Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Металлургия благородных металлов - файл 1.doc


Металлургия благородных металлов
скачать (14335.5 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc14336kb.17.11.2011 09:38скачать

1.doc

1   2   3   4   5   6   7   8
^

Лабораторная работа № 2

Влияние концентрации кислорода и газодинамического режима при аэрации пульпы перемешивающего выщелачивания золота на показатели процесса



(2 часа)


Цель работы: Освоение методики изучения кинетики растворения золота в цианидных растворах. Исследование влияния параметров растворения золота на степень перехода металла в раствор при выщелачивании перемешиванием.


Теоретическая часть.


Сущность процесса цианирования заключается в выщелачивании благо­родных металлов с помощью разбавленных растворов цианистых солей щелочных или щелочноземельных металлов [KCN, NaCN, Ca(CN)2]. Полученные золотосодержащие растворы отделяют от твердой фазы (отвальных хвостов) сгущением или фильтрацией и направляют на осаждение благородных металлов металлическим цинком. Осадок благородных металлов после соответствующей обработки отправляют на аффинаж для получения чистых золота и серебра.

По Эльснеру (1846 г.), растворение золота в цианистых рас­творах в присутствии кислорода протекает по следующей реакции:

4 Au + 8 KCN + O2 + 2 H2O = 4 KAu (CN)2 + 4 KOH (1)


или в ионной форме:


4 Au + 8 CN + O2 + 2 H2O = 4 Au (CN)2 + 4 ОН (2)


В 1896 г. Бодлендер показал, что при растворении золота в цианистых растворах образуется еще один продукт реакции, не обнаруженный Эльснером, а именно перекись водорода:


2 Au + 4 CN + 2 H2O + О2 = 2 Au (CN)2 + 2ОН + H2O2 (3)


которая затем может частично расходоваться на дальнейшее окис­ление золота:


2 Au + 4 CN + H2O2 = 2 Au (CN)2 + 2ОН (4)


а частично разлагаться:


2 H2O2 = 2 H2O + O2 (5)


или накапливаться в растворе. Аналогичным образом протекает растворение серебра. Справедливость схемы Бодлендера под­тверждена Ф. Хабаши. В настоящее время большинство исследо­вателей отдает предпочтение этой схеме,

Из уравнений (3) и (4) видно, что золото окисляется кислородом ли перекисью водорода до одновалентного состояния и переходит раствор в форме комплексного аниона Au(CN)2

Различают 2 вида выщелачивания:

  1. Перемешиванием пульпы

  2. Просачиванием

Выщелачивание перемешиванием пульпы - более эффектив­ный процесс по сравнению с выщелачиванием просачиванием. Это обусловлено в первую очередь уско­рением обновления растворов вокруг частиц и более интенсивным накислороживанием растворов по сравнению с растворами, на­ходящимися в состоянии спокойного контакта. Поэтому перемешивание при одинаковой степени измельчения дает более высокое извлечение золота по сравнению с просачиванием. Для более полного вскры­тия золота перед выщелачиванием перемешиванием применяют более тонкое измельчение руд. Поэтому большое значение приобретают вопросы обезвоживания - сгущение и филь­трация. Из мельниц выходит сильно разжиженная пульпа (ж:т = 5:1). Выщелачивание проводится при (ж:т = 2:1). Операцию сгущения часто проводят после выщелачивания перед фильтрацией. Тонкое измельчение руды и фильтрация иловой пульпы - энергоемкие операции. Поэтому выщелачивание перемешиванием пульп по сравнению с выщелачиванием просачиванием требует более высокого расхода энергии.


^ Общие условия растворения золота при выщелачивании перемешиванием


Аэрация пульпы. Вследствие дисперсности и повышенной вяз­кости иловой пульпы растворимость кислорода понижена и его диффузия затруднена. Кроме того, тонко измельченные колче­даны легко окисляются, поглощают кислород и тем самым за­медляют растворение золота. Поэтому при выщелачивании пульп особое значение приобретает непрерывное насыщение их кисло­родом, что осуществляется энергичным перемешиванием пульпы.

^ Концентрация цианистых растворов. Золото в иловой пульпе обычно присутствует в виде мелких частиц. Поверхность их со­прикосновения с раствором велика, и золото при перемешивании растворяется с большой скоростью. Поэтому при выщелачивании перемешиванием цианистые растворы могут быть менее креп­кими, чем при выщелачивании просачиванием. В каждом конкрет­ном случае наиболее выгодная концентрация цианистых раство­ров должна быть определена опытным путем. На практике в за­висимости от характера руды концентрация цианистых раство­ров составляет 0,03—0,1% (по NaCN).

