Технологические параметры процесса сорбционного выщелачивания

⇐ ПредыдущаяСтр 18 из 21Следующая ⇒

Сорбцию золота и серебра из пульпы с применением сорбентов в настоящее время осуществляют двумя путями: после операции предварительного цианирования или совмещением процессов цианирования и сорбции.

В присутствии сорбента идут два совмещенные во времени процесса - растворение благородных металлов и сорбция их на ионит или активный уголь, т.е. процесс сорбционного выщелачивания. Только после предварительного цианирования в процессе сорбции в присутствии сорбента протекает процесс дорастворения золота.

Исследования и практика работы показали, что при прочих равных условиях емкость сорбента тем выше, чем больше концентрация золота в жидкой фазе пульпы. Поэтому перед выводом насыщенного сорбента из процесса он должен контактировать с цианистой пульпой, в растворе которой имеется достаточно высокая концентрация золота.

Это достигается тем, что руду или концентрат перед сорбционным выщелачиванием подвергают операции предварительного цианирования. В этом случае часть или большая половина золота из твердой фазы переходит в раствор с максимальной концентрацией его в жидкой фазе. Процианированная таким образом пульпа поступает в процесс сорбционного выщелачивания, где происходит дорастворение золота и его сорбция на активный уголь.

Предварительное цианирование пульпы осуществляется в том случае, если в руде или концентрате отсутствуют поглотители цианида, углистые вещества, способные сорбировать растворенное золото, а также в случае, когда процесс цианирования не осложняется большим содержанием окисленных минералов меди, цинка и других цветных металлов.

При обработке золотосодержащих материалов, в которых имеются углистые вещества или другие минералы, затрудняющие процесс растворения золота, операцию предварительного цианирования не проводят, и тогда цианирование ведут в присутствии сорбентов, т.е. осуществляют прямой процесс сорбционного выщелачивания благородных металлов. В этом случае ионит или активный уголь являются более сильными конкурентами природных сорбентов.

Процесс растворения золота идет в диффузионной области, т.е. скорость процесса растворения зависит от скорости диффузии растворителей и продуктов реакции. Если скорость диффузии растворителей — участников реакции обмена больше, чем скорость диффузии продуктов реакции, то введенный в систему сорбент способствует ускоренному отводу из реакционной зоны цианистых анионов золота по схеме:

2Au + 4NaCN + Н2О + О = 4Na+2[Au(CN)₂] + 2OH

Иными словами, присутствие сорбента в пульпе устраняет лимитирующую стадию диффузионного процесса, а именно, увеличивает скорость диффузии аниона 2[Au(CN)₂] из зоны реакции путем поглощения его сорбентом.

В результате этого создаются хорошие условия для растворения золота. Воздействие сорбента па скорость растворения продолжается до тех пор, тюка весь процесс не станет лимитироваться диффузией цианида к поверхности частиц золота, а это происходит тогда, когда содержание золота в твердой фазе становится незначительным.

Предварительное цианирование

Операция предварительного цианирования проводится в 6-секционном аппарате выщелачивания. Для удобства пользования и нумерации каждую секцию называют пачуком. Из первого пачука во второй пульпа попадает через нижнее отверстие в перегородке, из второго в третий пачук — через верхнюю кромку перегородки переливом, в четвертый — через нижнее отверстие в перегородке и т.д. Такое движение пульпы в пачуках цианирования позволяет исключить проскок непроцианированного материала.

В 1-й пачук подается крепкий раствор цианистого натрия насосом-дозатором, установленным у расходного чана цианидного раствора в реагентном отделении. Дозировка цианистого раствора производится в таком количестве, чтобы в пульпе поддерживать концентрацию NaCN не менее 0, 25-0, 3%. Цианирование проводится в режиме интенсивной аэрации и перемешивания воздухом пульпы.

При проведении операции предварительного цианирования очень важно следить, чтобы в процесс подавалась пульпа с плотностью не менее 50% тв., в противном случае при перемешивании сжатым воздухом в пачуках начинается обильное пенообразованис, что мешает обслуживанию и не позволяет нормально контролировать процесс.

