WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |

Второе защищаемое положение - методы и средства эффективного управления эколого-технологическими системами при рудной золотодобыче, в основу которых положены установленные кинетические, энергетические, физико-химические закономерности процессов на стадиях технологической трансформации минерального сырья, позволяющие повысить экологическую безопасность золотодобычи в регионе при снижении ресурсоемкости.

Процессы извлечения металлов из руды можно представить последовательностью, отражающей основные этапы трансформации и выделения ценного компонента в товарный продукт: - этап рудоподготовки к последующему извлечению ценного компонента; - этап механического обогащения, - этап химико-металлургической переработки, позволяющей изменить кристаллическую структуру, состав, свойства ценного компонента и выделить его в черновой металл или товарный продукт; этап аффинажа или рафинирования для очистки черновых металлов от примесей и получение продуктов, удовлетворяющих требованиям рынка. Исходя из доминирующей роли гидрометаллургического передела, а именно выщелачивания, все подготовительные процессы необходимо нацеливать на получение наиболее высоких показателей именно в цикле цианирования.

На основании большого объема эмпирических данных по измельчению золотосодержащих руд, в том числе, и при изменении ионного состава пульпы, проведено кинетическое исследование (анализ первичных кинетических зависимостей, установление порядка процесса путем последовательной линеаризации в координатах различных порядков, моделирование в условиях интегрального реактора), установлены закономерности измельчения, позволяющие определять оптимальное время процесса.

Уравнения кинетики измельчения имеют вид:

dR/dt = kR2 (мокрое измельчение);

dR/dt = kR0,5 (сухое измельчение),

dR/dt = kR0,5с0,5 (в присутствии щелочи),

dR/dt = - kRс11,5 (в присутствии борнилацетата), (7)

где с – концентрация щелочи; с1 –концентрация борнилацетата.

Для интегральной оценки, процесс измельчения рассматривался через кинетическую задачу типа односторонней последовательной реакции методом ее решения через Лаплас-трасформацию средствами MatCad. Проведено математическое моделирование процесса измельчения для различных видов руд и условий ведения процесса. Разработанный комплекс программ позволяет определить динамику раскрытия трудных зерен. Показано, что в щелочной среде ускоряется процесс раскрытия «трудных» зерен (максимум кривой Св в 2 раза ниже, чем при сухом измельчении).

Разработан способ определения удельной поверхностной энергии, включающий процесс измельчения в лабораторной мельнице и измерение удельной поверхности частиц до и после измельчения. Удельную энергию физического воздействия, потраченного на измельчение минеральных зерен, определяем расчетно-эмпирическим путем из соотношения:

, (8)

где Е – энергия, затраченная на измельчение; – изменение площади межфазной поверхности дезинтегрированных частиц минералов:, где So – начальная величина удельной поверхности дезинтегрированных частиц, м-1; - значение удельной поверхности дезинтегрированных частиц после физико-химического воздействия, м-1; V – объем дисперсной фазы системы частиц, м3. Удельную поверхность определяли на лазерном дифракционном анализаторе частиц.

На рис. 5 приведены коэффициенты поверхностного натяжения руд некоторых месторождений Дальневосточного региона.

Рис. 5. Полуэмпирический коэффициент поверхностного натяжения руд месторождений Дальневосточного региона:

1 - Многовершинное; 2 - Боргуликанское мест. зона Иканская 1; 3 - Боргуликанское мест. зона Иканская 2; 4 - Боргуликанское мест. зона Иканская 3; 5 - Боргуликанское мест. зона Иканская 4; 6 - Куранахское мест. зона 4; 7- Куранахское мест. зона 5; 8 - Куранахское мест. зона 6.

Исследована возможность использования эффекта механической активации для повышения реакционной способности различных руд (рис. 6).

Рис.6. Динамика изменения энергии активации для различных классов (мест. Албазино):

Измельчение по классам: ряд 1- 0,63 + 0,4 мм; ряд 2 –0,4 + 0,315 мм; ряд 3 –0,315 + 02 мм; ряд 4 - -0,2 + 0,1 мм; ряд 5 – 0,1 мм.

Разработаны методы повышения эффективности процессов переработки мышьякосодержащих минералов на примере руды Албазинского месторождения. Исследования проведены по нескольким направлениям. На первом этапе изучены основные технологические свойства пробы, на основании которых были получены данные, подтверждающие чрезвычайно-трудную обогатимость материала пробы. На втором этапе работы проведены углубленные исследования по вскрытию золотонесущих сульфидов и арсенидов.

