Выбор, обоснование и расчет технологии цианирования руд м. Мурунтау

В процессе регенерации анионов необходимо добиваться наиболее полной десорбции, как благородных металлов, так и примесей.

Аффинаж - металлургическая технология очистки благородных металлов от примесей и разделения их друг от друга. На аффинажные заводы поступают гравитационные концентраты самородного золота, цинковые осадки процесса, металл Доре, полученный из шламов электролитического рафинирования меди и цинковой пены процесса рафинирования свинца, различный бытовой и промышленный лом, отходы и другие материалы.

Возможны, несколько методов аффинажа золотосодержащих материалов. Наиболее совершенным методом аффинажа считается электролиз (рис. I.6.7.).

Рис. I.6.7. Электролизёр

II. Технологическая часть

Рис. II.1.1. Технологическая схема сорбционного выщелачивания золотосодержащих руд м. Мурунтау

II.1 Описание технологической схемы

золотосодержащий сорбционный выщелачивание цианирование

Готовый по крупности продукт классификации самотеком поступает на сгущение, где распределяется по сгустителям.

С целью увеличения скорости осаждения тонких частиц и повышения плотности осадка в процесс подается 0,010,05 %-ный раствор полиакриламида. Для создания необходимой в дальнейшем переделе щелочности среды и получения осветленной воды в сливах сгустителей подается известковое молоко.

Осветленная вода (слив сгустителей) перекачивается в коллектор оборотной воды для повторного использования в процессе рудоподготовки и обогащения, а также используется на другие технологические нужды.

Оборотная вода не должна иметь механических включений (технологическая щепа, пески, шламы и т. п.).

Назначение процесса сгущения.

1. Доведение плотности пульпы до необходимого значения перед сорбционным выщелачиванием.

2. Отделение воды и возврат ее в процесс рудоподготовки и обогащения.

3. Отделение крупного песка и щепы с возвратом их на измельчение.

Процесс сгущения происходит в сгустителях и разделяется на зоны:

1) зона осветленной жидкости;

2) зона свободного осаждения частиц;

3) зона уплотнения или сжатия;

4) придонная зона, в которой пульпа гребками дополнительно уплотняется и транспортируется к центру сгустителя для разгрузки сгущенного продукта.

На процесс сгущения влияют следующие факторы:

1) гранулометрический состав твердого в пульпе - тонкие частицы осаждаются медленнее;

2) минералогический состав - трудно сгущаются глинистые породы типа каолина;

3) температура - с повышением температуры снижается вязкость жидкой фазы пульпы и усиливается действие применяемых реагентов, что в итоге увеличивает скорость сгущения.

Основным способом интенсификации сгущения является создание агрегатов частиц. Для этой цели создается соответствующая щелочность среды и применяются реагенты, способствующие агрегатированию твердого в пульпе. Для сгущения золотосодержащей пульпы создается среда со значением рН = 10,5 11,2 и вводится раствор полиакриламида, макромолекулы которого в виде длинных нитей адсорбируются на нескольких частицах минерала и связывают их в более крупный агрегат - флокулу. рН среды создается гашеной известью Са(ОН)2, которая подается в процесс измельчения руды. Процесс сгущения осуществляется в сгустителях (рис.II.2.1.)

Рис.II.2.1. Общий вид сгустителя.

Сгущенный продукт поступает на цианирования. При цианирования мелкие частицы золота переходит в раствор, в виде комплекса Au(CN)2-, химизм описывается уравнением:

Au + 2CN- + H2O + 1/5O2 = Au(CN)2- + 2OH- (II.2.1.)

Скорость цианирования и полнота извлечения золота в раствор зависит от многих факторов, один из основных - содержание в растворе кислорода. В процессе цианирования кислород постепенно расходуется, поэтому необходима дополнительная аэрация пульпы, т.е. насыщение жидкой фазы воздухом, в котором содержится кислород. С этой целью применяют интенсивное перемешивание пульпы сжатым воздухом. На процесс цианирования и сорбционное выщелачивание заметно влияют щепа и крупный песок снижая скорость растворения золота.

ЩЕПА оказывает значительное отрицательное влияние на технико-экономичесике показатели процесса извлечения золота, поскольку впитывает золотосодержащие растворы, вызывает повышенные расходы реагентов на операции регенерации смолы, забивает сетчатые дренажи пачуков сорбции.

