| Посилання | Бібліотека | Звіт про пошук | Індивідуальне завдяння |
У останні роки розроблено принципово новий технологічний процес вилучення золота з руд та розсипів, оснований на ефекті селективної адгезії (прилипання) олеофільних гідрофобних часточок золота до гранул, які утворені з вугілля та нафтопродукту (агломерація "вугілля-золото"). Технологія включає перемішування золотовміщаючої пульпи з вугільно-масляними гранулами, відділення гранул від пульпи грохоченням або флотацією, рециркуляцію частини гранул з метою збільшення ступеню насичення їх золотом та вилучення золота з навантажених гранул (наприклад, спалюванням).[1-10]
Мета – дослідження та розробка технології адгезійного збагачення золота. Для досягнення вказаної мети були поставлені такі задачі:
1. Виконати аналіз існуючих технологій збагачення золота;
2. Дослідити механізм отримання вуглемасляних гранул-носіїв;
3. Розробити раціональну технологічну схему та методику отримання вуглемасляних гранул;
4. Дослідити процес концентрації на гранулах-носіях ультратонкого золота;
5.Експериментально дослідити процес адгезійного збагачення золота;
6. Розробити технологію адгезійного збагачення золота.
Наукова новизна процесу адгезійного збагачення золота полягає в тому, що це принципово нова технологія вилучення золота з руд та розсипів, яка основана на ефекті селективного прилипання часточок золота до вуглемасляних гранул.
Практична цінність процесу полягає в наступному:
-досягнення високих результатів для різних типів та якісних показників вихідної сировини;
-можливість його застосування для матеріалів з широким гранулометричним складом;
-постійна швидкість вилучення золота з пульпи, вона не залежить від вмісту металу в гранулах;
-ступінь навантаженості гранул золотом практично не має обмежень.
На кафедрі "Збагачення корисних копалин" проблемами адгезійного збагачення золота займалися Єлішевич А.Т., Білецький В.С. та Самойлов А.І. Також проводилися спільні дослідження з Інститутом біоколоїдної хімії НАН України.
ДонНТУ розроблено технологічні основи адгезійного збагачення золота. Процес базується на ефекті селективної адгезії олеофільних часточок золота до вуглемасляних гранул. Технологія включає перемішування золотовміщаючої пульпи з вуглемасляними гранулами, відокремлення гранул від пульпи на грохоті або їх флотацію, рециркуляцію гранул з метою збільшення ступеню насиченості їх золотом і вилучення останнього з гранул, наприклад, спалюванням.
Лабораторними дослідженнями ДонНТУ та Інституту біоколоїдної хімії НАН України показана можливість підвищення ефективності адгезійного збагачення золота за рахунок спеціальної модифікації вуглемасляних гранул-носіїв. Таким чином, одержані результати, які перевищують відомі закордонні способи-аналоги.
Технологія адгезійного збагачення золота дозволяє:
1. Забезпечити вилучення з пульпи частинок золота крупністю 5-500 мкм (технологія ДонНТУ – ІБКХ – також менше 5 мкм);
2. Збагачувати вихідну сировину з вмістом золота від 0,25 г/т і вище;
3. Забезпечити вилучення корисного компонента з руди на рівні 79-99% при вмісті золота 0,25-18,5 г/т.
Нова технологія більш чиста за ціанування, її технологічні можливості на тонкодисперсному золоті більш високі, ніж для флотаційного та гравітаційного способів
Стендові випробування цієї технології підтвердили її ефективність.
У наш час існують такі процеси адгезійного збагачення:
1. Процес CGA (Coal Gold Agglomeration) фірми British oil and minerals та Davy McKee.
2. Процес фірми Precions Mineral Technologies Pty Ltd.
3.Процес "Карбед" (Carbad) компанії Carbad Pty Ltd.
