Конспект лекций для студентов специальности 5В070900 Металлургия Шымкент, 2020 г
Тема 4. Подготовка концентратов к выщелачиванию, выщелачивание огарка и характеристики оборудование
жүктеу/скачать 8,06 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Лекция 14.
| Тема 4. Подготовка концентратов к выщелачиванию, выщелачивание
огарка и характеристики оборудование Лекция 13. Процессы подготовки сульфидных концентратов к выщелачиванию и оборудование для обжига. Лекция 14. Конструкция и характеристики печей для обжига Лекция 15. Процесс выщелачивания огарка и характеристики оборудования для ее производства. План темы: 1.Подготовка концентратов к процессу выщелачивания 2. Обжиг сульфидных концентратов 3. Печи для обжига концентратов Перед процессом выщелачивания концентраты подвергают обжигу, которая обеспечивает полное их окисление при подаче кислорода, близкое к теоретическому, в обжиговый печь. Суммарная реакция окислительного обжига может быть записана в виде следующего уравнения: MeS + 1,5O2 = Me О + SO2, (4.1) Для окислительного обжига концентратов применяют пламенные (или муфельные) печи с ручным перегреванием материала, вращающиеся трубчатые, многоподовые механические печи, печи взвешанным и кипящим слоем. Первые два типа печей имеют существенные недостатки. В них не используется теплота реакции окисления: обжиг происходит при непрерывном подведении тепла, так как нет полного противотока газов и обжигаемого материала. Их недостатком является также трудность регулирования температуры. Перегрев ведет к спеканию материала и протеканию внутри спекшихся кусков реакций образования низших окислов извлекаемых металлов, понижающих степень извлечения их из огарка в растворы. Обжиг во вращающихся трубчатых печах. Применение вращающейся печи дает возможность осуществить непрерывный процесс и увеличить производительность обжига. Вращающаяся барабанная печь с внутренним диаметром 1,5 м и длиной 20 м при скорости вращения 1/2 об/мин и угле наклона 1,5° обжигает 4—5 т концентрата в сутки. Обжиг производится при температуре 600—700°. Барабан печи футеруется изнутри шамотным кирпичом. Во вращающихся печах механические потери сведены к минимуму, однако пылеунос в них сказывается в большей степени, чем в печах периодического действия, так как во время вращения печи часть концентрата находится во взвешенном состоянии и может быть унесена с печными газами. Поэтому при работе с вращающимися печами необходимы хорошо налаженные пылеулавливающие устройства. Схема обжига во вращающейся печи с пылеулавливанием показана на рис. 4.1. Из бункера 1 концентрат шнеком 2 подастся в загрузочную воронку печи 3. Одновременно из бункера поступает также и пыль. Пройдя через печь 4, огарок поступает в холодильник 5 и дальше на транспортер 8, подающий его на выщелачивание. Пыль улавливается в пылевой камере 6 и в электрофильтрах 7. Продукты горения, пройдя пылеулавливающие устройства, выбрасываются в атмосферу дымососом. Рис. 4.1 Вращающая печь для обжига Более совершенны многоподовые механические печи, в которых газы пронизывают (в моменты пересыпания с пода на под) весь движущийся им навстречу материал. Благодаря этому рационально используется тепло и процесс обжига протекает самопроизвольно за счет теплоты реакции. Обжиг в многоподовых печах с механическим перегребанием. Как известно, печи этого типа наиболее часто применяют для обжига пирита, медных и цинковых сульфидных концентратов. (Рис. 8.1) Обжиг производят в 8—12- и 16-подовых печах с внутренним диаметром от 4 до 5,4 м. Полый охлаждаемый воздухом центральный вал с гребками вращается со скоростью % — 1 об/мин, перемещая материал от центра к периферии или от периферии к центру к отверстиям, через которые он ссыпается на нижележащий под. Хорошее перемешивание, а также интенсивное окисление во взвешенном состоянии в моменты пересыпания шихты с пода на под обеспечивают полный обжиг концентрата в печах данного