КРУПНЫЙ ПЕСОК класс +0,15 мм, осаждаясь в пачуках, уменьшает их рабочий объем, в результате чего не выдерживается требуемая технологическим регламентом продолжительность процессов цианирования и сорбционного выщелачивания, повыщает абразивность пульпы, в результате чего увеличивается механический износ ионообменной смолы и оборудования.

Существенное влияние на скорость процесса цианирования оказывает концентрация NaCN в жидкой фазе пульпы, причем в случае низких концентраций цианида скорость растворения золота зависит только от этих концентраций, а при высоких концентрациях цианида, в результате протекающего гидролиза и повышения значений рН, скорость растворения золота в некоторых пределах не зависит от изменений концентрации NaCN в растворе. C повышением температуры скорость растворения золота возрастает. Поддерживать оптимальную температуру (85оС), в связи с большими энергетическими затратами, не представляется целесообразным, поэтому процесс цианирования проводится при температуре 19-35оС. На скорость растворения золота оказывают влияние также рудные минералы, в большинстве случаев вызывающие замедление процесса растворения. Последнее объясняется многими причинами, среди которых: снижение концентрации кислорода в жидкой фазе пульпы и концентрации свободного цианида в результате побочных реакций, образование различных пленок на поверхности золотин, наличие в жидкой фазе пульпы простых ионов металлов группы железа и простых ионов цветных металлов, например Fe2+, Сu2+, Zn2+, Pb2+. При проведении процесса цианирования наблюдается выделение в воздух паров циановодорода HCN. Это происходит в результате гидролиза NaCN:

NaСN + H2O HCN + NaOH (II.2.2.)

Гидролиз цианидных растворов (II.2.2.) приводит к существенным потерям цианида и заражению атмосферы цеха парами HCN. Чтобы сдвинуть равновесие реакции (II.2.2) влево, в раствор вводят «защитную» щелочь. При переработке золото - кварцевых руд целесообразно применять цианирования - перемешиванием. В основном применяют чаны с пневматическим перемешиванием (рис.II.2.2.).

Рис.II.2.2. Пачук цианирования и обезвреживания

Концентрация цианистого натрия составляет 0,02-0,04 %, СаО 0,01-0,02 %. Для улучшения показателей процесса цианирования и сорбции эти оба процесса совмещают и такой процесс называется сорбционное выщелачивание.

Технология сорбционного выщелачивания золота основана на применении ионообменной смолы, которая представляет собой объемный полимер, в состав которого входят ионогенные группы, способные диссоциировать в растворе.

Для обеспечения эффективности сорбционного процесса используется принцип противотока, согласно которому смола перемещается навстречу потоку пульпы. При этом отрегенерированная смола загружается в последний аппарат, и с помощью дренажных сеток и сжатого воздуха эрлифтами передвигается в начало технологической цепочки пачуков. В каждом последующем пачуке менее насыщенная смола контактирует с более концентрированным по золоту раствором пульпы и к моменту выгрузки из первого аппарата становится максимально насыщенной. Противоток, таким образом, обеспечивает постоянный сдвиг ионообменного равновесия на каждой ступени сорбции:

R-OH + {Au (CN) 2}- R-Au (CN)2 + OH- (II.2.3.)

Следует отметить, что в присутствии анионита увеличивается скорость растворения золота и, как следствие, повышается коэффициент извлечения целевого металла из руды.

В процесс используется крупнозернистый анионит с размерами зерен 0,5-3 мм, значительно превышающими размер рудных частиц. Это дает возможность отделять смогу от пульпы в процессе сорбции путем простой операции разделения на сите с размером отверстий 0,4-0,45 мм.

Сорбционное выщелачивание проводят в пневматических аппаратах типа «пачук» (рис.II.2.3.).

Рис. II.2.3. Пачук сорбционного выщелачивания

Полученная насыщенная смола подвергается грохочению с целью отмывки пульпы, после чего направляется на отсадку, где происходит разделение по плотности.

Процесс грохочения основан на различной крупности частиц пульпы и насыщенной смолы. При грохочении пульпа промываясь переходит сквозь сетки и выводится с процесса. Процесс грохочения осуществляется на грохотах (рис.II.2.4.).