Процес CGA (Coal Gold Agglomeration) фірми British oil and minerals та Davy McKee. Технологічна схема процесу наведена на рис. 1. Руду спочатку піддають грохоченню, а потім подрібнюють. Рудну пульпу кондиціонують ПАР, після чого перемішують з вуглемасляними гранулами в послідовно встановлених чанах. Золото видаляється в гранули. Останні відокремлюють від пустої породи, наприклад флотацією, і направляють у обіг для контакту зі свіжою пульпою. Таким чином досягають необхідного ступеню насичення гранул золотом. Вилучення золота з "навантажених" гранул здійснюють спалюванням з наступною плавкою золи [4].
Рис 1. - Технологічна схема адгезійного процесу.
Процес досліджено в лабораторних умовах на установці продуктивністю 20 кг/год (по руді) та випробувано на напівпромисловій установці продуктивністю 1 т/год [11].
Сировина для одержання гранул-носіїв - вугілля крупністю 0,1(0,05) мм. Зв'язуюче - нафтопродукти (газойль). Витрати реагенту-зв'язуючого 15-25 мас.%. Для кондиціонування руди перед адгезійним збагаченням використовують флотаційні колектори-збирачі, які підвищують олеофільність частинок золота. Як колектор використовують амілксантат калію при його витратах 200-500 г/т вихідної руди. Тривалість кондиціонування - до 5 хв при інтенсивній (турбулентній) агітації пульпи.
Операція приготування гранул-носіїв виконується окремо, за технологією масляної грануляції (агломерації).
Власне адгезійне збагачення (адгезійна концентрація) здійснюється в агітаторах при інтенсивному перемішуванні водно-рудної пульпи з вуглемасляними гранулами в турбулентному режимі (застосовують імпелерну мішалку) [12].
Процес фірми Precions Mineral Technologies Pty Ltd. Фірма запатентувала спосіб вилучення благородних металів і алмазів, який передбачає контакт рудної пульпи з вуглемасляними гранулами, одержаними з присадкою бітуму. Це зменшує дезінтеграцію гранул при інтенсивному перемішуванні рудної пульпи. Гранули крупністю 0,75-5,0 мм містять 1-5 мас. % бітуму і 15-25 мас. % масляного агенту. Тривалість контакту вугілля з гранулами 1-10 хв [8].
Процес „Карбед” (Carbad) компанії Carbad Pty Ltd.Цей варіант адгезійного збагачення золота винайдено в Австралії. Руда і вуглемасляні гранули рухаються в режимі протитечії (рис. 2). На грохотах виділяють крупні гранули, а потік пульпи пропускають у наступний агрегат (контактний апарат). Гранули залишаються у пульпі до заданого (кондиційного) насичення зернами золота. Для підтримки високих адгезійних властивостей гранул-носіїв в кожний з контактних чанів безперервно подається невелика частина зв'язуючого агента, який "підновлює" поверхню гранул. Масляні фракції вилучають флотацією і направляються в голову процесу. Золото з гранул вилучають за допомогою органічного розчинника, яким обробляють гранулят. Це приводить до дезінтеграції гранул, після чого грануляційна речовина центрифугується. Одержаний золотоносний концентрат направляють на плавку. Розчинник дистилюють і знову використовують. Вугілля та нафтозв’язуюче рециркулюють для приготування нових гранул.
Рис. 2 - Технологічна схема процесу "Карбед"
Процес концентрації золота на гранулах-носіях завершується протягом 20-30 хв. На перших хвилинах досягається вилучення близько 78-89 %, а за 10 хв воно вже складає 94-97%. З економічних міркувань дослідники процесу "Карбед" рекомендують витримувати ступінь насичення гранул золотом на рівні від 1-5 до 10-20 кг/т.
Вуглемасляні гранули, які виконують роль носіїв часточок золота у адгезійному процесі збагачення, отримують за допомогою селективної масляної агломерації. Метод селективної масляної агломерації оснований на природних властивостях гідрофобності вугілля, що забезпечують вибіркове змочування часточок горючої маси вуглеводневою рідиною у водовугільній суспензії. Інтенсивне перемішування водовуглемасляної суспензії супроводжується активною адгезійною взаємодією між вуглеводневими компонентами, що веде до утворення вуглемасляних агломератів. У процесі турбулізації суспензії агломерати структурно перетворюються у щільні гранули сферичної форми. Гідрофільні мінеральні частки залишаються у водній фазі суспензії та відділяються разом з нею від гранульованого концентрату на зневоднюючих апаратах [14].