Извлечение золота в раствор пульпы при предварительном цианировании составляет не менее 50-60%.

Растворение золота проходит очень быстро и через два часа концентрация золота в растворе пульпы достигает 50-60 г/м³ при содержании золота в концентрате 100 г/т. Если из концентрата за 2-4 часа растворяется более 50% золота, то не имеет смысла вести процесс цианирования дольше, так как дальше происходит уменьшение скорости растворения золота, но зато начинают активно взаимодействовать с цианидом медные и цинковые минералы. В 1-й пачук цианирования подается раствор цианида с концентрацией 20% по NaCN.

Десорбция металлов с угля

В процессе сорбционного выщелачивания уголь, перемещаясь от последнего аппарата сорбции навстречу потоку пульпы, насыщается золотом, серебром, а так же ионами тяжелых металлов. Наряду с этим, к концу сорбции присутствующие в жидкой фазе пульпы простые CN^- ионы, а также кремнезем, масла, ксантогенаты и другие растворимые органические вещества подавляют сорбционную активность угля, забивая поры сорбента.

Такой уголь необходимо выводить из процесса и, либо сжигать с последующей плавкой на черновой слиток золота, либо подвергать регенерации, обрабатывая растворами реагентов с целью снятия с него благородных металлов. Так как сжигать уголь нерационально из-за его высокой стоимости, то в большинстве случаев уголь подвергается регенерации. В настоящее время основным методом десорбции металлов с угля, который широко применяется на ЗИФ, является процесс элюации. Вещества, с помощью которых с угля десорбируются металлы, называются элюентами. Наиболее рациональными и эффективными элюентами, нашедшими применение на практике признаны цианистый натрий, едкий натр, жидкий безводный аммиак.

Наиболее простейшим и менее опасным элюентом является гидроксид натрия NaOH. Раствор, содержащий 4-6 г/л едкого натра, подогревается в автоклаве до температуры 175-185°С с одновременным повышением давления среды и прокачивается через герметичный аппарат с насыщенным углем. Процесс элюации благородных металлов длится 50-70 минут. Действие гидроксильных ионов в процессе десорбции объясняется следующим образом: ионы ОН- нейтрализуют на поверхности угля активные группы основного характера, но, с другой стороны, ионизируют кислые поверхностные группы угля. Благодаря этому уголь приобретает в целом отрицательный заряд, который вследствие проводниковых свойств угля распространяется на весь его каркас. В результате этого, за счет действия электростатических сил отрицательно заряженные анионы золота Au(CN)₂^- и серебра Ag(CN)₂^-отталкиваются с поверхности угля в объем раствора. При указанных условиях в элюат переходит 98-99% золота и 80-90% серебра.

Регенерация угля

Снять с активного угля золото и серебро методом высокотемпературной десорбции еще не значит восстановить его сорбционные свойства. После десорбции на поверхности и в порах угля остаются различные примеси, адсорбированные из цианистого раствора пульпы, органические вещества, тонкие шламы и илы, остатки реагентов и масел.

Отрицательное влияние щелочи при высокой температуре процесса десорбции объясняется тем, что попавшие в поры угля тонкие шламы силикатов и алюмосликатов частично растворяются, образуя гели, закупоривающие поры угля. Для удаления из пор угля гелей и тонких шламов в конце автоклавной десорбции проводится резкий сброс давления из аппарата десорбции до атмосферного. Резкое снижение давления приводит посредством вывода парожидкостной фазы к вскипанию жидкости в порах и выбросу из них вместе с паровой фазой шламов и образовавшихся гелей. Оптимальная скорость снижения давления в аппарате десорбции составляет – 0, 15-0, 5 кг/см2/с, при 2-3-х кратном повторении.

