пошук:  

>> Самилін Валерій, Білецький Володимир: Спеціальні методи збагачення корисних копалин (курс лекцій) / 12.html

Текст-індекс >>

Авторська сторінка
Опублікував:  biletskv

 

Лекція No 12

IV. Збагачення з використанням вибіркового характеру фазових переходів компонентів корисної копалини
(комбіновані методи збагачення і переробки корисних копалин)

У традиційних методах збагачення компоненти, що розділяються, перебувають у твердому стані.

Обов'язковою умовою комбінованих методів є:

  1. Переведення одного з компонентів в інший, більш рухливий фазовий стан (розчин, розплав, газ).

  2. Виділення різнорідних фаз у різнорідні продукти.

Можливі наступні поєднання фаз:

2.1 рідкої і твердої;

2.2 твердої і газоподібної;

2.3 рідкої і газоподібної.

У практиці широко застосовуються процеси з використанням рідкої і твердої фаз, оскільки при цьому потрібні менші витрати енергії і легше їх розділяти. Загальна схема комбінованих методів збагачення корисних копалин включає наступні операції:

  1. Підготовку корисної копалини до переведення компонентів (компонента) в інший фазовий стан.

  2. Селективне переведення компонента в інший фазовий стан за допомогою робочих аґентів.

  3. Розділення компонентів.

  4. Переведення речовини, що містить цінний компонент, у форму, зручну для подальшого використання.

  5. Реґенерація робочих аґентів і повернення їх у процес.

Сьогодні комбіновані методи збагачення використовуються при переробці окиснених руд, промпродуктів, які мають важку збагачуваність, руд у старих відвалах, при доведенні концентратів, переробці легкорозчинних руд.

Широке застосування цих методів стримується низькими швидкостями фазових переходів.

Основною операцією комбінованих методів збагачення є переведення компонентів у рухливий фазовий стан: рідкий (розчин, розплав), газоподібний, пульпоподібний.

Переведення твердої фази у розчин є найбільш характерним методом забезпечення рухливості компонента.

Розрізнюють фізичне і хімічне розчинення. У першому випадку компонент не змінює складу (KCl, NaCl), у другому - змінює. При цьому розчинниками можуть бути кислоти, луги.

Хімічне розчинення відбувається внаслідок обмінних реакцій, окиснювально-відновних і реакцій комплексоутворення.

Переведення твердої фази у розплав здійснюється за рахунок термічного впливу на корисну копалину шляхом підведення до неї теплоносіїв (гаряча вода, пара, газ) або ж її окиснення з виділенням тепла (горіння).

Переведення твердого компонента у газ. У газоподібній формі відділення корисного компонента значно полегшується. Однак переведення компонента в газоподібний стан вимагає додаткових витрат. Процес застосовується при підземному спалюванні сірки, газифікації вугілля і сланців.

При підземному спалюванні сірки утворюється сірчистий ангідрид (SO2), необхідний для виробництва сірчаної кислоти. Технологія газифікації сірки полягає в розігріванні частини пласта до температури плавлення і випаровування. Пара змішується з окисником і прогрівається до температури запалення сірки (465 оС). Температуру регулюють швидкістю підведення окисника, так щоб вона не перевищувала 700 оС (температура розкладання вмісних вапнякових порід).

Підземна газифікація вугілля служить для перетворення вугілля в горючі гази, що використовуються для енергетичних цілей. Підземна газифікація проводиться в частині пласта, який називають підземним газоґенератором. Основний елемент газоґенератора - канал газифікації, що включає наступні зони: розігрівання, горіння, коксування, сушки. Розрізнюють 3 основних фази газифікації вугілля:

  1. Реаґування вуглецю (вугілля) з киснем (оксиґеном) і водяною парою.

  2. Взаємодія компонентів газу між собою.

  3. Термічна переробка вугілля з виділенням летких речовин.



Бактеріальна інтенсифікація процесів переведення твердої фази в розчин
(вилучення міді із забалансових руд і відвалів)

Сучасні гідрометалургійні методи, зокрема хімічне, бактерійно-хімічне, купчасте, підземне і чанове вилуговування, дозволяють переробляти з високим економічним ефектом бідні забалансові руди, а в ряді випадків і хвости мідних збагачувальних фабрик. До бідних забалансових відносять руди, що містять 0.3-0.5 %, а іноді 0.1-0.15 % міді. Суть гідрометалургійного методу полягає в наступному:

  1. Вилуговування міді сірчаною кислотою, тобто переведення нерозчинних у воді сполук (сульфідів) в розчинні сполуки (сульфати).

  2. Цементація (осадження) міді.

  3. Екстракція міді.

Застосування мікроорганізмів - тіонових бактерій "тіобацілус феррооксіданс" (Thiobacillus ferrooxidans) і "тіобацiлус тіооксіданс" (Thiobacillus thiooxidans) збільшує швидкість окиснення сульфідів за певних умов у десятки, сотні і навіть тисячі разів.