Установлено, что руда чрезвычайно упорная, по «базовой» технологии – «сорбционное цианирование» - можно извлечь не более 34 % золота, при условии интенсивного воздействия на пленки и покрытия при рудоподготовке до 38,4 %, Ф = 0,66, где Ф – фактор упорности.

Для вовлечения резерва и снижения фактора упорности по отношению к цианистому процессу, определены пути интенсификации процесса извлечения: - интенсификация рудоподготовки, путем направленного изменения свойств минералов и руд (применение химических реагентов на стадии измельчения); - повышение эффективности процесса флотации путем подготовки поверхности минералов к сорбции традиционных и разработанных реагентов-собирателей.

С использованием интегрированной среды MathCad оценены показатели эффективности процесса измельчения Vi - относительный эффект добавок, %/мин; Wi - логарифмический показатель или коэффициент измельчения.

В таблице 1 приведены экспериментальные показатели – коэффициента, учитывающего влияние химических добавок.

Таблица 1.

Эмпирические коэффициенты уравнения кинетики процесса измельчения руд

№ группы веществ

1

комплексные добавки

2

щелочные добавки

3

ПАВ

4

отходы производства

5

галогены и их комплексы

1,04

1,016

1,009

1,029

1,033

Измельчение материала, содержащего золотонесущие пирит и арсенопирит, при введении в мельницу трехкомпонентной комплексной добавки (смеси реагентов: гидроксида натрия (50 г/т), сернистого натрия (50 г/т) и йода (10г/т)), сопровождается локальным нагреванием поверхности минеральных частиц, интенсифицирующим развитие окислительных процессов, что в условиях постоянного обновляющейся поверхности, характерных для процесса измельчения, позволяет получать более однородный гранулометрический состав по готовому классу, способствует снижению доли «трудных классов» и повышает степень извлечения золота при флотации и выщелачивании. Уточнен химизм взаимодействия активаторов поверхности с минералами.

Рассчитаны автокорреляционные (АКФ) спектры для основных рудных элементов и вмещающих пород. Предложена зависимость для прогнозного извлечения золота, с учетом параметрических коэффициентов, определенных по данным рационального анализа.

Прогнозное извлечение золота определим по зависимости:

(9)

где – извлечение золота, %; b – доля золота, извлекаемого по данной технологии; – общее содержание золота в пробе; F – коэффициент детерминации в АКФ.

Экспериментальные исследования по извлечению золота по гравитационно-флотационной, флотационной и флотационно-сорбционной технологии показали высокую (97 %) сходимость расчетных и экспериментальных данных.

С использованием методов математической статистики проведена интерпретация экспериментальных данных, которая позволила получить априорные зависимости для оценки содержание золота в концентрате и хвостах флотации:

к=0,033х2-4,173 х+193,29 (10)

х=0,0018х2-0,295х+15,7

где х = 19,5; t - время измельчения.

Экспериментальные исследования по интенсификации флотационных процессов упорных руд с введением новых реагентов в процесс флотации показали, что наиболее эффективным является добавка к бутиловому ксантогенату калия (в качестве активатора процесса гидрофобизации ) 3, 4 дигидро, 2, 5, 7, 8 тетрамитил -2 [4, 8, 12 триметил тридецил] 2Н-1 бензопиран – 6 – ола-ацетат с добавками фосфолипидов («ФУЗ») (рис.7).

Рис. 7. Зависимость содержания золота и железа в концентрате при флотации, в т.ч. и с применением «ФУЗ»:

1тип - бутиловый ксантогенат 100г/т, Т-80 - 40 г/т; 2 тип - «ФУЗ» 100г/т, Т-80 - 40 г/т; 3 тип - бутиловый ксантогенат 100г/т, «ФУЗ» 20 г/т, Т-80 - 40 г/т.

Кинетические закономерности растворения золота и серебра в цианистых растворах уточнены с учетом электрохимического механизма. Согласно этому механизму, на поверхности металла образуются локальные электрохимические ячейки (анодные и катодные участки). Количественное описание диффузионных процессов проведено на основании установления функциональной зависимости между плотностью тока i и величиной электродного потенциала Е. Установление этой зависимости проведено с использованием трех основных уравнений диффузионной кинетики:

; ;. (11)

Программная реализация для заданных граничных условий позволяет моделировать процессы нестационарной диффузии цианида в присутствии окислителей. Установлено, что введение галогенов интенсифицирует процессы выщелачивания.

