Процесс сорбционного выщелачивания золота.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра Автоматизации Производственных Процессов

Курсовой проект по дисциплине

"Информационно-измерительное обеспечение систем управления"

Выполнил: ст. гр. АТП

Проверил: Елшин В.В.

 

 

 

 

Иркутск 2007г.

Содержание

1. Введение

2. Технологическая часть.

2.1.Механизм растворения золота в цианистых растворах

2.2.Цианирование перемешиванием

2.3.Технологические параметры процесса сорбционного выщелачивания.

2.4.Технологическая схема процесса сорбционного выщелачивания золота

3. Выбор и обоснование технологических параметров

4. Таблица параметров контроля

5. Спецификация оборудования

6.Спецификация

Приложение

1.Схема технологическая

2.Схема функциональная.

3.Схема функциональная

4.Схема функциональная

Используемая литература

Введение

 

Современный уровень развития химических и других промышленных установок характеризуется интенсификацией технологических процессов с использованием агрегатов большой единичной мощности. В последние годы сильно возросли скорости протекания технологических процессов, число измеряемых параметров на одном агрегате, которые в настоящее время исчисляется тысячами.

 Поэтому надежность средств измерения информационно-измерительных систем во многих случаях определяет надежность агрегата в целом. Без достоверных значений параметров и автоматического контроля за этими значениями в большинстве случаев нельзя управлять процессом или агрегатом, без средств измерения невозможна автоматизация. Особенно большое значение приобретают вопросы получения достоверных значений измеряемых параметров в связи с задачами комплексной автоматизации технологических процессов и более эффективного использования производственного потенциала. Решение этих задач требует анализа процессов и их технико-экономических показателей, а для этого нужны надежные и точные средства измерения.

вопросам измерения технологических параметров, разработке новых методов и средств измерения, повышению точности измерений во всх странах мира уделяется большое внимание.

2.1.Механизм растворения золота в цианистых растворах

 

Растворение золота в цианистых растворах протекает в присутствии кислорода по реакции:

 2Au+4NaCN+SO₂+H₂0=2Na[Au(CN)₂]+2NaOH.

 Из реакции видно, что золото переходит в раствор виде золотоцианистой соли натрия, которая диссоциирует в растворе на ионы:

 Na[Au(CN)₂]=Na­⁺+[Au(CN)₂].

Так как золото в природе в чистом виде никогда не встречается, поэтому большая часть золоти остается в контакте с сопровождающей горной породой и ее спутниками.

 Наличие контакта между двумя металлами или между золотиной и минералом способствует возникновению разности потенциалов. Золото в этом случае электроположительно к серебру и минералам. Это означает, что при опускании в цианистый раствор золота, находящегося в природном сплаве с серебром или в контакте с пиритом, в растворе цианистого электролита протекает ток электронов от поверхности золота к поверхности пирита.

 Под влиянием электрического тока катионы Na⁺ направляются к катоду-пириту, а анионы CN^- движутся к аноду-золоту. Катионы Na⁺ , достигнув катода, отдают свой заряд, и натрий тотчас реагирует с водой по реакции:

2Na⁺+2H₂O-2e=2NaOH+H₂ с выделением водорода.

Анионы (CN)^- точно так же, соединившись с анодом, разряжаются и соединяются с золотом по уравнению:

Au⁺+(CN)^-=AuCN.

При этом образуется цианистое золото, но оно пока не переходит в раствор. Только взаимодействуя дальше с избытком цианида, образуется двойная цианистая соль золота, которая способна переходить в раствор:

AuCN+NaCN=Na[Au(CN)₂].

 

2.2.Цианирование перемешиванием.

 

Этот способ цианирования золотосодержащих руд является наиболее эффективным процессом по сравнению с перколяцией и кучным выщелачиванием. Выщелачивание пульп перемешиванием протекает быстрее и дает более высокое извлечение золота и серебра вследствие того, что при тонком измельчение руды обеспечивается хорошее вскрытие золота, а при интенсивном перемешивании создаются более благоприятные условия диффузного подводов ионов CN и молекул растворенного кислорода к поверхности золотин. Поэтому по скорости выщелачивания и полноте извлечения золота цианирование перемешиванием значительно превосходит перколяционный процесс и кучное выщелачивание. Достаточно сказать, что цианирование перемешиванием обеспечивает 80-90% извлечение золота, а длительность процесса составляет от 6 до 30 часов (сравните аналогичные показатели процессов перколяции и кучного выщелачивания).

