CC BY
45
В ходе проектирования экспериментальной установки и получения связующего материала ГПК (для анодов нового поколения) планируются активные взаимодействия с промышленными потребителями, что позволит создать продукт, максимально отвечающий требованиям к анодной массе алюминиевого произ-
водства. Географическая близость производителей и потребителей альтернативного связующего позволит разработчикам продукта осуществлять полный научный контроль жизненного цикла связующего от производства до конечного потребления.
Статья поступила 15.07.2014 г.
Библиографический список
1. Gorokhov A.P., Ugapyev A.A., Doshlov O.I. Evaluation of petroleum pitch as binder for anode production»: материалы междунар. конф. г. Прага. сб. 28. 135 с.
2. Янко Э.А. Производство анодной массы. М.: ИД «Руда и металлы», 1975. 671 с.
3. Пат. № 4529499, USA. Метод для производства мезофаз-ного пека.
4. Вершинина Е.П., Гильдебрандт Э.М., Селина Е.А. Тенденции развития производства связующего для анодов алюминиевых электролизеров // Журнал Сибирского федерального университета. Техника и технологии. 2012. № 5 (7).
5. Кузнецов С.В. Технология гидродинамической кавитаци-онной обработки высоковязких веществ - опыт внедрения,
экономические и экологические аспекты: материалы VII Все-рос. конф. по энергосбережению. Екатеринбург, 2006. 740 с.
6. Коновалов Н.П. Технология деструкции бурых углей методом нагрева энергией сверхвысокой частоты. Иркутск: Из-во ИрГТУ, 2000. 93 с.
7. Чандрасекар С. Жидкие кристаллы. М.: Мир. 1980. 323 с.
8. Пат. № 2433575, Российская Федерация. Автоматизированный способ микроволновой обработки жидкой водоне-фтяной смеси и устройство для его осуществления. 2003.
9. Горохов А.П., Дошлов О.И. Менделеев: материалы Шестой Всерос. конф. молодых ученых, аспирантов и студентов с междунар. участием. СПб., 2012. 540 с.
УДК 669,713
ОПТИМИЗАЦИЯ РАБОТЫ МОДУЛЯ CONSEPACACIA 4000 ИНТЕНСИВНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ЗИФ
© В.В. Пелих1, В.М. Салов2
Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Дано описание возникшей проблемы с извлечением в модуле интенсивного цианирования ConSepAcacia. Приведена принципиальная схема питания модуля, результаты работы проблемных циклов и лабораторных испытаний на проблемной руде. Описаны оптимизационные работы, проведенные в направлении интенсификации процесса, результаты оптимизации представлены графиками. Выявлены причины низкой эффективности работы модуля ConSepAcacia 4000 интенсивного выщелачивания. Представлен анализ полученных данных с выводами и рекомендациями. Ил. 5. Табл. 2. Библиогр. 7 назв.
Ключевые слова: золото; цианирование; цианид; интенсивность цианирования; оптимизация процессов; информационная обеспеченность.
OPERATION OPTIMIZATION OF CONSEPACACIA 4000 MODULE FOR INTENSIVE LEACHING AT GOLD RECOVERY MILL
V.V. Pelikh, V.M. Salov
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.
The article deals with a challenging problem of extraction in the intensive cyanidation module of ConSepAcacia. It provides a principle power supply diagram of the module, results of the problem cycles operation and laboratory tests of the troubled ore. Description of the optimization works aimed at the intensification of the process and the presented graphs of the optimization results allow the authors to reveal the causes of low efficiency of the ConSepAcacia 4000 module of intensive leaching. Obtained data are analyzed, conclusions and recommendations are given. 5 figures. 2 tables. 7 sources.
Key words: gold; cyanidation; cyanide; cyanidation intensity; process optimization; information provision.
В настоящее время исследовательские и проектные институты находятся в постоянном поиске новых, более эффективных схем переработки минерального
сырья, и, в частности, золота. Для повышения извлечения и повышения интенсивности, а, соответственно, и производительности, разрабатываются уникальные
1Пелих Владислав Вадимович, аспирант, тел.: 89832412947, e-mail: Pelich2289@mail.ru Pelikh Vladislav, Postgraduate, tel.: 89832412947, e-mail: Pelich2289@mail.ru
2Салов Валерий Михайлович, кандидат технических наук, профессор кафедры автоматизации производственных процессов, тел.: (3952) 405117, e-mail: salov@istu.edu
Salov Valery, Candidate of technical sciences, Professor of the Department of Automation of Technological Processes, tel.: (3952) 405117, e-mail: salov@istu.edu
схемы для каждого типа руд и даже для каждого отдельного месторождения. Не менее важным является «полевая» оптимизация уже спроектированных и запущенных схем и технологических аппаратов с оперативным реагированием на любые изменения в исходном материале питания фабрики.