типа. Необходимая температура на каждом поду поддерживается регулированием подачи воздуха. При пуске печи предварительный разогрев материала производится при помощи горелок, расположенных на подах (попеременно через один под). При нормальной работе газовые горелки работают лишь на двух предпоследних подах с целью выжигания остаточной серы, содержание которой доводится до 0,05—0,25%, производительность печи составляла 25—40 кг/м2 пода в сутки. Содержание SO2 в отходящих газах составляло 4—6%. Для лучшего регулирования температуры подачу воздуха и отвод газов стали делать для каждого пода отдельно. Выпускные отверстия соединили в общий вертикальный канал. Недостатком измененного способа работы оказался увеличенный унос пыли вследствие просасывания над каждым подом большого количества воздуха. Конструкция обжиговой печи с кипящим слоем показана на рис. 4.2. Печь представляет собой цилиндрическую вертикальную шахту диаметром 7—8 м и высотой 8—10 м. Шахта, сваренная из стальных листов толщиной 10—12 мм, внутри футерована шамотным кирпичом. Наиболее ответственной частью печи является воздухораспределительная подина с воздушной коробкой. Подина должна быть беспровальной, жаростойкой, простои в изготовлении и обеспечивать равномерное распределение поступающего из воздушной коробки воздуха по всему сечению печи. Применяются подины металлические решетчатого типа и из жаростойкого бетона с чугунными соплами, расположенными на расстоянии 150—300 мм друг от друга. Воздух в печь подается под подину и проходит через отверстия в соплах в рабочее пространство печи, пронизывая находящийся над подиной слой материала. Этот слой движется по поду от одного конца печи к другому и «вытекает» через разгрузочное отверстие Загрузку ведут большей частью на поверхность кипящего слоя, но в некоторых случаях с помощью опущенных вниз труб — течек и непосредственно в слои. Материал поступает через одну или две форкамеры площадью 1—1,5 м2. В форкамеры воздух подается отдельно от всего пода, с большей скоростью, чем средняя по печи, чтобы предупредить «залегание» на подине загружаемого холодного концентрата.
Рис.4.2. Печь кипящего слоя Сопло состоит из стального стакана 2, который приваривается к листу, находящемуся под бетонной плитой. Воздухораспределительная крышка сопла 1, крепится стержнем 3, с помощью шайбы 4 и гайки 5. Крышка фиксируется пальцем 6. Срок службы сопел достигает 1,5 лет, а ремонт подины такой конструкции требует не более 3 суток. Живое сечение подины на отечественных заводах обычно равно 0,8%, но может достигать 1—1,2% (50 сопел на 1 пода). Высота порога, через который разгружается огарок, исоответственно высота кипящего слоя составляет 1-1,2 м
Рис. 4.3 Воздухораспределительные сопла Огарок из печи может разгружаться двумя способами — в кюбели или закрытые вагонетки или в желоб, по которому течет оборотный электролит. Образующаяся при этом пульпа передается в выщелачивательный цех. Способ разгрузки огарка определяется схемой его последующего выщелачивания. Круглая промышленная печь диаметром 6,5 м в свету и высотой 7,4 м имеет площадь пода 35 м2, объем печного пространства 230 м3 и высоту сливного порога 1 м. Воздух подается в печь под давлением 0,15—0,17 ати и выходит из сопел со скоростью 10—12 м/сек, что отвечает средней скорости восходящего потока газа в кипящем слое 10— 15 м/сек. При обжиге сульфидов тепла выделяется значительно больше, чем требуется для поддержания рабочей температуры в печи. Для соблюдения оптимального температурного режима обжига зона кипящего слоя нуждается в принудительном охлаждении. Последнее достигается различными способами, за счет испарения воды в кипящем слое путем подачи концентрата в печь в виде пульпы или впрыскиванием воды в кипящий слой, возвратом в печь холодных продуктов обжига или газов, установкой в слое водоиспарительных змеевиков либо упомянутых выше водоохлаждаемых кессонов. 