Исследование удельной поверхности угольного сорбента при извлечении золота Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 621.317.7

ИССЛЕДОВАНИЕ УДЕЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ УГОЛЬНОГО СОРБЕНТА ПРИ ИЗВЛЕЧЕНИИ ЗОЛОТА

© С.И. Половнева1, А.А. Носенко2, Т.Р. Мамин3

Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Изложены результаты исследования угольного сорбента скорлупы кокосового ореха, рассмотрены результаты анализа проб, отобранных в разных местах технологической схемы сорбционной технологии извлечения золота. Установлено, что параметр «удельная поверхность» сорбента может являться информативным параметром при управлении технологическим процессом, что позволит оптимизировать процесс реактивации и повысить извлечение золота. Результаты показали высокую воспроизводимость метода измерения и расчета, отсутствия процесса хемосорбции.

Ключевые слова: сорбент; сорбция; реактивация; цианирование; кислотная обработка; активированный уголь; удельная поверхность; выщелачивание.

STUDY OF CARBON SORBENT SPECIFIC SURFACE AREA AT GOLD RECOVERY S.I. Polovneva, A.A. Nosenko, T.R. Mamin

Irkutsk National Research Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.

The paper reports on the results of studying the coal sorbent of coconut shell. The analysis results of the samples collected in different places of the technological scheme of the sorption technology of gold recovery are considered. It is found that the sorbent parameter of specific surface area can be informative when controlling technological process. It will allow to optimize reactivation and increase gold recovery. The results have shown a high reproducibility of the measurement and calculation method as well as the absence of chemisorption.

Key words: sorbent; sorption; reactivation; cyanidation; acid treatment; activated carbon; specific surface area; leaching.

Введение

Известно, что присутствие сорбента в пульпе при выщелачивании золота устраняет лимитирующую стадию диффузионного процесса, а именно увеличивает скорость диффузии аниона 2[Аи(С^2]- из зоны реакции путем поглощения его сорбентом. Процесс растворения золота идет в диффузионной области, т.е. скорость процесса растворения зависит от скорости диффузии растворителей и продуктов реакции. Если скорость диффузии растворителей - участников реакции обмена -больше, чем скорость диффузии продуктов реакции, то введенный в систему сорбент способствует ускоренному отводу из реакционной зоны цианистых анионов золота по схеме [1, 2]:

2Аи + 4№СМ + Н2О + О = = 4№+2[Аи(СМ)2] + 20Н. (1)

Эффективность процесса сорбции во многом зависит от удельной поверхности сорбента, но данный параметр в настоящее время оценивается только по маркировке партии сорбента заводом-изготовителем. Характер изменения удельной поверхности активированного угля после различных этапов обработки пульпы недостаточно изучен. В связи с этим представляет определенный интерес исследование характера изменения удельной поверхности сорбента (угля скорлупы кокосового ореха марки «N0^1 R03515») в разных точках технологического процесса, оценка степени его информативности и возможности использования данного параметра для повышения эффективности управления.

Для получения информации одновременно было выполнено опробование, в

1

Половнева Светлана Ивановна, кандидат технических наук, доцент кафедры автоматизации производственных процессов, тел.: 89041114727, e-mail: polovneva_si@mail.ru

Polovneva Svetlana, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Automation of Manufacturing Processes, tel.: 89041114727, e-mail: polovneva_si@mail.ru

2Носенко Алексей Андреевич, аспирант, тел.: 89021711516, e-mail: alexnosenco@rambler.ru Nosenko Aleksei, Postgraduate, tel.: 89021711516, e-mail: alexnosenco@rambler.ru

3Мамин Тимур Равильевич, студент, тел.: 89149115135, e-mail: timurmamin@yandex.ru Mamin Timur, Student, tel.: 89149115135, e-mail: timurmamin@yandex.ru

ходе которого взяты пробы исходного угольного сорбента, угля после десорбции осажденного золота, после предварительной щелочной обработки и после проведения процесса реактивации сорбента (рис. 1). Цианирование руды протекает в две стадии:

1. Предварительное цианирование пульпы (без загрузки сорбента) в течение 2-6 ч;

2. Сорбционное выщелачивание с загрузкой в пульпу сорбента в течение 8-12 ч, при котором протекает дорастворе-ние золота из руды с одновременной сорбцией активным углем растворенного золота, серебра и других компонентов.

