Дипломная (вкр): Метод сорбционного выщелачивания золота из руд

Метод сорбционного выщелачивания золота из руд

Реферат

Ключевые слова: золото, цианидное выщелачивание, ионный обмен, пачук.

Данный дипломный проект посвящен проектированию цеха сорбционного выщелачивания золота из руд месторождения «Покровское» с использованием смолы АМ-2Б производительностью 1 млн. тонн в год. В ходе выполнения проекта сделан литературный обзор существующих методов извлечения золота из руд, рассмотрены их основные достоинства и недостатки. Из всех рассмотренных методов выбран метод цианидного выщелачивания с пневматическим перемешиванием, как наиболее эффективный и простой, рассмотрена термодинамика и кинетика данного процесса. По результатам материального баланса произведены аппаратурный и механический расчёты основного аппарата, используемого в цехе. Кроме того, предложена функциональная схема автоматизации производства, рассмотрены основные опасности и вредности, а также рассчитаны основные технико - экономические показатели.

Содержание

Введение

.Технико-экономическое обоснование места постройки цеха

. Аналитический обзор методов извлечения золота

. Теория процесса

. Описание технологической схемы, пуск и остановка

. Расчётная часть

.1.1 Материальный баланс стадии цианирования

.1.2 Материальный расчет процесса сорбции

.2 Аппаратурный расчёт

.3 Гидравлический расчет

.4 Механический расчет

Контроль и автоматизация

.1 Разработка функциональной схемы автоматизации процесса сорбционного цианирования золота

.2 Перечень технологических параметров подлежащих контролю, регулированию и сигнализации

.3 Перечень первичных преобразователей

.4 Использование ЭВМ

.5 Действия оператора-технолога при пуске, остановке и нормальном режиме ведения технологического процесса

. План размещения оборудования

. Охрана труда и охрана окружающей природной среды

.1 Охрана труда

.2 Охрана окружающей среды

Экономический расчет

.1 Расчет эффективного фонда времени

.2 Организация труда и заработной платы

.3 Расчет капитальных затрат

.4 Расчет технологических затрат

Выводы

Список использованной литературы

Введение

сорбционный выщелачивание золото руда

Золото относится к драгоценным металлам, известным также под названием благородных. В эту группу также входят серебро, платина, осмий, иридий, палладий, родий и рутений.

Благородные металлы имеет существенные отличия от всех остальных металлов. Во многом это связано с их уникальными физическими и химическими свойствами, в том числе каталитической активностью, высокой температурой плавления и устойчивостью к коррозии. Это является определяющим фактором для применения благородных металлов в различных областях. Так, золото находит широкое применение при изготовлении ювелирных изделий, а также в медицине. Значительное количество золота расходуется на изготовление противоударных и противовибрационных припоев для пайки различных металлов и сплавов. Также золото используется в авиационной и космической отрасли, а также в электротехнике [1].

Такие свойства золота, как химическая стойкость и неизменность в весе, предопределили использование золота в качестве важнейшего элемента мировой финансовой системы.

За всю историю, человечество добыло 166,6 тысяч тонн золота. Его суммарная стоимость составляет около 7 триллионов долларов.

Высокая цена на этот драгоценный металл обусловлена рядом факторов:

малое содержание в земной коре, кларк золота составляет 5×10-7 %;

значительные расходы энергии и материалов, связанные с технологией извлечения благородных металлов [2].

С целью уменьшения себестоимости золота, активно велись разработки новых, более совершенных методов извлечения золота из руд. Так, благодаря работам Багратиона (1843г.), Эльснера (1846г.) и Фарадея (1856г.) о растворении золота в растворе щелочных цианидов в присутствии кислорода воздуха. В 1890 г. был построен первый гидрометаллургический завод для извлечения золота цианистым процессом. Спустя 7 лет в России на Урале в Березовском и Кочкарском предприятиях были построены цианистые установки. Вскоре этот процесс стали широко применять для извлечения золота из руд [3].

Целью данного дипломного проекта является рассмотрение метода сорбционного выщелачивания золота из руд как наиболее изученного и самого эффективного на сегодняшний день. В дипломном проекте приведены технологические расчеты, рассмотрены вопросы строительства и организации работы цеха.

1 Технико-экономическое обоснование места постройки цеха

Место строительства цеха сорбционного выщелачивания золота из руд - Амурская область, поселок Тыгда, месторождение «Покровское».

На выбор места строительства цеха оказывает влияние ряд особенностей:

месторождение «Покровское» по данным анализа проб содержит 8 типов кварцевых жил золотосеребряной сульфидной формации с содержанием золота от 2,9 до 4,8 г/т.

золото в руде месторождения «Покровское» находится в легко вскрываемой форме, в основном оно мелковкрапленное. Это говорит о необходимости тонкого измельчения руды.

использование месторождения «Покровское» позволит осуществлять добычу золота в размере 75 тонн при годовой добычи до 6,5 тонн.