30—50% выделяемого тепла может быть использовано для производства пара. Температура обжига регулируется изменением скорости загрузки концентрата при неизменной подаче воздуха и постоянном количестве тепла, отводимого принудительно из кипящего слоя. Такая регулировка легко поддается автоматизации и позволяет стабилизировать заданный температурный режим с отклонениями ±5/10°. Подсушенный до содержания влаги 6—7% концентрат загружается в печь тарельчатым или ленточным питателем через форкамеру. Огарок самотеком выгружается через сливной порог и доставляется механическим или гидравлическим транспортом в классификационное отделение. Пыль собирается в циклонах; периодически ее выгружают и присоединяют к огарку. Наряду с огарком и пылью из циклонов получается пыль из газоходов электрофильтров. Все перечисленные продукты подвергаются совместной переработке. Распределение продуктов обжига зависит от крупности частиц исходного концентрата, от режима тяги в газоотводящей системе и от удельной производительности. По данным завода «Электроцинк», которые можно считать типичными, выход продуктов обжига составляет, %: К достоинствам обжига концентратов в кипящем слое надо отнести: 1) высокую производительность, достигающую в печах с диаметром пода 5—6 м 5 т/м2 пода при кессонном охлаждении и 8 т/м2 при более интенсивном отводе тепла из кипящего слоя: высокое качество обожженного материала; повышенную концентрацию SO2 в газах (8—12%); 3) простую конструкцию печи и низкую стоимость ремонтов и обслуживания, 4) несложную подготовку концентрата к обжигу; 5) возможность использования тепла с получением более 0,8 т пара на 1 т обжигаемого концентрата; 6) возможность полной автоматизации процесса. К недостаткам этого способа следует отнести вынос большого количества пыли при переработке тонкоизмельченных флотационных концентратов и известные затруднения с обжигом неоднородных по крупности частиц. Сравнение показателей обжига цинковых концентратов в многоподовых печах, во взвешенном состоянии и в кипящем слое показывает, что печи с кипящим слоем имеют наибольшую производительность, самую высокую концентрацию SO2 в отходящих газах и минимальное количество сульфидной серы в продуктах обжига. Обожженный концентрат (огарок) по выходе из обжиговой печи КС представляет собой порошкообразный довольно абразивный материал с температурой выше 900° С. Этот материал неоднороден но крупности и содержит около 40% зерен крупнее 0,174 мм. Другой продукт обжига - циклонная пыль, которая объединяется в последующем с огарком, имеет более низкую температуру (менее 500° С) и практически однородный гранулометрический состав, так как содержание основной фракции –0.1мм достигает 98%. Пыль электрофильтров также перерабатывается вместе с огарком. Различная величина зерен продуктов обжига требует различной продолжительности выщелачивания для полного извлечения из обожженного концентрата полезных компонентов. Тонкие фракции будут выщелачиваться быстрее, крупные - медленнее. При данной продолжительности выщелачивания, которая определяется временем, необходимым для растворения преобладающей фракции материала, и ограничивается емкостью оборудования для этой операции металл может быть полностью извлечен только из этой и из более тонких фракций. В крупных фракциях материала содержится больше сульфидного металла, который должен быть возвращен на обжиг. Высокая температура огарка также осложняет дальнейшую работу с ним обслуживающего персонала. Кроме того, в процессе гидрометаллургической переработки огарок приходится транспортировать в смеси с раствором по желобам и трубам, перекачивать в виде пульпы насосами, перемешивать и перемещать в аппаратуре воздухом или механически. Наличие в огарке крупной, так называемой песковой, фракции чрезвычайно затрудняет процесс выщелачивания. Пески забивают аппаратуру и трубопроводы, оседают в желобах, вызывают поломки перегребающих механизмов. Поэтому подготовка огарка к выщелачиванию является обязательной и весьма существенной стадией производственного процесса, оказывающей большое влияние на технико-экономические показатели последующего передела выщелачивания. 