книги из ГПНТБ / Набойченко, С. С. Гидрометаллургия меди

Учитывая последующие способы выделения меди, большие масштабы производства, аппаратурное оформление перколяционного выщела­ чивания, специальный подогрев раствора экономически не оправды­ вается.

Промывка остатков 'от выщелачивания

Поскольку хвосты направляют в отвал или на дополнительную переработку, их тщательно отмывают для снижения потерь меди и растворителя.

Технику отмывки выбирают в зависимости от характера сырья: для этой цели изменяют направление перколяции, способ исполь­

коляциониая промывка более эффективна и требует меньшего расхода воды, чем полупротивоточная декантация. В первом случае вода проходит через слой загрузки и понижает остаточную влажность до 15—20%.

Расход промывной воды определяют из водного баланса выщела­ чивания с учетом компенсации потерь раствора за счет испарения, утечек и т. д.

В целом эффективность отмывки хвостов зависит от физических свойств обрабатываемого материала (его пористости, способности к шламообразованию и др.); содержания шламовых фракций; равно­ мерной проницаемости загрузки; температуры промывной воды.

Особенно ухудшаются показатели отмывки при повышенной зашламленности, что иллюстрируется данными рис. 64.

Аппаратурное оформление и режим процесса

Огромные масштабы производства при переработке перколяцией окисленных руд (до нескольких десятков тысяч тонн в сутки) тре­ буют высокого уровня механизации погрузочно-разгрузочных работ.

Поступающую воду подвергают трехстадиальному дроблению с промежуточным грохочением. Крупность загружаемого материала зависит от характеристики руды и в среднем составляет 4—8 мм. Дробленую руду подают в отделение выщелачивания системой лен­

187

латексом и инертным мелким порошком (торговая марка смеси «Докал 1150»), что позволило в несколько раз уменьшить затраты по сравнению с известными вариантами защиты.

На расстоянии 0,1—0,2 м от дна перколяционногочана сооружают ложное днище — решетку из взаимно перпендикулярных брусков и планок, образующих отверстия со стороной 15—20 см. Решетку покрывают фильтрующим материалом (волокнами кокосовых пальм, рогожей, синтетическими тканями, реже— кусками прочной суль­ фидной руды).

Для транспортировки раствора используют центробежные насоси в антикоррозионном исполнении.

Продолжительность обработки руды составляет 8— 13 дней (вклю­ чая операции загрузки, промывки и выгрузки), в том числе непо­ средственно выщелачивание занимает 6—8 сут. Контакт руды с рас­ твором одной концентрации составляет около 24 ч. т. е. за цикл выще­ лачивания через каждый чаи пропускают 6—8 объемов раствора.

Руду промывают 1—Зсут., используя промывнке воды с пони­ жающимся содержанием меди, а на конечной стадии— свежую воду. В зависимости от свойств руды проводят до 5—7 промывочных циклов.

При переработке хорошо подготовленной руды обогащенные по меди растворы не требуют специальной фильтрации или отстаивания. При повышенном содержании шламов растворы подвергают осветле­ нию одним из известных способов. Периодически осуществляют вы­ вод части раствора для очистки от накапливающихся примесей.

Хвосты от выщелачивания системой ленточных транспортеров направляют в отвал.

Основные показатели заводской практики перколяционного вы­ щелачивания приведены в табл. 29.

Достоинства и недостатки перколяционного выщелачивания

Перколяционное выщелачивание в последние годы рассматривают как неэффективную и устаревшую технологию в связи с невысокой ее интенсивностью и громоздкостью. К другим недостаткам способа следует отнести: сложность проведения селективного выщелачива­ ния в связи с развитием побочных реакций при повышенной кислот­ ности; большие затруднения в реализации подогрева раствора; сложность обслуживания и организации автоматического контроля и управления процессом; чувствительность процесса к характеру перерабатываемого сырья.

Однако при перколяционном выщелачивании более гибка техно­ логическая схема: вынужденные остановки, аварии позволяют без ущерба отключить неисправный аппарат; используемые установки легко взаимозаменяемы, проще видоизменить условия загрузки сырья, подачи и дренажа раствора.

Заданный технологический режим поддерживается более устой- , чиво, проще обнаруживаются отклонения от него. Вполне. рента­ бельно перерабатывать сырье, экономически нецелесообразное для организации агитационного выщелачивания.

189

Но несмотря на это, по-видимому перколяционное выщелачива­ ние имеет ограниченные перспективы для гидрометаллургических заводов и будет применяться на небольших установках.

