авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 |

Разделение и обезвоживание ультратонких фаз в технологии автоклавного выщелачивания упорных золотосодержащих концентратов

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ИВАНИК Светлана Александровна

РАЗДЕЛЕНИЕ И ОБЕЗВОЖИВАНИЕ

УЛЬТРАТОНКИХ ФАЗ В ТЕХНОЛОГИИ АВТОКЛАВНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ УПОРНЫХ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ КОНЦЕНТРАТОВ

Специальность 05.16.02 Металлургия черных, цветных

и редких металлов

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2012

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Национальном минерально-сырьевом университете «Горный»

Научный руководитель -

доктор технических наук, профессор

Сизяков Виктор Михайлович

Официальные оппоненты:

Калашникова Мария Игоревна- доктор технических наук, ООО «Институт Гипроникель», заведующий лабораторией гидрометаллургии

Андреев Юрий Владимирович - кандидат технических наук, Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, доцент кафедры теоретических основ металлургии цветных металлов

Ведущее предприятие ИХТРЭМС КНЦ РАН

Защита состоится «5» июня 2012 г. в 16 ч. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.224.03 при Национальном минерально-сырьевом университете «Горный» по адресу: 199106, г. Санкт-Петербург, 21 линия, д.2, ауд. 1303.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Национального минерально-сырьевого университета «Горный».

Автореферат разослан 4 мая 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук В.Н.БРИЧКИН

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одной из основных тенденций в развитии сырьевой базы золотодобывающей промышленности является снижение качества исходного минерального сырья. В последние десятилетия в связи с истощением запасов богатых золотосодержащих руд в сферу производства вовлекается более сложное по вещественному составу упорное сырье, где тонкодисперсное золото ассоциировано с сульфидными минералами. Для переработки подобного сырья наиболее эффективными являются гидрометаллургические автоклавные методы. Однако для наиболее полного вскрытия золотосодержащих минералов требуется тонкое и сверхтонкое измельчение, где 80% частиц имеют крупность менее 10-15 мкм. Процесс ультратонкого измельчения материала приводит к высокой степени деформации, вносимой в кристаллическую решетку минералов, повышает их активность и способствует выщелачиванию. Получаемые тонкодисперсные пульпы обуславливают сложность разделения жидкой и твердой фаз, что сопряжено также с высоким содержанием солей в жидкой фазе. Таким образом, процессы обезвоживания являются составной частью гидрометаллургических технологий. Недостаточно организованное, неэффективное проведение процесса разделения фаз может привести к снижению производительности оборудования, увеличению энергетических и тепловых затрат. Поэтому исследования, направленные на эффективное разделение и обезвоживание ультратонких фаз в технологии автоклавного выщелачивания упорных золотосодержащих концентратов, требуют дальнейшего развития.

Работа базируется на результатах исследований авторов в области автоклавно-гидрометаллургических технологий, гидрометаллургических процессов и флокуляции минеральных суспензий: Масленицкого И.Н., Набойченко С.С., Шнеерсона Я.М., Чугаева Л.В., Калашниковой М.И., Кузькина С.Ф., Шмигидина Ю.И., Чуянова Г.Г., Гольдберга Ю.С. и ряда других ученых.

Исследования выполнялись в рамках аналитической ведомственной целевой программы «Развитие физико-химических основ ресурсосберегающих процессов и технологий при комплексной переработке сырья цветных металлов» (2008-2012 г.г.) и проекта по заданию Минобразования РФ по особо ценным объектам «Разработка инновационных технологий по приоритетному направлению научной школы «Комплексная переработка сырья цветных, благородных и редких металлов» (2010-2011 г.г.).

Цель работы научное обоснование и разработка технологических решений, обеспечивающих эффективное разделение и обезвоживание тонкодисперсных продуктов низкотемпературного выщелачивания упорных золотосодержащих концентратов.