2. Оборудования для процесса выщелачивания В комплекс подготовительных операций входят охлаждение, классификация и измельчение крупных фракций огарка. Во многих случаях транспортирование огарка совмещают с дополнительным охлаждением. Охлаждение огарка необходимо для удобства последующего транспортирования, проведения сухой классификации материала, взвешивания, Рис 4.4. Влияние крупности огарка на скорость нейтрализации кислот в пульпе: 1- неклассифицированный огарок; 2- фракция -0,83 0,32 мм; 3- фракция -0,32 0,21 мм; 4- фракция -0,21 0,15 мм; 5- фракция 0,15 0,104 мм; 6- фракция -0,104 0,074 мм; 7 фракция -0,074 мм. дозирования и удаления из него остатков сернистого газа, затрудняющего окислительные операции при выщелачивании. Для этого, как правило, используют аэро вода холодильники, составляющие одно целое с печами кипящего слоя, а также вода охлаждаемые транспортные средства; шнеки, скребковые и трубчатые транспортеры. В аэровода холодильниках раскаленный огарок продувают сжатым воздухом, который затем поступает в обжиговую печь, и охлаждают с помощью кессонов водой. При этом температура огарка снижается с 950-1000 до 200-250° С. На рис. 4.5 показана конструкция промышленного аэроводохолодильника. За время прохождения огарком его температура снижается до100-120° С. Рис. 4.5 Аэроводохолодильник: 1 – воздухораспределительная подина с соплами; 2 – стеновые кессоны; 3 – погруженные охлаждающие элементы; 4 – фланец примыкания холодильника к печи; 5 – воздушная камера; 6 – сливные воронки; 7 – разгрузочный бункер; 8 – рабочий люк; 9 – съемные секции для регулирования уровня кипящего слоя; 10 – люк донной загрузки Полученный в печах кипящего слоя обожженный концентрат может быть доставлен в цех выщелачивания тремя видами транспорта: механическим, пневматическим и гидравлическим. При использовании первых двух видов транспорта материал может быть предварительно хорошо подготовлен и доставлен в цех выщелачивания в виде, удобном для взвешивания, учета, дозировки и организации как периодического, так и непрерывного выщелачивания. Пневматический транспорт, однако, предпочтительнее механического из-за меньшего пылеобразования. Необходимость классификации и выделения перед выщелачиванием тонких фракций огарка вызывается тем, что последние обладают большей реакционной способностью. Так, с уменьшением размера частиц ускоряется растворение огарка в серной кислоте, быстрее и при меньшем избытке его (4-6% вместо обычных 15-20%) протекают процессы нейтрализации и гидролитической очистки растворов от примесей. На рис. 4.4 показан влияние крупности огарка на продолжительность растворения и скорость нейтрализации пульпы. Кроме то го, как указывалось выше, при выщелачивании крупных фракций образуется большое количество «песков», затрудняющих эксплуатацию оборудования и магистралей. В связи с этим в мировой практике наметилась вполне определенная тенденция к снижению крупности огарка направляемого на выщелачивание. В гидрометаллургии применяют два способа классификации огарка - сухой и гидравлический. При сухой классификации огарок просеивают на вибрационных грохотах через металлические сита или подвергают разделению в аэросепараторах. При гидравлическом способе осуществляют классификацию пульпы (смесь огарка с кислым раствором) в различных классификаторах. Первый способ имеет несомненные преимущества, так как сухая классификация, особенно в аэросепараторах, позволяет выделить более тонкие фракции обожженного материала и направить в те стадии выщелачивания, где их ценные свойства лучше всего используются (например, для нейтрализации и доводки пульпы до определенного рН). Схема сухой классификации огарка на аэросепараторах приведена на рис. 4.6. В качестве основного