Перед выводом насыщенного сорбента из процесса он должен контактировать с цианистой пульпой, в растворе которой имеется достаточно высокая концентрация золота. Это достигается тем, что руду или концентрат перед сорбционным выщелачиванием подвергают операции предварительного цианирования. В данном случае часть или больше половины золота из твердой фазы переходит в раствор с максимальной концентрацией его в жидкой фазе. Процианированная таким образом пульпа поступает в процесс сорбционного выщелачивания, где происходит дораство-рение золота и его сорбция на активный уголь. Процесс десорбции проводился в автоклаве в соответствии с технологическим регламентом. Реактивация угольного сорбента осуществлялась горячим паром при температуре 1200С.

Методика измерений

Удельная поверхность проб после термотренировки измерялась по четырем точкам низкотемпературным методом теп-

ловой десорбции (МТД) с помощью аттестованного измерительного прибора СОРБИ-М (ЗАО «МЕТА», г. Новосибирск) и рассчитывалась специальной программой по уравнению БЭТ [3, 4]. В качестве адсор-бата применялся азот, газом-носителем служил гелий. Расчет удельной поверхности выполнялся автоматически по формуле

+ (с-1)р/р0

-L

Ро _

а0-~) атс V о

йтС

где р/р0 - относительное давления адсор-бата; p - давление паров адсорбата при температуре, р0-; а - величина адсорбции; ат - объем монослоя на поверхности адсорбента; С - отношение констант адсорбционного равновесия в первом слое и константы конденсации.

Удельная поверхность рассчитывалась через емкость монослоя ат (мол/г) по уравнению:

5у = атЫшт, (3)

где N - число Авогадро; шт - площадь, приходящаяся на одну молекулу адсорбата в монослое (для азота она равна 0,162 нм2).

Результаты измерений

Графики процессов адсорбции и десорбции активированных углей скорлупы кокосового ореха марки NORIT R0з515, отобранных в разных точках технологической схемы, полученные в результате измерений, представлены на рис. 3-5. В качестве эталонного образца с известной удельной поверхностью применялся государственный стандартный образец дисперсного пористого материала ГСО 79122001, аттестованное значение удельной поверхности составило 77 м2/г (рис. 2).

Таблица 1

Пример формы представления результатов измерения ГСО

Образец 1 Измерение 1 График БЭТ 1 СУРЧ 1 Печать отчетов 1

| Дата / время |"14-.03.15 13:53 Изм. Бцд по БЭТ |77.18±0.333м2Уг

| Оператор |Мамин | Эуд по одной точке ¡75.71 м=/г

|Образец | ГСО_77 | Ксеф. корреляции | 0.999972

| Масса ¡0 .1147 г | Упп 117.7206

| Влажность ¡0 % | Константа БЭТ | 86.2

|Атм. давление 1723 мм.рт.ст. Ксе ФФициенты прямой БЭ Т у = А+В к:

|Адсорбаг | Азот | Коэффициент А | 0.0006547

| Молекул, площадь 10.-162 нм2 | Коэффициент В | 0.05578

На регенерацию

Рис. 1. Схема пробоотбора сорбционной технологии при извлечении золота

О IOO 200 ЗОЯ 400 500 0 60 |¿0 1И 200

время, с время сек.