Задачи исследования включают:

1. Анализ современных технологий автоклавно-гидрометаллургической переработки упорных золотосодержащих материалов, методов разделения и обезвоживания ультратонких фаз в способе автоклавного выщелачивания, а также методов интенсификации процессов обезвоживания;

2. Экспериментальные исследования в лабораторных условиях влияния основных технологических факторов на процессы сгущения и фильтрования дисперсных окисленных пиритно-арсенопиритных пульп, поиск способов интенсификации процессов обезвоживания с помощью снижения солевого фона раствора и использования высокомолекулярных водорастворимых полимерных флокулянтов;

3. Изучение закономерностей выделения элементарной серы из автоклавных кеков методом флотации;

4. Отработка технологических показателей в опытно-заводском масштабе.

Методы исследований. Для решения поставленных задач проведены экспериментальные исследования в лабораторном масштабе, а также пилотные испытания на сгустителе Supaflo компании «Outotec». Полученные данные проверены в опытно-заводском масштабе в ГК «Петропавловск» (г. Благовещенск). Определение химического состава выполнялось физическими методами анализа: гравиметрическим, спектральным методом на атомно-эмиссионном спектрометре с индукционно связанной плазмой iCAP 6000; а также методами титраметрии и потенциометрии (с ион-селективным электродом). Для подготовки проб к анализу использовалось весоизмерительное оборудование (Sartorius и Leki). Измельчение проб проводили в шаровой планетарной мельнице «Pulverisette 6». Гранулометрические характеристики твердых материалов изучались с помощью лазерного анализатора частиц «Analyzette 22» производства фирмы Fritsch (Германия). Исследования процессов разделения твердых фаз в пульпе флотационными методами проводились на лабораторной машине пневмомеханического типа марки ФМЗ с камерой емкостью 0,75 л. Обработка полученных результатов лабораторных исследований проводилась с использованием программного пакета Excel.

Научная новизна:

1. Показано, что введение в сгущаемую пульпу высокомолекулярных флокулянтов с определенным расходом, повышение температуры процесса и разбавление автоклавного раствора оборотной промводой значительно интенсифицируют процесс разделения тонких окисленных пульп;

2. Выявлено, что при частичной нейтрализации автоклавной пульпы известняком до рН=1,2-1,6 при температуре 90°С происходит осаждение железа (III), что снижает солесодержание жидкой фазы пульпы и позволяет интенсифицировать последующие процессы обезвоживания тонких пульп после автоклавного выщелачивания пиритно-арсенопиритных концентратов;

3. Обоснован механизм выделения элементарной серы из автоклавного кека в обогащенный серный концентрат, что приводит к уменьшению потерь золота.

Практическая значимость работы:

1. Определены технологические режимы процесса обезвоживания пульп при переработке тонкоизмельченных сульфидных концентратов и обоснована роль технологических факторов в процессе разделения тонкодисперсных пульп после автоклавной переработки упорного золотосодержащего сырья;

2. Предложены режимы флотационного выделения элементарной серы из автоклавного кека в обогащенный серный концентрат, что снижает потери золота;

3. Разработана технология частичной нейтрализации автоклавной пульпы для снижения солесодержания в ней, что приводит к интенсификации последующих процессов сгущения и фильтрования;

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и результатов обеспечена большим объемом экспериментальных исследований, применением современных методов анализа, сходимостью теоретических и экспериментальных результатов, проверкой лабораторных данных в опытно-заводском масштабе.

Апробация работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований обсуждались на ежегодных конференциях молодых ученых СПГГУ (2009-2011 г.г.); на международной научной конференции молодых ученых на базе Краковской горно-металлургической академии (Краков, 2009 г.); на Международном научном симпозиуме «Неделя горняка-2010» (Москва, 2010 г.); оформляется заявка на патент.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 научные работы, в том числе 3 работы в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.

Личный вклад автора состоит в анализе существующих способов интенсификации процессов обезвоживания, организации и проведении экспериментальных исследований по разделению и обезвоживанию тонких фаз, обработке и обобщении полученных результатов, а также их апробации и подготовке к публикации.