^ Отношение жидкого к твердому. При одной и той же концентрации цианистого раствора скорость растворения золота будет тем меньше, чем менее разбавлена пульпа. Это объясняется уменьшением скорости диффузии ионов растворителя и молекул кислорода в более густых пульпах вследствие повышенной их вязкости. Опыты показали, что если при ж:т = 6:1 за определенный промежуток времени раство­ряется ~60 % (по массе) золота, то при увеличении плотности пульпы скорость растворения падает и при ж : т = 1 : 1 состав­ляет лишь 20 % (по массе) золота за тот же промежуток времени. Но цианирование разбавленных пульп связано с увеличением объема аппаратуры и с повышением стоимости обработки большого количества пульпы и растворов. Поэтому увеличение отношения ж:т при перемешивании пульп, хотя и повышает скорость раство­рения золота, но будет выгодно не во всех случаях. Боль­шое разжижение допустимо лишь при условии компенсации уве­личения стоимости обработки повышением извлечения золота или экономией от сокращения времени перемешивания. На прак­тике при обработке кварцевых пульп устанавливают небольшое разжижение: от 1,2 до 2 и реже 3 частей жидкого на одну часть твердого.

При цианировании пульп с большим содержанием зернистой фракции отношение ж: т берут нередко 0,8—1,2. При обработке иловых пульп это отношение увеличивают до 2,5—3 и в некоторых случаях еще больше. Так, при цианировании сульфидных руд и концентратов ж : т принимают 2—4, а в отдельных случаях до 6. Для ускорения растворения золота в густых пульпах перемеши­вание следует вести в более крепких цианистых растворах.


Практическое осуществление выщелачивания пульп перемешиванием


Процесс выщелачивания можно осуществлять двумя путями:

    1. периодическим выщелачиванием;

    2. непрерывным выщелачиванием.

^ При периодическом цианировании рисунок 8 пульпу периодически закачивают в параллельно работаю­щие чаны. После перемешивания в течение определен­ного промежутка времени пульпу выпускают или перекачивают в сборные чаны, а в выщелачивательные чаны закачивают новую порцию пульпы. В чанах-сборниках выщелоченная пульпа накап­ливается и поддерживается во взвешенном состоянии до поступ­ления в последующую стадию обработки. Можно осуществить все циклы выщелачивания и отмывки в одном чане.


^ При непрерывном цианировании рисунок 9 пульпа поступает в ряд последовательно соединенных чанов в которых подвер­гается перемешиванию. Если самотек пульпы нельзя обеспечить, для перекачки пульпы применяют насосы. Непрерывно действую­щая система выщелачивания обычно соединяется с непрерывной системой обезвоживания. Непрерывная система выщелачивания имеет следующие преи­мущества перед периодической:

1} возможность полной автоматизации процесса;

2) меньшее задалживание рабочей силы;

3) меньшее сечение трубопроводов, меньшая мощность дви­гателей и насосов для перекачки пульпы;

4) более эффективное использование чанов вследствие отсут­ствия операций закачки и опоражнивания;

5) отсутствие чанов-сборников и затраты энергии на поддер­жание в них пульпы во взвешенном состоянии.




Рисунок 8. Схема периодического выщелачивания:
I — сгуститель; 2 — чан-сборник; 3 — чан для переме­шивания; 4 — фильтр




Рисунок 9. Схема непрерывного выщелачивания

1 – сгуститель; 2 — чан для перемешивания; 3 — фильтр


По принципу действия чаны для цианирования перемешива­нием подразделяются на следующие типы:

1) с механическим перемешиванием;

2) с пневматическим перемешиванием;

3) с пневмомеханическим перемешиванием.

К первому типу относятся чаны-сборники (мутилки) и чаны с импеллерной мешалкой.

Чаны-сборники представляют собой простейший тип чанов и используются для накапливания и поддержания пульпы во взве­шенном состоянии. Перемешивание в этих чанах осуществляется простой крестовиной, насаженной на вертикальный вал. Для поддержания твердых частиц во взвешенном состоянии скорость мешалки на концах лопастей должна быть не менее 200 м/мин.

^ Чан с импеллерной мешалкой (рисунок 10) представляет собой аппарат, в центре которого расположена широкая труба 1 с наклон­ными циркуляционными патрубками 2. Через трубу проходит вертикальный вал 3, на нижнем конце которого укреплен импел­лер 4. Вал приводится во вращение от электродвигателя со ско­ростью 150—250 об/мин. В нижней части центральной трубы имеется защитный щиток 5, предохраняющий импеллер от заиливания при остановке мешалки. Питание агитатора пульпой произ­водится по желобу 6 или по трубе 7; выпуск — через отверстие 8. При работе аппарата импеллер затягивает пульпу через цир­куляционные патрубки вниз по центральной трубе, образуя во­ронку засасывания. В эту воронку засасывается также воздух в виде большой массы мелких пузырьков, благодаря чему проис­ходит интенсивная аэрация пульпы. Вращающийся импеллер отбрасывает опускающуюся по центральной трубе пульпу и под­держивает ее во взмученном состоянии. Поднимающаяся пульпа вновь засасывается через боковые патрубки в центральную трубу, и таким образом устанавливается непрерывная циркуляция пульпы в аппарате. Достоинство агитаторов с импеллерной мешалкой — интенсивная аэрация и перемешивание пульпы. Недостаток об­щий для всех механических перемешивателей — сравнительно высокий расход электроэнергии.