Рис. II.2.4. Барабанный грохот.

Процесс отсадки представляет собой разделение песка и насыщенной смолы в результате разницы плотностей разделяемых материалов и под действием пульсации воды в рабочем объеме отсадочной машины (рис. II.2.5.).

Рис. II.2.5. Распределение продуктов отсадки.

Разделение осуществляется на решете (сетке) отсадочной машины; для повышения эффективности процесса отсадки на сетки предварительно укладывают слой искусственной постели - стальную дробь или рудную галю класса +4-8 мм. Гидравлический радиус частиц песка значительно меньше, чем у смолы и щепы, поэтому песок проходит через сетку в камеру машины, а смола и щепа остаются на поверхности постели и горизонтальным потоком воды транспортируется через сливной порог отсадочной машины в разгрузочную воронку. Песковая фракция откачивается на измельчения. Смола и щепа закачиваются на щеповой грохот, на котором смола проходит через сетку с размером ячеек 2х2 мм, поступает в загрузочную воронку и оттуда направляется в отделение регенерации.

Щепа под действием вращательно-поступательного движения спирали грохота движется к разгрузочной воронке, попадает в контейнер, затем направляется на сушку и сжигание. Отработанная пульпа с хвостовых пачуков поступает на барабанные пульповые грохота, предназначенные для контрольного разделения сбросной пульпы и имеющейся в ней смолы. Пульпа проходит через сетку с размером ячеек 0,5х0,3 мм, сливается в разгрузочную пульповую воронку и самотеком по хвостовой линии направляется на хвостохранилище. Контрольный пробоотборник установлен на хвостовой линии. Смола скатывается по сетке в смоляную воронку и самотеком поступает в предхвостовые пачуки, откуда аэролифтами закачивается обратно в хвостовые пачуки.

Насыщенный золотом сорбент после очистке от песка и щепы направляется на регенерацию. Последовательность стадий регенерации зависит от свойств примесей, присутствующих в насыщенной смоле.

II.3 Характеристика месторождения Мурунтау

Руды месторождения Мурунтау представлены двумя типами: кварцсульфидными с самородным золотом и алюмосиликатными малосульфидными с незначительным содержанием карбонатов и углеродистого вещества. В число основных рудообразующих минералов входят кварц, полевой шпат, шеелит, арсенопирит, гидрооксиды железа, скородит и др. Содержание свободного диоксида кремния - до 50%. Целевым рудным компонентом является золото. Для месторождения характерно тонкодисперсное золотое оруднение крупностью 0,05-0,1 мм и 0,15-0,25 мм.

Размеры частиц золота:

Основными сопутствующими компонентами в рудах являются вольфрам и серебро. Из других элементов отмечены висмут, свинец, ртуть, марганец, титан, алюминий и пр.

Минеральный состав, %:

Вещественный состав, %:

Объемный вес руды 2,65 т/м3, насыпной вес - 1,6 т/м3, влажность - 1-1,5 %, средняя плотность по шкале Протодьяконова 12-14 (иногда до 18).

III. Экология

Стратегия внедрения экологически чистых технологий при освоении месторождений полезных ископаемых подразумевает системное сокращение производственных отходов, вызывающих загрязнение окружающей среды.

А по мере увеличения масштабов промышленного производства становится больше отходов и загрязнений, поэтому некоторые из них исключить полностью, в настоящее время имеются предпосылки для создания таких технологических схем, при которых загрязнение биосферы можно значительно уменьшить.

Экологические вопросы при добыче и переработке золотосодержащего сырья являются одними из приоритетными в цепочке производственно-технологического цикла. Реализуемые в горном производстве и в цехах перерабатывающих заводов технико-технологические решения снижают воздействие загрязняющих веществ на воздух, воду и почву до принятых в Республике Узбекистан стандартов. Однако проблема промышленного загрязнения в действительности существует. В первую очередь это конечно ядовитые и токсичные отходы золотоизвлекательной промышленности, как цианиды.

По классу опасности цианиды относятся к первой группе: их предельно допустимые концентрации (ПДК) в воздухе рабочего помещения 0,3 мг/м3, в воде водоемов хозяйственно-питьевого назначения составляют 0,05 мг/л, в то же время концентрация цианистых растворов золотоизвлекательных предприятий и гальванических производств достигает 200 мг/л и более.