Уточнена кинетика процесса цианирования с учетом диффузии CN- в пору минерала за счет реакции на поверхности поры. Проведено математическое моделирования кинетики процессов выщелачивания с учетом пористой структуры минерала. Проведены экспериментальные исследования по вскрытию золота в присутствии различных окислителей и режимных параметрах экспериментов. Доказано, что присутствие йода в щелочной среде интенсифицирует процессы окисления сульфидов, вероятно, за счет развития процесса йодоцианирования, аналогично бромоцианированию, широко рекомендуемому для переработки чрезвычайно упорных руд.

За основной критерий эффективности цианирования Кц принято отношение расхода циана к доле извлеченного компонента:

Кц= CN/, (12)

где: CN – расход цианида,кг/т; – степень извлечения золота.

Нагрузка на окружающую среду по цианиду составит: Н=Кц/Кцн, где Кцн= 0,6/0,99 = 0,606 – нормированный показатель; где 0,6 кг/т – расход циана по ГОСТ; 0,99 – максимальная степень извлечения золота.

По всем исследованным пробам для месторождения Многовершинное нагрузка на окружающую среду по цианиду натрия превышает от 2,78 до 6,27 от технологической нормы. По всем исследованным пробам по месторождению Албазинское нагрузка на окружающую среду по цианиду натрия превышает от 3,2 до 8,22 от технологической нормы. Применение разработанных методов позволит снизить нагрузку по цианиду на окружающую среду и повысить степень извлечения золота.

Приведена эколого-технологическая характеристика разработанных технологических способов интенсификации процессов переработки рудного минерального сырья, включая:

1. Способ извлечения тонкодисперсного золота из золотосодержащих руд, заключающийся в добавлении борнилацетата на стадии измельчения, реализация которого повышает извлечение золота на 3,6 %, снижает расход электроэнергии на 5 %; экологический эффект заключается в снижение ресурсоемкости на 1342 т, снижении непроизводственного расхода циана на 24,5 %, повышении ЭХТ на 0,2.

2. Способ извлечения золотонесущих халькогенидов из труднообогатимого сырья, заключающийся в том, что в процесс измельчения перед флотацией в присутствии сернистого натрия и йода, повышает извлечение на 3 - 4,1 %, реализация которого снижает время технологического цикла цианирования. Экологический эффект заключается в снижении ресурсоемкости на 2300 т; снижении непроизводственного расхода циана на 30 - 35 %, повышении ЭХТ на 0,25.

3. Реализация метода определения удельной поверхностной энергии руд, позволяет оптимизировать режимы рудоподготовки, снизить удельный расход электроэнергии. Экологический эффект заключается в повышении ЭХТ на 0,38; снижении КГИТ на 10,1.

Разработанные инновационные способы интенсификации процессов переработки рудного золотосодержащего сырья имеют значительный экологический и технологический эффект.

Третье защищаемое положение - закономерности влияния на окружающую среду эколого-технологических систем при россыпной золотодобыче и рациональные методы экологизации ее основных технологических процессов, при реализации которых достигается повышение экологической безопасности и снижение ресурсоемкости.

Существующие технологии извлечения золота из песков россыпей, использующие в основе технологического процесса шлюзовые и шлюзо-отсадочные схемы, достаточно эффективно извлекают золото крупностью более 0,25 мм. Мелкое, очень мелкое и пылевидное золото при гравитационном обогащении извлекается неудовлетворительно, оно накапливается в хвостах и переходит в техногенный комплекс месторождения. Расчетная номограмма ресурсоемкости от содержания золота и степени его извлечения приведена на рис. 8.

Рис. 8. Номограмма ресурсоёмкости для песков россыпей

Для анализа и управления технологическими потерями на основе обобщения эмпирического материала и литературных данных составлена диаграмма Исикавы, учитывающая, влияние факторов на целевую функцию. Учитывая, что морфология и гранулометрия золота оказывает значительное влияние на степень извлечения золота, уточнены закономерности седиментации и расчета коэффициента формы золотин. Применение разработанного метода интерпретации гранулометрических характеристик, с применением разработанного программного обеспечения, позволяет повысить точность седиментационного анализа и прогнозировать морфологию золота.

Электронномикроскопическое изображение золотин, выделенных гравитационными методами представлено на рис. 9.

Рис. 9. Формы золотин, выделенных гравитационными методами

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»