Рисунок 10. Чан с импеллерной мешалкой


Ко второму типу чанов относится аппарат с центральным аэролифтом — пачук.

Пачук рисунок 11 представляет собой высокий ци­линдрический чан с коническим днищем. Диаметр чана обычно в 3 раза меньше высоты. В центре чана установлена открытая с обеих сторон аэролифтная труба. Внутрь этой трубы на 1/2— 2/3 ее высоты введена другая труба меньшего диаметра, служащая для подвода сжатого воздуха. Работа аппарата состоит в следую­щем. В пачук, наполненный пульпой, по внутренней трубе нагнетают сжатый воздух, который в виде отдельных пузырей поднимается вверх по центральной аэролифтной трубе. Благодаря этому плотность пульпы внутри центральной трубы становится меньше плотности пульпы в самом аппарате. Менее плотная пульпа поднимается по цент­ральной трубе и переливается через ее верхний край. Более плотная пульпа, не содержащая пузырьков воздуха, поступает в центральную трубу снизу. Таким образом, в аппарате устанавливается непре­рывная циркуляция пульпы.

Рисунок 11 Пачук

К преимуществам аппаратов этого типа относится возможность перемешивания густых пульп (до ж:т = 1:1), простота устрой­ства, обусловленная отсутствием движущихся частей, и интенсив­ная аэрация цианистого раствора. Последнее обстоятельство позволяет применять чаны с пневматическим перемешиванием для цианирования пульп, содержащих быстро окисляющиеся колче­даны. Недостатками рассматриваемых аппаратов являются: необходимость помещений большой высоты, и заили­вание нижней части аппарата в случае прекращения дутья.

^ Чан с центральным аэролифтом и гребковой мешалкой рисунок 12 представляет собой цилиндрический аппарат с плоским днищем



Рисунок 12 Чан с центральным аэролифтом и гребковой мешалкой
днищем.


В центре чана находится аэролифтная труба 1, на ниж­нем конце которой расположена гребковая мешалка 2. В аэролифтную трубу сверху введена труба для подачи сжатого воздуха. От верхнего конца аэролифта отходят два распределительных желоба 3, которые имеют небольшой уклон к периферии чана и ряд отверстий по дну. Желоба расположены перпендикулярно к на­правлению грабель и остаются все время над поверхностью пульпы. При медленном вращении центральной трубы (3—6 об/мин) гребковая мешалка перемещает осевшие на дно аппарата твердые частицы пульпы к центру чана, где они засасываются в аэролифтную трубу. Поднимаемая аэролифтом пульпа переливается в рас­пределительные желоба и, вытекая при вращении желобов через отверстия в их днище, распределяется по поверхности чана. Твер­дые частицы вновь осаждаются на дно аппарата, подгребаются к аэролифтной трубе, и таким образом устанавливается непрерыв­ная циркуляция пульпы. Основное достоинство этих ап­паратов— их небольшая вы­сота и хорошая аэрация пульпы. К недостаткам этих чанов относится постепенное накопление в них крупных тяжелых частиц, что заста­вляет периодически прибе­гать к очистке аппарата.

^ Чаны с периферическими аэролифтами и импеллерной мешалкой — дальнейшее усо­вершенствование рассмотрен­ных выше чанов с импеллерной мешалкой рисунок 13. Эти чаны помимо центральной трубы и импеллерной мешалки, имеют че­тыре аэролифта, расположен­ных по окружности чана у его стенок. Аэролифты в верхней своей части изогнуты под углом 90° и присоединены к центральной трубе. В результате этого пульпа циркулирует как через боковые патрубки центральной трубы, так и через периферические аэролифты. Из всех рассмотренных выше чанов эти аппараты отличаются наиболее высокими аэрационными характеристиками, а следовательно, и наибольшей производи­тельностью.




Рисунок 13. Чан с периферическими аэролиф­тами и импеллерной мешалкой


Экспериментальная часть.


Описание экспериментальной установки


Экспериментальная установка для исследования процесса цианидного выщелачивания золота из руд и концентратов представлена на рисунке 14. В колбу 1 загружается пульпа золотоносного концентрата. Перемешивание пульпы производится при помощи магнитной мешалки 2, 3. В пульпу погружены стеклянные трубки 4, 5, 6. Трубка 6 предназначена для подачи воздуха, 5 для создания давления в системе, 4 для отбора пробы пульпы по ходу выщелачивания. Все три трубки должны быть постоянно погружены в пульпу Воздух и кислород подается в систему через поплавковые расходомеры 7. Кислород подается из баллона 8 через редуктор 9. Воздух подается компрессором 10. Для фильтрации пробы пульпы предназначена воронка Бюхнера 11 с колбой Бунзена 12. Шланги для подачи воздуха, обогащенного кислородом 6, для создания давления в колбе для выщелачивания 14 и вакуумный шланг для создания вакуума в колбе Бунзена пропущены через стенки вытяжного шкафа 13, который должен быть постоянно закрыт в течении всего опыта. Вентиляция при этом должна быть выключена. Для создания давления в колбе шланг 5 зажимается зажимом 15.





