Осветление и деаэрация растворов перед осаждением золота цинковой пылью

Ачинский филиал

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

 

 

Институт(факультет)металлургия

Кафедра горная металлургия

Специальность металлургия цветных металлов

Группа ФА_10-07_

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовая  работа:

Осветление  и деаэрация растворов перед  осаждением золота цинковой пылью.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил студент:  _Черкашина.Е.В__________                           ________________________

Проверил: ___Соркинова.Г.А________________                            ________________________

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ачинск,2013г

  Содержание:

Введение…………………………………………………………………………………………………………………………………3

1.общая часть………………………………………………………………………………………………………………………….4

    1.1 Характеристика золотосодержащего сырья и методы переработки…………………..………5

   1.2 Распространение в природе и добыча………………………………………………………………………….5

2. Осветление и деаэрация  растворов перед осаждением золота цинковой пылью……………………...6

3. Металлургические расчеты…………………………………………………………………………………………………………….10

4.Экология…………..…………………………………………………………………………………………………………………..…………..13

5 Заключение……………………………………………………………………………………………………………………………………….15

Список литературы………………………………………………………………………………………………………………………………16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   ВВЕДЕНИЕ.

Золото  – металл желтого цвета. Имеет  гранецентрированную кубическую решетку, отличается исключительной ковкостью  и тягучестью. Из золота можно вытянуть проволоку диаметром в 0,001 мм. Тепло- и электропроводность металла весьма высоки: золото уступает лишь меди и серебру.

  Физико-химические свойства  золота:

-Au находится в 1-ой группе,

 

-атомная масса 197,

 

-плотность при 20°С 19,32 г/см³,

 

-характерные степени окисления  +1 и +3,

 

-нормальные электродные потенциалы +1,88 и +1,5 В,

 

-температура плавления 1064,4 °С,

 

-температура кипения 2877°С,

 

-теплоемкость при 25°С 25,5 Дж/(моль К),

 

-теплота испарения 368 кДж/моль.

 

Отличительной особенностью золота является склонность к комплексообразованию и легкость к восстановлению большинства его соединений до металла.

Золото  – благородный металл. Низкая химическая активность является важным и характерным  свойством этого металла. На воздухе, даже в присутсвии влаги золото практически не изменяется. Даже при высоких температурах золото не взаимодействует с водородом, кислородом, азотом, серой и углеродом.

Золото  соединяется с галогенами, причем с бромом процесс идет уже при  комнатной температуре, а с фтором, хлором и йодом – при нагревании.

Электродный потенциал золота в водных растворах  весьма высок:

Au®Au⁺+ , j_о= +1,68 В;

Au®Au⁺³+3 , j_о= +1,58 В;

Поэтому золото не растворяется ни в щелочах, ни в таких кислотах, как серная, азотная, соляная, плавиковая, а также органических.

Вместе  с тем, в присутствие сильных  окислителей золото способно растворяться в некоторых минеральных кислотах. Так оно растворяется в концентрированной серной кислоте в присутствии йодной кислоты H₅IO₆, азотной кислоты, диоксида марганца, а также в горячей безводной селеновой кислоте H₂SeO₄, являющейся весьма сильным окислителем.

Золото  легко растворяется в царской  водке насыщенной хлором соляной  кислоте в водных растворах щелочных и щелочноземельных металлов в присутствие  кислорода. Хорошим растворителем  золота является водный раствор тиомочевины, содержащий в качестве окислителя хлорид или сульфат железа (+3).

Из других растворителей золото можно отметить хлорную и бромную воду, раствор  йода в йодистом калии или в  йодистоводородной кислоте. Во всех случаях растворение золота связано  с образованием комплексных соединений.

В своих  химических соединениях золото может  иметь степень окисления +1 и +3. Все  соединения золота относительно непрочны и легко восстанавливаются до металла даже простым прокаливанием.

Цель  курсовой работы сделать обзор технологий извлечения золота из растворов тиомочевинных  элюатов, показать достоинства и недостатки каждой из них, а также подробно рассмотреть технологию электролитического осаждения золота из тиомочевинных элюатов.