В настоящее время для обезвреживания цианидосодержащих стоков, образующихся при переработке золотосодержащих руд, применяют озонирование водой или отработанными растворами, подкисление, щелочное хлорирование, сорбции на ионообменных смолах и активированных углях, электрохимическую обработку, обработку смесью «воздух сернистый ангидрит» в присутствии катализаторов из них обладают своими достоинствами и недостатками и выбор конкретного способа нейтрализации цианидов зависит от ряда факторов: экономических, территориальных и климатических условий района расположения предприятия и его типа.

Так для нейтрализации цианидных комплексов на гидрометаллургических заводах применяются растворы сернокислого железа. при окислении цианидов в хвостовых прудах или сбрасываемых потоках вод кислородом воздуха происходит их вытеснение до углекислого газа и азота. Однако этот метод малоэффективен. Практика добычи золота показала, что для повышения эффективности охраны окружающей среди сбрасываемые воды целесообразно пропускать через многолетние отвалы торфов осуществляет химическую коагуляцию взвесей и другие водеочислительные мероприятия.

Использование в качестве коагулянта сернокислого алюминия в качестве 130-150 г/м3 в условиях многих предприятий позволило снизить загрязненность сбрасываемых вод в 2-3 раза.

До сих пор зарубежом основная часть цианистых растворов обезвреживается реагентным способом. Например, для очистки цианосодержащих вод ряда обогатительных фабрик разработана специализированная установка, в которой окисление цианидов производится гипохлористной пульпой, являющейся отходом титаномагниевого производства. Установка состоит из емкости с хлорореагентом реактора, зумпфа-смесителя, дозаторов и аппаратуры управления. В реактор самотеком по трубопроводу подаются сливы сгустителей и гипохлоритовая пульпа. После реактора установлен отстойник для осаждения гидрооксидов тяжелых металлов.

Производительность такой установки составляет 500-1800 м3/сутки при исходной концентрации цианидов 100-1000 мг/л и обеспечении ПДК в стоках.

При концентрации цианидов в сбрасываемых водах 2-20 г/л целесообразно применять электролизные установки, содержащие графитовые аноды и металлические (в виде сеток) катоды. В них цианиды окисляются до цианидов.

При суммарной концентрации ионов тяжелых металлов менее 30 мг/л для очистки сбрасываемых вод возможно применение микроорганизмов ferrobacillus, ferrooxidans и другие. Так с целью обезвреживания цианидов и роданидов и других токсичных веществ и доизвлечение благородных металлов на осветленных сточных водах золотоизвлекательных фабрик выращивали зеленые микроводоросли Y-I-I cborellapurenoidoza, выделенные из загрязненных водоемов. Водоросли последовательно адаптировали к цианидом. В течении трех дней количество клеток водорослей увеличилось, концентрации же цианидов уменьшилось, а по мере роста водорослей содержание цианидов уменьшилось. Для очистки сточных вод с более высоким содержанием цианидов применяют способ их специального озонирования. Озон получают электроионизацией кислорода при исходной концентрации 10-100 мг/л в течении 3 минут разрушается 91-97 % цианидов. Словом, основные резервы рентабельности горно-металлургической промышленности в части стратегий внедрение более чистых производств связываются с максимально полной утилизацией отходов.

В связи с чем был разработан руководящий документ республики Узбекистан по охране природы (от 27.01.2004 г). В пункте 5,7 этого документа отдельного для предприятий золотодобывающей промышленности указано следующее:

«Основные загрязнения жидкого отхода (пульпы), цианиды, родониды, соединения меди, мышьяка.

Типовая технология обезвреживания пульпы обеспечивающая ТДП3:

-хлорирование, накопление и отстаивание в хвостохранилищах, доочистка отстойной воды методом сорбции или коагуляции.

Технически допустимые показатели обезвреживания обработанной пульпы предприятий золотодобывающей промышленности показана ниже.

Таблица 6

Экологические проблемы являются одним из наиболее актуальных проблем современности. Правильное и масштабное решение которых в значительной ступени определяет улучшение условий жизни постоянного и будущего поколения людей экологические безвредное развитие всех отраслей экономики. Это в полной мере относится и к суверенной республике Узбекистан.

