Обоснование параметров технологии кучного выщелачивания техногенного тонкодисперсного медьсодержащего сырья Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

Рис. 1. Влияние продолжительности паузы между измельчением шлака и окомкованием на прочностные характеристики

Рис. 2. Влияние продолжительности окомкования на прочностные характеристики окатышей

Продолжительность выдержки, сут

■Свежеизмельченный шлак ^^»Пауза 1 час ^^"Пауза 3 часа ^^Сутки выдержки

----------------------------------- © И. В. Шадрунова, Д.Н. Радченко,

2005

УДК 622.001

И.В. Шадрунова, Д.Н. Радченко

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИИ КУЧНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ТЕХНОГЕННОГО ТОНКОДИСПЕРСНОГО МЕДЬСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ *

Семинар № 15

тработка техногенных образований

Чы/ обогатительных фабрик является одной из основных эколого-экономических проблем Южноуральского региона. Повышенная запыленность в зонах их размещения, сброс и миграция загрязненных стоков в природные водоемы и нестабильная гидротехническая ситуация на хвостохранилищах [1] определяют комплексный подход к использованию такого сырья - важно не только доизвлечение ценных компонентов, но и последующая его утилизация. Вместе с тем, многие существующие процессы доизвлечения металлов из отходов обогащения механическими методами не дают положительных результатов, что препятствует использованию их вмещающей части в строительстве, поэтому наиболее целесообразным представляется применение физико-

химических методов.

Промышленное внедрение таких технологий для извлечения меди из хвостов обогаще-

ния медноколчеданных руд возможно лишь с применением чанового выщелачивания, но часто является экономически нецелесообразным. Реализация процесса кучного выщелачивания (КВ) сдерживается главным образом трудностью управления процессами фильтрации рабочих растворов, т.к. главной задачей является обеспечить доступ растворителя в массив тонкодисперсного материала. Наиболее целесообразным способом укрупнения структур мелких материалов по опыту эксплуатации участков КВ золота является предварительное окомкование. Гранулометрический состав хвостов обогащения медноколчеданных руд (до 80% класса -0,044+0 мм) и наличие значительного количества нерудных шламистых фракций, являющихся естественными пластификаторами, позволяют считать этот способ наиболее привлекательным.

В результате проведения факторного анализа процесса окомкования хвостов обогаще-

*Работа выполнена при поддержке РФФИ-Урал грант № 01-05-96415

Рис. 3. Внешний вид окатыша в разрезе: 1- накат; 2 - твердый зародыш

ния медно-цинковых руд Башкирского медносерного комбината были разработаны технологические режимы, позволяющие получать окатыши различной крупности, пористости и прочности, при этом основным условием является введение в процесс связующих добавок [2]. Лабораторными исследованиями установлено, что добавление в шихту измельченного гранулированного шлака медной плавки в количестве 50 кг/т, обеспечивает получение окатышей, имеющих достаточные прочностные характеристики и растворопроницае-мость [3]. Основным условием, при котором возможно использование граншлака, является введение его в процесс окомкования свежеиз-мельченным (рис. 1), причем продолжительность паузы, между измельчением шлака и окомкованием не должна превышать 1 час. При выдержке подготовленного связующего 1 сутки и более вяжущие свойства утрачиваются, и значение предела прочности не превышает 0,1 МПа, что достижимо при окомковании хвостов без дополнительных добавок.

На прочностные характеристики получаемых окатышей существенное влияние оказывает продолжительность операции, причем зависимость носит линейный характер. Учитывая технические характеристики типовых барабанных окомкователей, время окомкования не должно превышать 7 мин. Механическое свободное перекатывание в течение этого времени

(рис. 2) обеспечивает формирование прочных и стабильных окатышей.

Массив окатанного материала обеспечивает быструю фильтрацию и дренаж рабочих растворов - до 30 м/сут., их оптимальный контакт со всей рудной массой, а также хорошую естественную аэрацию. Вместе с тем, в начальный период

орошения гранул происходит вынос значительного (до 5 %) количества тонких частиц. Анализом оптического изображения окатышей в продольном разрезе (рис. 3) установлено, что структура агрегатов двуслойная, твердый зародыш и накат - рыхлый слой поверхности, отслаиваемый при орошении.