Модуль интенсивного выщелачивания ConSepAcacia 4000 является автоматизированным комплексом для доводки богатого гравиконцентрата с содержанием золота в среднем от 300 до 1000 г/т (конкретная цифра будет зависеть от множества технологических параметров) с получением богатого раствора и в конечном итоге катодного осадка электролизёра.
В связи с тем, что, в зависимости от размера установки, в питании модуля может находиться до 10 кг золота, любые потери, связанные с недоизвлечени-ем, переливом богатого материала в слив и прочими причинами, могут повлечь за собой высокие финансовые потери предприятия.
В сентябре 2013 г. на ЗИФ, перерабатывающей золотокварцевые убогосульфидные руды, вмещающие горные породы которой представлены измененным полевым шпатом и кварцем. В нем основным рудным минералом является пирит, запущенный узел гравитационного обогащения руд в первичном цикле измельчения с использованием модуля интенсивного цианирования «Акация». Принципиальная схема подачи питания в модуль представлена на рис. 1.
Пульпа с разгрузки мельницы 1 поступает в зумпф 2, откуда откачивается на защитный грохот 3, класс -2 мм поступает на питание концентратора 4, после чего концентрат откачивается в ёмкость накопления
концентрата 5. Далее декантированная пульпа загружается в реактор CS Acacia 4000 6. После завершения выщелачивания богатый раствор из ёмкости раствора 7 перекачивается в ёмкость электролиза 8, из которого раствор циркулирует через ячейку электролиза 9. Кек растворения уходит на доизмельчение, после чего попадает на флотацию и сорбционное выщелачивание (не представлено на схеме).
В период работы фабрики на начало 2014 г. наметились проблемы в извлечении золота в модуле Акация. Проблема с извлечением основывалась на том, что по данным экспресс-анализов, золото лишь частично переходило в раствор, и его общее содержание в растворе существенно отличалось от расчётного содержания в начальном концентрате. Кек же, в свою очередь, «был богат», и содержал в некоторых случаях до 70-80% золота от содержания в питании.
Результаты процесса растворения золота приведены в табл. 1, из которой видно, что переход золота в раствор достигает значения 25 мг/л за первые 3 часа. Следующие 7 часов протекания процесса концентрация золота в растворе достигает лишь 35 мг/л, после чего рост концентрации прекращается. Динамика перехода золота в раствор представлена на рис. 2. (среднестатистический цикл с проблемным растворением). После 10 часов растворения наблюдается стагнация процесса, и даже обратное осаждение металла. Учитывая, что рабочий объём раствора 9,5 м3, исходное расчётное содержание золота в загрузке равно 1800-1900 грамм, масса золота перешедшего в раствор равна 330-350 грамм, то расчётное извлечение находится ниже уровня в 20%.
Рис. 1. Принципиальная технологическая схема процесса подготовки питания «Акации»: 1 - мельница; 2 - зумпф; 3 - защитный грохот; 4 - гравитационный концентратор KC-QS48; 5 - бункер накопления и сгущения концентрата; 6 - реактор CS Acacia 4000; 7 - ёмкость раствора CS Acacia 4000; 8 - ёмкость раствора электролиза; 9 - ячейка электролизёра
Таблица 1
Данные динамики растворения проблемного цикла_
Цикл № 28, 27 января, 2014
Время 0 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Аи, мг/л 7,9 25,1 25,3 28,3 32,5 28,8 32,4 33,7 36,5 35,1 35,2 35,2 34,4 33,8 31,9
№С1Ч мг/л 24,1 18,3 15,4 16,4 15,4 21,2 20,2 18,3 18,3 18,3 18,3 18,3 17,3 17,3 17,3
Аи в конц, г/т 571
Аи в кеке, г/т 463
1_еас11А1С, кг 2
Масса конц., т 3,3
•Ё 40
з
I Область построения к
0 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1Ь—16
Время, ч
Аи, мг/л МаС1М, мг/л
Рис. 2. Динамика перехода золота в растворе (в проблемном цикле)
Из графика на рис. 2 видно, что в первые 3 часа процесса наблюдается удовлетворительная динамика перехода золота в раствор, после чего динамика падает и после 10 часов процесс останавливается, достигая лишь 20% извлечения металла. Такая динамика может указывать на неудовлетворительную флюи-дизацию концентрата в реакторе. В свою очередь, расход NaCN из раствора находится на высоком уровне, что указывает на расход цианида на растворение нецелевых металлов.