Процес формування вуглемасляних гранул представлений нижче.
Рис. 3 - Процес формування вуглемасляних гранул (12 кадрів, 10 повторень).
Систематизація та аналіз існуючих різновидів масляної агломерації дозволяють описати два механізми формування сферичних вуглемасляних комплексів (рис. 4). Згідно з першою схемою [15], де утворення агломератів пов’язане з вводом у вугільну пульпу неемульгованих вуглеводневих масел, процес селективної масляної агломерації включає такі етапи:
1. Формування вуглемасляної "амальгами" насиченням її олеофільною дисперсною фазою.
2. Руйнування "амальгами" на вуглемасляні комплекси.
3. Формування та зміцнення сферичних гранул.
В основі другої схеми процесу СМА лежать ті ж самі фізико-хімічні вища, пов’язані з адгезійною взаємодією гідрофобних часточок та масляної фази у водному середовищі. Різниця – у відсутності вуглемасляної "амальгами". Агломерація має інший характер і протікає у такій послідовності:
1. Селективна флокуляція вугільних часточок.
2. Структурування мікроагломерату.
3. Формування та зміцнення гранул.
Рис. 4 – Структурна схема процесу гранулоутворення.
У якості базової установки для реалізації процесу масляної агломерації можна прийняти флотаційну машину [14]. Її модернізація полягає у демонтажі статора з повітряним патрубком та піногону. Камеру замінюють на циліндричну ємність з діаметром 70-90 мм та висотою 160-180 мм. Замість штатного імпелера встановлюють турбінну мішалку діаметром 50-60 мм, вона має знаходитися на рівні 10-15 мм від дна камери агломерації. Електропривод мішалки – з регулюємою частотою обертання у межах 1000-3000 хв-1. Установка комплектується ємністю з електропідігрівом для термопідготовки в’язких зв’язуючих, дозатором зв’язуючого та зневоднюючим ситом.
На цій установці процес агломерації може здійснюватись за двома технологічними схемами, наведеними на рис. 5 та 6. При цьому технологія за схемою 5 забезпечує отримання більш крупного гранульованого продукту за менший проміжок часу, ніж за схемою 6. Однак кінцевий вибір технологічної схеми здійснюється експериментально з урахуванням специфіки властивостей вугілля.
Методика отримання вуглемасляного грануляту у концентрованій суспензії (рис. 5):
1. Подрібнити вихідне вугілля до крупності 100-0 мм.
2. Розмістити наважку 100-200 г подрібненого вугілля до апарату агломерації, додати розраховану кількість води з температурою 70-80 °С, що забезпечує вміст твердого в суспензії 400-450 г/л та, увімкнувши електропривод, перемішувати суспензію протягом 20-30 с.
3. Додати до суспензії регулятор середовища, луг або кислоту та продовжити перемішування протягом 10-15 с.
4. Здійснити дозування потрібної кількості мазуту, що має температуру 70-90 °С, та збільшити частоту обертання мішалки до 2000-2500 хв-1.
5. Після закінчення наповнення "амальгами" вугільними часточками розбавити суспензію в апараті агломерації водою (температура 40-45°С) до вмісту твердого 200-250 г/л.
6. Через 40-60 с після розбавлення суспензії знизити частоту обертання мішалки до 1000-1500 хв-1 та продовжити агломерацію протягом 4-5 хв.
7. Вимкнути електропривод установки, зняти камеру агломерування та промити гранулят на ситі проточною водою.
8. При утворенні дуже омасленого грануляту знизити витрати зв’язуючого, для збільшення крупності продукту – збільшити витрати зв’язуючого та тривалість агломерації.
Рис. 5 – Технологічна схема масляної агломерації у концентрованій суспензії.
Рис 6 – Технологічна схема масляної агломерації у розбавленій суспензії.
Методика агломерації у розбавлених суспензіях (рис. 6.):
1. Подрібнення вихідного вугілля ;
2. Змішування з водою при температурі 70-80°С при густині суспензії, що відповідає вмісту твердого 150-200 г/л;
3. Регулювання pH середовища;
4. Дозування зв’язуючого та агломерація протягом 7-10 хв;
5. Зневоднювання агломерату та промивка.