При цианировании перемешиванием необходимая степень измельчения руды зависит только от крупности частиц золота в руде и характер его распределения. В некоторых случаях при тонковправленном золоте руду подвергают весьма тонкому измельчению до крупности-0,074мм и даже до 0,043мм. Но если характер вкрапленности золота не требует такого измельчения, то пульпу цианируют при более грубом помоле кпупностью 0,15-0,2мм.

При наличии в руде крупного золота его перед цианированием извлекают в цикле измельчения методами гравитационного обогащения, поэтому в процесс цианирования перемешиванием с рудой поступает только мелкое золото, растворение которого происходит достаточно быстро.

 Рудные пульпы , поступающие на цианирование перемешиванием, имеют повышенную вязкость, что затрудняет диффузию цианистых ионов и молекул растворенного кислорода к поверхности частиц золота. Кроме того, сульфидные минералы, часто присутствующие в руде, довольно легко окисляются растворенным кислородом, в результате чего его концентрация в жидкой фазе может стать значительно ниже необходимой для растворения золота. Поэтому при цианировании пульп особое значение имеет энергичное перемешивание и непрерывное насыщение ее кислородом воздуха.

 Процесс цианирования руд перемешиванием ведут при концентрации NaCN, составляющей 0,05-0,1%, и концентрации CaO равной 0,01-0,03% (pH =9-11).

 Кроме реагентного режима важными параметрами процесса цианистого выщелащивания золота является отношение Ж:Т в пульпе и продолжительность процесса. Максимальное извлечение золота при цианировании кварцевых руд достигает при Ж:Т=1,5:1. На практике хорошие результаты получаются при Ж:Т=1:1, иногда даже при 0,67:1 при более грубом помоле. При обработке пульпы , содержащей кристаллический материал, и при отсутствие примесей в растворе жидкая фаза пульпы даже при высоких плотностях пульпы не утрачивает способности сохранять необходимую концентрацию кислорода.

 Для обеспечения наилучших условий извлечение золота из сульфидных руд и руд с высоким содержанием окислов железа или глины требуется более высокое разжижение пульпы. Для таких руд принимают Ж:Т=2-2,5:1, для некоторых руд требуется еще большее разжижение.

 Время цианирования или продолжительность пребывание пульпы в аппаратах цианирования определяется уравнением:

T=V/П

Где:T - время цианирования в часах,

V- суммарный объем всех аппаратов цианирования, м³,

 П- поток пульпы, м³/ час.

Совершенно очевидно, что значение Т должно быть достаточным для перевода в раствор всего содержащегося в материале золота. Из уравнения следует, что при постоянном рабочем объеме аппаратуры цианирования инструментом регулирования процесса является часовой поток пульпы , поступающей в переработку или, что то же самое, регулирование производительности цианистой установки по переработке руды или концентрата.

Процесс цианистого выщелачивания золота осуществляют в периодическом или не прерывном режиме.

При цианировании в периодическом режиме пульпы периодически отдельными порциями закачивают в параллельно работающие аппараты для выщелачивания. После интенсивного перемешивания с цианистым раствором и защитной щелочью в течение определенного промежутка времени, необходимого для растворения золота, пульпу выпускают и перекачивают в чаны-сборники, а в аппараты выщелачивания закачивают новую порцию пульпы. В чанах-сборниках выщелоченная пульпа накапливается и поддерживается во взвешенном состоянии до поступления в следующую стадию обработки, например, на отделение золотосодержащих растворов от твердой фазы методом фильтрации.

Периодический режим цианирования руды используется на фабриках небольшой производительности с применением фильтрации пульпы и последующим осаждением золота из цианистых растворов цинковой пылью или стружкой. Как правило, в периодическом режиме цианируют небольшие количества гравитационных концентратов и других золотосодержащих продуктов.

При непрерывном выщелачивании пульпа поступает в каскад из последовательного соединенных аппаратов цианирования. Число аппаратов в каскаде обычно выбирают не более 4-6 с суммарным рабочим объемом, обеспечивающим при прохождении пульпы через них необходимое время для растворения золота.

Непрерывно-действующая система цианирования обязательно сопрягается с дальнейшей технологической схемой переработки выщелоченной пульпы.

По сравнению с периодической, непрерывная схема цианирования дает следующие преимущества:

возможность полной автоматизации управления процесса,

меньшее количество обслуживающего персонала,

более эффективное использование оборудования,

меньшая единичная мощность двигателей и насосов.

В зависимости от требуемой производительности, технологической схемы переработки руды избирают тот или иной режим цианирования пульп.