Рисунок 14 Экспериментальная установка для исследования процесса цианидного выщелачивания золота из руд и концентратов


Порядок выполнения работы.


  1. Собрать экспериментальную установку. Испытать герметичность всех соединений. Для этого подать минимальный расход воздуха пережать шланг 14 и заткнуть трубку 4. Нигде в местах соединений не должен проходить воздух.

  2. Проверить надежность установки оборудования, чтобы исключить падения стеклянных колб с цианидами

  3. Перед тем как проводить опыт потренироваться в порядке выполнения работы по пунктам 4-15 с использованием не токсичных материалов по заданию преподавателя. В качестве «самородков» можно использовать медные опилки (перемешанные с песком), для выщелачивания – раствор серной кислоты.

  4. Получить в установленном порядке материалы для проведения опытов – золотоносный песок или металл. Песок должен содержать частицы не более 1/4 – 1/2 от диаметра трубки 4 во избежание ее засорения. Для этого песок просеять через соответствующее сито. «Самородки» должны также иметь соответствующий размер, поэтому лучше использовать искусственный песок.

  5. Рассчитать необходимый для выщелачивания расход раствора цианида заданной концентрации согласно стехиометрии и с учетом избытка цианида по заданию преподавателя. Рассчитывать на 1-2 литра раствора

  6. Рассчитать соотношение расхода технического кислорода из баллона и воздуха из компрессора исходя из заданного преподавателем содержания кислорода в дутье.

  7. Будучи в первой детоксикационной зоне надеть резиновые перчатки и респиратор (противогаз)

  8. Приготовить раствор цианида исходя из массы, полученной расчетом. Работать под вытяжкой. Предельно осторожно не допуская попадания цианида во внешнюю среду. Все инструменты, бывшие в контакте с цианидом поместить в эксикатор для последующей нейтрализации и закрыть притертой крышкой

  9. Загрузить в колбу 1 песок и раствор цианида, еще раз проверить надежность всех креплений и коммуникаций, включить магнитную мешалку, закрыть вытяжной шкаф.

  10. Осторожно подавать воздух, обогащенный кислородом не допуская резких скачков расхода

  11. Периодически, каждые 30-40 мин производить отбор пробы пульпы для определения содержания золота в растворе. Для этого установить минимальный расход воздуха и перекрыть зажим 15. За счет увеличения давления в колбе раствор по трубке 4 поступит в воронку Бюхнера. Включить вакуумный насос для создания вакуума в колбе Бунзена. Следить за набором фильтрата в колбе Бунзена до тех пор, пока не наберется 50-100 мл раствора. Если раствор 20-30 сек не выходит из трубки 4, значит, она забилась. В этом случае следует вынуть пробку из колбы 1 заменить на другую с трубками большего диаметра. Вообще стараться подобрать при работе на не токсичных материалах такие трубки, которые бы не забивались данным песком.

  12. Отключить подачу воздуха, выровнять давление в колбе 1 с атмосферным открыв зажим 15. Приоткрыть вытяжной шкаф (работать в перчатках и респираторе) отсоединить воронку и перелить содержимое колбы Бунзена через вакуумный сосок в специальную емкость в вытяжном шкафу. Емкость подставить по кислотный кран, находящийся также в вытяжном шкафу как можно ближе в вытяжному отверстию. В емкость поместить индикаторную бумажку.

  13. Удалить из помещения всех лиц, не имеющих отношение к нейтрализации пробы. Оставшимся (максимум 2-3 чел) надеть изолирующие противогазы.

  14. Плотно закрыть вытяжной шкаф и медленно начать подавать 10% раствор кислоты (соляной, серной) в емкость с пробой с помощью крана, находящегося вне вытяжного шкафа по трубке, проходящей через стенку шкафа. Визуально наблюдать за выделением паров синильной кислоты и за цветом индикаторной бумажки в емкости. Приливать кислоту до уровня РН-среды 3-4. Выждать 15-20 минут после окончания выделения циановодорода для полного удаления его следов из вытяжного шкафа.

  15. Приоткрыть вытяжной шкаф и поставить емкость с пробой на плитку. Выпарить пробу до суха при постоянном помешивании (не более 120-1300С). Выдержать ее под вытяжкой 5-10 мин для остывания и удаления паров. Вынести емкость с пробой из шкафа. Закрыть вытяжной шкаф. Собрать в огнеупорный тигель сухой остаток и поместить в муфельную печь, нагретую до 10000С.

  16. Через 10-15 мин извлечь из печи тигель, остудить и достать королек металла. Промыть металл дистиллированной водой, высушить и взвесить на аналитических весах с точностью до 4 знака. Результат записывать в таблицу 6.