1.ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 ХАРАКТЕРИСТИКА ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩЕГО  СЫРЬЯ И МЕТОДЫ ЕГО ПЕРЕРАБОТКИ 

В течение  последних двух-трех десятилетий  неуклонно уменьшается доля золота, извлекаемого из простых в технологическом отношении золотых руд. Одновременно возрастает доля золота, извлекаемого из таких руд, эффективная обработка которых требует значительно более сложных и развитых схем, включающих операции гравитационного обогащения, флотации, обжига, плавки, выщелачивания и т. д. Золотосодержащие руды и концентраты, обработка которых в обычных условиях цианистого процесса (в сочетании с гравитационными и амальгамационными методами извлечения крупного золота) не обеспечивает достаточно высокого извлечения золота или сопровождается повышенными затратами на отдельные технологические операции (измельчение, цианирование, обезвоживание, осаждение золота из растворов и т. д.), называют упорными.

1.2 Распространение в природе и добыча 
Добыча благородных металлов в России началась в XVII веке в Забайкалье с разработки серебряных руд, которая велась подземным способом. Одно из первых месторождений золота в России было открыто в Карелии в 1737; его разработка относится к 1745. Началом золотого промысла на Урале принято считать 1745, когда Е. Марков открыл Берёзовское рудное месторождение. В 1819 в россыпных месторождениях золота на Урале был обнаружен «новый сибирский металл» (платина). В 1824 на восточном склоне Уральских гор найдена богатая россыпь платины с золотом и заложен первый в России и Европе платиновый прииск. Позднее К. П. Голляховским и др. открыта Исовская система золото-платиновых россыпей, получившая мировую известность. В 1828 русский учёный В. В. Любарский опубликовал работы о первом в мире коренном месторождении платины, обнаруженном у Главного Уральского хребта. 95 % платины до 1915 года в основном добывали из россыпей, остальное количество получали при электролитическом рафинировании меди и золота.

Целью данной  курсовой работы является изучение осветление и деаэрация  растворов перед осаждением золота цинковой пылью.

 

2. Осветление и деаэрация растворов перед осаждением золота цинковой пылью.

  Осаждение цинковой пылью. В настоящее время этот способ основной цементации. Осветленный золотосодержащий раствор подвергают деаэрации, смешивают с цинковой пылью и затем фильтруют для отделения золото-цинкового осадка от обеззолоченного раствора при одновременном осаждении золота. Фильтрацию можно производить па фильтрах различной конструкции: вакуум-рамах, фильтрпрессах, мешочных или проволочных фильтрах. Схема цепи аппаратов такой установки показана на рисунке 2. Осветленные золотосодержащие растворы по трубе 1 поступают в чан 2. По трубе 4 раствор поступает в вакуум-ресивер (деаэратор) 5, где с помощью вакуум-насоса 6 создается разрежение 700—725 мм рт. ст. Вакуум-ресивер рисунок 2 представляет собой полый стальной цилиндр, имеющий в верхней своей части решетку из деревянных 
 
 
 
 
 
Рисунок 1. Схема цепи аппаратов для осаждения золота цинковой пылью с применением вакуум-рам 
 
 
Р исунок 2. Вакуум-ресивер для деаэрации цианистых растворов: 1 — решетка из деревянных брусков; 2 — поплавок; 3 — клапан; 4 — указатель уровня раствора; 5 — указатель разрежения; 6 — труба к вакуум-насосу; 7 — люк 
 
 
брусков. Падая сверху на эту решетку, раствор разбивается на мелкие капли. Это способствует быстрому выделению растворенных газов под действием разрежения, создаваемого вакуум-насосом. В нижней части ресивера имеется поплавок, связанный рычагом 7 (см. рис. 1) с клапаном 8 в питающей трубе 4. С помощью этого устройства в ресивере автоматически поддерживается примерно постоянный уровень раствора ( 600 мм над дном). 
 
Концентрация кислорода в растворе, выходящем из вакуум-ресивера, составляет 0,5—1,0 мг/л. Деаэрация растворов позволяет значительно снизить расход цинка, увеличить полноту и скорость осаждения золота, улучшить качество золотых осадков. 
 
