CC BY
285
УДК 669,713
ОСОБЕННОСТИ ПЕРЕРАБОТКИ ГРАВИТАЦИОННЫХ КОНЦЕНТРАТОВ НА МОДУЛЕ ИНТЕНСИВНОГО ЦИАНИРОВАНИЯ «АКАЦИЯ» © В.В. Пелих1, В.М. Салов2
Иркутский государственный технический университет,
664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Рассмотрена технология переработки гравитационных золотосодержащих концентратов интенсивным цианированием на модуле «Акация», приведены особенности процесса. Наибольшее внимание уделено технологическому раствору и роли реагента-ускорителя LeachAid как альтернативе воздуха в роли окислителя. Приводится полный цикл работы установки, параметры и варианты применения процесса в технологической схеме ЗИФ. Отмечено влияние различных установок как на процесс выщелачивания, так и на подготовку материала.
Ил. 5. Библиогр. 5 назв.
Ключевые слова: золото; цианирование; интенсивность процесса; интенсивное цианирование; минералы; система управления; реагенты; оптимизация.
FEATURES OF GRAVITY CONCENTRATE TREATMENT ON INTENSIVE CYANIDATION MODULE “AKATSIYA”
V.V. Pelikh, V.M. Salov
Irkutsk State Technical University,
83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.
The article considers a technology to process gravity gold-bearing concentrates by intensive cyanidation on the module “Akatsiya”. The features of the process are described. The maximum attention is paid to the technological solution and the role of the reagent-accelerator LeachAid as an oxidant and air alternative. The paper describes a complete operation cycle of the installation as well as parameters and application variants of the process in gold concentration plant process flow diagram. The effect of various installations both on leaching and material preparation is indicated.
5 figures. 5 sources.
Key words: gold; cyanidation; process intensity; intensive cyanidation; minerals; control system; reagents; optimization.
На сегодняшний момент золото является одним из важнейших экономических ресурсов на планете. Востребованность золота в мировой экономике отражается в постоянном росте цены на металл. Перед производителями встаёт вопрос об интенсификации производства: повышении извлечения и сокращении потерь.
В этой связи на современных ЗИФ всё большее распространение получает метод интенсивного цианирования в комплексе с высокопроизводительными центробежными сепараторами для извлечения «гравитационного» золота. Основные преимущества этого метода заключаются в том, что данный комплекс сочетает в себе низкие эксплуатационные затраты гравитационного обогащения и высокую степень извлечения выщелачивания золота, кроме того, такая схема обладает высокой производительностью.
В России рынок модулей интенсивного цианирования представлен разработками нескольких фирм: малогабаритные установки для цианирования золотосодержащих концентратов и промпродуктов (НИИ «Иргиредмет»); реактор интенсивного цианирования ILR (компании Gekko) и модуль интенсивного цианирования Acacia (компании ConSep).
В современных условиях на отечественных фаб-
риках всё больше распространение находит модуль интенсивного выщелачивания Acacia, используемый в цикле гравитационного обогащения.
Модуль Acacia изначально был разработан и предназначен для выщелачивания богатых золотосодержащих гравитационных концентратов, главным образом, концентратов центробежных сепараторов типа Knelson, Falcon, Итомак и т.п.
Выщелачивание в модуле осуществляется с высокой эффективностью, под действием постоянного циркулирующего восходящего потока раствора цианида. Раствор выщелачивания характеризуется высоким процентным содержанием цианида (2-4% NaCN). Кроме того в раствор загружается специально разработанный реагент-ускоритель LeachAid, выполняющий роль окислителя вместо кислорода.
Суть сводится к тому, чтобы уже из «головы» процесса достать большую часть гравитационного золота и с максимальной эффективностью перевести золото из этих концентраторов (до 99%) в раствор.
Установка интенсивного цианирования Acacia состоит из следующих основных компонентов (рис.1): конус накопления гравиконцентрата (конус концентрата), реактор, ёмкость раствора выщелачивания. Всё смонтировано на несущей раме.
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
Диффузор
Рис. 1. Принципиальная схема расположения компонентов модуля интенсивного выщелачивания Acacia
Центральным элементом установки является колонна реактора, она выполнена в виде усеченного конуса. В нижней части реактора расположена диффузионная решетка (диффузор), через которую сквозь находящийся в реакторе материал подается восходящий флюидизирующий поток раствора для выщелачивания, возвращающийся затем переливом в чан накопителя раствора.
Установка Acacia наряду с основными функциями выполняет ряд действий по подготовке концентрата к основному процессу, что влияет на качество цианирования:
1. Сгущение концентрата в емкости накопления концентрата для минимизации потери тонкого золота с переливом. Процесс идёт под постоянным контролем системы управления.
2. Подготовка флюидизационной постели после сброса материала в конус реактора (стратификация материала), т.е. распределение материала по крупности восходящим потоком воды. Данный этап подготовки является очень важным, так как формируемая флюидизационная постель должна обеспечить последующее равномерное прохождение раствора через весь объём пульпы. Неверно сформированная постель не даст раствору проходить сквозь слежавшиеся участки материала, а будет проходить лишь по определённым каналам, не охватывая весь объём, что приведёт к частичному выщелачиванию золота и низкой эффективности процесса.