Производительность карьеров принята равной 2 млн. т/г., что обеспечивает срок существования предприятия 20 лет.

Месторождение «Покровское» расположено вблизи Транссибирской железнодорожной магистрали, в 17 км от железнодорожного поселка Тыгда. Следовательно, основным критерием выбора места постройки предприятия является удобство транспортировки сырья и готовой продукции.

Электроснабжение региона осуществляется от Зейской ГЭС. Вблизи площадки рудника проходят ЛЭП 500 и 220 кВ. Этого вполне достаточно, чтобы обеспечить электроэнергией фабрику по переработке золотосодержащих руд.

Водозабор в поселок Тыгда производится из реки Зея. Происходит полное обеспечение водой, как самого поселка, так и предприятия.

Технологическое оборудование выбирается исходя из обеспечения надежного его функционирования при наименьшей его стоимости, гарантированности поставок, приоритетности российского оборудования.

Климат региона резко континентальный. Глубина промерзания почвы достигает 3 метра, а на низко расположенных участках встречаются зоны вечной мерзлоты. Средняя температура января -30оС, июня +25оС.

Готовая продуктом предприятия является черновой сплав Доре, содержащий в сумме 95-96 % золота и серебра. В дальнейшем он будет отправляться на аффинажный завод [4].

Инженерно-технический состав предприятия ежегодно пополняется как за счет выпускников сибирских ВУЗов, в частности Томского политехнического университета, так и за счет других городов, где имеются техникумы и профессионально-технические училища, которые подготавливают кадры, необходимые для бесперебойного ведения технологического процесса. К ним относятся Иркутск, Красноярск, Чита и Зея.

2 Аналитический обзор существующих методов

.1 Гравитационные методы извлечение золота

Благородные металлы характеризуются высокой плотностью, намного превышающей плотность минералов вмещающей породы. Поэтому для извлечения самородных благородных металлов из руд эффективны гравитационные процессы.

В большинстве золотосодержащих руд содержится некоторое количество крупного свободного золота (+0,1) мм., которое плохо извлекается флотацией и гидрометаллургическими методами. Поэтому предварительное выделение его гравитационным обогащением позволяет снизить потери золота с отвальными хвостами и выделить часть его в виде быстро реализуемого золотосодержащего концентрата.

В современной практике извлечения золота из руд применяют следующие основные аппараты для гравитационного обогащения: шлюзы, гидравлические ловушки, отсадочные машины, концентрационные столы [5].

2.1.1 Извлечение золота с помощью гидравлических ловушек и отсадочных машин

Обогащение отсадкой основано на разделении минеральных зерен по плотности в воде, колеблющейся (пульсирующей) относительно разделяемых зерен в вертикальной плоскости. Пульсация среды создается специальным приводным механизмом.

Отсадочные машины, как правило, работают в цикле измельчения и успешно извлекают крупное золото из золотосодержащих руд. В практике золотоизвлекательных фабрик применяются различные типы отсадочных машин: пульсаторы, отсадочные машины с резиновыми диафрагмами.

При многократных пульсаций воды, создаваемых диафрагмой, материал расслаивается по плотности: частицы золота и других тяжелых минералов проваливаются через постель из металлической дроби или гематитовой руды, и разгружаются под решето. Легкие зерна пустой породы остаются на поверхности постели и разгружаются через сливной порог. Вода в отсадочную машину поступает с перерабатываемым материалом, кроме того, некоторое количество воды вводят дополнительно под решето. Извлечение золота в концентрат отсадки зависит от характера включения золота в руде, на отдельных фабриках извлечение золота доходит до 50%, часто 25 - 30%.

Основными достоинствами отсадочных машин являются возможность переработки неклассифицированного материала, высокая производительность на единицу поверхности, возможность работы на пульпах с низким значением отношения Ж:Т

К недостаткам этого метода относят высокие капитальные затраты на установку и невозможность улавливания мелких частиц золота [5].

Выделение в концентрат свободного золота и минералов, с которыми оно ассоциировано, может быть успешно осуществлено с помощью, так называемых гидравлических ловушек. Эти аппараты по сравнению со шлюзами и амальгамационными аппаратами обладают большей компактностью и расходуют меньше воды.

Ловушки удобнее всего применять в цикле измельчения - на сливе мельницы. Гидравлические ловушки представляют собой опрокинутые вниз вершинами конусы или пирамиды. Снизу в ловушке подается вода с таким расчетом, чтобы скорость восходящей струи воды не препятствовала осаждению золотых частиц и тяжелых минералов, и не давало осесть частицам пустой породы. По мере накопления в ловушке концентрата его выгружают в приемник. По сравнению с ворсистыми шлюзами гидравлические ловушки улавливают более крупное золото. Наилучшие результаты ловушки дают при обработке кварцевых руд с крупным золотом.