Для устранения этого недостатка было изучено влияние пластифицирующей добавки -гипса. Определение прочностных характеристик проводилось на гидравлическом прессе. Механическая устойчивость окатышей при перегрузках определялась предельной высотой сброса на металлическую пластину и на слой окатышей. При окомковании шихты состава «хвосты - шлак - гипс - вода» были получены прочные и плотные окатыши (рис. 4), которые набирают прочность даже во влажных средах и могут быть уложены в открытый штабель для кучного выщелачивания.

Продолжительность выдержки, сут

•3 мин. окомкования ^^5 мин. окомкования

•10 мин. окомкования ^^20 мин. окомкования

Для определения параметров штабеля и технологии укладки были исследованы образцы окатышей с различным сроком хранения. Свежие окатыши достаточно пластичны и прочны, сохраняют исходные характеристики при сбросе на металлическую пластину до 1,5 м (рис. 4-а).

Анализ установленных зависимостей показывает, что устойчивость окатышей к механическим перегрузкам сохраняется в первые сутки их производства, что обуславливает необходимость проведения подготовительных технологических операций (грохочения, транспортирования, укладки в штабель) в этот срок.

Полученные прочностные характеристики окатышей (рис. 4-б) позволяют подобрать необходимое соотношение компонентов шихты в зависимости от требуемой высоты штабеля кучного выщелачивания, которая в свою очередь определяется производительностью обогатительной фабрики и размерами полигона, с учетом годового количества осадков, сегрегации частиц и других факторов.

Для окатышей крупностью 15-20 мм, изготовленных из хвостов обогащения сульфидных руд, угол естественного откоса составляет 320. Расчетом механических характеристик установлена предельная высота слоя свежих окатышей, которая составляет 0,64 м, что является ограничительным параметром при послойной укладке. Допустимая высота слоя штабеля через 3 суток составляет уже 1,92 м, через 7 суток 4,2 м, через 14 суток 15 м. Набор прочности до максимального значения происходит в течение 90 суток, когда предел прочности окатышей достигает 1,2 МПа, - это значение соответствует предельной высоте штабеля 40 м. Формирование штабеля такой высоты является нецелесообразным, т.к. продолжительность выщелачивания хвостов Сибайской обогатительной фабрики составляет 70 суток, при этом извлечение меди из сырья с содержанием 0,58 % составляет 60 %.

Продолжительность выдержки, сут

— Расход 0 кг/

— Расход 20 кі

—Расход 1 кг/ —Расход 30 кі

Расход 10 к —Расход 50 кі

Рис. 4. Влияние расхода гипса и продолжительности выдержки окатышей на: а) - предельную высоту сброса; б) - предел прочности толщиной 0,02 м предельная высота достигает 3 м

—Расход 0 кг/ —Расход 20 кг

Продолжительность выдержки, сут

—Расход 1 кг/т А Расход 5кг/т

РасходЗ 0 кг/т I Расход 50 кг/т

Расход 5

б

Хвосты с обогатительной фабрики

«с,= 0,58 %

Фильтрация

>С~ ’і'

влажность 8-12%

Фильтрат в оборот

ОФ

Шлак 5 % по массе

т

Гидразин 350 г/т

та

Грануляция 1=7 мин. Барабанный окомковатсгнь

Укладка штабеля О = 800 тыс. т/год 1_~Н*В = 80*10*50 м Сушка и отвердение 1 = -45 сут.

тг

'ф'

Кучное сернокислотное выщелачивание * = 70 сут.

^ _ .......................................^

Продуктивный раствор 0= 1,2 г/дм? pH = 1,8-1,85 V = 350 м/сут.. Б'0"- 60 %

Осветление

Кек на производство строительных материалов 0,12%

47

Осветленный прсщукти©ный раствор

Осаждение Ге пт. pH = 2,7-3,0

Цементация Барабанный цементатор

Пульпа цементационной меди

в!ЗМ * ВО %

т

1, Шлзмы

4Г

Сгущение

Готовый цементат & плавку, рс“= 65%

Слив

“С

-------------^

Доукрепление до pH « 0,89-1,0

Рис. 5. Технологическая схема переработки тонкодисперсных медьсодержащих георесурсов------------------

Орошение штабеля проводится по традиционным схемам в фильтрационном режиме

[4].

Схема переработки продуктивных растворов принята по опыту эксплуатации установки кучного выщелачивания на промышленной площадке ОАО «БМСК» окисленных медных руд [5] и включает операции отстаивания, гидролитическое осаждение железа, основную и контрольную цементацию на железном скрапе.