 

 2.3.Технологические параметры процесса сорбционного выщелачивания

Сорбцию золота и серебра из пульпы с применением сорбентов в настоящее время осуществляют двумя путями

 1.После операции предварительного цианирования или

 2.Совмещением процессов цианирования и сорбции.

Ии в том и другом случае в присутствии сорбента идут два совмещенные во времени процесса - растворение благородных металлов и сорбция их на ионит или активный уголь , т.е. процесс сорбционного выщелачивания. Только после предварительного цианирования в процессе сорбции в присутствии сорбента протекает процесс дорастворения золота.

 Перед выводом насыщенного сорбента из процесса он должен контактировать с цианистой пульпой , в растворе которой имеется достаточно высокая концентрация золота.

 Это достигается тем , что руду или концентрат перед сорбционным выщелачиванием подвергают операции предварительного цианирования. В этом случае часть или больше половины золота из твердой фазы переходит в раствор с максимальной концентрацией его в жидкой фазе. Процианированная таким образом пульпа поступает в процесс сорбционного выщелачивания , где происходит дорастворение золота и его сорбция на активный уголь.

 Предварительное цианирование пульпы осуществляется в том числе , если в руде или концентрате отсутствуют поглотители цианида , углистые вещества , способные сорбировать растворенное золото , а также в случае , когда процесс цианирования не осложняется большим содержанием окислительных минералов меди , цинка и других цветных металлов.

При обработке золотосодержащих материалов, в которых имеются углистые вещества или другие минералы, затрудняющие процесс растворения золота, операцию предварительного цианирования не проводят, и тогда цианирование ведут в присутствии сорбентов, т.е. осуществляют прямой процесс сорбционного выщелачивания благородных металлов. В этом случае ионит или активный уголь являются более сильными конкурентами природных сорбентов.

Процесс растворения золота идет в диффузионной области, т.е. скорость процесса растворения зависит от скорости диффузии растворителей и продуктов реакции. Если скорость диффузии растворителей – участников реакции обмена – больше, чем скорость диффузии продуктов реакции, то введенный в систему сорбент способствует ускоренному отводу из реакционной зоны цианистых анионов золота по схеме:

2Au+4NaCN+H₂O+O=4Na⁺+2[Au(CN)₂]^-+2OH^-

2[Au(CN)₂]- сорбент

 Иными словами, присутствие сорбента в пульпе устраняет лимитирующую стадию диффузионного процесса, а именно – увеличивает скорость диффузии аниона [Au(CN)₂]^- из зоны реакции путем поглощения его сорбентом.

 В результате этого создаются хорошие условия для растворения золота. Воздействие сорбента на скорость растворения продолжается до тех пор, пока весь процесс не станет лимитироваться диффузией цианида к поверхности частиц золота, а это происходит обычно в концевых аппаратах, когда содержание золота в твердой фазе становится незначительным.

 К основным технологическим параметрам процесса сорбционного цианирования относят следующие:

 1. Продолжительность процесса;

 2. Единовременная загрузка сорбента в процесс;

 3. Время пребывания сорбента в процессе сорбции;

 4. Количество ступеней сорбции;

 5. Величины потоков пульпы и сорбента.

2.4.Технологическая схема процесса сорбционного выщелачивания золота

3.Выбор и обоснование технических средств автоматизации процесса

 

Для измерения расхода применим расходомер переменного перепада давления Метран-350 выполненный во взрывозащищенном исполнений. Степень защиты от воздействия воды и пыли IP57 по ГОСТ 14254.

Расходомер Метран-350 предназначен для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами в различных отраслях промышленности.

Основные преимущества:

 - простая установка в трубопровод через одно отверстие.

 -установка в трубопровод без остановки процесса

 - минимальная вероятность утечек измеряемой среды

 - более низкие потери давления и меньшие длины прямолинейных участков по сравнению с расходомерами на базе сужающих устройств

 -легкость взаимодействия с существующими контрольными системами или вычислителями расхода посредством интеллектуального протокола коммуникаций HART.

 Датчики выполнены с видом взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь» и соответствуют требованиям ГОСТ Р51330.0, ГОСТ Р52330.10 и выполняются с уровнем взрывозащиты «особовзрывобезопасный» и маркировкой по взрывозащите ExiallCT4 X.

При измерений уровня применим волновой уровнемер серий 3300. Это новый интеллектуальный прибор, построенный на основе волноводной технологий и обеспечивающий надежные измерения уровня жидкостей и взвесей в сложных условиях эксплуатаций. Исполнение по взрывозащите «искробезопасная электрическая сеть» (Ex,Bn).