Бактерії, адсорбуючись на поверхні сульфіду, сприяють утворенню оксиду сірчанокислого заліза Fe2(SO4)3 - найсильнішого окисника сульфідів. Протікання процесу вилуговування ілюструється такими хімічними рівняннями:

FeS2 + 3.5O2 + H2O FeSO4 + H2SO4

Окиснення 2-валентного заліза у 3-валентне за допомогою бактерій:

Th. fer.
4 FeSO4 + 2 H2SO4 + O2 2 Fe2(SO4)3 + 2H2O
3. Fe2(SO4)3 + MeS MeSO4 + 2 FeSO4 + So

4. Сірку, що утворюється, мікроорганізми окиснюють до сірчаної кислоти

Th.thio
So +H2O +3/2 O2 H2SO4

Мідні сульфідні руди під дією Fe2(SO4)3 розчиняються з отриманням в розчині CuSO4 за наступною реакцією:

2CuS + 2 Fe2(SO4)3 + 2 H2O +3O2 2CuSO4 + 4FeSO4 + H2SO4

Розчини, що містять мідь, спрямовують на цементацію залізом з отриманням цементної міді:

CuSO4 + Fe Cu + FeSO4

Цементні розчини після реґенерації за допомогою бактерій знову подають на вилуговування.

FeSO4 + бактерії (Thiobacillus ferrooxidans) Fe2(SO4)3

Схематично процес вилуговування представлений на рис. 12.1.


Рис. 12.1. Схема вилуговування мідних руд



Купчасте вилуговування

Купчастому вилуговуванню звичайно піддають бідні забалансові руди або старі відвали, що утворилися внаслідок складування забалансової руди. Бажано, щоб основа відвалу або купи (терикону) була щільною. На підготовлений майданчик в перші шари укладають великі грудки руди (200-300 мм) для кращої аерації купи. Вся купа закладається дрібнішим дробленим матеріалом.

На поверхні відвалу бульдозером роблять канави глибиною до 0.5-1.2 м, через які купа зрошується бактерійними розчинами, що містять 105 - 106 клітин бактерій в одному мл. Туди ж додають сірчанокисле оксидне залізо і сірчану кислоту для підтримки рН 1.9 - 2.5.

Навколо купи роблять канави, куди стікає розчин, що містить мідь (який пройшов через відвал). З канави розчин насосом подається в басейн з відстійником для осадження глини і шламів, після чого він надходить на цементаційну установку для вилучення міді. Цементна мідь прямує на міделиварний завод.

Купи зрошують з інтервалом 7-15 днів. Для кращої аерації і окиснення сульфідів у відвалах пробурюють отвори, куди вставляють перфоровані труби діаметром 100 мм.

Відпрацювання купи при бактерійно-хімічному методі вилуговування триває 4 - 5 років. Цементна мідь містить 70 - 80 % міді. Витягання міді з розчину становить 95 - 99 %.

Собівартість міді в 2 - 5 раз нижча в порівнянні з міддю, що отримується за традиційною технологією. Схема купчастого вилуговування наведена на рис. 12.2.

Головний ставок глибиною до 2 метрів, об'ємом 5 тис. м3 має запас розчину на 2 доби. Розчин після вилуговування направляють у ставок-відстійник, а після відстоювання – на цементацію. Витрата залізного скрапу становить 1.3 - 1.5 кг на 1 кг цементної міді. Тривалість контакту розчину зі скрапом 5 - 6 хвилин. Вилучення міді з розчину при цементації становить 95 % і більше. Розчин після вилуговування містить близько 1.5 г/л міді, а після цементації - 0.02 г/л міді, 3 - 4 г/л двовалентного заліза.

Вода
H2SO4


Рис. 12.2. Схема купчастого вилуговування:
1 - відвал; 2 - дренажна канава; 3 - ставок-відстійник; 4 - відстійник головних розчинів; 5 - барабанний цементатор;
6 - згущувач; 7 - сховище головних розчинів; 8 - випарний
майданчик; 9 - цементна мідь.



Вилучення міді з розчинів після вилуговування

Розчини, отримані після купчастого або підземного вилуговування забалансових руд і відвалів, містять незначну кількість міді (0.3 - 3 г/л). Вилучення міді з розчинів можливе: цементацією, сорбцією, електролітичним осадженням.

З перерахованих методів економічно виправдане вилучення міді з розчинів цементацією залізом. Для цементації використовують залізний брухт, консервну жерсть, обрізки жерсті.

Цементація може здійснюватися в:

  1. цементаційних жолобах;

  2. барабанних цементаторах;

  3. цементаційних ваннах;

  4. цементаційних чанах;

  5. конусних цементаторах.

 
Навіґація по серверу:   головна сторінка «нотатника» · бібліотека Vesna.org.ua
 
Універсальна перекладачка для будь-яких пар мов
Тут спілкуються про літературу
Rambler's Top100 Тлумачний словник: англійсько-білорусько-польсько-російсько-український

Віртуальна Русь, 2005-2011
Пишіть, якщо що...