При агломерації вугілля за цією схемою допускається дозування зв’язуючого через 2-3 хв, що забезпечує збільшення крупності грануляту за рахунок аутогезійної взаємодії грануляту.
Таким чином, реалізація процесу одержання вуглемасляних гранул можлива за технологічними схемами: у концентрованих суспензіях, у розбавлених суспензіях та з попереднім емульгуванням агломеруючої рідини. Масляна агломерація характеризується простотою апаратурного та технологічного виконання, компактністю та мобільністю установки, високим вилученням гранулюємого матеріалу та втратам зв’язуючого у відходи.
Вуглемасляні агломерати, зазвичай, отримують попередньо в автономному технологічному циклі. Але були проведені експерименти по перевірці схеми формування вугільних агломератів безпосередньо в рудній пульпі. Послідовність операцій наведена на рис. 7. Спостереження за ходом процесу та дослідження отриманих продуктів показує, що формування вуглемасляних гранул і агломератів у рудній пульпі досить складне. Агітація водо-рудно-масляно-вугільної суміші веде до омаслення вугільної фази та утворенню якоїсь кількості вугільно-масляних флокул. Вугільна й масляна фази легко виділяються з гідросуміші безреагентною флотацією.
Концентрат (вугільно-масляна фаза), промпродукт та відходи II контрольної флотації направлялись на аналіз. Вміст золота визначається розчиненням проби "царською горілкою", концентруванням золота в органічній фазі з дібутілсульфідом та наступним визначенням вмісту Au фотокалориметричним способом з ортодіанізидином, що утворює з Au III зафарбовану сполуку. Проби з вугіллям (гранулами, агломератами, флокулами та ін.) попередньо випалювались.
Рис. 7 – Послідовність операцій та режими процесу адгезійного вилучення золота при формуванні агломератів у рудній пульпі.
Аналіз отриманих відходів II та промпродукту показує наявність в них слідів Au. Отримання надійних даних про вміст Au у концентраті потребує розробки більш бездоганної методики, тому що при випалюванні спостерігається інтенсивний викид сажових часточок, які можуть бути носіями субмікронних зерен Au.
Перевага схеми з формуванням вуглемасляних агрегатів у рудній пульпі – висока вірогідність зустрічі часточок золота та носіїв (часточок вугілля, флокул) внаслідок великої кількості останніх. Недолік – необхідність флотаційного виділення концентрату через відсутність утворення крупних та міцних агрегатів.
Опити проводилися за технологічною схемою, що наведена на рис. 8. Аналіз отриманих результатів показує, що ефект адгезійного вилучення золота спостерігається на усіх досліджених рудах та агломератах. При агітації сульфідної руди з мазутно-парафіновими (1:1) гранулами, модифікованими ААР, адгезія сульфідів на поверхні гранул спостерігається візуально, а рудна пульпа повністю освітлюється (сульфіди темного кольору).
Рис. 8 – Послідовність операцій та режими процесу адгезійного вилучення Au при використанні попередньо приготовлених вуглемасляних гранул-носіїв.
Одночасно при агітації гранул з рудною пульпою протікає їх часткова дезінтеграція, ступінь якої залежить від режиму агітації та основи агломерату.
Визначити вміст Au у концентраті та промпродукті складно через відсутність відповідної методики, розробка якої при продовженні досліджень є головною задачею.
Зменшення дезінтеграції гранул-носіїв вірогідно можливе за рахунок підбору раціонального режиму агітації та стійкої основи гранул.
Адгезійний процес вилучення золота з руд та розсипів оснований на ефекті селективної адгезії (прилипання) олеофільних гідрофобних часточок золота до гранул, які утворені з вугілля та нафтопродукту (агломерація "вугілля-золото"). Технологія включає перемішування золотовміщаючої пульпи з вугільно-масляними гранулами, відділення гранул від пульпи грохоченням або флотацією, рециркуляцію частини гранул з метою збільшення ступеню насичення їх золотом та вилучення золота з навантажених гранул (наприклад, спалюванням).