  17. Отобрать в течении опыта 3-4 пробы. По окончании опыта, если извлечение золота достигло 90-95% отфильтровать всю пульпу и произвести нейтрализацию фильтрата. Параллельно во вторую емкость положить колбу 1, 12, трубку 4, 5, воронку 11, в третью емкость поместить отфильтрованный песок и произвести их нейтрализацию по пункту 14. Если извлечение 90-95 % не достигнуто, то оставить установку под вытяжкой до следующего занятия.

  18. Упарить весь фильтрат, собрать сухой остаток, приобщить туда же корольки, полученные из проб и проплавить. Слиток золота сдать в установленном порядке.

  19. Повторить опыт при другом отношении Ж:Т, концентрации цианида, концентрации кислорода в дутье

  20. По завершении опытов выйти в первую детоксикационную зону, вымыть руки, будучи в перчатках, снять и сложить в специальный ящик средства индивидуальной защиты для утилизации. Перейти во вторую детоксикационную зону, вымыть с мылом руки и лицо, также произвести санацию полости рта. Лицам, производившим нейтрализацию, дополнительно принять душ и сдать спецодежду.


Обработка экспериментальных данных


  1. Рассчитать объем раствора цианида и массу КСN и NaOH для выщелачивания и пересчитать концентрацию цианида по формулам:


М (КСN, NaСN) = ( М (Au) * 4 * Ar (Au) / Mr (КСN, NaСN) ) * Kизб (6)


где: М (КСN, NaСN) - масса КСN, NaСN, грамм

М (Au) – масса золота, добавленного в песок ( 10-30 грамм на 100 грамм песка)

Ar (Au) – атомная масса золота = 197 грамм/моль

Mr (КСN, NaСN) ) – молекулярная масса (КСN - 65, NaСN - 49)

Kизб – коэффициент избытка = 1,1-1,9


Для предупреждения гидролиза цианида в раствор добавляют щелочь (NaOH или КОН). Масса щелочи равна массе цианида.


V (КСN, NaСN) = Mпеска * Ж:Т (7)


где: Mпеска – масса песка, грамм

Ж:Т – отношение жидкого к твердому, задается преподавателем (1-10)


С (КСN, NaСN) = М (КСN, NaСN) / V (КСN, NaСN) (8)


где: С (КСN, NaСN) – концентрация цианида, (не допускать содержания цианида более 0,1 г/мл, если получиться больше предупредить преподавателя и внести соответствующие поправки)


  1. Рассчитать концентрацию кислорода в дутье, в долях по формуле:


О2дутья = (Vкисл * О2кисл + Vвозд * О2возд) / (Vкисл + Vвозд ) (9)


где: Vкисл, Vвозд – объемный расход воздуха и кислорода, м3

О2кисл О2возд – концентрация кислорода в воздухе и в техническом кислороде, в долях


  1. Рассчитать концентрацию золота в растворе по формуле:


СAu = mk / Vп (10)


где: mk – масса королька золота из пробы, грамм

Vп – объем пробы, мл


Таблица 6

Условия и результаты цианирования золотоносных концентратов и руд методом перемешивания


Условия выщелачивания

Время, мин

СAu, г/мл

ХAu, %

Au, г/мл*мин

выщ, мин

Ж:Т

О2дутья

С (КСN, NaСN)

Re

S / S0






























































































  1. Рассчитать массу золота, перешедшего в раствор и степень извлечения золота по формулам:


МAu = СAu * Vпульпы (11)


где: МAu - масса золота в пульпе, грамм

Vпульпы – объем пульпы, г/мл


ХAu = ( МAu / М (Au)) * 100% (12)


  1. Построить график зависимости концентрации золота в растворе от времени. По нему найти время выщелачивания выщ, время, по истечении которого дальнейшее увеличение концентрации золота незначительно. Построить касательные к этому графику в нескольких точках. Найти скорость реакции выщелачивания как тангенс угла наклона касательных Au. Построить график зависимости скорости реакции от времени.

  2. Рассчитать критерий Рейнольдса для потока кислорода при выщелачивании и отношение площади сечения выщелачивателя к площади сечения трубки - аэратора 6. по формулам:


 = Q / 0,785 * dср 2 (13)


где: Q – расход воздуха, м3

dср – средний диаметр колбы 1, м


Re =  * d *  /  (14)


где:  - плотность жидкости, кг/м3

 - вязкость жидкость, Па*с


S / S0 = dср 2 / d 2 (15)


где: d – диаметр трубки – аэратора 6.


  1. На основе полученных экспериментальных данных при помощи математического пакета статистической обработки данных вывести многофакторную зависимость типа: степень извлечения золота = f (Re, Т:Ж, С (КСN, NaСN), S / S0 ), время выщелачивания = f (Re, Т:Ж, С (КСN, NaСN), S / S0 )


Вопросы допуска


1. Какова цель работы ?

2. Ход выполнения работы ?

  1. Какие закономерности исследуются в данной работе ?


Контрольные вопросы


  1. Что такое цианирование ? Какие реакции протекают при этом ?