В качестве основных причин, препятствующих нормальному протеканию процесса, были выдвинуты три версии:
- химизм процесса, реагентный режим, наличие вредных примесей (дополнительных окислителей/восстановителей), высокое содержание паразитных металлов.
- отсутствие прямого контакта золота с раствором, недостаточное вскрытие частиц золота при перера-
ботке отдельных горизонтов месторождения, сульфидные залежи;
- причины, непосредственно связанные установкой и её оптимизацией на фабрике, ненадлежащее обслуживание, неверно установленные технологические потоки.
В первую очередь была исключена версия, связанная с химизмом процесса, путём проведения лабораторных испытаний на материале, отобранном на фабрике. Испытания проводились на лабораторном стенде с использованием бутылочного теста, на искомом питании ConSepAcacia 4000, на кеке одного из проблемных циклов, на разделённом по магнитному признаку материале (магнитная/немагнитная фракция). Испытания показали высокое извлечение на уровне 95-99% и хорошую динамику процесса. Сводные данные по лабораторным испытаниям представлены на графике (рис. 3).
Рис. 3. Динамика растворения гравиконцентрата при проведении испытаний в лабораторных условиях
Как видно из графика на рис. 3, все образцы концентрата при различных условиях показали высокую степень извлечения.
Далее были проведены минерагрофические исследования руд, которые позволили определить, что руда измельчена до надлежащего уровня, большая часть золота вскрыта от породы, однако были обнаружены закрытые тонкими плёнками частицы золота, что, однако, не могло коренным образом сказаться на извлечении. Кроме того были проведены и полупромышленные исследования на опытной установке «CS Acacia 50» на навеске гравиконцентрата 40 кг, которые также показали высокую динамику растворения уже в первые часы проведения процесса. Таким образом, была исключена вторая версия проблемы с растворением.
Положительные результаты лабораторных и полупромышленных исследований, расходящиеся с протеканием процесса в фабричных условиях, привели к решению о непосредственном контроле протекания процесса на производственной площадке.
Перед началом нового цикла растворения был проверен диффузионный картридж реактора, и выявлено, что на поверхности картриджа имеется слой материала, который плотно закрепился на сетке и не смывался при разгрузке твёрдого в автоматическом цикле. Материал представлял собой тяжёлую магнитную фракцию (в основном магнетит и частично скрап мельницы) общим весом 22,5 кг, который препятствовал нормальной флюидизации концентрата в реакторе.
Выявленный остаток магнитной фракции на диффузионном картридже, динамика растворения золота и расхода NaCN, представленные на рис. 2, косвенно
подтверждали версию о том, что осадок стал причиной потери цианида и низкого извлечения.
Перед запуском нового цикла растворения золота промышленного эксперимента и для обеспечения его чистоты была проведена оптимизация параметров технологического процесса:
1. Использовалась чистая вода для приготовления растворов.
2. Проведён анализ кека предыдущего проблемного цикла, который выявил высокое наличие тяжёлой магнитной фракции (до 30%).
3. Очищен диффузионный картридж реактора «CS Acacia 4000».
4. Повышена концентрация NaCN до 2,5% для компенсации потерь на растворение не целевых металлов магнитной фракции и поддержания концентрации цианида не ниже 2% на протяжении всего процесса.
5. Концентрация щелочи составляла 2г/л, (итоговый уровень кислотности поддерживался на уровне 12 pH).
6. Загрузка LeachAid установлена как 4,5 кг за цикл.
7. Уточнены и скорректированы технологические параметры:
- время обесшламливания увеличено с 90 мин до 100 мин;
- увеличено время слива насыщенного раствора;
- установка температуры в системе управления раствора в чане понижена с 55°С до 50°С.
В табл. 2 представлены результаты цикла на обновлённых параметрах растворения золота промышленного эксперимента после проведения оптимизации параметров технологического процесса.