Застосування адгезійної технології бажано для сировини з вільним золотом, причому однаково добре вилучаються як відносно крупні (500 мкм), так і дрібні (менше 5 мкм) часточки золота.
Технологія адгезійного вилучення золота розроблена на основі процесу масляної агломерації вугілля. Цей процес найбільш ефективний при переробці тонко дисперсного вугілля, дозволяє відсортувати гідрофобні матеріали та одержувати низькозольне вугілля з високим виходом [12].
Адгезій ний процес вилучення золота має такі переваги: високий ступінь вилучення золота, простота технологічного циклу, низькі витрати реагентів та невеликий час протікання процесу, постійна швидкість вилучення золота з рудної пульпи, незначне вилучення окиснених та силікатних мінералів, порівняна безпечність для довколишнього середовища, вилучення срібла та металів платинової групи. У порівнянні з гравітаційними методами адгезій на технологія забезпечує більш високе вилучення корисного компоненту в концентрат. У порівнянні з флотацією забезпечується більш висока якість продукту (вміст золота в гранулах 5-20 кг/т та більше). Що стосується ціанування, то результати цієї технології схожі з адгезійною, але остання дешевша та безпечніша за екологічним фактором.
Також слід відзначити, що процес адгезійного вилучення золота пройшов напівпромислову апробацію на установці продуктивністю 5 т/год (вміст твердого в пульпі 40%, тривалість контакту з вуглемасляними гранулами 20 хв).
На даному етапі магістерська робота знаходиться в розробці, її закінчення планується у грудні 2007 року.
1. Лицензия на угольно-агломерационный процесс извлечения золота// Mining J. – 1990. – 314, №8066. – р. 297-298.
2. Bonny C.F. Coal-Gold Agglomeration// Rand. Gold Conf. – Arisona.USA – 1988., 23-24 January.
3. House C.J., Townsend I.G., Veal C.J Напівпромислова переробка хвостів шляхом агломерації вугілля-золото// Rand. Int. Gold Conf.- Australia. – 1988, November.
4. House C.J. Coal Gold Agglomeration// Int. Mining – 1988. September. – p. 17-19.
5. Bellamy S.A., House C.J., Veal C.J. Вилучення тонкого золота з розсипів шляхом агломерації вугілля-золото// Gold Forum on Technology and Practices: “World Gold-89”. – Litterton, Colorado, USA. – 1989. – p. 347-352.
6. Coal-Gold Agglomeration// Mining J. – 1990 – 314, №8070, p. 382.
7. Cadzow M., Lamb R. Carbad Gold Recovery// Gold Forum “World Gold-89”. - Litterton, Colorado, USA. – 1989. – p. 375-379.
8. Патент 589291 Австралії. МКІ В03J 05/00. Вилучення алмазів та благородних металів/ Mainwaring D., Cadzow M. Precious Mineral Technologies Pty Ltd - №77231/87. Заявл. 21.08.86. Опубл. 05.10.89.
9. Mcclelland G.E., Hill S.D. Вилучення срібла і золота з низькосортної сировини// Mining Congress Journal. – 1981. – p. 17-41.
10. Sandhurst project to recover gold from Australian tailings // Eng. and Mining J. – 1987, 188, №1, p. 14-15.
11. Білецький В.С., Сергєєв П.В., Папушин Ю.Л. Теорія і практика селективної масляної агрегації вугілля. Донецьк., 1996, 264с.
12. http://www.ruthenia.info/txt/biletskv/spmet/18.html
13. Отчет о НИР “Разработка режима формирования углемасляних гранул для процесса адгезионного обогащения золота”, №92-84. Руководитель темы Елишевич А.Т.
14. Елишевич А.Т. Некоторые особенности процесса структурирования углемасляных конгломератов, полученных при обезвоживании гидросмеси МГТС// ХТТ. – 1983. - №2, с. 115-119.
| ДонНТУ | Портал магістрів ДонНТУ | Посилання | Бібліотека | Звіт про пошук | Індивідуальне завдяння |