  2. В чем заключается сущность выщелачивания перемешиванием ?

  3. Опишите влияние аэрации пульпы и концентрации цианистых растворов на процесс.

  4. Опишите влияние отношения Ж:Т на процесс. Как оно объясняется ?

  5. Опишите схемы периодического и непрерывного цианирования. В чем их достоинства и недостатки ?

  6. Опишите конструкцию и принцип действия пачуков

  7. Опишите конструкцию и принцип действия чанов-сборников и чанов с импеллерной мешалкой

  8. Опишите конструкцию и принцип действия чанов с центральным аэролифтом и гребковой мешалкой и чанов с периферийным аэролифтом и импеллерной мешалкой

  9. Какие закономерности были получены и сделаны выводы ?



^

Лабораторная работа № 3

Изучение влияния условий выщелачивания просачиванием на общие показатели процесса



(2 часа)


Цель работы: Освоение методики изучения кинетики растворения золота в цианидных растворах и определения параметров песков, влияющих на параметры выщелачивания. Исследование влияния параметров используемых материалов золотоносных концентратов на степень перехода металла в раствор при выщелачивании просачиванием.


Теоретическая часть.


Выщелачивание просачиванием раствора применяется для обработки руд, легко доступных проникновению цианистых рас­творов к частицам золота при относительно крупном помоле. Такое измельчение руды позволяет осуществлять просачивание растворов через значительный слой руды. Для этого способа обра­ботки руд один из главных показателей — общее количество рас­творов, просачивающихся через песок в течение определенного времени (т.е. скорость просачивания), которое зависит от гранулометрической характеристики обрабатываемого мате­риала и способа его загрузки в чан. Скорость просачивания обычно измеряется в сантиметрах в час. Хорошей скоростью просачива­ния считается 5 см/ч. Скорость просачивания в общем виде может быть охарактеризована уравнением Дарси:


Q = - K * A * p /  * h (1)


где: Q—скорость просачивания;

К — константа проницаемости постели;

А — площадь сечения столба загрузки;

р — падение давления при протекании через постель; .

h — высота столба загрузки (постели);

 — вязкость раствора.


Константу проницаемости в каждом отдельном случае ее следует определять экспериментально.


^ Факторы влияющие на цианирование просачиванием


Порозность руды. Для условий пропитывания кусков руды выщелачивающим раствором весьма существенное значение имеет структура отдель­ных кусков руды (трещины, капиллярные каналы). Наряду с этим существенное значение для просачивания раствора имеет харак­тер взаимного расположения кусков или частиц обрабатываемого материала при укладке в чан, размер межчастичных пор, до­ступных заполнению раствором. Для наглядной геометрической характеристики расположения частиц обычно вводится представление об элементарных ячейках, определяющих расположение частиц. Форма этих ячеек характе­ризуется сечением по плоскостям, проведенным через центры частиц, которые условно приняты шарообразной формы и одинако­вого размера рисунок 15. Объем пустот будет наибольшим в случае кубического расположения частиц и составит 47,64% от общего объема; при ромбоэдрическом расположении объем составит 25,96%. Определение порозности загрузки зернистого материала важно для практической оценки количества раствора, вмещающегося при пропитывании измельченной руды. Зная плотность материала и порозность, можно найти количество воды или цианистого раствора, необходимое для запол­нения пор и для вытеснения при последующей промывке - Мс по формуле:


Мс = П * 100 / (100 – П) * Н (2)


где: П – порозность песка, %

Н – насыпная масса песка, т/м3


. Так, для ромбоэдрического расположения частиц порозность - 26% и при плотности материала 2,7 получаем количество раствора, заполняющего поры: Мс = 26*100 / ((100-26)*2,7) = 13,1% от массы твердого. В случае кубического расположения частиц порозность будет Мс = 47,5*100 / ((100-47,5) * 2,7) = 38,5%.





Рисунок 15. Укладка шарообразных частиц:

а — кубическая порозность 47,64%; б — ромбическая порозность 25,96%


Порозность также зависит от предварительной классификации песка. Если материал однороден по своему гранулометрическому составу порозность скорость просачивания и извлечение золота выше. Процесс идет равномернее. Неоднородный по диаметру частиц материал напротив ухудшает показатели. Кроме того, песок по возможности должен быть отделен от ила и первичных шламов. В среднем можно считать, что однород­ный по размерам хорошо классифицированный песок удерживает влаги —10%, смешанный по крупности (без ила) —15% влаги. Песок, неоднородный по крупности, в зависимости от содержания ила удерживает - 30% влаги и более.


^ Смачиваемость руд. Проникновение растворителя в поры и каналы руды связано с движением жидкости по этим каналам и с диффузией, как самого растворителя, так и продуктов взаимодействия реагентов с мине­ралами. При этом значительную роль играют капиллярные явле­ния, основанные на смачивании частиц руды раствором. Пропи­тывание породы раствором за­висит от того, насколько гид­рофильна ее поверхность. По­этому для проникновения раствора большое значение имеет воздействие реагентов, приводящее к фиксации на минеральной поверхности ак­тивных веществ. Образование последними гидрофильной плен­ки способствует смачиванию минеральной поверхности раст­вором и проникновению его во все поры, трещины и капилляр­ные каналы.