(а) (б)

Рис. 2. Графики процесса адсорбции (а) и десорбции (б) молекул азота на эталоне ГСО-77 при различных относительных давлениях адсорбата (Р/Рэ = 6%, 9%, 15%, 20%)

О 200 400 600 £00 10ОО О SO tOO 150 200 250

время, с время, с

(а) (б)

Рис. 3. Графики процесса адсорбции (а) и десорбции (б) молекул азота на активированном угле при различных относительных давлениях адсорбата (Р/Рв = 6%, 9%, 15%, 20%; проба свежего угля)

О 200 400 60Q 800 0 50 100 1Б0 200 250 300

Epe:.lz, с время, с

(а) (б)

Рис. 4. Графики процесса адсорбции (а) и десорбции (б) молекул азота на активированном угле после цианирования (измерения при Р/Рв = 6%, 9%, 15%, 20%)

Таблица 2

Результаты измерения удельной поверхности активированного угля

после кислотной обработки

Образец | Измерение График БЭТ ] СУРЧ Печать отчетов |

| Дата / время 114.03.1516:09 Изм. Б уд по БЭТ 133.77±2.29 мг/г

| Оператор Мамин | Зда по одной точке 114 M2Jr

| Образец угсль_№3 | Коэф. корреляции ¡0.990439

| Масса 0.0135 г | Угп ¡7.75375

| Влажность 0.0135 % | Константа БЭТ |6Л

| Атм. давление 721 мм.рт.ст. Коэффициенты прямой БЭТ у = Д+Е!;-::

|Аасорбэт Азот | Коэффициент А 10.02101

| Молекул, площадь 0.162 нмг | Коэффициент В ¡0.108

О 50 100 150 200 250 300 0 SO IM 150 200

время, с время, с

(а) (б)

Рис. 5. Графики процесса десорбции азота с поверхности активированного угля: проба после реактивации (а), проба угля после десорбции золота (б); измерения (при Р/Рв = 6%, 9%, 15%, 20%)

Как видно из графиков (рис. 4-5), время мономолекулярной адсорбции молекул азота на угольном сорбенте, отобранном непосредственно после окончания процесса цианирования, т.е. десорбции золота, составило 7,5 мин при стабильной температуре -1900 С; десорбирование молекул азота с поверхности пробы заняло 4,1 мин. Масса пробы при этом составляла 14,9 мг. Результаты измерения удельной поверхности ^у) проб активированного угля после его реактивации (табл. 3) свидетельствуют о том, что время адсорбции азота резко увеличилось и составило более 2,5 час. Время десорбирования адсор-бата составило 4,15 мин (рис. 5, б), масса пробы составила 1 мг.

Сравнительный анализ результатов измерении удельной поверхности по четырем точкам (метод БЭТ) и по одной точке (метод БЭТ-Темкина) показал (рис. 6), что последний метод дал более

высокие значения, но общая тенденция изменения удельной поверхности по цепи аппаратов сохраняется.

Выводы

1. Результаты исследований удельной поверхности угольного сорбента, полученного из скорлупы кокосового ореха и применяемого в сорбционной технологии извлечения золота, показали высокую воспроизводимость метода измерения и расчета, отсутствия процесса хемосорбции.

2. Длительная адсорбция (более 2,5 час) молекул адсорбата на поверхности промышленных проб, взятых после их реактивации, характеризует развитую поверхность частиц угля и показывает эффективность процесса очистки. Удельная поверхность угольного сорбента увеличивается, но не достигает исходной

о

(2000 м2/г). Поиск причин этого факта требует дополнительных исследований.

Таблица 3

Время процесса адсорбции молекул азота на активированном угле,

отобранных в различных точках технологической схемы

Точка отбора Sy по БЭТ Sy по БЭТ- Темкина Время адсорбции при Р/Р0 = 0%, мин

Чистый перед загрузкой 825,95 1030 14,6

После цианирования (уголь сорбции) 740,13 890,2 12,8

После автоклавной десорбции 685,14 864,7 10

После реактивации 662,0 700 14

После кислотной обработки 33,77 14 4,1

Эталон 77,18 75,71 5

Рис. 6. Изменение удельной поверхности угольного сорбента по цепи аппаратов

3. Короткий цикл (11-12 минут) адсорбции-десорбции азота на пробах, отобранных после стадии десорбции золота, показывает снижение удельной поверхности, что может объяснять наличие илистых отложений в порах.