IV. Охрана труда и техника безопасности

Охрана труда представляет собой систему законодательных актов, социально-экономических, организационных, технических, гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий и средств, обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособность человека в процесс труда.

Правилами безопасности определены требования к общим санитарным правилам, производственным помещениям, вентиляции и отоплению, освещению, защите от производственного шума, вибрации, ультразвука, радиоактивных излучений. Так, нормативами установлены предельно-допустимые концентрации вредных веществ (ПДК) в воздухе рабочей зоны в виде газов, паров, пыли, аэрозолей не более, чем 800 соединений.

В соответствиями с правилами ТБ запрещается:

работать на неисправном оборудовании

пользоваться неисправным инструментом и неисправными средствами индивидуальной защиты;

проводить смазку и чистку машины на ходу;

проводить ремонт оборудования во время его работы;

во время работы заходить за ограждения, при снятых с движущихся частой ограждений;

курить и принимать лещу в не отведенном для этого места.

Основы законодательства о охране труда возлагают на администрацию проведение инструктажа и обучения рабочих и служащих по технике безопасности.

Инструктаж по технике безопасности проводится в виде вводного инструктажа при поступлении на работу, первичного инструктажа на рабочем месте, периодического, внеочередного, повседневного инструктажа, а также в виде массовой пропаганды техники безопасности и производственной санитарии.

Вводный инструктаж. Все вновь поступившие на работу рабочие, служащие и инженерно-технические работники должны пройти вводный инструктаж по технике безопасности. При вводном инструктаже производится знакомство с предприятием и освещаются: основные положения законодательства о труде, правила внутреннего трудового распорядка, касающиеся техники безопасности и другое.

Первичный инструктаж по технике безопасности на рабочем месте проходят все работники, вновь поступившие на работу и прошедшие вводный инструктаж переведенные из одного цеха в другой, а также переведенные с одной работы на другую в том же цехе или с одного типа оборудования на другой. Инструктаж на рабочем месте проводится участка, на котором будет работать рабочий.

Периодический инструктаж проводится каждые 6 месяцев, а на вредных и опасных работах через каждые 3 месяца, согласно распоряжению главного инженера предприятия.

Внеочередной и повседневный инструктаж проводится когда изменяется технологический процесса производства, вступают в эксплуатацию новые машины и оборудование, в результате чего изменяются условия работы и появляются новые требования безопасности, а также при происшествии несчастного случая. Повседневный инструктаж проводится перед началом рабочего дня.

Законодательство о труде обязывает администрацию предприятий выдавать рабочим средства индивидуальной защиты, мыло и обезвреживающие средства. К средствам индивидуальной защиты относятся: спецодежда, спец обувь, фартуки, перчатки, рукавицы, специальные головные уборы, защитные очки, респираторы, противогазы, противошумы, маски, щитки, предохранительные пояса и электрозащитные средства.

Техника безопасности при работе с цианидами. Всем работающим на золотоизвлекательных предприятиях необходимо помнить, что цианиды являются сильными отравляющими веществами, и во избежание несчастных случаев работу с ними следует вести, соблюдая определенные правила техники безопасности. В целях предупреждения несчастных случаев к работе с цианидами могут быть допущены только лица, ознакомленные с правилами обслуживания данного участка. На каждом заводе или фабрика должны быть разработаны подробные правила безопасных методов работы и инструкции по работе с цианидами, содержание которых доводят до сведения рабочих и всего руководящего и обслуживающего персонала. Правила и инструкции вывешивают на рабочих местах.

Отравление цианидами может наступить в результате вдыхания паров синильной кислоты или попадания цианидов в организм через пищеварительный тракт. Возможно также проникновение цианина в кровь через порезы и раны. Симптомами отравления являются раздражение слизистых оболочек глаз, глотки и верхних дыхательных путей, слюнотечение, головная боль, тошнота, рвота, сердцебиение, отдышка. При тяжелых отравлениях могут произойти онемение рта и зева, помутнение и потеря сознания, судороги, учащенный пульс, расширение зрачков, бледность лица, появление пены у рта, потери чувствительности и рефлексов, понижение температуры тела, падение кровяного давления, остановка дыхания и смерть от паралича сердца.

