Полупромышленные и промышленные испытания извлечения меди в барабанном цементаторе Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

-------------------------------------- © Б.Д. Халезов, В.А. Неживых,

2005

УДК 622.001

Б.Д. Халезов, В.А. Неживых

ПОЛУПРОМЫШЛЕННЫЕ И ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕДИ В БАРАБАННОМ ЦЕМЕН-ТАТОРЕ

Семинар № 15

я щ олупромышленные испытания

Им Испытания проводили на рудничных растворах естественного притока Гайского ГОКа и на растворах КВ руд Кальмакырского месторождения(табл.1).

Аппарат изготовлен из нержавеющей стали марки Х18Н10Т диаметром 0.4 м, длиной 2 м. Конструкция установки подобна использованной при лабораторных исследованиях [1]. Толщина скрапа (5) от 0.2 до 4 мм, средняя удельная поверхность скрапа 56 дм2/кг. Полезный объем раствора в барабане (уп) 72 дм3, п - 32 об/мин. Данные, представленные на рисунке, подтверждают ранее полученные результаты лабораторных исследований с несколько лучшими показателями.

При р = 20 кг (р/уп = 0.28 кг/дм'\ э/уп = 0.16 м2/д\0 раство- ^ ры обезмеживали на 70, 74 и 79 % соответственно в течение т равной 3.2; 4.5 и 7 мин.

60

1 - 3.2; 2 - 4.5; 3 - 7 мин.

Таблица 1 Состав растворов

Содержание, г-дм-3

Си ^еобщ Н28О4 СаО М^О А12О3 8ІО2

Растворы Гайского ГОКа 1.2 8.06 2.04 1.31 1.68 2.12 0.84

Растворы КВ Кальмакырского рудника 1.0 0.84 0.3-1.0 0.6 0.83 0.77 0.22

Таблица 2

Результаты работы цементатора в непрерывном режиме

0, м3/сут. Исходный раствор, г-дм-3 Раствор после цементации, г-дм-3 Извлечение меди, % Расход Ее, кг/кг Си

Си I Н28О4 Си I Н28О4

27.7 1.21 8.53 2.93 0.069 9.64 2.29 94.3 0.92

Увеличение р до 40 кг (р/уп = 0.56 кг/дм3, 8/уп = 0.31 м2/дм3) повысило извлечение меди при тех же т до 91.5; 92.6 и 95.5 %.

При р = 50 ^ 60 кг (р/уп = 0.69 ^ 0.83 кг/дм3, 8/уп = 0.39 ^ 0.47 м2/дм3) получено обезмежи-вание растворов на 94.5^97.5; 96.5^97.1;

97.2^97.0 соответственно при 3.2; 4.5 и 7 мин.

Зависимость извлечения меди от веса загруженного скрапа при различной т

Дальнейшее увеличение плотности загрузки скрапа не дало заметного повышения извлечения меди. Учитывая тот факт, что создать максимально испытанную плотность загрузки скрапа в практике затруднительно,

кг

Таблица 3

Результаты промышленных испытаний барабанного цементатора при толщине скрапа (3)

9 а а

8 5 и I &.Н а. З н

I в ■

§ І §# £ • *

И

а

о

во

а

&

&

й

I

И

СО 40 С“\ О О 1—1

со ^ со

О'» <Т\ 0>

00 04 чО 00

О ио 00 00 00 ООО

со со

4© ГН

00 о

ю 5 чо

О' . СО :<* 2 «і

Г"« СО 40 см о о

ООО

О СО н

о ю со 1-і О О

СО см см ООО

00 ГН 40 40 ю

оо ігі чо

2Е

о

г-н |> Іґ> ІҐ)

о ю ю

н н

Н Н СО ООО

ю см

О О ГН

40 00

ООО

см оо о

см т-4

О О 40 СМ г-* о

со с> со о\ 40

40 О4' О4' N н 40

40 о ю ^ см о

1Л N О О о ГН

40 40

см см

за оптимальную величину следует принять 40 ^ 50 кг (¡з/ул = 0.31 ^ 0.39 м2/дм3), при которой обеспечивается извлечение меди 93-97 % при т = 4.5 - 6 мин.

Для подтверждения устойчивости полученных результатов цементации проведены длительные опыты на растворах Гайского ГОКа.

Условия испытаний: минимально необходимая р = 40 кг (з/ул = 0.31м2/дм3) и пониженная т до 3.2 мин.

