но и найти пути ускорения основных реакций растворения [62-64]. В Большой Советской энциклопедии в 1979 году сообщалось о разработке и применении гидроакустических излучателей (ГАИ). Позднее эти работы по использованию гидроакустических излучателей продолжили Б.А. Агранат, Н.Н. Хавский, А.С. Медведев, [84] но затруднения возникающие при их эксплуатации (течи в сальниковых уплотнениях, быстрый абразивный износ ответственных узлов) являлась тормозом для широкого использования их в промышленности. С другой стороны, зная физико-химические основы растворения золота и минералов в цианидных растворах, мы хотели интенсифицировать эти процессы за счёт увеличения концентрации кислорода-окислителя. 2Au+4CN +02+2H20 = 2[Au(CN)2] +20Н +Н202 (4.1) 4Ag-i-8CAT+02+2tf20 = 4[Ag(CW)2] +40Н (4.2) 4Cu+12CAr+02+2#20=4[Cu(CN)3]2"+4C tf- (4.3) Fe+8CAT+02 + 2H20=SQ(CN)26-+40H (4.4) YeS2+7/202+H20=Fe2++2SO%-+2H+ (4.5) 2Fe2++7/202+H20=e(OH)3+2H+ (4.6) Fe(CW)2+4CAr= [Fe(CN)6]4 (4.7) 4.1 Выбор и обоснование конструкции излучателя при гидроакустической обработке На основании анализа обзора литературных данных нами за основу был выбран гидроакустический излучатель широкого спектра частот юз (разработанный в лаборатории интенсификации технологических процессов «МИСиС») применительно к золотосодержащему сырью. В основу положены разработки выполненные к.т.н. Р.Г. Сарухановым. На рисунке 26 представлена принципиальная схема гидроакустического излучателя широкого спектра частот нового типа. Отличительной особенностью предложенных излучателей заключается в следующем: - в нижней и верхней части отфрезерованы две резонаторные камеры, в которые при монтаже устанавливаются вкладыши, выполненные из высокохромистой стали марки Гадфильда Р.В. 110Г13Л - ГОСТ 977-88, с утолщениями по краям; - положение вкладыша сделано так, что при давлении поступающей пульпы на вход гидроакустического излучателя 3-4 атм, в резонаторных камерах создается разряжение 0,3-0,5 кг/см2. Этой степени разряжения достаточно для засасывания воздуха из атмосферы, который в резонаторных камерах диспергирует, что приводит к повышению концентрации растворенного кислорода воздуха в пульпе. - при прохождении струи через гидроакустический излучатель на выходе возникают вторичные эффекты (кавитация, пульсация, микро и макро потоки и знакопеременные давления). Повышение концентрации растворенного кислорода воздуха в пульпе имеет важное значение для интенсификации процесса выщелачивания золота. Реакция растворения золота в цианидных растворах в присутствии кислорода протекает следующим образом: 2Au+4CN +02+2H20 = 2[Au(CW)2] " +20Н +Н202 (4.8) Следует отметить, что лимитирующей стадией растворения золота по приведенной реакции в цианидных растворах является недостаток концентрации растворенного кислорода воздуха в пульпе. Таким образом, повышение концентрации растворенного кислорода приведет к увеличению скорости растворения золота.
Гидроакустический излучатель широкого спектра частот нового типа: 1-основание; 2-прокладка; 3-вкладыш и резонаторная камера; 4-болт; 5-крышка; 6-патрубок для всасывания воздуха и подачи цианйдного раствора; 7-входной патрубок для пульпы; 8 -выходной патрубок для пульпы.
Следует учесть, что в последнее время появились сплавы устойчивые к износу (стали марки Гадфильда Р.В. 110Г13Л - ГОСТ 977-88), появились насосы, которые успешно перекачивают пульпу с содержанием твёрдого до 50 %.
Применение гидроакустического излучателя, позволило по-новому взглянуть на методы интенсификации процесса цианирования отходов горнометаллургических предприятии. Этот метод изучался больше 30 лет назад и был не эффективным, без материалов устойчивых к среде с постоянным механическим воздействием. Но сегодня, такие материалы существуют.
Исследования по изучению кинетики цианидного растворения золота при гидроакустическом воздействии
Как видно из рисунка 5.3, при низком давлении пульпы не происходит сильного измельчения материала, т.к. поток образуется слабый, материал частично оседает на дне. Заметное увеличение измельчения наблюдается при давлении в системе 3 атм в этом случае происходит хорошее перемешивание и не происходит осаждения материала на дне реактора.
