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. Перколяционное выщелачивание
  2. 2.7.3. Выщелачивание
  3. 1.1. Подготовка минерального сырья к выщелачиванию
  4. 2.7.2. Подготовка руды к выщелачиванию
  5. 2.5. Технология автоклавного выщелачивания вольфрама
  6. 2.2. Добыча поваренной соли подземным выщелачиванием
  7. 2.4. Технология автоклавного выщелачивания при получении глинозёма
  8. Органические растворители
  9. Органические растворители
  10. Выделение металлов из растворов после выщелачивания
  11. СИСТЕМЫ РАСТВОРИТЕЛЕЙ
  12. Поражение органическими растворителями
  13. Поступление, метаболизм и выведение растворителей из организма
  14. Экстракция органическими растворителями