4. Параметр «удельная поверхность» сорбента может являться информативным параметром при управлении технологическим процессом, что позволит оптимизировать процесс реактивации и повысить извлечение золота.

Статья поступила 12.11.2015 г.

Библиографический список

1. Ёлшин В.В. Теория и практика сорбционного извлечения благородных металлов из растворов и пульп активными углями: авторефер. дис. ...

3. Половнева С.И., Носенко А.А., Мамин Т.Р. Освоение методики определения удельной поверхности: мат-лы науч.-практич. конференции с международным участием. Иркутск, ИРНИТУ, 2015. 183 с.

доктора техн. наук. Иркутск, 2000. 40 с.

2. Минеев Г.Г., Минеева Т.С., Жучков И.А. Теория гидрометаллургических процессов, ч. 1. Иркутск: ИПИ, 2010. 400 с.

4. Brunauer S. Surface Area Determination (eds. D.H. Everett, R.H. Ottewill). Butterworth, London, 1970. 63 p.

УДК 669.71

ВЛИЯНИЕ ПОЛИАКРИЛАМИДА НА СГУЩЕНИЕ И ПРОМЫВКУ КРАСНЫХ ШЛАМОВ ИЗ НИЗКОКРЕМНИСТЫХ БОКСИТОВ

© В.И. Саламатов1, О.В. Саламатов2, Б.А. Байбородин3

Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Приведены результаты исследования процессов сгущения и промывки красных шламов, полученных из низкокремнистых бокситов с применением полиакриламида. Изучено влияние полиакриламида на агрегативную и кинетическую устойчивость пульп красных шламов. Показано, что обработка пульп шламов полиакриламидом в оптимальной дозировке обеспечивает рост скорости осветления как на стадии предварительного сгущения, так и в процессе декантационной промывки. Установлено, что полиакриламид понижает сорбцию щелочного алюми-натного раствора дисперсной фазой пульпы и тем самым способствует росту эффективности промывки осадков красных шламов от ценных компонентов.

Ключевые слова: полиакриламид; сгущение; декантационная промывка; красный шлам.

POLYACRYLAMIDE EFFECT ON THICKENING AND WASHING OF RED MUDS PRODUCED

FROM LOW SILICATE BAUXITES

V.I. Salamatov, O.V. Salamatov, B.A. Bayborodin

Irkutsk National Research Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.

The paper provides the results of studying thickening and washing of red muds produced from low silicate bauxite with the application of polyacrylamide. The effect of polyacrylamide on aggregative and kinetic stability of red mud pulps is studied. It is shown that slurry treatment with an optimal dosage of polyacrylamide ensures the growth in the rate of lightening both at the stage of preliminary thickening and during washing in a decanter. Polyacrylamide is found to decrease the sorption of alkali aluminate solution by a pulp dispersed phase and, thereby, to contribute to the improvement in the efficiency of cleaning red muds from valuable components. Keywords: polyacrylamide; thickening; decanter washing; red mud.

1

Саламатов Виктор Иванович, кандидат технических наук, доцент кафедры машиностроительных технологий и материалов, тел.: 89149367088, e-mail: auto@istu.edu

Salamatov Viktor, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Mechanical Engineering

Technologies and Materials, tel.: 89149367088, e-mail: auto@istu.edu

2Саламатов Олег Викторович, аспирант, тел.: 89086547000, e-mail: auto@istu.edu

Salamatov Oleg, Postgraduate, tel.: 89086547000, e-mail: auto@istu.edu

3Байбородин Борис Алексеевич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой мировой экономики, тел.: (9532)344515, e-mail: auto@istu.edu

Bayborodin Boris, Doctor of technical sciences, Professor, Head of the Department of World Economy, tel.: (9532) 344515, e-mail: auto@istu.edu