Выход концентратов из гидравлических ловушек меньше, чем со шлюзов с мягким покровом. Обычно он составляет - 1% от веса руды, поэтому концентраты из гидравлических ловушек богаче, но извлечение золота в эти концентраты ниже, чем в концентраты шлюзов [6].

2.1.2 Извлечение золота на шлюзах

Концентрационные шлюзы являются простейшим обогатительным аппаратом, применяемом для извлечения свободного золота из руд и россыпей.

Шлюз представляет собой желоб прямоугольного сечения, имеющий небольшой уклон в горизонтальной плоскости. На дне желоба уложено специальное покрытие (ворсистая ткань, резиновые коврики), предназначенное для удержания осевших на дно минеральных зерен.

Обогащение в струе воды, текущей по наклонной плоскости (шлюзу), основано на различии в характере движения отдельных минеральных частиц под влиянием динамических воздействий на них струи воды. При таком движении одни частицы под действием силы тяжести отлагаются на поверхности шлюза, а другие увлекаются и относятся водным потоком [1].

Важным фактором, влияющим на результаты извлечения золота, является различие в скоростях жидкости в различных слоях водного потока, текущего по наклонной плоскости. Непосредственно у самой поверхности шлюза, вследствие прилипания жидкости, скорость движения жидкости равна нулю, но уже на небольшом расстоянии от поверхности шлюза эта скорость достигает довольно значительной величины. При дальнейшем удалении от поверхности увеличение скорости замедляется. Частица минерала, в зависимости от своего размера, удельного веса, скорости водной струи (угла наклона шлюза), или упадет на поверхность шлюза или не успеет достичь зоны нулевых скоростей и будет вынесена потоком со шлюза. Упавшая на поверхность шлюза частица, в зависимости от своих свойств (размер, удельный вес), может или остаться на шлюзе или быть смыта.

Преимущество шлюзов состоит в их способности улавливать более мелкое золото и низких капитальных затратах на установку.

Главный недостаток шлюзов заключается в трудоемкости их эксплуатации и низкой производительности на единицу площади [6].

2.1.3 Извлечение золота на концентрационных столах

Обогащение (концентрация) на столах - процесс разделения минеральных частиц по плотности в тонком слое воды, текущей по слабонаклонной плоскости (деке), совершающей возвратно-поступательное движение в горизонтальной плоскости в направлении, перпендикулярном направлению движения воды [1].

Минеральные частицы, поступившие на стол, повергаются воздействию сил, сообщаемых приводом, смывному действию воды, текущей тонким слоем по уклону поперек прямоугольной или трапецеидальной деки, и силы тяжести. Под действием силы тяжести частицы оседают на поверхности деки и под влиянием сотрясений деки в межрифлевом пространстве происходит расслоение материала. Крупные легкие частицы, находящиеся сверху, легче смываются поперечным потоком воды вследствие их большого размера и меньшей защищенности нарифлением, чем мелкие тяжелые частицы, находящиеся внизу. Кроме того, по мере движения материала вдоль стола высота рифлей становится все меньше, что способствует смыванию более мелких легких частиц. В результате на столе образуется веер из частиц разной плотности и крупности, каждая полоса которого собирается в разные приемники.

Основным достоинством концентрационных столов является то, что они позволяют получать богатые концентраты при высоком извлечении золота.

Поскольку обогащение происходит в тонком слое воды, то основным недостатком этого метода является низкая производительность. [5,6].

2.2 Извлечение золота амальгамацией

Амальгамацией называют процесс извлечения благородных металлов из руд и концентратов при помощи жидкой ртути. Измельченный золотосодержащий материал приводят в контакт с ртутью. Ртуть, соприкасаясь с частицами металла, избирательно их смачивает на границе раздела с водной фазой. В смачивании золота ртутью участвует три фазы: золото, ртуть и вода. Чем лучше смачивание, тем выше показатели амальгамации. На смачивание влияют такие факторы, как равновесный краевой угол смачивания - ( Ө ) и состояние поверхности золота. Таким образом, эффективное смачивание достигается при небольшом значении Ө и свежеобнаженной поверхности золотин. Большая часть неблагородных металлов не амальгамируется. Введение в сплав с золотом даже 10% серебра уже значительно понижает смачиваемость этого сплава. После смачивания следует стадия образования амальгамы вследствие диффузии ртути в частице извлекаемого металла. После этого амальгама отделяется от рудной пульпы, отжимается от избытка ртути, подвергается отгонке, в результате которой в реторте остается губчатое золото, а ртуть конденсируется в холодильнике и возвращается в процесс. Процесс амальгамации ведут либо в амальгамационных бочках (внутренняя амальгамация), либо на шлюзах (внешняя) [1,5].

Значительное количество меди и железа, попавшее в ртуть вызывает затвердевание и хрупкость получаемой амальгамы, что, соответственно, делает извлечение крайне неэффективным.