агрегата используют аэросепаратор с наружным диаметром 2,5 м, который состоит из внешнего и внутреннего концентрически расположенных конусов. По оси конуса проходит пустотелый вал с приемным диском и закрепленным в верхней части лопастным вентиляторным ротором. При вращении ротора со скоростью 280-320 об/мин создается восходящий воздушный поток, циркулирующий в пространстве между наружным и внутренним конусами. Материал, подлежащий классификации, попадает по пустотелому валу на приемный диск и рассеивается центробежной силой в зоне воздушного потока. Мелкая фракция выносится воздушным потоком во внешний конус сепаратора, откуда ее выгружают через шлюзовой затвор и направляют в цех выщелачивания. Крупная фракция остается во внутреннем конусе и поступает из него в шаровую мельницу сухого помола. После измельчения в мельнице огарок вновь направляют на аэросепарацию вместе с исходным материалом. Таким образом, мельница работает в замкнутом цикле с классификатором. В зависимости от характера классифицируемого материала аэросепараторы регулируют на разделение по граничному зерну крупностью 0,15-0,25 мм. Метод аэросепарации позволяет получать в готовом продукте 90-95% фракций огарка требуемой крупности, т.е. -0,15 или -0,25 мм. Он также практически исключает пылеобразование и улучшает условия труда рабочих классификационного отделения, так как выделяющаяся при этом пыль отсасывается и улавливается в рукавных фильтрах. Весь выходящий из печи огарок в обязательном порядке подвергают аэросепарации. Циклонную пыль в некоторых случаях (при отсутствии комков) направляют непосредственно на выщелачивание. Как показал многолетний опыт работы предприятий, такой способ обработки песков вполне себя оправдал. Выщелачивание песковой фракции проводят в чанах с пневматическим перемешиванием (пачуках) отработанным электролитом при кислотности 10-25 г/л, после чего пульпу классифицируют. Классификатор (рис. 4.7) представляет собой конус, изготовленный из дерева и покрытый изнутри листовым свинцом или из нержавеющей стали. Вокруг бортов конуса имеется кольцевой желоб. Внутри конуса у разгрузочного отверстия установлена диафрагма для предупреждая образования воронки при выпуске песков. Разгрузочное отверстие снабжено дисковым затвором. Изменяя высоту слоя песков в конусе, можно в известных пределах получать желаемую степень классификации огарка. Основная цель выщелачивания - возможно более полное извлечение в раствор полезных компонентов сырья при минимальном загрязнении раствора вредными примесями. Собственно выщелачиванием называют процесс избирательного растворения одного или нескольких составляющих (огарка, возгонов, пылей) с целью отделения их от пустой породы. Рис. 4.6. Аэросепаратор: 1 – полый вал; 2 – регулировочные задвижки; 3 – люки Рис. 4.7. Конусный классификатор При выщелачивании огарка, возгонов и пылей серной кислотой происходит растворение окислов металлов. Раствор отделяют отстаиванием или фильтрацией и подают на очистку от примесей, а кек после промывки направляют на дальнейшую переработку.Процесс растворения твердого тела (например, огарка) или выщелачивание из него ценного компонента можно представить следующей схемой стадии. В практике выщелачивания наиболее распространены два типа реакторов -чаны с пневматическим и механическим перемешиванием. В реакторах первого типа перемещение растворителя относительно частиц огарка достигается с помощью сжатого воздуха, в реакторах второго типа - путем вращения лопастной или винтовой мешалки. Чан с пневматическим перемешиванием, называемый иначе пачуком, показан на рис. 4.8. Пачук используют главным образом для непрерывного выщелачивания. Он представляет собой чан цилиндрической формы диаметром 3-4 и высотой 6-9 м. с коническим днищем. В центре чана установлена не доходящая до дна вертикальная труба-аэролифт диаметром 300-400 мм. В целях безопасности обслуживающего персонала реакторы закрывают крышками. Объем чанов с воздушным перемешиванием составляет 40-100 м3. Изготавливают их из дерева или листовой стали и футеруют изнутри листовым свинцом или кислотоупорным кирпичом с подслоем из полиизобутилена. Рис.4. 