Из ресивера обескислороженный раствор центробежным насосом 9 подается в смеситель 10. Во избежание подсоса воздуха через сальники и обратного насыщения раствора кислородом насос устанавливают в чане 2 осветленного раствора. Подача раствора в смеситель регулируется поплавковым устройством, связанным с клапаном 11. В смесителе раствор смешивается с цинковой пылью, загружаемой питателем 12, и направляется в осадительный чан 13 с вакуум-рамами 14. В центре осадительного чана установлена широкая труба, по оси которой расположен вал, несущий в нижней своей части пропеллер, а в средней - чугунное лопастное колесо. Вал вращается со скоростью 330 об/мин. В результате работы мешалок цинковая пыль равномерно распределяется по всему объему чана. Радиально расположенные вакуум-рамы по конструкции аналогичны вакуум-рамам осветлителей. С помощью гибких шлангов они присоединены к кольцевому трубопроводу 15, который в свою очередь соединен с центробежным насосом 16. Под действием разрежения обеззолоченный раствор просасывается через рамы, а золотой шлам остается на поверхности фильтровальной ткани в виде кека. Уровень раствора в осадительном чане должен быть выше верхнего края вакуум-рам. С этой целью в осадительном чане устанавливают специальный поплавковый регулятор, выключающий насос 16 при опускании уровня раствора ниже допустимого. Во избежание обратного накислороживания раствора его поверхность в смесителе и осадительном чане должна находиться в спокойном состоянии. С этой целью конец трубы, питающей смеситель, погружен ниже уровня раствора, а сам смеситель расположен на том же уровне, что и осадительный чан. Для этой же цели над верхним краем центральной трубы осадительного чана устанавливают дефлектор 17.

Деаэрация смесей дает экономию цинка  практически на 50%,уменьшает расход NaCN,наращивает скорость и полноту осаждения и в связи с этим получила в текущее время обширное применение в композиции с осаждением цинковой пылью.

Для удачного осаждения золота смеси  должны быть полностью прозрачны  и чисты, потому что всякая муть будет  осаждаться на поверхности цинка, предотвращая контакт его с веществом и  препятствуя осаждению золота. Кроме  этого золотой осадок загрязняется сторонними субстанциями,которыеусложняют его обработку.

Потому что смеси,идущие из сгустителей и фильтров,обычно содержат узкую иловую муть,до осаждения они подвергаются осветлению.

Для осветления смесей используются:1) осветительные чаны с песочным либо другим фильтром. 2) осветительные фильтры(вакуум-рамы,фильтр-прессы,рамные и мешечные)

Производительность рамных фильтр-прессов состовляет до 10 т раствора в день на 1 м² фильтрующей поверхности. Комфортным в работе является простой мешечный фильтр-пресс,производительность его на 1 м² фильтрующей поверхности приблизительно равна производительности вакуум-рам.

Осветительные рамные фильтры имеют  нибольшее распространение. Они состоят из вакуум-рам,устроенных по типу рам фильтра Буттерса и устанавливаемых в чанах круглой либо прямоугольной формы. Разрежение создается с помощью центробежного насоса,отсасывающего фильтрат. Осветление делается фильтрацией и отстаиванием мути в чане. Производительность вакуум-рам составляет 3-5 т раствора в день на 1 м² фильтрующей поверхности. Чистка рам от осевшего ила делается приблезительно через 2 денька. Преимуществом этого осветлителя является большая производительность на единицу занимаемой площади, простота конструкции и удобство работы.

Главным недочетом его является скопление ила на деньке чана и необходимость повторяющейся очистки чана. Компания Дорра для этой цели устраивает в чане гребковый механизм, как у сгустителя,которым осевший ил удаляется через отверстие в деньке чана.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Металлургические  расчеты

Исходные  данные: Определить степень отмывки  и извлечение растворенного золота и цианистого натрия при фильтрации с промывкой кварцево-глинистой  пульпы на рамных вакуум-фильтрах. Отношение  Ж:Т= 2:1. Влажность кеков-40%. Расход промывного раствора-1,2 М³ на  1 т твердого в осадке. Жидкая фаза пульпы содержит 5 мг/л золота и 0,05% NaCN. Промывной раствор содержит 0,1 г/л золота и 0,02% NaCN.

Выбрать тип и рассчитать необходимое  количество рамных вакуум-фильтров для  переработки 1000 т руды в сутки.

