CC BY
23
ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ АВТОКЛАВНОГО РАСТВОРЕНИЯ ЗОЛОТА ИЗ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ КОНЦЕНТРАТОВ В СЕРНОЙ КИСЛОТЕ В ПРИСУТСТВИИ ОКИСЛИТЕЛЯ - ПЕРХЛОРАТА КАЛИЯ
© Буленбаев М.Ж.*, Жунусова Г.Ж.*
Казахский технический университет имени К.И. Сатпаева, Республика Казахстан, г. Алматы
В данной работе изучены кинетика автоклавного растворения золота из золотосодержащего концентрата в серной кислоте в присутствии окислителя - перхлората калия (КСЮ3). В результате экспериментов определено, что процесс автоклавного растворения золота в серной кислоте в присутствии КС103 является гетерогенным процессом, протекающим в диффузионной области на границе раздела фаз: «твердое-жидкость» и скорость протекания данного процесса лимитируется концентрацией растворяемого золота в приграничной зоне, то есть у поверхности золота.
Ключевые слова температура, продолжительность, скорость растворения золота, концентрация.
Эксперименты по изучению кинетики автоклавного растворения золота из золотосодержащего концентрата (был выбран Бестюбинский золотосодержащий концентрат) в серной кислоте в присутствии перхлората калия проводились по методике, разработанной в Казахском национальном техническом университете имени К.И. Сатпаева (КазНТУ) в рамках гранта «Разработка научных основ процесса автоклавного сернокислотного выщелачивания упорного золотосодержащего минерального сырья в присутствии ок-сихлоридов щелочных металлов» [1-5]. Эксперименты по автоклавному сернокислотному выщелачиванию выполнялись на укрупненно-лабораторной автоклавной установке (рис. 1), смонтированной в Научном центре инноваций и коммерциализации технологий КазНТУ имени К.И. Сатпаева.
Методика экспериментов
Навеска пробы золотосодержащего концентрата перемешивается с раствором серной кислоты и с добавкой окислителя - перхлората калия. Полученная пульпа загружается в реакционную камеру автоклава с механической лопастной мешалкой. Автоклав герметизируется, включаются нагревательные элементы и механическая мешалка с подачей при необходимости ки-
* Докторант Phd, магистр технических наук.
* Кандидат технических наук.
слорода. Рабочая температура автоклавного выщелачивания 160 °С. Давление подаваемого кислорода 0,2-0,3 МПа, общее давление в автоклаве 0,7 МПа. По завершению автоклавного выщелачивания выключается нагрев и механическая мешалка, включается водяное охлаждение реакционной камеры автоклава. После охлаждения реакционной камеры до температуры < 70 °С, производится слив пульпы с автоклава и фильтрация пульпы на нутч-фильтре. После завершения фильтрации полученный кек промывается водой и сушится в сушильном шкафу. Замеряются объемы фильтрата, промывной воды, кек сушат и взвешивают, далее продукты выщелачивания анализируются на содержание золота и сопутствующих элементов.
Рис. 1. Общий вид автоклавной установки
Для изучения кинетики эксперименты по автоклавному выщелачиванию были проведены при постоянной температуре процесса - 160 °С и продолжительность процесса менялась от 1 до 7 часов. Результаты исследований по извлечению золота в раствор из золотосодержащего концентрата в зависимости от продолжительности процесса представлены в табл. 1.
Таблица 1
Результаты экспериментов по определению зависимости извлечения золота в раствор от продолжительности процесса автоклавного выщелачивания
Номер Продолжительность, Масса Результаты Извлечение Извлечение Извлечение
опыта мин кека, г анализа, г/т золота в кек, мг в кек % в раствор,%
1 60 51,08 86 4,3 58,03 43,42
2 180 42,39 91,17 3,86 50,85 49,21
3 300 42,99 63,74 2,74 36,08 62,99
4 420 38,65 57,85 2,23 29,42 69,33
В табл. 2 и рис. 2 приведены значения степени и скорости растворения золота в раствор из Бестюбинского флотоконцентрата в зависимости от продолжительности процесса при постоянных значениях: исходной навески -70,0 г (Au - 7,6 мг), температуры процесса - 160 °С, концентрации H2SO4 -60 %, расхода КСЮ3 - 500 мас. % от массы золота в навеске концентрата, Ж:Т = 10:1.