Обезмеженные хвосты могут быть эффективно вовлечены в производство строительных материалов и изделий.

Для условий Башкирского медно-серного комбината были проведены техникоэкономические расчеты эффективности предлагаемой технологии переработки хвостов текущей добычи. Приведенные расчеты подтверждают целесообразность внедрения в промышленность разработанную технологию выщелачивания хвостов по схеме «фильтрация-грануляция-выщелачивание-цементация». Применение указанной технологии обеспечивает прибыль 30,9 млн. руб. в год за счет полу-

Разработанные режимы получения прочных, пористых окатышей, возможность формирования проницаемого штабеля и хорошие показатели извлечения по меди позволили разработать технологическую схему отработки тонкодисперсного медьсодержащего сырья в условиях Башкирского медно-серного комбината (рис.5).

Технология кучного выщелачивания хвостов включает пять основных узлов: фильтрацию, грануляцию, формирование штабеля, выщелачивание, переработку продуктивных и регенерацию маточных растворов.

Хвосты предварительно подвергаются операциям обезвоживания для достижения требуемой влажности перед операцией окомкова-ния 10-12 %, после чего поступают на барабанный окомкователь. В разгрузочной цапфе окомкователя устанавливается колосниковый грохот для отсева фракций менее 15 мм, которые составляют возврат. Кондиционные фракции системой конвейеров поступают на площадку кучного выщелачивания.

чения дополнительной товарной меди, утилизации обезвреженного минерального сырья в строительстве, а также эколого-экономический

1. Зотеев В.Г., Морозов М.Г. Авария на хвосто-хранилище Качканарского ГОКа. Причины и следствия // Водное хозяйство России. - 2000. - Т.2. - № 1.

2. Шадрунова И.В, Радченко Д.Н. Утилизация дисперсных отходов горно-металлургического комплекса / Материалы IV конгресса обогатителей стран СНГ. М.: Альтекс, - 2003. Т.1. - с. 200-202.

3. Шадрунова И.В., Радченко Д.Н., Матюшенко Г.А. Совместная утилизация хвостов обогащения медноцинковых руд и гранулированных шлаков медной плавки // Горный информационно-аналитический бюллетень. - М.: Изд-во МГГУ, - 2003. - № 11. - с. 214-217.

эффект в размере 52,6 млн руб. за счет снижения нормативных экологических платежей за эксплуатацию хвостохранилищ.

---------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

4. Воробьев А.Е., Чекушина Т.В. Принципиаль-

ные схемы кучного выщелачивания золота // Комбинированная геотехнология: Проектирование и геомехани-ческие основы / Материалы Международной научнопрактической конференции. Магнитогорск: Изд-во

МГТУ, - 2003. - с. 144-162.

5. Рыльникова М.В., Шадрунова И.В., Сизиков А. В. Кучное выщелачивание окисленной медной руды в условиях ОАО БМСК // Горная промышленность. -2001. № 3. - с. 55-57.

— Коротко об авторах ---------------------------

Шадрунова И.В. — доктор технических наук, доцент МГТУ, Радченко Д.Н. — аспирант, МГТУ.

-------------------------------------- © Е.Н. Козырев, Ю.И. Кондратьев,

К.К. Хулелидзе, Н.С. Богомолова,

2005

УДК 669.054.8

Е.Н. Козырев, Ю.И. Кондратьев, К.К. Хулелидзе,

Н.С. Богомолова

ТЕХНОЛОГИЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ СВИНЦА И ЦИНКА ИЗ ЛЕЖАЛЫХ КЛИНКЕРОВ ЦИНКОВОГО ПРОИЗВОДСТВА

Семинар № 15

роведены исследования по агитационному выщелачиванию лежалых клинкеров цинкового производства после их предварительной механической активации на лабораторном дезинтеграторе.

Клинкер содержал, %: 0,29 РЬ, 1,69 7и, 0,59 Си, 22,73 Ее, 11,58 С, 4,23 Б, 52,57 БЮ2. После предварительного измельчения до крупности -

3 мм клинкер пропускали через дезинтегратор, корзины которого вращались с суммарной скоростью 18000 об/мин, и он приобретал следующий гранулометрический состав, мм - %: +0,63 - 0,15, 0,63-0,315 - 2,59, 0,315-0,2 - 5,71, 0,2-0,16 - 34,39, 0,16-0,1 - 38,74, 0,1-0,063 -9,81, -0,063 - 7,34.