3. Дешламация - процесс для удаления тонкой взвеси из объёма материала, препятствующий загрязнению раствора выщелачивания. В связи с тем, что во взвеси может содержаться тонкое золото, её направляют на чановое выщелачивание либо на сгущение-сушку-хранение.
4. Подготовка технологического раствора. Основной особенностью процесса выщелачивания в установке Acacia является качественно подготовленный технологический раствор для достижения высокой
скорости и степени выщелачивания золота из руд при высокой концентрации цианида. Однако, как известно, скорость расточения золота не имеет прямой связи с концентрацией цианида как таковой.
Теория процесса показывает, что в реакции, при которой происходит растворение кроме цианистого комплекса, необходимо определённое количество окислителя (кислорода):
4Аи + 8С1М" + 2Н2О + О2 ^ 4[Аи(С^2]" +40Н-Кислород является и наиболее распространенным окислителем в связи с тем, что процесс происходит в водном растворе и является гетерогенным - подвод большого количества кислорода к реакционной зоне проблематичен. Это связано, прежде всего, с плохой растворимостью кислорода в воде.
Как известно, при нормальных условиях в чистой воде растворимость кислорода находится в пределах 8 мг/л. Такая концентрация является достаточной, когда речь идёт о простом чановом растворении при концентрациях цианида 0,03-0,25% (с длительным временем нахождения материала в процессе и с высокой степенью измельчения). Однако интенсивное выщелачивание с концентрацией цианида до 4% и кислорода до 8 мг/л протекать не может. Кислород в этом случае будет являться лимитирующим фактором и нивелирует действие дополнительного цианида в растворе.
Повысить концентрацию кислорода в растворе возможно, используя схему (рис. 2), которая показывает параметры, влияющие на концентрацию кислорода в растворе.
Как видно из схемы, концентрация кислорода в растворе является весьма «капризным» фактором. Даже увеличив концентрацию кислорода при предварительной подготовке раствора за счёт дополнительной аэрации (диспергированным воздухом) или насыщением при высоком давлении в автоклаве, удержать эту концентрацию сложно, так как при возвращении раствора в нормальные условия кислород стремится
Рис. 2. Схема зависимости концентрации кислорода в растворе от различных факторов
«выйти» из раствора. Поэтому создать требуемую концентрацию кислорода в растворе можно только за счёт обеспечения определённых условий, а именно насыщая раствор кислородом непосредственно в реакционной зоне. Однако это приводит к большим конструкционным изысканиям и высоким капиталовложениям.
Как известно, повышение температуры в реакционной зоне положительно влияет на скорость реакции, но отрицательно влияет на концентрацию О2 в растворе, что вызывает определённые ограничения либо в использовании кислорода, либо в проведении процесса при высоких температурах. Это вызвало необходимость поиска заменителя кислорода как окислителя в процессе цианирования. В ходе этих изысканий компанией ConSep и независимыми исследованиями, проведенными центром AJ Parker, для реактора Acacia были рассмотрены: воздух, кислород, пер-борат, перекись водорода, а также химические окислители. Усредненные данные, полученные в ходе исследований, приведены на графике (рис. 3).
Испытательные работы показали, что наиболее предпочтительны два окислителя - это перекись водорода и LeachAid. Эти окислители пригодны для использования, однако LeachAid показал себя более стабильным и более технологичным, так как его мож-
но добавить единовременно, как твердый продукт, при старте реакции выщелачивания. Окислитель Leach Aid также классифицируется как безопасный материал, что делает его безвредной, чистой и простой добавкой. В отличие от LeachAid перекись водорода необходимо добавлять постепенно в ходе процесса (усложняется технология процесса). Перекись водорода вступает в реакцию с цианидами и является небезопасным.
Главным преимуществом окислителя LeachAid является его некислородная основа. Это дало возможность использования данного окислителя при повышении температуры до 70 оС в течение цикла выщелачивания с преимуществом улучшения времени реакции и общего роста извлечения.
Использование реагента LeachAid является ключевой особенностью процесса интенсивного выщелачивание в модуле Acacia. Используя предложенный окислитель возможно приготовление раствора с заданной концентрацией цианида (до 4%), и при повышении температуры технологического раствора без потери концентрации окислителя. Кроме того LeachAid по некоторым наблюдениям обладает свойствами поверхностно активного вещества, что предотвращает обратную сорбцию золота из раствора.
Время, ч
Рис. 3. Усреднённые данные испытаний различных окислителей, произведённые в реакторе Acacia
►I
Химия и металлургия
Данный реагент имеет и отрицательный эффект связанный с последующим осаждением золота при электролизе. Однако исследования показали, что LeachAid разрушается при температурах свыше 75 оС. Использование нагретого свыше 75 оС богатого раствора в ёмкости питания электролизера приводит к распаду реагента и позволяет беспрепятственно проводить процесс электролиза в нормальных условиях.
