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 - М_с по формуле:

 

М_с = П * 100 / (100 – П) * r_Н                                                                      (2)

 

где: П – порозность песка, %

r_Н – насыпная масса песка, т/м³

 

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

              Пре­имущество 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

 

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

4. 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.

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

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

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 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 t_прос. Измерить объем фильтрата V_ф. Отобрать пробу фильтрата и проанализировать ее на содержание золота по пунктам 13-16 лабораторной работы №2. Результаты занести в таблицу 8

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

11. 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)	tпрос, мин	СAu, г/мл	Vф, мл	ХAu, %	wпрос, мл/м2*мин

 

Обработка экспериментальных данных

 

1. Рассчитать объем раствора цианида и массу КСN и NaOH для выщелачивания по формуле 6 лабораторная работа №2:

 

V (КСN, NaСN) = М (КСN, NaСN) / С (КСN, NaСN)                  (3) 

 

где: С (КСN, NaСN) – концентрация цианида, г/мл

    М (КСN, NaСN) – масса цианида, г

 

2. Рассчитать водопоглощение песка по формуле:

 

М_с = (V_в / (V_в + М_п)) * 100 %                                                             (4)

 

где: V_в – объем воды, поглощенной песком, мл

М_п – масса песка, грамм

 

3. Рассчитать насыпную плотность песка как отношение массы песка к его объему и порозность по формуле 2 данной работы.

4. Рассчитать удельную скорость фильтрации раствора через слой песка по формуле:

 

w_прос = V_ф / 0,785 * d² * t_прос                                                               (5)

 

где: d – диаметр емкости для просачивания, м

 

5. Рассчитать степень извлечения золота по формулам 10, 11, 12 лабораторной работы № 2

6. На основе полученных экспериментальных данных при помощи математического пакета статистической обработки данных вывести многофакторную зависимость типа: степень извлечения золота = f (Р_О2, С (КСN, NaСN), М_С), время просачивания = f (Р_О2, С (КСN, NaСN), М_С)

Вопросы допуска

 

1. Какова цель работы?

2. Ход выполнения работы?

3. Какие закономерности исследуются в данной работе?

 

Контрольные вопросы

 

1. Что такое скорость просачивания? Уравнение Дарси?

2. Что такое порозность, как она влияет на показатели процесса цианирования просачиванием?

3. Как смачиваемость руды и газы в рудах влияют на показатели процесса цианирования просачиванием?

4. Опишите общую схему цианирования?

5. Опишите конструкцию чана просачивания.

6. Опишите систему загрузки и разгрузки чанов просачивания.

7. Какие химические реакции протекают при цианировании?

8. Какие были установлены закономерности в ходе опытов и сделаны выводы?

 

Лабораторная работа № 4