По мере расходования скрап через каждые 5-6 часов работы цементатора догружали до исходного количества. За пять суток непрерывной работы было установлено, что процесс цементации стабилен. Извлечение меди из раствора находилось в пределах 93-95 % (табл. 2). Среднее извлечение за период испытаний составило 94.3 %, что следует считать достаточно высоким показателем работы цементатора на нижних пределах по плотности загрузки скрапа и пониженной продолжительности контакта раствора со скрапом.

При увеличении плотности загрузки скрапа с 40 до 65 кг/дм3(з/уп = 0.50 м2/дм3) при прочих равных условиях устойчиво получено извлечение меди 97 %. Такой же результат по извлечению меди получен при р-40 кг/дм3 (з/ул = 0.31 м2/дм3) и увеличении т до 7 минут.

Из полученных данных следует, что наиболее полного обезмеживания растворов можно достичь либо увеличением з/ул , либо т в зависимости от конструктивных особенностей аппарата и специфики производственных условий. Удельный расход железа составил 0.97 кг/кг меди. Следует заметить, что получен фактический расход железа меньше теоретически необходимого для восстановления Ее3+ ^ Ге2+

и Си * Симет.

Анализ ионного состояния меди в исходном растворе показал, что часть меди находится в одновалентном состоянии, что и объяснило кажущееся противоречие.

Промышленные испытания извлечения меди в барабанном цементаторе

Первый промышленный образец барабанного цементатора был изготовлен на Гайском ГОКе. Сушильный барабан марки СМ-10-13 (0 -1.6м, 1 -8 м) был футерован листами нержавеющей стали 5 = 8 мм и приспособлен для цементации меди из растворов рудничного притока. Угол наклона барабана 2053'. Привод позволял поддерживать п = 6 об/мин, вместо оптимальных, рассчитанных по формуле:

Таблица 4

Состав цементационной меди

№ опы- Массовая доля, %

та Си Ее Zn м8о М2О3 СаО 8ІО2

1 92.5 2.0 0.01 0.02 0.29 0.18 0.07

2 87.0 1.8 - - - - -

3 91.0 2.0 - 0.07 0.28 сл. 0.11

10.1 19

йт1п =^Т7 = 83 0б/мин; Птах = =

л/1.44 л/1.44

15.6 об/мин (1.44 м - внутренний диаметр барабана после футеровки). Полезный объем раствора в цементаторе - уп = 4 м3. Из-за отсутствия на комбинате скрапа требуемого качества по толщине листа (5 = 0.3-0.5 мм), использовали жесть от бочек из-под флото-реагентов при 5 = 1 мм. Плотность загрузки скрапа р/ уп была от 0.5 до 1.2 т/м3 (з/уп =

0.13 - 0.31 м2/дм3) . Наиболее полное извлечение меди (до 97-98 %) независимо от указанной плотности загрузки скрапа и при пониженном числе оборотов барабана (6 об/мин) получено только при т = 16 мин (табл. 3).

Содержание меди в цементационном осадке зависит от ряда факторов: чистоты железного скрапа, содержания взвесей в медьсодержащем растворе, рН раствора после цементации, контактирования частичек цементационной меди с кислородом воздуха, степени отделения мелкого скрапа от цементационного осадка.

Согласно анализу (табл. 4), основными примесями меди является железо, а также частички пустой породы, переходящие в раствор из руды при КВ. Почти все железо находится в виде металлического и может при желании быть удалено магнитной сепарацией.

Содержание других примесей зависит от полноты очистки продукционных растворов перед цементацией. Содержание кислорода в

цементационном осадке достигает 5-10 % за счет окисления поверхности частичек меди при контакте с кислородом воздуха при выгрузке из отстойника и сушке.

Выводы

1. При испытании первого промышленного образца барабанного цементатора установлено:

а) аппарат работает устойчиво и позволяет извлекать медь на 95-98 %;

б) расход скрапа близок к теоретически необходимому для восстановления Си+, Си2+ и Ее3+ соответственно до Симет и Ге2+;

в) расход эл/энергии 0.6 кВч на 1 м3 перерабатываемого раствора;

г) процесс цементации поддается полной механизации и автоматизации.

2. На основании лабораторных исследований и промышленных испытаний разработана конструкция барабанных цементаторов для обезмеживания растворов с использованием пакетированного скрапа на производительность 45, 83 и 250 м3/ч, которые получили распространение в практике.

3. Цементационная медь, полученная в барабанном цементаторе, достаточно высокого качества. Содержание примесей железа и элементов пустой породы не превышает 2.5 %. Цементационная медь подлежит переработке конвертированием в качестве холодной присадки или - растворению с последующим электролизом для получения катодной меди или медного порошка.

— Коротко об авторах -

Халезов Б.Д. — кандидат технических наук, Неживых В.А. — инженер,

Институт металлургии УрО РАН.