Из табл. 2 и рис. 2 видно, что изменение степени извлечения золота существенно проявляется в интервале от 1 до 5 часов (60^300 мин). Дальнейшее увеличение продолжительности растворения золота в раствор от 5 до 7 часов не оказывает заметного влияния на степень извлечения золота и достигает от 62,99 до 69,33 %.
Таблица 2
Степень и скорость извлечения золота из Бестюбинского концентрата в раствор в зависимости от продолжительности процесса
Температура процесса, °С Время опыта, мин Масса растворенного золота, г Степень растворения золота, доли единицы Скорость растворения золота, V■102, г/(см2-мин)
160 60 0,0033 0,4567 0,5
160 180 0,0037 0,5524 0,2
160 300 0,0048 0,6299 0,1
160 420 0,0053 0,6933 0,1
Максимальная скорость процесса извлечения золота в раствор достигается при продолжительности процесса 60 мин, что свидетельствует о правильном выборе температуры процесса. При дальнейшем увеличении продолжительности от 120 до 420 мин происходит постепенное снижение скорости процесса растворения золота, что говорит о наличии диффузионных факторов, влияющих на процесс. В интервале 360^420 наблюдается стагнация величины скорости процесса растворения, что вероятно свидетельствует о наступлении термодинамического равновесия в исследуемой системе.
Результаты полученных экспериментальных данных по зависимости степени извлечения золота из концентрата в раствор при автоклавном сер-
нокислотном растворении в присутствии перхлората калия от продолжительности процесса обработаны в программе «Ехсе1» по уравнениям формальной кинетики, приведенным в табл. 3. Результаты математической обработки полученных экспериментальных данных приведены в табл. 4.
о -.-.-.-.-.-.-1 0 —I-1-1-1-1-1-1
О 60 120 180 240 300 360 420 0 60 120 180 240 300 360 420
т, мин т: мин
а) б)
Рис. 2. Зависимость степени (а) и скорости (б) растворения золота из Бестюбинского флотоконцентрата в раствор от продолжительности процесса автоклавного выщелачивания
Таблица 3
Уравнения формальной кинетики
№ уравнения Вид уравнения Вид преобразованного уравнения Название уравнения Область протекания
1 а=аеЬт у=аеЬх, где у= а, х=т уравнение 1-го порядка смешанная
2 а=ать у=ахЬ, где у= а, х=т уравнение 1-го порядка смешанная
3 а=ат+Ь у=ах+Ь, где у= а, х=т уравнение 1-го порядка кинетическая
4 1-(1-а)1/3=ат+Ь у=ах+Ь, где у= 1-(1-а)1/3, х=т уравнение Яндера кинетическая
5 1 -(1 -а)1/3=ат1/2+Ь у=ах+Ь, где у= [1-(1-а)1/31, х= т1/2 уравнение Рогинского кинетическая
6 1п[1/(1-а)]=ат+Ь у=ах+Ь, где у= 1п[1/(1-а)], х= т уравнение Ерофеева-Колмогорова диффузионная
7 а/(1-а)=ат+Ь у=ах+Ь, где у= [а/(1-а)], х= т уравнение Праута-Томпкинса диффузионная
8 1-(2а/3)-(1-а)2/3=ат+Ь у=ах+Ь, где у= [1-(2а/3)-(1-а)2/3], х= т уравнение Кранка-Ги-стлинга-Броунштейна диффузионная
По результатам математической обработки коэффициент корреляции имеет самое высокое значение -1,0 по уравнению Ерофеева-Колмогорова. Это свидетельствует о том, что процесс автоклавного извлечения золота из Бестюбинского флотоконцентрата в присутствии перхлората калия является гетерогенным процессом, протекающим в диффузионной области на границе раздела фаз: «твердое-жидкость» и скорость протекания данного процесса лимитируется концентрацией растворяемого золота в приграничной
зоне, то есть у поверхности золота. Для снижения влияния данного диффузионного фактора на эффективное протекание исследуемого процесса необходимо осуществлять постоянное перемешивание раствора в реакторе.
Таблица 4
Значения коэффициентов и корреляции уравнений процесса растворения золота из Бестюбинского флотоконцентрата в раствор в зависимости от продолжительности процесса
Номер уравнения Вид уравнения Au
а б R2
1 a=aebT -0,00002 -5,4333 0,977
2 a=axb 0,211 -2,5247 0,9857
3 а=ат+Ь 0,211 -2,5247 0,9857
4 1-(1-а)1/3=ат+Ь -0,000004 0,8085 0,9916
5 1-(1-a)1/3=aT1/2+b 0,0008 0,7697 0,998
6 ln[1/(1-a)]=ax+b 0,00007 0,5638 1,0
7 a/(1-a)=ax+b -0,00007 0,5638 0,9939
8 H2a/3H1-af3=aT+b -0,000004 0,6117 0,999
Выводы
Полученные научно-исследовательские результаты показали что процесс автоклавного растворения золота в серной кислоте в присутствии KClO3 является гетерогенным процессом, протекающим в диффузионной области на границе раздела фаз: «твердое-жидкость» и скорость протекания данного процесса лимитируется концентрацией растворяемого золота в приграничной зоне, то есть у поверхности золота.
Список литературы:
1. Лодейщиков В.В. Технология извлечения золота и серебра из упорных руд. ОАО «Иргиредмет». - Иркутск, 1999. - Т. 2. - 786 с.
2. Жунусова Г.Ж. О возможностях и перспективах использования бес-цианидных методов переработки упорных золотосодержащих руд // Труды Международной конференции «Форсированное индустриально-инновационное развитие в металлургии», посвященной выдающимся ученым, внесшим вклад в теорию и практику развития прокатного производства академику НАН РК П.И. Полухину и академику высшей школы МАН Н.Х. Да-вильбекову, 11-13 ноября 2010 г. - С. 221-224.
3. Байысбеков Ш., Жунусова Г.Ж., Буленбаев М.Ж., Кальянова О.А., Сыдыканов М.М. Кинетика и механизм автоклавного растворения золота в присутствии гипохлорита натрия // Сборник докладов 5-й Международной научно-практичес-кой конференции «Наука и общество». - Великобритания, 25-26 ноября 2013 г. - С. 90-97.
4. Оспанов Х.К., Оспанов А.Х. Физико-химические основы переработки золотосодержащего сырья методом мокрого хлорирования. - Алматы, 2002. -
5. Жунусова Г.Ж. Об исследованиях по растворению золота в различных растворителях // Вестник КазНТУ - 2010. - № 5 (81). - С. 174-177.
ВЛИЯНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ БОРТОВОГО ВЫЧИСЛИТЕЛЯ НА ТОЧНОСТЬ НАВИГАЦИОННЫХ ОПРЕДЕЛЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АППАРАТУРЫ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ СРНС ПРИ ФИЛЬТРАЦИИ НАВИГАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ ПО МЕТОДУ НАИМЕНЬШИХ КВАДРАТОВ
© Евтушенко О.А.*
Филиал «НИИ Аэронавигации» ФГУП ГосНИИ ГА, г. Москва
Рассматривается влияние производительности бортового вычислителя на точность навигационных определений с использованием для фильтрации навигационных параметров метода наименьших квадратов.
Ключевые слова: спутниковая радионавигационная система, навигационный параметр, фильтрация, бортовой вычислитель, производительность.
В аппаратуре потребителей (АП) спутниковых радионавигационных систем (СРНС), размещаемой на воздушном судне (ВС), в результате вторичной обработки на основании результатов измерений радионавигационных параметров (РНП) р получается оценка вектора состояния ВС X, в числе составляющих которой находятся полезные параметры - координаты ВС. Наиболее полную информацию о точности местоопределения можно получить, зная ковариационную матрицу ошибок оценки
где М - символ усреднения.
Таким образом, чтобы проанализировать точностные характеристики какого-либо метода определения координат ВС, нужно вычислить ковариационную матрицу Р ошибок оценки вектора состояния ВС с учетом моделей движения ВС и измерений.
201 с.
(1)
* Директор, кандидат технических наук, доцент.