^ Газы в порах руд. Успех выщелачивания определяется также растворимостью в выщелачивающем растворе газов, заключенных в пустотах, порах, капиллярах и адсорбированных поверхностью минералов. Растворение газа, содержащегося в каналах и порах руды, может значительно ускорить пропитывание материала растворами.


^ Конструкция чана просачивания. Цианирование методом просачивания (перколяция) основано на контакте цианистых растворов с частицами руды и золота, во время которого происходит растворение золотинок, и последу­ющей естественной свободной фильтрации растворов через слой измельченной руды (песка). Для этого пески загружают в вышелачивательный чан, имеющий фильтрующее днище рисунок 16, заливают цианистым раствором, который дренируют через опре­деленный промежуток времени. Затем содержимое чана промывают сначала более слабым раствором по сравнению с первоначальным, а затем водой для окончательной отмывки перешедшего в раствор золота и свободного цианида, оставшегося в удержанной песком влаге.

6500




Золотосодержащие растворы, пройдя через толщу песков, вытекают через кран, установленный в стенке чана между дном и фильтром, и направляются на осаждение из них золота. Обез­воженные и обеззолоченные пески через отверстие в днище выгру­жают и транспортируют в отвал. Выщелачивание просачиванием представляет собой наиболее простой и дешевый способ цианирования. Он требует крайне несложного оборудования и по сравнению с процессом выщела­чивания перемешиванием очень небольшой затраты энергии. Чаны для выщелачивания песков проса­чиванием изготовляют из дерева или листовой стали.

П
Рисунок 16. Чан для цианирования просачи­ванием

ре­имущество деревянных чанов — в их меньшей стоимости и про­стоте сборки, которую можно осуществлять на месте. Главные недостатки деревянных чанов — впитывание растворов стенками и возможность утечки растворов через щели. Железные чаны из 5—l0-мм стали дороже деревянных, но они прочнее их, могут быть изготовлены весьма большой емкости и почти исключают утечку растворов.



Обычно на предприятиях с небольшой производительностью вместимость чанов находится в пределах 75—100 т песков, на больших предприятиях емкость чанов доходит до 800 т песков. Глубину чана берут в зависимости от фильтрующей способности песков; ее можно, поэтому взять тем больше, чем выше скорость просачивания. В среднем ее принимают в пределах 2—2,5 м. Для чисто кварцевых руд глубина чана может быть доведена до 3,5—4 м, а для медленно фильтрующих материалов она уменьшается до 1,5 м. Диаметр чана определяется исходя из заданной емкости, поэтому он изменяется в широких пределах.

Обычно чан для выщелачивания имеет ложное дно, которое служит фильтром. Этот фильтр сооружают из брусьев, уклады­ваемых параллельно. На нижний ряд брусьев перпендикулярно к ним накладывают второй ряд брусьев меньшего сечения и на меньшем расстоянии один от другого. На верхний ряд брусьев настилают сшитый из холста круг. Края холста уплотняют у сте­нок чана. На холст настилают циновки или маты, на которые на­кладывают планки перпендикулярно ряду брусьев, лежащих под холстом. Вместо брусчатой решетки для фильтров иногда приме­няют ложные днища из досок с просверленными отверстиями.

Для выгрузки обработанного песка в дне чана устраивают выгрузные отверстия — люки диаметром 375—400 мм, плотно закры­ваемые чугунными крышками. Для выпуска растворов под филь­тром у самого дна в стенке чана делают одно или несколько от­верстий, в которые вставляют железные трубы диаметром 25—75 мм с кранами.

Чаны располагают на опорных балках, укладываемых на расстоянии 50 см одна от другой. Балки лежат на деревянных, каменных или металлических фундаментах. Высота фундамента и его конструкция должны позволять осуществлять выгрузку выщелоченных песков и транспортировку их в отвал.

Скорость просачивания растворов определяется величиной и формой частиц, степенью их однородности, методом укладки, а также высотой нагрузки, давлением и температурой.

^ Системы загрузки чанов

Для загрузки песков в чаны применяются различные способы укладки.

При механической загрузке пески доставляются с помощью системы ленточных транспортеров. Пески можно загружать в лю­бой чан из тех, над которыми в это время установлены транспор­теры. Разгрузка осуществляется с помощью специальной раз­грузочной тележки, передвигающейся по рельсам, проложенным по обе стороны от ленты.

Гидравлическую загрузку песков применяют для продуктов мокрого измельчения и классификации. Полученные в результате классификации пески очень часто разбавляют водой и самотеком по желобам транспортируют в чан через распределительное уст­ройство. Пески осаждаются в чане, избыток воды стекает через кольцевой желоб. После заполнения чана пески обезвоживаются естественной фильтрацией через фильтр ложного дна.