Реализация работы:

Разработанные технологии разделения и обезвоживания ультратонких фаз в способе автоклавного выщелачивания упорных сульфидных золотосодержащих концентратов предложены к реализации на производственных предприятиях Дальнего Востока, осуществляющих переработку золотосодержащего сырья.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 111 наименований, содержит 19 таблиц и 39 рисунков. Общий объем работы – 133 страницы машинописного текста.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследований, изложена цель, сформулированы основные положения, выносимые на защиту, а также научная новизна работы.

В первой главе проведен анализ существующих методов переработки золотосодержащих руд и концентратов, дана краткая характеристика упорного золотосодержащего сырья. Рассмотрены теоретические основы процессов обезвоживания тонкодисперсных пульп, проанализированы факторы, влияющие на данные процессы. Сформулированы научные и практические задачи диссертации.

Во второй главе дана характеристика исследуемых объектов, описаны методики лабораторных исследований по автоклавному окислительному выщелачиванию (АОВ) упорных золотосодержащих концентратов, сгущению и фильтрованию тонких пульп, пилотных испытаний по сгущаемости автоклавных пульп, процесса частичной нейтрализации автоклавной пульпы и флотации.

В третьей главе представлены результаты лабораторных исследований по обезвоживанию ультратонких фаз после автоклавного окислительного выщелачивания упорных золотосодержащих пиритных и арсенопиритных концентратов. Представлены результаты отработки технологических режимов на пилотной установке, имитирующей сгуститель Supaflo компании «Outotec».

В четвертой главе приведены результаты исследований по частичной нейтрализации автоклавных пульп и последующих процессов сгущения и фильтрования. Изложены результаты непрерывных опытов по нейтрализации тонкодисперсных пульп. Представлены данные по выделению элементарной серы из автоклавного кека в обогащенный серный концентрат, а также результаты опытно-заводских испытаний по обезвоживанию окисленных тонких пульп.

Заключение отражает обобщенные выводы и рекомендации по результатам исследований в соответствии с целью и решенными задачами.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Разделение ультратонких фаз в способе автоклавного выщелачивания упорных золотосодержащих концентратов достигается при тонине помола частиц твердой фазы, соответствующей 80% частиц 10-12 мкм, содержании солей в жидкой фазе 1,0-1,9 моль/л, концентрации твердого в исходной пульпе 125-150 г/л при дозировке флокулянта Praestol 2510 (0,05%) ~ 300 г/т твердого.

Окисленные пульпы, получаемые в процессе автоклавного выщелачивания упорных сульфидных концентратов при относительно низких параметрах, обуславливают сложность разделения твердой и жидкой фаз. На эффективность процесса сгущения влияют: дисперсность твердой фазы, концентрация солей в растворе, содержание твердого в исходной суспензии и сгущенном продукте, плотность твердой и жидкой фаз, температура, наличие в пульпе реагентов.

Для изучения фактора крупности материала были подготовлены две идентичные пробы пиритного концентрата, отличающиеся тониной помола. Диаграммы (рис. 1, 2) отображают распределение частиц по классам для проб концентрата: недоизмельченного (80% частиц имеет крупность менее 31-32 мкм) и переизмельченного (80% частиц имеет крупность менее 9 мкм).

Рис. 1. Гранулометрический состав твердой фазы пульпы после автоклавного окислительного выщелачивания недоизмельченного концентрата. Рис. 2. Гранулометрический состав твердой фазы пульпы после автоклавного окислительного выщелачивания переизмельченного концентрата.

Удельную производительность сгущения рассчитывали по формуле Кинча:

, (1)

где q – удельная производительность сгущения; С0 – содержание твердого в исходной пульпе, г/дм3; H0 – высота слоя исходной пульпы в цилиндре, мм; р – расчетное время, мин; 695 – переходный коэффициент от одних единиц к другим.