Достоинства:

 - точность измерения не зависит от диэлектрической проницаемости, плотности, температуры, давления.

 -надежное измерение сыпучих веществ

 -простота установки

 -возможность одновременного измерения уровня внешней поверхности раздела двух жидкостей.

Для измерения плотности применили резонаторный плотномер проточного типа. Датчик соответствует требованиям нормативных документов:

 ГОСТ Р 51330, 0-99(МЭК 60079-0-99)

 ГОСТ Р 51330,10-99(МЭК 60079-11-99).

Маркировка взрывозащиты 0ExiaЦВТ4.

Достоинства:

-точность измерения

-возможность измерения агрессивных сред

Для измерения концентрации использовали pH-метр типа pH-98103. Прибор выполнен в компактном исполнении и чрезвычайно удобен для измерения.

Изготавливается в соответствии с ГОСТ 22261-94 и техническими условиями ТУ 4215-012-35918409-2002.

Достоинства:

- позволяют проводить измерения в широком диапазоне pH;- могут заменять электроды ЭСЛ-63-07, ЭСП-01-14;- преимущественная область применения - измерение pH в сильнощелочных растворах с высоким содержанием ионов натрия (Na⁺).

Специальная обработка чувствительной мембраны электродов обеспечивает быстрое установление электродного потенциала и, следовательно, позволяет уменьшить время, затрачиваемое на проведение измерений.

4.Таблица параметров контроля.

Наим ен ование парам етра.

Ед. Изме рения

Аппа рат

Номин альные  значе ния

Допуст имые отклон ения или К.Т.

Преде лы изм ерения

Пока зания

Зап ись

Сум ми рова ние

Сиг на лиза ция

Регу лиро вание

Блоки ровка

Арх ивир ован ие

Расход

м3/ч

Трубопровод к пачукам цианирования

Плотность

т/м3

Трубопровод к пачукам цианирования

Единовременная загрузка

Трубопровод к сорбционной колонне

Расход

кг/т

Трубопровод к сорбционной колонне

Концентрация

мг/л

Емкость для приготовления раствора NaCN

Концентрация

ph

Емкость для приготовления раствора CaO

Расход

м3/ч

Трубопровод к пачуку цианирования

Расход

м3/ч

Трубопровод к сорбционной колонне

Уровень

м

Сорбционные колонны

6. Спецификация.

Позиция	Наименование и техническая характеристика	Тип, марка оборудования.	Завод - изготовитель	Единица измерения	Кол – во
1-1, 4-1	Измерение расхода воздуха на сорбцию и цианирование, потока пульпы, потока сорбента. Расходомер переменного перепада давления. предел измерения 0… 50000 м3/час (по воде) класс точности - 1,5	Метран-350 Р	ЗАО ПГ «Метран» г.Челябинск	шт.	4
6-1, 11-1	Измерение уровня в сорбционных колоннах. Волновой уровнемер. пределы измерения от 0.1-23.5м., исполнение взрывозащищенное, вых.сигнал 4-20мА, класс точности 1.5,	3300	ЗАО ПГ «Метран» г.Челябинск	шт.	6
12-1	Измерение плотности пульпы в трубопроводе к пачукам цианирования. Вибрационный плотномер. Пределы измерения от 0 до 100 кг/м3.	DC-500	АО «Lemis Baltik» г.Рига	шт.	1
13-1, 14-1	Измерение концентрации в емкостях для приготовления растворов NaCN и CaO.pH-метр.Диапазон измерения pH 0ч12.	pH-98103	«ЭкоЮнит» г.Новосибирск	шт.	2

Используемая литература

1.  Леонов С. Б., Минеев Г.Г., Жучков И.А. Гидрометаллургия. Ч.ΙΙ. Выделение металлов из растворов и вопросы экологии: Учебник.- Иркутск: Изд-во ИрГТУ.- 2000.- 492 с., ил.

2.  В.В. Барченков. Технология гидрометаллургической переработки золотосодержащих флотоконцентратов с применением активных углей.- Чита: Поиск, 2004.-242 с., ил.

3.  Кулаков М.В. Технологические измерения и приборы для химических производств: Учебник для вузов по специальности « Автоматизация и комплексная механизация химико-технологических процессов».-3е изд.. перераб. И доп.- М.: Машиностроение, 1983.-424 с.. ил.

4.  Группа компаний «Метран», номенклатура, католог,2003г.