При давлении менее 2 атм образуется малый поток пульпы и воздух слабо захватывается. Было изучено поведение кислорода в процессе выщелачивания в зависимости от давления и времени. Результаты исследований представлены нарис. 5.4. зо
Следует отметить, что материал хранящийся в хвостохранилищах измельчён до -0,074 мм и находится в однородном состоянии [93]. Это позволит организовать распульповку и гидравлическим транспортом подать его в реакторы растворения. Цианирование осуществляется в реакторах снабжённых ГАИ, которые по штанге опускаются на дно. Концентрация цианида в растворе должна быть 0,06 %, щёлочи - 0,1 %. Раствор подаётся непосредственно в трубку ГАИ, через которую засасывается воздух. Это позволит хорошо перемешать раствор, а после окончания подачи раствора через трубку будет засасываться воздух. Контроль за концентрацией воздуха в пульпе ведут с помощью оксиметра, а рН с помощью рН-метра непрерывно, соотношение ж:т= 2:1. Результаты цианирования хвостов ЗИФ предоставлены в табл. 5.1. После 3-х часов выщелачивания пульпа направляется на сорбцию с применением угля.
Из полученных данных видно, что увеличение времени выщелачивания с 4 до 6 ч не приводит к повышению измельчения золота и серебра, однако 2 ч недостаточно для полного растворения. Эксперименты еще раз подтвердили, что наилучшей концентрацией является концентрация 0,06 %, несмотря на то, что расход цианида остаётся высоким [96]. Концентрацию цианида ниже 0,06 % нельзя поддерживать, т.к. в первый период в присутствии кислорода идёт её быстрый расход и приходится постоянно её добавлять.
Нарис. 5.6 представлена разработанная нами периодическая схема цепи аппаратов выщелачивания золота из отходов ЗИФ. Пульпа при ж:т=2:1 поступает в реакторы (2).
В первый период происходит перемешивание пульпы при помощи мешалки (1). После наполнения реакторов пульпой до патрубков всасывания насосов (13), они включаются, и пульпа нагнетается в гидроакустические излучатели. Начинается интенсивное перемешивание. В первый период через трубу (4) происходит засасывание цианидного раствора в ГАИ (3). Все параметры процесса: подача раствора, воздуха, пульпы, температура, давление, регулируются автоматически. После окончания выщелачивания 3-4 ч, пульпа подается в промежуточную емкость (12), из которой в дальнейшем пульпа равномерно поступает на сорбцию золота углем в пачуки (7). Общее извлечение золота из отходов ЗИФ - 95 %, извлечения серебра - 91 %.
На основании проведённых исследований нами была предложена технологическая схема извлечения золота из хвостов ЗИФ. На рис. 5.5 (а) представлена принципиальная технологическая схема переработки хвостов ЗИФ с применением гидроакустической обработки (ГАИ).
На рис. 5.7 представлена схема цепи аппаратов извлечения золота из отходов ЗИФ при непрерывном выщелачивании. По этой схеме пульпа поступает в первый агитатор и после цианирования самотеком поступает в следующие пачуки. Общее время выщелачивания 4 ч. Контроль за концентрацией цианида, кислорода и щелочи ведётся во всех агитаторах и в случае необходимости дозируется из чана (5) в трубу (4) гидроакустического излучателя. Пульпа после выщелачивания направляется в 6 сорбционных пачуков (7) для сорбции золота и серебра [63-65,96]. Пульпа и уголь движутся противотоком. Извлечение золота составляет 94,6 %, а серебра 89,6 %
Признаки псевдооднородности первой зоны: газожидкостная среда, пронизываемая аэрацией. Вторая зона: жидкая фаза, содержащая частицы твердого. Согласно произведенной декомпозиции предложен следующий механизм протекания процессов: Первая зона получает из второй зоны частицы концентрата, содержащего золото, цианиды. Кроме того, от реактора первая зона получает кислород аэрации. Согласно физико-химическим процессам в этой зоне производят реакции (4.1) и (4.2). Первая зона передает во вторую зону продукты реакции - цианид натрия, золотосодержащий продукт и гидроксид натрия.
Похожие диссертации на Исследование и разработка процесса извлечения золота из отходов золотоизвлекательных фабрик
-