8 Чан с пневматическим перемешиванием: 1 - пробковый" кран; 2 - подкладные брусья; 3 - днище; 4 - конус; 5 - труба для подачи воздуха; 6 - кварцевый песок; 7 - наружная клепка; 8 - выпускная труба; 9 - стяжка; 10 - крышка чана; 10 - центральная труба; 12 - крышка люка Материалом для аэролифта служит нержавеющая сталь. В нижний конец аэролифта через штуцер подведен сжатый воздух. Дно чана имеет люк для очистки его от твердых осадков во время ремонтов или в аварийных случаях. Выше конической части для этой цели также иногда устраивают дополнительные отверстия. Коническая форма нижней части чана устраняет «мертвые» углы в нем и предупреждает тем самым забивание чана крупными частицами огарка. Сжатый воздух, попадая в вертикальную трубу-аэролифт, образует с пульпой смесь, которая намного легче самой пульпы, окружающей аэролифт с внешней стороны. Благодаря этому внутри аэролифта смесь пульпы с воздухом с большой скоростью поднимается вверх и выталкивается из него через верхнее отверстие в чан, а на ее место через нижнее отверстие трубы поступает новая порция пульпы, еще не насыщенная воздухом. Фактически этот процесс замещения одной пульпы другой внутри аэролифта осуществляется непрерывно и в чане, благодаря циркуляции пульпы происходит ее перемешивание. Скорость циркуляции, а следовательно, и интенсивность перемешивания зависит от количества и давления подаваемого в аэролифт воздуха. Чем выше его давление, тем быстрее происходит циркуляция пульпы в пачуке и тем лучше контакт растворителя с обожженным материалом. Обычно для пневматического перемешивания используют воздух давлением 0,18-0,2 МПа. Иногда для подъема песков со дна пачука после вынужденных остановок в аэролифт подводят воздух давлением 0,3-0,4 МПа; но этим пользуются только в исключительных случаях. При непрерывном процессе для обеспечения необходимой продолжительности выщелачивания чаны с пневматическим перемешиванием соединяют последовательно в серии с помощью желобов. В этом случае часть пульпы из аэролифта поступает в соединительный желоб и по нему в следующий пачук. Пачуки особенно пригодны для проведения процессов, связанных с окислением различных химических соединений (так как в - окислительном процессе участвует также и кислород подаваемого воздуха) или с удалением из пульпы растворенных в ней газов. Периодическое выщелачивание осуществляют главным образом в реакторах с винтовой мешалкой и диффузором (рис.4.9.). Реактор состоит из металлического бака цилиндрической формы с коническим днищем, металлического диффузора и привода, позволяющего регулировать число оборотов мешалки (60-150 об/мин). Объем бака составляет 70 и 100 м3. Диаметр и высота бака емкостью 100 см3 равны соответственно 6,2 и 4,6 м. Изнутри бак футерован кислотостойким кирпичом на специальной мастике. Подслой делают из полиизобутилена. Винт мешалки и диффузор изготавливают из специальной стали, стойкой в коррозионной и абразивной среде. Интенсивное перемешивание создается в реакторе за счет применения диффузора. Внутри диффузора вращением винта мешалки создают движение пульпы сверху вниз. Снаружи диффузора пульпа поднимается снизу вверх и поступает в него через окна в корпусе. Тем самым создается циркуляция пульпы в реакторе. Для подогрева пульпы реактор оборудован змеевиками из кислотостойких труб. Отработанный электролит заливают в бак через трубу, а огарок загружают через люк в крышке. Готовую пульпу выпускают через тарельчатый клапан в коническом днище. Основными факторами, определяющими выбор метода выщелачивания, являются характер материала и способность ценного компонента растворяться в том или ином растворителе. Рассмотрим наиболее распространенные методы выщелачивания. В зависимости от места нахождения сырья различают наземное выщелачивание (в отвалах, кучах) и подземное, или выщелачивание «на месте». Рис. 4.9 . Чан с пневматическим перемешиванием: 1 - пробковый" кран; 2 - подкладные брусья; 3 - днище; 4 - конус; 5 - труба для подачи воздуха; 6 - кварцевый песок; 7 - наружная клепка; 8 - выпускная труба; 9 - стяжка; 10 - крышка чана; 10 - центральная труба; 12 – крышка Рис.4. 