Таблица 2
Результаты после оптимизации_
Дата, день/ месяц № цикла, в присутствии специалиста Кпе!Боп Кол-во концентрата Содержание золота в концентрате, г/т По ток стратификации, м3/ч Поток дешлама-ции, м3/ч Продолжительность дешламации, мин Поток при выщелач. м3/ч Длительность цикла,ч
20/02 40 2230 507 550 450 90 400 16
21/02 41 1340 350 550 450 110 400 15
22/02 42 2047 966 550 450 110 400 16
23/02 43 2300 844 550 450 110 400 14
Дата Содержание золота в кеке г/т Аи в растворе на конец цикла, мг/л Концентрация ИвСИ в начале цикла, г/л Концентрация ИвСИ в конце цикла, г/л Загрузке achAid, за цикл Сколько циклов уже отработал раствор Кол-во раствора в конце цикла Кол-во раствора в начале цикла
20/02 119 175 29,8 25,9 4,5 Сежий1 9940 9230
21/02 15,1 78,7 26,9 25 5 Свежий 2 9940 9860
22/02 108 391 28,8 23 4,5 Вторич. 1 9250 9200
23/02 Нет данных 173 29,8 25,9 3+1,5 Вторич. 2 9420 9260
Из табл. 2 видно, что содержание золота в кеке циклов 40-43 существенно ниже содержания золота в кеках проблемных циклов, указанных в табл. 1, и составляет ниже 20% от первоначального содержания в
концентрате. Падение концентрации цианида в растворе после процесса так же ниже, чем в проблемных циклах, и находится в пределах 5 мг/л, что говорит о снижении его нецелевого расходования.
Рис. 4. Динамика перехода золота в раствор
10 15 20
Рис. 5. Динамика изменения концентрации цианида
Из представленного графика на рис. 4 видно, что переход золота в раствор имеет высокую динамику, и уже практически в первые пять часов во всех 4-х циклах золото переходит в раствор на 90%.
Аналогичная динамика и по расходу NaCN (рис. 5) из раствора: в первый час наблюдается резкое снижение концентрации на 3-4 мг/л (10-15% от первоначальной). Далее, ещё в течение 4-х часов происходит более пологое снижение концентрации реагента, после чего концентрация NaCN стабилизируется, что соответствует графику растворения золота в том же временном периоде процесса.
Выводы
Переработка гравитационных концентратов методом перколяционного цианирования является многосторонним процессом.
При оптимизации его с целью интенсификации и повышения извлечения нужно учитывать не только химическую составляющую процесса, но, также и механическую укладку концентрата в реакторе, контроль технического состояния установки и выполнения регламента всех подготовительных процессов.
Информационная обеспеченность процесса играет ключевую роль в прогнозировании результатов и
анализе возникающих проблем.
Проведённая оптимизация промышленной установки позволила повысить количество извлечения золота в реакторе Acacia 4000 на руде данного типа до 90% при оптимальном времени выщелачивания 810 часов, а также определить наиболее продуктивный реагентный режим.
В качестве рекомендаций предложено при промышленной переработке сырья на модуле интенсивного цианирования Акация:
1. Производить более тщательную аппаратную промывку диффузионного картриджа реактора.
2. Осуществлять полную чистку картриджа раз в 56 циклов, в связи с высоким содержанием тяжелой остаточной магнитной фракции.
3. Повысить концентрацию цианида перед началом цикла в растворе до 2,5-3%, чтобы увеличить динамику за счёт повышения концентрации в приграничном слое золотины и предусмотреть побочный расход реагента на растворение паразитных металлов.
4. Увеличить минимальную загрузку окислителя LeachAid до 4,5 кг при каждом цикле.
Статья поступила 10.07.2014 г.
Библиографический список
1. Металлургия благородных металлов / И.Н. Масленицкий, Л.В. Чугаев. М.: Металлургия, 1987. 431 с.
2. Технология гидрометаллургической переработки золотосодержащих флотоконцентратов с применением активных углей / В.В. Браченков. Чита: Поиск, 2004. 231 с.
3. Термодинамика и кинетика гидрометаллургических процессов / И.А. Каковский, С.С. Найбоченко. Алма-Ата: Наука, 1986. 272 с.
4. Кинетика процессов растворения / И.А. Каковский, И.А. Поташников: М.: Металлургия, 1975. 224 с.
5. К вопросу об управлении процессом цианирования золота / В.В. Пелих, В.М. Салов. // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2012. № 11.
6. Переработка золотосодержащих концентратов методом интенсивного цианирования [Электронный ресурс] / А.В. Аксенов, А.А. Васильев, Р.А. Яковлев. 1^1.: http://econf.rae.ru/pdf/2010/09/3d8e28caf9.pdf
7. Особенности переработки гравитационных концентратов на модуле интенсивного цианирования Акация: материалы науч.-практ. конф. ХМФ. Иркутск. 2013.