 

Решение

1. Кратность промывки:

 

 

Ж:Т=2:1

40%=0,4 м³/m     W

Тв=60%=0,6 m      Q

 

Vво- объем раствора удерживаемого осадком после фильтрации:

 

 

 

 Рассчитываем степень отмывки  золота из влажного осадка:

 

 

Степень очистки растворами:

 

 

Масса Au в пульпе:

Ж:Т =2:1

 

m= V *C= 2*5=10г

 

Объем фильтрата:

Vф-та= 2 -0,66=1,34 м³

 

Au в фильтрате:

1,34*5=6,7

Au во влаге осадка:

0,66*5=3,3

Au отмытое оборотными растворами:

3,3*0,96=3,17

Au всего:

6,7+3,17=9,8

Степень извлечения золота:

9,8:10=0,98=98%

 

 

Цианид:

 

 

 

m=2*0,05=0,1 в пульпе

 

Объем фильтрата:

V=2-0,66=1,34 м³

 

                     NaCN в фильтрате:

m=1,34*0,05=0,067

                     NaCN во влаге осадка:

0,66*0,05=0,033

                     NaCN отмытое оборотными растворами:

0,033*0,96=0,032

                     NaCN всего:

0,067+0,032=0,099

                     Степень извлечения NaCN:

0,099/0,1=0,9=90%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Экологические проблемы и пути их решения.

Стратегия внедрения  экологически чистых технологий при  освоении месторождений полезных ископаемых подразумевает системное сокращение производственных отходов, вызывающих загрязнение окружающей среды. А  по мере увеличения масштабов промышленного  производства становится больше отходов  и загрязнений, поэтому некоторые  из них исключить полностью, в  настоящее время имеются предпосылки  для создания таких технологических  схем, при которых загрязнение  биосферы можно значительно уменьшить.Экологические вопросы при добыче и переработке золотосодержащего сырья являются одними из приоритетными в цепочке производственно-технологического цинка. Реализуемые в горном производстве и в цехах перерабатывающих заводов технико-технологические решения снижают воздействие загрязняющих веществ на воздух, воду и почву. Однако проблема промышленного загрязнения в действительности существует. В первую очередь это конечно ядовитые и токсичные отходы золотоизвлекательной промышленности, как цианиды.По классу опасности цианиды относятся к первой группе: их предельно допустимые концентрации (ПДК) в воде водоемов хозяйственно-питьевого назначения составляют 0,05 мг/л, в то же время концентрация цианистых растворов золотоизвлекательных предприятий и гальванических производств достигает 200 мг/л и более.В настоящее время для обезвреживания цианидосодержащих стоков, образующихся при переработке золотосодержащих руд, применяют озонирование водой или отработанными растворами, подкисление, щелочное хлорирование, сорбции на ионообменных смолах и активированных углях, электрохимическую обработку, обработку смесью «воздух сернистый ангидрит» в присутствии катализаторов из них обладают своими достоинствами и недостатками и выбор конкретного способа нейтрализации цианидов зависит от ряда факторов: экономических, территориальных и климатических условий района расположения предприятия и его типа.Так для нейтрализации цианидных комплексов на гидрометаллургических заводах применяются растворы сернокислого железа. При окислении цианидов в хвостовых прудах или сбрасываемых потоках вод кислородом воздуха происходит их вытеснение до углекислого газа и азота. Однако этот метод малоэффективен. Практика добычи золота показала, что для повышения эффективности охраны окружающей среды, сбрасываемые воды целесообразно пропускатьчерез многолетние отвалы торфов, которые осуществляют химическую коагуляцию взвесей и другие водоочистительные мероприятия.При концентрации цианидов в сбрасываемых водах 2-20 г/л целесообразно применять электролизные установки, содержащие графитовые аноды и металлические (в виде сеток) катоды. В них цианиды окисляются до цианидов. На разрушение 1 кг цианидов затрачивается 10 кВт.ч.Для очистки сточных вод с более высоким содержанием цианидов применяют способ их специального озонирования. Озон получают электроионизацией кислорода при исходной концентрации 10-100 мг/л в течении 3 минут разрушается 91-97 % цианидов. Словом, основные резервы рентабельности горно-металлургической промышленности в части стратегий внедрение более чистых производств связываются с максимально полной утилизацией отходов. Экологические проблемы являются одним из наиболее актуальных проблем современности. Правильное и масштабное решение которых в значительной ступени определяет улучшение условий жизни постоянного и будущего поколения людей экологические безвредное развитие всех отраслей экономики.