Эффективность процесса сгущения в значительной степени определяется крупностью частиц: чем они крупнее, тем выше скорость осаждения (рис.3). Производительность сгущения недоизмельченного мате-риала составила 12,8 т/м2сутки, для переизмельченного материала эта характеристика не превышала значе-ния 1,12 т/м2сутки. При этом отноше-ние фаз Ж:Т в сгущенном продукте отличается в 1,5 раза: для недоизмельченного материала 2,3 (содержание твер-дого в сгущенном продукте 373,3 г/л), для переизмельченного материала 3,4 (содержание твердого в сгущенном продукте составило 262,6 г/л). Однако степень окисления серы в опыте с недоизмельченным концентратом оказалась недостаточно высокой – 90,4%. При такой степени разложения сульфидов значительная часть золота остается в структуре исходного пирита, что приводит к потерям ценного металла. Следующие опыты проводились на тонкоизмельченном сырье (80% частиц имеет крупность менее 10-12 мкм).

Проблема обезвоживания осложнена при работе с пульпами, жидкая фаза которых представлена вязким соленасыщенным раствором с высоким содержанием железа. Известными способами интенсификации процессов обезвоживания таких пульп являются: снижение солесодержание (разбавление) и применение ПАВ (флокулянтов).

Проведена серия опытов с различной концентрацией солей в растворе. Получены пульпы, в жидкой фазе которых содержание солей составило 0,0 моль/л (вода); 1,1 моль/л (разбавленный раствор); 2,2 моль/л (концентрированный автоклавный раствор). Содержание солей в растворе оказывает решающее значение, как на показатели

сгущения, так и фильтрации. Пульпа с естественным содержанием солей (2,2 моль/л) практически не сгущается, несмотря на большой расход флокулянта Praestol 2510 450 г/т твердого (рис. 4). Удельная производительность сгущения частично разбавленной пульпы 1,12 т/м2сутки, однако содержание твёрдого в сгущенном продукте мало 260 г/л. Удельная производительность фильтрации находится на низком уровне - 6,1 т/м2ч. Лучшие результаты получены в случае полной замены раствора на воду. При этом удельная производительность сгущения составляет 4 т/м2сутки, содержание твердого в сгущенном продукте 280 г/л. Показатель фильтрации повышается до 19,1 т/м2час. Однако в реальности применить такой приём невозможно.

Изучение влияния расхода флокулянта на процесс сгущения проводили на пробе пульпы после автоклавного выщелачивания арсенопиритного концентрата. На основании визуальной оценки поведения пульпы с различными типами флокулянтов установлено, что эффективным флокулянтом для сгущения этого типа пульп является Praestol 2510.

Оптимальный расход флокулянта Praestol 2510 300 г/т твердого (рис. 5), т.к. меньший расход не дает быстрого осаждения твердого и достаточного уплотнения осадка (табл. 1). Повышать расход флокулянта более 300 г/т твердого нецелесообразно.

Таблица 1. Условия и показатели обезвоживания окисленной пульпы после автоклавного выщелачивания с различным расходом флокулянта Praestol 2510 при температуре 800С, отношением фаз Ж:Т исходной пульпы 8, солевым фоном 1,9 моль/л.

№ опыта Сгущение Фильтрация
Расход флокулянта, г/т Удельная производительность сгущения, т/м2сутки Ж:Т сгущенного продукта Содержание твердого в сгущенном продукте, г/л Удельная производительность фильтрации, кг/м2час Влажность отфильтрованного кека, %
1 0 1,23 5,09 390,7 14,35 29,75
2 50 2,67 3,15 600 21,02 29,77
3 100 4,82 3,05 631,7 26,86 29,74
4 200 8,76 2,21 854,4 36,31 30,09
5 300 9,64 2,12 860,7 37,29 33,12
6 450 7,41 2,1 876,1 43,5 31,08


Pages:   || 2 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.