Загрузка при помощи желобов осуществляется или через один желоб над каждым чаном, или через четыре радиальных желоба над каждым чаном.

Направление движения выщелачивающих растворов может быть сверху вниз (нисходящее), снизу вверх (восходящее) или смешанное. Чаще всего практикуется заливка растворов и проса­чивание их вниз через нагрузку под действием гравитационной силы. Недостаток этого способа — быстрое заиливание поверх­ности фильтра дисперсными частицами руды, увлекаемыми раство­рами при движении сверху вниз. Движение растворов под неко­торым напором снизу происходит быстрее естественной фильтра­ции. Кроме того, находящийся в порах нагрузки воздух легче вытесняется, не происходит забивки пор фильтра. При движении растворов снизу вверх они удаляются сверху чана по кольцевому желобу. Подача растворов снизу сложнее, требует напорных ба­ков или насосов и поэтому применяется редко.


Экспериментальная часть.


Описание экспериментальной установки


Установка, представленная на рисунке 17 состоит из двух соединенных между собой сосудов емкостью 1-2 литра. В сосуд (1) загружается навеска песка из которой будет проводится выщелачивание (2). Туда же заливается цианидный раствор (3). Жидкость будет постепенно фильтроваться через слой песка и проходя через кран (5) попадет в накопитель фильтрата (6). Сосуды сообщаются с атмосферой трубкой (4). В верхнюю часть емкости (1) подсоединен шланг по которому и кислородного баллона подается кислород. Давление контролируется манометром (7).

Дополнительно к экспериментальной установке необходима емкость с для определения водопоглощения песка и емкость для определения его насыпной плотности, сита с различным размером ячеек.


Порядок выполнения работы.


Работа выполняется параллельно с работой № 2, чтобы сократить время пребывания людей в непосредственной близости к токсичным материалам.


  1. Рассеять песок на фракции с диаметром частиц 0-0,25; 0,25-0,5; 0,5-1,0; 1,0-2,0; 2,0-3,5; 3,5-4,5; 4,5-5,5. Взять определенный объем каждой фракции и взвесить. Засыпать пробу песка в емкость, взять некоторое количество воды известного объема и заливать ее в емкость до тех пор, пока вода полностью не покроет песок. Результаты – объем поглощенной песком воды и массу песка определенного объема записать в таблицу 7. Измерить диаметр емкости для выщелачивания.

  2. Собрать экспериментальную установку. Испытать герметичность всех соединений. Для этого подать минимальный расход кислорода. Нигде в местах соединений не должен проходить газ.






Рисунок 17 Экспериментальная установка для изучения процесса цианирования золотоносных концентратов и песков методом просачивания


  1. Проверить надежность установки оборудования, чтобы исключить падения стеклянных колб с цианидами

  2. Перед тем как проводить опыт потренироваться в порядке выполнения работы по пунктам с использованием не токсичных материалов по заданию преподавателя. В качестве «самородков» можно использовать медные опилки (перемешанные с песком), для выщелачивания – раствор серной кислоты.

  3. Получить в установленном порядке материалы для проведения опытов – золотоносный песок или металл.

  4. Рассчитать необходимый для выщелачивания расход раствора цианида заданной концентрации согласно стехиометрии и с учетом избытка цианида по заданию преподавателя.

  5. Будучи в первой детоксикационной зоне надеть резиновые перчатки и респиратор (противогаз)

  6. Приготовить раствор цианида исходя из массы, полученной расчетом. Работать под вытяжкой. Предельно осторожно не допуская попадания цианида во внешнюю среду. Все инструменты, бывшие в контакте с цианидом поместить в эксикатор для последующей нейтрализации и закрыть притертой крышкой

  7. Загрузить в емкость 1 песок и раствор цианида. Установить определенное давление кислорода и оставить до того момента, когда раствор полностью перейдет в емкость 6. Засечь время просачивания прос. Измерить объем фильтрата Vф. Отобрать пробу фильтрата и проанализировать ее на содержание золота по пунктам 13-16 лабораторной работы №2. Результаты занести в таблицу 8

  8. Провести нейтрализацию всех материалов и оборудования, а также получить из фильтрата золотой слиток по пункту 18 и сдать в установленном порядке

  9. Повторить опыт с песком другой фракции, с другой концентрацией цианида, другим давлением кислорода и другой высотой песка в емкости по заданию преподавателя.


Таблица 7

Гидродинамические показатели песков различной фракции


Фракция, мм

0-0,25

0,25-0,5

0,5-1,0

1,0-2,0

2,0-3,5

3,5-4,5

4,5-5,5

Насыпная плотность, кг/ м3






















Водопоглощение МС, %






















Порозность П, %























Таблица 8

Результаты цианирования золотоносных концентратов и руд методом просачивания


Фракция, мм

С (КСN, NaСN)

прос, мин

СAu, г/мл

Vф, мл

ХAu, %

прос, мл/м2*мин































































1   2   3   4   5   6   7   8



Скачать файл (14335.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации