CC BY
51
Рис. 1. Зависимость радиальной ошибки местоопределения ВС от периода дискретизации измерений при навигационных определениях по методу наименьших квадратов
Список литературы:
1. Шебшаевич В.С., Дмитриев П.П., Иванцевич Н.В. и др. Сетевые спутниковые радионавигационные системы. - М.: Радио и связь, 1982.
2. Тихонов В.И. Нелинейные преобразования случайных процессов. -М.: Радио и связь, 1986.
3. Ярлыков М.С. Применение марковской теории нелинейной фильтрации в радиотехнике. - М.: Советское радио, 1980.
ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА АВТОКЛАВНОГО РАСТВОРЕНИЯ ЗОЛОТА ИЗ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ КОНЦЕНТРАТОВ В СЕРНОЙ КИСЛОТЕ В ПРИСУТСТВИИ ОКИСЛИТЕЛЯ - ГИПОХЛОРИТА НАТРИЯ
© Жунусова Г.Ж.*, Буленбаев М.Ж.*
Казахский технический университет имени К.И. Сатпаева, Республика Казахстан, г. Алматы
В настоящее время одной из актуальных задач металлургии золота является его глубокое извлечение из упорного золотосодержащего сы-
* Кандидат технических наук.
* Докторант Phd, магистр технических наук.
рья, в котором золото ассоциировано с рудными и породными минералами. Существующие цианидные способы переработки данного вида сырья отличаются неэффективностью и экологической опасностью, в этой связи актуальна разработка других способов. В данной работе изучен механизм автоклавного растворения золота из золотосодержащих концентратов в серной кислоте в присутствии окислителя - гипо-хлорита натрия (№СЮ).
Ключевые слова температура, продолжительность, скорость растворения золота, концентрация, фильтрат, промвода.
Введение
Основой современной металлургии золота является цианистый процесс, широко используемый как в отечественной, так и в зарубежной промышленности. Запасы богатых золотосодержащих руд постепенно сокращаются и с течением времени в обработку начинают вовлекать более упорные руды с низким содержанием золота. При всех достоинствах цианистого процесса извлечения золота из руд у него имеется существенный недостаток - очень высокая токсичность цианистых солей. До настоящего времени не найден оптимальный метод решения проблемы обезвреживания стоков. Экологические аспекты в связи с применением цианистых растворителей становятся все более актуальными, что приводит к необходимости искать новые пути проведения процессов выщелачивания с применением экологически менее токсичных растворителей [1, 2].
В настоящее время известно порядка 40 выщелачивающих реагентов, не содержащие цианиды и царскую водку, способные переводить золото в растворимое состояние. К таким системам относятся тиокарбамид (тиомочеви-на), тиосульфаты натрия и аммония, галоиды (хлор, бром, йод), а также некоторые органические соединения (например, гуматы и аминокислоты) [3-7]. Несмотря на высокую их эффективность при переработке упорных золотосодержащих руд, перечисленные растворители характеризуются высокой себестоимостью, неустойчивостью и экологической опасностью.
Учитывая вышесказанное, в рамках гранта Казахского национального технического университета имени К.И. Сатпаева (КазНТУ) «Разработка научных основ процесса автоклавного сернокислотного выщелачивания упорного золотосодержащего минерального сырья в присутствии оксихло-ридов щелочных металлов», финансируемого Министерством образования и науки Республики Казахстан, проводится работа по разработке инновационной автоклавной технологии сернокислотного выщелачивания золота в присутствии окислителей. Концентрированная серная кислота и ее разбавленные растворы не растворяют золото, но могут быть эффективны в присутствии окислителей и комплексообразователей [8, 9]. Основным преимуществом автоклавного сернокислотного процесса в присутствии окислите-
лей являются более высокая скорость растворения золота, высокая окислительная активность окислителя, доступность реагентов и низкая их себестоимость по сравнению с цианидным способом, меньшее негативное влияние на окружающую среду и большее извлечение золота из упорных золотосодержащих руд. Из всех известных растворителей серная кислота является доступным и дешевым реагентом.
Материалы и методы исследования (эксперименты)
Навеска пробы концентрата перемешивается с раствором серной кислоты и с добавкой окислителя - гипохлорита натрия. Полученная пульпа загружается в освинцованную реакционную камеру автоклава с механической лопастной мешалкой. Автоклав герметизируется, включаются нагревательные элементы и механическая мешалка с подачей при необходимости кислорода. Рабочая температура автоклавного выщелачивания 160 °С. Давление подаваемого кислорода 0,2-0,3 МПа, общее давление в автоклаве 0,7 МПа. Продолжительность автоклавного выщелачивания 5 часов. 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 компонентов.
При выполнении научно-исследовательской работы были получены следующие технологические условия для проведения экспериментов по автоклавному сернокислотному выщелачиванию: температура - 160 °С, продолжительность процесса автоклавного растворения - 5 ч, Ж:Т = 10:1, концентрация серной кислоты - 60 % и количество окислителя 300 % от массы золота в навеске концентрата. Эксперименты проводились на укруп-ненно-лабораторной автоклавной установке (рис. 1), смонтированной в Научном центре инноваций и коммерциализации технологий КазНТУ имени К.И. Сатпаева.
Результаты и обсуждение
Процесс автоклавного сернокислотного растворения золота в присутствии гипохлорита натрия изучался на золотосодержащих флотоконцентратах (Бакырчикский, Жолымбетский, Бестюбинский), полученных на соответствующих золотодобывающих фабриках (ЗДФ) Казахстана. В табл. 1 приведен химический состав данных флотоконцентратов. В исследуемых концентратах обнаружены значительные количества оксидов кремния, алюминия, железа и серы.
1 - Автоклав. 2 - Мешалка с лопастями. 3 - Кессон для охлаждения автоклава.
4 - Донный сливной патрубок. 5 - Пробка для донного слива. 6 - Трубка для подачи воды в кессон. 7 - Футеровка печи. 8 - Лопасти мешалки. 9 - Печь нагрева с нихромовой спиралью. 10 - Освинцованная реторта автоклава. 11 - Патрубок для стравливания газов. 12 - Манометр. 13 - Патрубок для подачи газов. 14 - Болтовое соединение крышки автоклава.
15 - Чехол термопары, освинцованная с наружи. 16 - Патрубок загрузки. 17 - Крышка автоклава. 18 - Муфта для соединения мешалки с приводом. 19 - Подача воды для охлаждения перемещающего устройства. 20 - Пробка с уплотнителем. 21 - Стержень от привода к мешалки. 22 - Соединительный корпус для привода мешалки (шкив, ремень). 23 - Устройства - привод для перемешивания мешалки. 24 - Станина для крепления электродвигателя и автоклава.
25 - Электродвигатель. 26 - Станина (стол)
Рис. 1. Укрупненно-лабораторная автоклавная установка
Таблица 1
Химический состав флотоконцентратов
Проба концентрата Массовая доля определяемых элементов и соединений, %
Аи, г/т А& г/т Си гп РЬ As Бе 8Ь 8е
КЗ-1 Бакырчикский 18,72 15,58 0,037 0,020 0,004 1,62 6,00 0,035 <0,001
КЗ-2 Жолымбетский 220,42 99,13 0,40 0,043 0,13 0,96 19,71 0,013 <0,001
К3-3 Бестюбинский 109,06 41,26 0,10 0,085 0,025 7,44 18,40 0,069 <0,001
Продолжение табл. 1
Проба концентрата Массовая доля определяемых элементов и соединений, %
Те 8 общ 8102 А12О3 СаО Mg0 №20 К2О С
КЗ-1 Бакырчикский <0,001 3,22 38,80 16,89 0,30 0,75 2,81 0,88 15,02
КЗ-2 Жолымбетский 0,022 18,12 30,63 10,22 2,76 2,79 0,97 0,88 5,59
КЗ-3 Бестюбинский <0,001 13,65 31,55 11,73 1,39 2,04 1,95 0,63 4,36
Из результатов химического анализа видно, что богатыми по содержанию золота являются Жолымбетский и Бестюбинский концентраты, а в Ба-кырчикском концентрате содержание золота меньше. Содержания мышьяка в К3-3 значительно больше, чем в концентратах КЗ-1 и КЗ-2. Также в концентратах содержатся, незначительные количества селена, теллура, меди, цинка, свинца, сурьмы, а также калия, магния, натрия и кальция. Высокое содержание углерода наблюдается в Бакырчикском концентрате и в сопоставимых количествах в Жолымбетском и Бестюбинском концентратах.
Результаты выполненных химических и атомно-абсорбционных анализов растворов после автоклавного сернокислотного выщелачивания флото-концентратов приведены в табл. 2.
Таблица 2
Результаты химического и атомно-абсорбционного анализов растворов (фильтрата и промводы) автоклавного сернокислотного выщелачивания флотоконцентратов с применением окислителя гипохлорита натрия (при постоянных значениях: температуры - 160 °С, концентрация Н2804 - 60 %, расход КаС10 - 300 мас. % от массы золота в навеске, Ж:Т=10:1, т = 5 ч)
Проба Проба концентрата Исходная навеска, г Объем, Удм3 Содержание элементов
Аи, мг/дм3 Ag, мг/дм3 Си, мг/дм3 гп, мг/дм3 РЬ, мг/дм3
1 КЗ-1 фильтрат 80 0,43 1,46 0,535 46,512 19,07 2,325
промвода 0,51 0,014 0,014 5,882 3,529 0,196
2 КЗ-2 фильтрат 70 0,392 11,45 5,842 255,102 53,571 27,551
промвода 0,5 0,06 0,08 20,0 4,0 2,4
3 КЗ-3 фильтрат 70 0,44 12,20 1,318 120,45 93,182 8,409
промвода 0,55 0,064 0,091 9,091 7,273 0,545
Продолжение табл. 2
Проба Проба концентрата Исходная навеска, г Объем, Vдм3 Содержание элементов
As, мг/дм3 Fe, г/дм3 БЬ, мг/дм3 БЮ2, мг/дм3
1 КЗ-1 фильтрат 80 0,43 2023,256 8,139 48,837 23255,814
промвода 0,51 117,647 0,059 3,921 1019,608
2 КЗ-2 Фильтрат 70 0,392 395,408 30,867 9,694 10714,286
промвода 0,5 14,0 0,66 0,4 180,0
3 КЗ-3 фильтрат 70 0,44 5227,273 14,091 64,318 7090,909
промвода 0,55 145,454 0,818 6,727 90,909
Продолжение табл. 2
Проба Проба концентрата Исходная навеска, г Объем, Vдм3 Содержание элементов
А1203, г/дм3 СаО, мг/дм3 М$О, г/дм3 №2О, г/дм3 К2О, г/дм3
1 КЗ-1 фильтрат 80 0,43 27,91 54,186 1,163 4,651 1,465
промвода 0,51 0,588 5,294 0,137 0,059 0,059
2 КЗ-2 фильтрат 70 0,392 14,031 270,408 4,311 1,531 1,275
промвода 0,5 0,14 8,0 0,16 0,02 0,1
3 КЗ-3 фильтрат 70 0,44 15,909 219,773 2,682 2,273 0,75
промвода 0,55 0,273 6,0 0,109 0,073 0,073
Результаты извлечения металлов в кек и раствор из флотоконцентратов при автоклавном сернокислотном выщелачивании в присутствии гипохло-рита натрия в следующих технологических условиях: температура - 160 °С, концентрация H2SO4 - 60 %, расход NaCЮ - 300 мас. % от количества золота, Ж:Т=10:1, т = 5 часов приведены в табл. 3.
Таблица 3
Извлечение элементов в кек автоклавного сернокислотного выщелачивания флотоконцентратов с применением КаС10 (температура - 160 °С, концентрация Н2804 - 60 %, расход КаС10 - 300 мас. % от количества золота, Ж:Т = 10:1, т = 5 часов)
Проба концентрата Извлечение элементов
Аи Ая Си РЬ Аз Fe
мг % мг % г % г % г % г % г %
КЗ-1 Бакырчикский 0,86 57,33 1,00 80,0 0,006 20,27 0,0048 30,12 0,0020 62,76 0,33 25,46 1,16 24,16
КЗ-2 Жолымбетский 10,90 70,64 4,50 64,84 0,16 57,14 0,0062 20,67 0,076 84,10 0,494 73,51 1,06 7,68
КЗ-3 Бестюбинский 2,20 28,83 2,23 77,16 0,010 14,28 0,013 21,66 0,012 74,41 2,73 52,39 5,97 46,35
Продолжение табл. 3
Проба концентрата Извлечение элементов
БЬ БЮ2 А12О3 СаО М №2О К2О
г % г % г % г % г % г % г %
КЗ-1 Бакырчикский 0,0040 14,34 19,90 64,11 0,79 5,84 0,21 87,5 0,018 3,0 0,16 7,35 0,031 4,40
КЗ-2 Жолымбетский 0,0048 53,52 16,72 78,0 1,42 19,94 1,78 92,29 0,14 7,17 0,055 8,08 0,055 8,92
КЗ-3 Бестюбинский 0,014 29,87 18,44 83,53 0,83 10,11 0,84 86,94 0,15 10,56 0,28 20,77 0,054 12,24
Таблица 4
Извлечение элементов в раствор автоклавного сернокислотного выщелачивания флотоконцентратов с применением КаС10 (температура - 160 °С, концентрация Н2804 - 60 %, расход КаС10 - 300 мас. % от количества золота, Ж:Т=10:1, т = 5 ч)
Проба концентрата Извлечение элементов
Аи Ая Си РЬ Аз Ре
мг % мг % г % г % г % г % г %
КЗ-1 Бакырчикский 0,637 42,47 0,237 18,96 0,023 78,53 0,010 67,87 0,0011 35,36 0,93 72,06 3,53 73,64
КЗ-2 Жолымбетский 4,52 29,29 2,33 33,56 0,11 40,83 0,023 79,02 0,012 13,19 0,162 24,13 12,43 90,11
К3-3 Бестюбинский 5,40 70,77 0,63 21,93 0,058 83,75 0,045 76,45 0,004 23,61 2,38 45,74 6,65 51,64
Продолжение табл. 4
Проба концентрата Извлечение элементов
БЬ БЮ2 АЩ, СаО МяО №20 К2О
г % г % г % г % г % г % г %
КЗ-1 Бакырчикский 0,023 83,60 10,52 33,88 12,30 92,11 0,026 11,1 0,57 95,0 2,03 90,63 0,66 93,59
КЗ-2 Жолымбетский 0,0040 44,42 4,29 20,01 5,57 78,0 0,11 5,68 1,77 90,8 0,61 89,76 0,55 89,07
КЗ-3 Бестюбинский 0,032 68,35 3,17 14,36 7,15 87,16 0,10 11,03 1,24 87,31 1,04 77,12 0,37 85,49
Из данных таблиц 3 и 4 можно судить о следующем вероятном механизме растворения компонентов концентратов.
Оксид кальция (86,94; 87,5 и 92,29 %) практически полностью переходит в кек с образованием сульфата кальция, являющегося дисперсной фазой, обладающей развитой адсорбционной поверхностью. Оксид кремния (64,11; 78,0 и 83,53 %) также переходит в кек.
Извлечение в кек оксидов алюминия (5,84; 10,11 и 19,94 %), магния (3,0; 7,17 и 10,56 %), натрия (7,35; 8,08 и 20,77 %) и калия (4,40; 8,92 и 12,24 %) незначительно, что свидетельствует о хорошей растворимости этих компонентов в серной кислоте в присутствии гипохлорита натрия.
Из металлов достаточно высокая степень извлечения в раствор меди (40,83; 78,53 и 83,75 %), железа (51,64; 73,64 и 90,11 %) и сурьмы (44,42; 68,35 и 83,60 %).
Извлечение свинца в кек неполное (62,76; 74,41 и 84,10 %) ввиду того, что в растворе присутствует гипохлорит натрия, который диссоциирует с образованием ионов хлора, которые связываются в растворимый хлорид свинца.
Извлечение серебра в кек высокое (64,84; 77,16 и 80,0 %), то есть его растворимость в выбранном растворителе и окислителе низкая. Это связано с тем, что в растворе присутствует гипохлорит натрия, который разлагается с образованием ионов хлора, которые связываются в нерастворимый хлорид серебра.
Извлечение мышьяка в раствор (72,06 %) высокое из Бакырчикского концентрата, невысокое из Бестюбинского концентрата (45,74 %) и низкое (24,13 %) из Жолымбетского концентрата.