10. Кучное выщелачивание Подземному выщелачиванию подвергают потерянные руды в старых забоях или месторождениях, разработка которых нерентабельна или невозможна по тем или другим причинам. Скважинное выщелачивание (рис.4.11) применяется для выщелачивания урановых руд из песчаных пород на месте залегания путём бурения нагнетательных и разгрузочных скважин. Рис. 4. 11. Схема подземного выщелачивания При кучном выщелачивании (рис 4.10) руду предварительно дробят и, при необходимости, агломерируют. Кучи и отвалы оборудуют подъездными путями для транспорта и обслуживающей техники. Предусматривают ливневые каналы для защиты от затопления в дождливый сезон. Иногда с целью снижения запыления боковые поверхности отвалов укрепляют травяным покровом. Форма куч и отвалов тождественна усеченной четырехгранной пирамиде или конусу, угол наклона определяется углом естественного откоса породы. Высота (особенно у старых отвалов) колеблется в широких пределах (от нескольких десятков до нескольких сотен метров). Способ подачи раствора выбирают с учетом размеров поверхности орошения, минералогической и гранулометрической характеристик породы, высоты кучи (отвала), климатических условий. В современной практике используют орошение с помощью разбрызгивателей, прудков и дренажных вертикальных труб. Орошение разбрызгиванием часто используют в сочетании с другими способами, особенно при подаче растворов на боковые поверхности куч (отвалов). При орошении с помощью прудков поверхность кучи (отвала) подготавливают канавокопателем или бульдозером для получения углублений, разделенных перемычками. В углубления подают раствор через центральный и отводные трубопроводы. Растворы по трубопроводам перекачивают насосом. Одновременно стараются рационально использовать рельеф местности для использования естественного гидростатического напора. Основные контролируемые параметры при выщелачивании – кислотность раствора, содержание в нем меди и объем получаемого раствора. Содержание кислоты в растворе для орошения должно быть достаточным для эффективного растворения медных минералов при минимальном вскрытии пустой породы. Для успешного кучного выщелачивания руды и отвалов необходимы: - невысокое содержание пустой породы типа известняка и магнезита; - сооружение водонепроницаемого основания и обеспечение направленного дренажа раствора; - рациональные размеры, формы и технология отсыпки куч (для вновь сооружаемых объектов); - доступ воздуха внутрь кучи; - рациональный режим орошения для равномерного контакта растворителя с медными минералами; - оптимальная кислотность орошающего раствора для максимального выщелачивания меди при наименьшем растворении железа и предотвращения гидролиза солей железа и алюминия; - обеспечение условий эффективной жизнедеятельности бактерий при переработке сульфидных руд. В последние годы получает развитие кучное выщелачивание золота. Выщелачивание просачиванием (перколяция) (рис.4.12). Подлежащий выщелачиванию материал загружают в чан с ложным днищем, покрытым фильтровальной тканью. Подаваемый сверху раствор просачивается через материал. Обычно чаны работают по принципу противотока: свежий материал загружают в последний чан, слабый раствор подают в первый чан, а затем перекачивают во второй, третий и т. д. до последнего, откуда отводят крепкий раствор. Обычно используют чаны емкостью 12000 т. Рис. 4. 