После завершения подготовительных процессов завершены, начинается основной процесс выщелачивания. Основным параметром является продолжительность процесса и значение скорости потока, которое устанавливается на 10-20% меньше чем поток дешламации. Завышение скорости потока приведёт к переливу материала в ёмкость раствора, а занижение не позволит раствору выщелачивать весь объём пульпы.
Циркуляция потока сквозь раствор происходит от 4 до 24 ч и позволяет перевести в раствор до 99% золота. После чего насыщенный раствор отправляется, либо на сорбцию, либо сразу на электролиз для получения катодного осадка.
Установка Acacia является полностью автоматизированной. После отладки, настройки и ввода в эксплуатацию работает с минимальным вмешательством человека.
Контроль основных параметров осуществляется за счёт ультразвуковых датчиков уровня, магнитных расходомеров, весометров, датчика температуры, давления. Для управления работой установки используются: отсечные и управляющие клапана, шнековый питатель, а также насосы разных типов.
В системе управления при настройке используется релейная логика, (с большим количеством установок и таймеров), также контур регулированием в котором применяется ПИД (пропорционально-интегрально-дифференциальный) алгоритм, для обеспечения высокой точности циркуляции поток раствора выщелачивания.
Работа установки делиться на следующие стадии:
• накопление концентрата;
• подача концентрата в модуль цианирования;
• стратификация концентрата;
• обесшламливание концентрата;
• смешивание реагентов;
• выщелачивание;
• перекачка насыщенного раствора в чан раство-
ра;
• разгрузка остатков выщелачивания;
• перекачка раствора на электролиз.
Можно рассматривать два основных подхода, и, соответственно, две основных схемы с использованием интенсивного цианирования.
Первая схема (рис. 4) применяется на фабриках с легко цианируемым сырьём и на фабриках, ориентированных на «гравитационное» золото. По такой схеме золотоносный гравиконцентрат цианируется до получения отвальных кеков, либо, если не всё золото вскрывается при первичной обработке, кек отправляется на доизмельчение.
Примером применения подобной схемы является ЗИФ «Каральвеем» (Чукотский АО), ЗИФ «Сухой Лог», ЗИФ «Первенец».
Рис. 4. Принципиальная технологическая схема применения модуля Acacia на фабриках, ориентированных
на «гравитационное» золото
Рис. 5. Принципиальная технологическая схема применения модуля Acacia на фабриках, на которых параметры добываемого золота не позволяют эффективно извлекать металл только гравитационными методами
Вторая принципиальная схема применяется для переработки руды с высоким содержанием тонкого микронного золота (рис. 5), которое плохо извлекается гравитационными методами.
По этой схеме руда после первичного измельчения и классификации отправляется на гравитационное обогащение, после чего концентрат с наиболее крупным золотом подвергается интенсивному цианированию и электролизу. Кек с невскрытым тонким золотом вместе с хвостами гравитации доизмельчается и методом чанового выщелачивания проводится доизвле-чение металла.
Примером применения подобной схемы является ЗИФ-4 «Благодатное», ЗИФ Акбакайского ГОКа, к запуску готовятся ГОКи «Белая Гора» и «Александровский».
Время выщелачивания всегда является индиви-
дуальным параметром для каждой фабрики и зависит от многих параметров: крупность материала, крупность золотин, содержание, концентрация реагентов и др. факторов.
Таким образом, при внедрении в схему фабрики модуля интенсивного выщелачивания Acacia с электролизёром, на выходе мы получаем товарное золото и освобождаем дальнейшую схему фабрики от крупного золота, которое с трудом поддается обработке чановым выщелачиванием и флотации, вызывая перерасход реагентов. Тем самым сокращается количество сорбционных колонн, флотационных машин, сокращается расход реагентов. Также применения интенсивного цианирования позволяет отказаться от перечистки концентрата на столах и исключает все потери связанные с этим процессом.
Библиографический список
1. Браченков В.В. Технология гидрометаллургической переработки золотосодержащих флотоконцентратов с применением активных углей. Чита: Поиск, 2004. 231 с.
2. Авдохин В.М. Основы обогащения полезных ископаемых. Т.1. Обогатительные процессы. М.: Горная Книга, 2008. 417 с.
3. Переработка золотосодержащих концентратов методом интенсивного цианирования/ к.т.н., доцент Аксенов А.В; ас-
пирант Васильев А.А; Яковлев Р.А.: http://econf.rae.ru/pdf/2010/09/3d8e28caf9.pdf
4. Пелих В.В., Салов В.М. К вопросу об управлении процессом цианирования золота // Вестник ИрГТУ. 2012. № 11. С. 163-170.
5. Малогабаритные установки для цианирования золотосодержащих концентратов и промпродуктов / РО ОАО Ирги-редмет: журнал «Золотодобыча», № 164. № 7. 2012.