Осуществление операции сброса давления наряду с удалением шламов из пор угля позволяет интенсифицировать скорость десорбции в конце процесса и снизить остаточные содержания золота и серебра в угле за счет осуществления конвективного (механического) переноса благородных металлов из фазы сорбента в объем элюирующего раствора. При использовании в пульповом процессе известкового молока в качестве защитной щелочи поры угля кальцинируются (на стенках пор осаждаются карбонат кальция). С течением времени поры угля полностью зарастают карбонатом кальция, что приводит к снижению удельной поверхности угля и, как следствие, к снижению скорости сорбции и рабочей емкости по золоту. Для очистки пор угля от кальция применяется обработка угля раствором соляной кислоты. Оптимальной концентрацией является 0, 7-1% раствор. Десорбция кальция проводится в колонне с углем 1-3 объемами указанного раствора в течение 1-1, 5 часа. При этом с угля десорбируется 80-85% кальция. Кислотная обработка угля проводится после автоклавной десорбции золота и серебра. Если кальция в растворе пульпы содержится много, то кислотную обработку включают в постоянную схему регенерации угля; если кальция в растворе сравнительно немного, то кислотную обработку включают в схему периодически по мере кальцинации угля.

Реактивация угля

Необходимость реактивации обуславливается тем, что при элюации золота растворами не удается вымыть из угля адсорбированные масла, ксантогенаты, кремнистые соединения, большая часть которых на угле находится в нерастворимом виде.

Реактивация угля проводится путем его обжига при температуре 650-700°С в водно-газовой среде. В этом случае все органические загрязнители угля, особенно флотационные реагенты и гумминовые кислоты, полностью выжигаются. При обжиге на поверхности угля в водно-газовой среде восстанавливаются функциональные радикалы, способные к возобновлению обмена ионов в пульпе.

Реактивацию угля проводят в специальных ретортных вращающихся печах (Рисунок 75) в непрерывном режиме с подачей в печь воды или пара. При проведении реактивации решающим фактором для удаления органики и восстановления активности угля являются температура и водно-газовое взаимодействие, которое устанавливается опытным путем.

Рисунок 75 – Печь для реактивации угля

Электрическая печь для реактивации угля состоит из толстостенной трубы (реторты), изготовленной из нержавеющей жаропрочной стали с внутренним диаметром 325 мм и длиной 6, 5 м. Реторта помещается в нагревательную камеру. Вращение реторты осуществляется электроприводом. Нагревательная камера представляет собой кожух из листовой стали, внутри которого помещаются нагреватели. Нагреватели теплоизолированы от наружной стенки кожуха легким огнеупорным кирпичом. Реторта с нагревательной камерой смонтирована на мощной опорной конструкции, предусматривающей изменение угла наклона реторты.

В загрузочное устройство печи входят бункер угля вместимостью 1000 л и шнековый питатель для подачи угля из бункера в реторту. Шнековый питатель приводится в действие электродвигателем постоянного тока через клиноременную передачу. Достоинством электропривода является то, что им можно изменять число оборотов шнека, тем самым регулируя количество подаваемого угля в реторту, т.е. имеется возможность регулировать производительность печи по углю.

При вращении реторты уголь перемещается к загрузочному концу, проходя три зоны нагрева, в каждой из которых происходят определенные превращения угля. В 1-й зоне нагрева при температуре 550-600°С происходит испарение воды из пор угля и образование водяного пара. Во второй зоне нагрева при температуре 650°С идет пиролиз — разложение органических веществ под действием высоких температур. Органические вещества, находящиеся в порах угля, разлагаются с образованием и выделением летучих веществ в паровоздушный поток, который движется по реторте. При этом в порах происходит образование реакционноспособного углерода.

В третьей зоне при температуре 550°С перегретый водяной пар взаимодействует с реакционноспособным углеродом, в результате чего происходит разблокирование поровой структуры угля. Из третьей зоны уголь поступает в разгрузочное устройство, где охлаждается до температуры 200-250°С, после чего высыпается в контейнер.

Образующиеся летучие вещества в составе паровоздушной смеси на выходе из реторты через специальный патрубок отсасываются вытяжной вентиляцией.

Процесс реактивации угля в печи осуществляется в непрерывном режиме. Производительность печи по углю от 50 до 100 кг в час.

Реактивация угля имеет несомненные преимущества и существенным образом повышает эффективность использования активированного угля.

⇐ Предыдущая 12 13 14 15 16 171819 20 21 Следующая ⇒