Учитывая ассоциацию золота с арсенопиритом и высокую степень извлечения мышьяка в раствор, извлечение золота из Бакырчикского предполагается высокое, но фактически - незначительное (42,47 %) в связи с содержанием в данном концентрате большого количества органических веществ, которые связываются в органо-минеральные комплексы с золотом. Следовательно, для переработки данного концентрата необходимо провести дополнительную обработку - предварительный обжиг концентрата с целью удаления и разрушения органической фазы.
Низкое извлечение золота (29,29 %) в раствор из Жолымбетского концентрата обусловлено невысоким извлечением мышьяка (24,13 %) и меди (40,83 %) в раствор. Следовательно, в данном концентрате золото связано в основном с халькопиритом и арсенопиритом.
Высокое извлечение золота (70,77 %) в раствор из Бестюбинского концентрата обеспечивается высоким извлечением меди (83,75 %), цинка 76,45 %), средним извлечением мышьяка (45,74 %) и железа (51,64 %). Из этого следует, что в данном концентрате золото связано в основном с халькопиритом, сфалеритом и пиритом.
Выводы
Полученные научно-исследовательские результаты показали возможность извлечения золота при автоклавном выщелачивании золота из золотосодержащего концентрата в серной кислоте в присутствии окислителя -гипохлорита натрия.
Список литературы:
1. Гудков А.С. Извлечение золота из упорного сульфидного сырья с применением автоклавного окисления и серосодержащих растворителей: дисс. ... канд. технических наук. - Иркутск, 2010. - 141с.
2. Баткибекова М.Б., Джунушалиева Т.Ш., Борбиева Д.Б., Сыдыкова Ш.С. Тиокарбамидное извлечение золота из упорных золотосодержащих руд Долпрана (КР) // Научно-исследовательский химико-технологический институт Кыргызского государственного технического университета им. И. Раз-закова. - Бишкек, Кыргызская Республика.
3. Chamberlin P.J., Pajar M.J. Gold and silver leaching practices in the United States // Bureau of Mines information Circular. - 1981. - P. 8-16.
4. Dadgar A. Refractory concentrate gold leaching: cyanide with Bromine // JOM. - 1989. - 41. - № 12.
5. Лодейщиков В.В. Технология извлечения золота и серебра из упорных руд. ОАО «Иргиредмет». - Иркутск, 1999. - Т. 2. - 786 с.
6. Potter G.M. Some Developments in Gold and Silver Metallurgy // Extraction Metallurgy. Institution of Mining and Metallurgy. - London, 1981. - P. 128-136.
7. Оспанов Х.К., Оспанов А.Х. Физико-химические основы переработки золотосодержащего сырья методом мокрого хлорирования. - Алматы, 2002. -201 с.
8. Панченко А.Ф., Лодейщиков В.В., Хмельницкая О.Д. Изучение нецианистых растворителей золота и серебра // Цветные металлы. - 2001. - № 5.
9. 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.
ОСОБЕННОСТИ РАЗРАБОТКИ ПОДСИСТЕМ КОНТРОЛЯ ПУНКТОВ УПРАВЛЕНИЯ ВОЗДУШНЫМ ДВИЖЕНИЕМ
© Кузнецов В.А.*
ОАО «Научно-производственное предприятие «Рубин», г. Пенза
В статье рассматриваются вопросы разработки интегрированных подсистем контроля и управления функционированием для перспективных автоматизированных систем управления воздушным движением. Изложены основные требования к таким системам, приведен типовой состав существующих комплексов. Автор подчеркивает необходимость комплексного подхода к разработке подсистем контроля с целью повышения надежности и оптимизации вычислительных ресурсов.
Ключевые слова динамическая система, подсистема контроля, управление функционированием, пункт управления, неисправность, надёжность.
В различных областях практической деятельности человека широко применяются автоматические и автоматизированные динамические системы [1].
Функционирование сложной динамической системы происходит при действии различных случайных факторов как со стороны внешней среды, так и естественно возникающих внутри её случайных возмущений, отказов. Внешняя среда, в которой функционирует система, может вносить неопределенность, случайность исходных данных, ситуаций, случайным образом изменять характер взаимодействия между составными частями. Внутри сис-
* Инженер-программист 1 категории.
