1.2.1. Выщелачивание с перемешиванием материала с растворителем

Выщелачивание с перемешиванием применяется только для материала крупностью менее 0,2 мм. Продолжительность выщелачивания при перемешивании не превышает нескольких часов при высоком извлечении металла в раствор. Этот процесс получил достаточно широкое распространение для различных типов руд (окисленных медных, золотосодержащих, сильвинитовых и др.) и труднообогатимых продуктов.

Для выщелачивания с перемешиванием применяют два типа аппаратов:

- чаны, работающие без давления, снабженные специальными устройствами для перемешивания пульпы;

- автоклавы, работающие под давлением при повышенных температурах.

Устройства для перемешивания пульпы в чанах могут быть механические (вертикальные или горизонтальные), пневматические и комбинированные (рис. 1.2). Все чаны имеют футеровку от агрессивного воздействия растворов. В последнее время распространение получило также выщелачивание в аппаратах с кипящим слоем.

В чанах с вертикальным перемешивающим устройством (а) винт поднимает пульпу в средней части, по периферии наблюдаются нисходящие потоки. Происходит активное контактирование частиц с раствором. Чан служит только для выщелачивания. Разделение твёрдой и жидкой фаз, отмывка твёрдой фазы производится в других аппаратах.

Чан с горизонтальным перемешивающим устройством (б) (шнековый растворитель) состоит из корпуса (1) корытообразной формы, перемешивающего устройства (2) (шнека с одно-, двухзаходной спиралью) и обезвоживающего элеватора (4) для вывода выщелоченной руды. Шнек (2) выполняет две функции: перемешивает пульпу и транспортирует руду к разгрузке. Длина шнекового растворителя выбирается с учетом времени выщелачивания руды. Выщелачивающий раствор можно подавать как прямоточным, так и противоточным способом.

Чан с перемешиванием сжатым воздухом (в) (пачук) состоит из цилиндрического корпуса 1 диаметром 3—4,5 м и высотой 9—15 м. Внутри чана по его центру расположен циркулятор, диаметр которого в 5–10 раз меньше диаметра пачука. Нижний конец циркулятора должен быть расположен не далее 0,5 м от днища аппарата, верхний конец циркулятора находится немного ниже уровня зеркала пульпы. Оба конца циркулятора должны иметь раструбы с загнутыми концами – это сокращает расход энергии на перемешивание.


Рис. 1.2. Схема чанов с перемешивающим устройством вертикального (а), горизонтального типа (б), пневматического (в) типов:

1 – футерованный корпус; 2 – мешалка (шнек), 3 - перфорированная труба; 4 – обезвоживающий элеватор

При подаче воздуха под давлением 0,2—0,3 МПа в пустотелую трубу 3 пульпа аэрируется и ее плотность уменьшается. Вследствие этого по трубе 3 пульпа движется вверх, а вне ее — вниз. В результате циркуляции происходит интенсивное перемешивание пульпы и выщелачивание компонентов. Регулярная циркуляция предотвращает оседание твердых частиц на днище аппарата.

Воздух не только перемешивает пульпу, но и аэрирует ее, способствуя осуществлению в аппарате окислительных процессов. Для вывода пульпы из аппарата пачуки иногда снабжают дополнительным эрлифтом. При отсутствии эрлифтного подъема для организации самотека пульпы каждый последующий аппарат каскада располагается на 0,1–0,2 м ниже предыдущего. Расход воздуха на перемешивание составляет 1−1,2 м3/час на 1м3 пульпы.

Расход энергии на перемешивание в пачуках несколько больше, чем

в чанах с механическим перемешиванием. Но пачуки предпочтительнее, так как они просты по конструкции, экономичнее в ремонте и обслуживании, могут применяться для вязких и грубых пульп, обеспечивают высокую производительность и аэрацию пульп.

Применяют пачуки при обогащении цинка, золота, алюминия, урана и др. Процесс выщелачивания составляет 0,5—2,0 ч.

Чаны с комбинированным перемешиванием имеют или центральный эрлифт и вращающиеся гребки, или периферический эрлифт и центральный импеллер.

Чаны могут работать как в периодическом, так и в непрерывном режимах. В последнем случае пульпу направляют через каскад последовательно соединенных аппаратов, сочетая обычно непрерывное выщелачивание с непрерывно действующей системой обезвоживания отвальных хвостов.

При периодической работе время, необходимое для заполнения аппарата и его разгрузки, является непроизводительным. Для аппарата ёмкостью 10–12 м3 оно составляет примерно 1 час, а при объеме 40–50 м3 – 2,5 часа. Непроизводительное время увеличивает суммарный объем аппаратов. Кроме того, при периодическом процессе требуется большой обслуживающий персонал, так как затрудняется механизация и автоматизация процесса.

Поэтому предпочитают непрерывное выщелачивание руды в каскадах аппаратов с прямоточным движением выщелачивающих растворов и твердых частиц руды.

На рис.

1.3 изображены прямоточные каскады из трех агитаторов. В головной пачук каскада подается исходная рудная пульпа и выщелачивающий реагент, окислитель подается в середину каскада, чтобы не расходовать его на окисление водорода и сероводорода, в хвостовой аппарат каскада могут подаваться флокулянты, способствующие укрупнению агрегатов твердых частиц, что улучшает последующие процессы осаждения и фильтрации.