12. Схема перколяционного выщелачивания Процесс применим для пористых и зернистых материалов и неприменим для материалов, склонных к слеживанию и образованию нефильтрующего слоя. Для процесса перколяции большее значение имеет однородность материала по крупности, чем размер частиц. Это связано с тем, что при неоднородном материале мелкие частицы, заполняя промежутки между крупными частицами, затрудняют просачивание раствора, а это в свою очередь замедляет выщелачивание и приводит к образованию каналов (промоин) в слое материала. Поэтому метод нельзя использовать для обработки материалов, содержащих большое количество мелкодисперсных частиц. Преимуществами метода являются небольшой расход растворителя, возможность получения богатых растворов и отсутствие дорогостоящих операций сгущения и фильтрации. По окончании выщелачивания чаны разгружают и приступают к загрузке свежей руды. Выщелачивание просачиванием применяют для золотых, медных и урановых руд. Выщелачивание перемещиванием. Метод заключается в том, что измельченный до нужной крупности материал (руду, концентрат, огарок и т. д.) в виде пульпы, содержащей 40–70 % твердого, перемешивают с добавкой растворителя. Для перемешивания применяют следующие способы: 1) Механические мешалки (обычно для чанов небольшой ёмкости). 2) Перемешивание сжатым воздухом. 3) Перемешивание совместным действием воздуха и механических мешалок. Из чанов с перемешиванием сжатым воздухом наиболее распространены пачуки. Они имеют форму цилиндра диаметром ~3 и высотой 15 м, изготовлены из дерева или гуммированной стали. Днище чана имеет форму перевернутого конуса с углом при вершине 60 градусов. В центре пачука установлена открытая с обеих сторон вертикальная труба (эрлифт), в которую подают сжатый воздух, в результате пульпа засасывается в трубу и выливается из нее сверху. Таким образом, твердые частицы удерживаются во взвешенном состоянии. В производстве широко распространение получили агитаторы Дора – круглые чаны с плоским днищем и расположенной в центре трубой, в которую подают сжатый воздух. Труба служит эрлифтом и одновременно валом, на нее снизу крепятся грабли со скребками, а сверху распределительные желоба. При медленном вращении трубы скребки перемещают осевшие на дно частицы к центру чана, где частицы затягиваются вместе с раствором в эрлифтную трубу, поднимаются по ней и попадают в распределительные желоба, которые служат для распределения пульпы по всему сечению чана. Перемешивание воздухом особенно целесообразно для окислительного выщелачивания руд, например, при цианировании золотых и серебряных руд, т. е. в тех случаях, когда процесс протекает с участием кислорода. Для нагрева пульпы агитаторы Дора оборудуют змеевиковыми теплообменниками. Существуют два метода выщелачивания перемешиванием: простое выщелачивание и двухстадийное противоточное выщелачивание. При двухстадийном противоточном выщелачивании после второй стадии раствор, содержащий извлекаемый компонент и непрореагировавший растворитель, подается на первую стадию. Преимущества этого метода – наиболее полное использование реагентов. Выщелачивание в автоклавах (4.13) под давлением. Различают два основных метода автоклавного выщелачивания: 1.в отсутствии кислорода; 2.в присутствии кислорода. В первом случае для повышения скорости процесса выщелачивание ведут при температуре, превышающей температуру кипения раствора. Процесс следует осуществлять в герметических аппаратах, способных выдержать давления паров раствора при данной температуре. Примером рассматриваемого процесса может служить выщелачивание бокситов растворами каустической соды. Во втором случае давление в автоклаве складывается из давления паров воды и кислорода (или воздуха, если его применяют вместо кислорода). При этом скорость выщелачивания зависит от парциального давления кислорода и не зависит от общего давления в автоклаве. Метод применяют в основном для выщелачивания сульфидных руд и окисленных урановых руд.
Рис. 5.13. Автоклав для выщелачивания
жүктеу/скачать 8,06 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|