При отравлении парами синильной кислоты пострадавшему дают вдыхать раствор амилнитрита и выносят его на свежей воздух. При необходимости делают искусственное дыхание. Если цианид попал в организм через пищеварительный тракт, пострадавшему дают 0,4 % раствор перманганата калия или 2 % раствор перекиси водорода, а затем щекотанием стенок глотки вызывают рвоту. Известны и другие противоядия.

Первая помощь должна быть оказана немедленно до прибытия врача, вызвать которого необходимо во всех случаях, независимо от степени тяжести отравления.

Все производственные помещения, в которых ведут работы с цианистыми растворами, должны быть оборудованы обще обменной вентиляцией. На случай внезапного отключения электроэнергии предусматривают возможность работы вентиляционной системы от независимого источника энергопитания. В производственных помещениях, где возможно внезапное поступление в воздух больших количеств синильной кислоты, оборудуют также аварийную вентиляционную систему, которая включается, если в помещении образовалась опасная загазованность атмосферы. Кроме обще обменной и аварийной вентиляции, обеспечивается местный отсос от всех аппаратов, в которых возможно выделение паров синильной кислоты пачуки цианирования, пачуки сорбции, регенерационные колонны и т. д.). В необходимых случаях устанавливают систему автоматической сигнализации, подающую световой или звуковой сигнал при опасном повышении содержания синильной кислоты в воздухе рабочих помещений. Во избежании загрязнения окружающей среды воздух, удаляемый вентиляционными устройствами, перед выбросом в атмосферу должен быть очищен от вредных веществ до содержании, не превышающих ПДК. В технологии цианистах растворах необходимо поддерживать концентрацию защитной щелочи, достаточную для подавления гидролиза цианина. Не разрешается совмещать в доном помещении процесс цианирования или какую-либо другую работу с циансодержащими продуктами и процессы, протекающие в кислой среде. Исключение допускается, лишь когда это необходимо по условиям технологии (например, кислотная обработка ионита в схеме регенерации, кислотная обработка золото-цинкового осадка и т.п.). В этих условиях принимают специальные меры предосторожности. Емкости с цианистыми растворами и пульпами снабжают переливными трубами и автоматическими устройствами, исключающими возможность случайных переливов. Контроль технологического процесса и управление работой оборудования максимально автоматизирует или осуществляют дистанционно.

Особые меры предосторожности принимают при приготовлении крепкого (10 %-него) раствора цианистого натрия, используемого для поддержания рабочей концентрации цианина в технологических растворах. Эту операцию проводят в специальном изолированном помещении, куда не допускается посторонние лица. Все работы по приготовлению раствора должны быть по возможности механизированы и автоматизированы. Помимо общеобменной и аварийной систем вентиляции, предусматривают местный отсос от чанов, в которых осуществляется растворение цианина. Тара из-под цианистого натрия немедленно обезвреживается раствором хлорной извести или железного купороса. Емкости с раствором цианистого натрия должны иметь надпись. «Яд» и предупреждающий знак с изображением черепа и костей. Работающие здесь должны пользоваться индивидуальными средствами защиты (противогазами, резиновыми перчатками, фартуками).

Все работающие с цианистыми растворами по окончанию работы должны принять душ. Принимать пищу разрешается только в специально отведенных местах.

Литература

1.Стрижко Л.С. «Металлургия золота и серебра», Москва - 2001 г.

2.Масленицкий И.Н., Чугаев Л.В. «Металлургия благородных металлов», Москва - 1987 г.

3. Стрижко Л.С., Раимжанов Б.Р., Абдурахманов С.А., Аскаров М.А. «Металлургия благородных металлов» металлургические расчеты, Навои - 2001 г.

4. Стрижко Л.С., Раимжанов Б.Р., Абдурахманов С.А., Аскаров М.А. «Сорбциооное выщелачивание золота и серебра» металлургические расчеты, Навои - 2001 г.

5. Журнал «Цветные металлы» 1999 - 2004 гг.

6. Журнал «Горный вестник Узбекистана» 2000 -2004 гг.

7. Кучерский Н.И. «Золото Кызылкумов» Тошкент - 1998 г.

8. Конспект лекций по курсу «Металлургия благородных металлов благородных металлов».

9. Журнал «Горный журнал» 8 - 2003 г.

10. Б.С.Кривов, А.П.Руднев «Техника безопасности и противопожарная защита на обогатительных фабриках»

Размещено на Allbest.ru