Каскад аппаратов непрерывного прямоточного выщелачивания легко

автоматизируется. Скорость подачи рудной пульпы контролируется с помощью расходомеров и регулируется связанными с ними исполнительными механизмами. Подача выщелачивающего раствора регулируется по величине рН среды.

При выщелачивании в прямоточном каскаде концентрация выщелачивающих реагентов и движущая сила процесса от аппарата к аппарату уменьшается. В то же время в конце процесса остаются наиболее трудновыщелачиваемые минералы. На выщелачивание последних 5–10% извлекаемых компонентов расходуется половина от суммарного времени процесса.

Частицы твердого материала на выходе из каскада содержат в своих порах продукционный раствор извлекаемого компонента, поэтому для полного извлечения полезного компонента необходима тщательная промывка твердого остатка после разделения фаз.

Рис. 1.3. Каскады выщелачивания: а) – из трех аппаратов с механическим перемешиванием; б) – из трех пачуков

I – подача пульпы, II– пульпа на разделение фаз

Увеличение средней движущей силы процесса и улучшения отмывки

твердой фазы можно достичь при организации противоточного движения фаз в каскаде. При этом режиме исходный растворитель (выше концентрация и сильнее вскрывающая способность) подаётся в последний аппарат каскада. Получаемый после обезвоживания кек считают отвальным для данного процесса, а раствор возвращают на первую стадию, т.е. обрабатываемое сырье и растворитель перемещают по встречным маршрутам. Это более рациональная схема, при которой уменьшается время выщелачивания и расход реагентов. Однако при этом неизбежно накопление сопутствующих примесей в оборотном растворе, что ухудшает показатели выщелачивания и сортность извлекаемого металла. Для поддержания оптимального состава раствора часть его выводят на отдельную переработку (глубокое выпаривание, нейтрализация, сорбционно–экстракционная очистка и др.). Кроме того, для осуществления такого процесса необходимо после каждого аппарата разделять твердую и жидкую фазу. Затраты на операции разделения фаз и их трудоемкость часто сводит на нет все преимущества противоточного каскада

выщелачивания.

Автоклавное выщелачивание нашло широкое применение в урановой, никелевой, алюминиевой и вольфрамовой промышленности.

Автоклавы представляют собой металлические вертикальные или горизонтальные сосуды вместимостью от 5 до 130 м3 , работающие под давлением от 1 до 5 МПа при нагреве пульпы через внешние нагреватели (паровые рубашки, электронагреватели) или путем продувки ее в автоклаве острым паром, обеспечивающим также интенсивное перемешивание пульпы.

Повышение температуры и давления в автоклаве увеличивает растворимость кислорода в пульпе, что ускоряет окисление минералов и существенно увеличивает скорости выщелачивания. Это позволяет осуществлять процессы, которые в обычных условиях протекают крайне медленно и неполно. Кроме того, герметичность аппаратуры уменьшает потерю реагентов и исключает загрязнение окружающей среды.

Рис. 1.4. Горизонтальные многосекционные (а) и вертикальный (б)

автоклавы с механическим перемешиванием пульпы, работающие под

повышенным давлением кислорода или воздуха: I – пульпа, II –

выщелачивающий реагент;

1 – корпус; 2 – валы мешалок; 3 – перегородки; 4 – пропеллерные мешалки; 5 – смотровое окно

Наиболее часто используют горизонтальные 3–4 секционные автоклавы с механическим перемешиванием пульпы, работающие под повышенным давлением кислорода или воздуха. Для перемешивания используются пропеллерные или турбинные мешалки, которые одновременно играют роль диспергаторов кислорода в пульпе. Нагрев пульпы производят теплоносителем через стенку или электронагревателями, находящимися внутри автоклава. Разработаны многокамерные горизонтальные автоклавы объемом до 125 м3 (рис. 1.4а), а также вертикальные автоклавы объемом до 100 м3 (рис. 1.4б).

Автоклавы объединяют обычно в батареи, состоящие из 5—10 аппаратов, работающие по принципу непрерывного выщелачивания сырья.

Аппаратурно-технологическая схема автоклавного процесса состоит из трех основных элементов – аппарата для предварительного нагрева пульпы, автоклава и аппарата (самоиспарителя) для сброса давления, первичного охлаждения пульпы и отбора вторичного пара, направляемого в аппарат предварительного нагрева пульпы.

1.1.2.

<< | >>
Источник: Самойлик В. Г.. Специальные и комбинированные методы обогащения полезных ископаемых: учебное пособие. 2015

Еще по теме 1.2.1. Выщелачивание с перемешиванием материала с растворителем:

  1. Психические и поведенческие расстройства вследствие употребления психоактивных веществ, летучих растворителей (F18).
  2. Продуцирование материала'
  3. Хищение ядерного материал
  4. 25.3. Шовный материал
  5. Особенности материала ФД
  6. Подготовка материала
  7. Материал к урокам ценностного изобретательства
  8. МАТЕРИАЛ ДЛЯ ШВОВ
  9. Клинический материал
  10. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
  11. Приготовление скелетного материала
  12. Клинический материал
  13. Клинический материал
  14. Клинический материал