АГИТАЦИОННОЕ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ

Этот способ выщелачивания используют при обработке минусовой фракции руды, получаемой при ее подготовке к перколяционному выщелачиванию. В ряде случаев агитационному выщелачиванию под­ вергают богатые окисленные руды и концентраты. Необходимый гидродинамический режим для достижения однородной плотности пульпы обеспечивают с помощью механического перемешивающего устройства или сжатого воздуха, пара («пачуки»). Аппараты с меха­ ническим перемешиванием требуют повышенного расхода электро­ энергии, более сложны в эксплуатации, приводят к дополнительному

Таблица 30

Технико-экономические данные переработки окисленных руд с использованием агитационного и перколяционного выщелачивания

192

образованию шламов. Поэтому при организации переработки боль­ шого масштаба сырья более предпочтительны аппараты-пачуки.

Диаметр пачуков 1,8—7,5 м, высота 5—8,0 м, емкость 20—200 м3. Их изготавливают из дерева, обычной стали и футеруют свинцом, асфальтовой мастикой, кислотостойкой резиной или керамикой, в последние годы аппараты изготавливают из нержавеющих сталей. Плотность пульпы при выщелачивании выбирают с учетом содержа­ ния меди в сырье для получения растворов, определяющих после­ дующее эффективное выделение меди: величина Ж : Т обычно со­ ставляет 1,5—4 : 1. Продолжительность операции 2—6 ч.

Промывку остатков от выщелачивания проводят в репульпаторах, а обезвоживание пульпы на фильтрующей аппаратуре.

Показатели агитационного выщелачивания будут подробнее рас­ смотрены позднее при описании практики заводов.

В отличие от перколяционного агитационное выщелачивание представляет собой более интенсивный процесс и его предпочти­ тельно использовать для переработки материалов с повышенным содержанием меди. Применение агитационного выщелачивания упрощает организацию непрерывного высокомеханизированного процесса.

Оценка экономических показателей перколяционного и агита­ ционного выщелачивания на примере переработки окисленных руд представлена в табл. 30, по данным работы [2251.

В расчете на 1 т извлекаемой меди капитальные затраты при аги­ тационном выщелачивании ‘ оказываются больше, в то время как эксплуатационные расходы выше при перколяционном выщелачи­ вании. Рентабельность перколяционного -выщелачивания заметно повышается при переработке большого объема бедных руд.

ВЫДЕЛЕНИЕ МЕДИ ИЗ РАСТВОРОВ

В связи с повышенным содержанием меди в растворах, получаемых при выщелачивании богатых окисленных руд и концентратов, как правило, ее выделяют электролизом с нерастворимыми анодами. И только на заводе Уид Хайтс (США) используют цементацию, а на заводе Мантос Бланкос (Чили) — обработку сернистым газом с по­ следующей цементацией для осаждения меди.

Практика цементации меди описана нами ранее; поэтому ниже подробно рассмотрим только электролитический способ осаждения меди.

На электролиз поступают растворы, содержащие не менее 20 г/л Си и 20—30 г/л Н 2SOj. Концентрация железа не превышает 4—5 г/л; в случае большего его содержания (завод в Инспирейшн) особенно тщательно приходится контролировать температурный р'ежим элек­ тролиза. При наличии шламовых взвесей в растворе его осветляют, используя флокулянты или контрольную фильтрацию. Перед элек­ тролизом для улучшения качества катодного осадка в раствор вводят

10—500 г/м3 клея.

Электролитные ванны изготавливают из железобетона, деревянг

ные ванны в современной практике почти не используются. Геоме­ трические размеры ванны: длина 6—10 м, ширина 1,2— 1,3 м, глубина 1,3—1,5 м. Внутреннюю поверхность ванны защищают кислотостойким покрытием: асфальтовой мастикой, силикатно-гли­ ноземистым кирпичом на кислотостойком цементе, сурьмянистым свинцом, а в последнее время — полимерными материалами (поли­ винилхлоридом, стекловолокном). Однако применение полимерных материалов ограничивается из-за их невысокой механической' проч­ ности и недостаточной надежности сварных швов.

Как правило, аноды изготавливают из сурьмянистого свинца (4—8% Sb). На заводе Чукикамата в 30-х гг. в связи с повышенным содержанием в электролите нитрат-и хлор-ионов использовали аноды, изготовленные из более коррозионностойкого сплава «чилекс» (70% Си; 15—22% Si, 0— 10% РЬ; 2—2,5% Мп, 0—10% Ва), однако этот сплав отличался повышенной хрупкостью. v

Кроме того, при использовании анодов из сплава «чилекс» выход по току понижался в связи с более высоким перенапряжением кисло­ рода (почти на 1 В), чем на свинцовых анодах. Размеры анода; ширина

0,84— 1,0 м, высота 1,2—1,3 м, толщина 0,01—0,02 м. Иногда аноды изготавливают перфорированными, что снижает расход свинца (почти на 30%).

В качестве катода используют медные основы, полученные в от­ дельном матричном переделе. Размер катода: ширина 0,9—1,1 м,

высота 1,2— 1,25 м; толщина 0,005—0,007 м.

Энергетический режим электролиза во многом зависит от состава исходного раствора и условий процесса.

Напряжение на ванне поддерживают 2—2,3 В, плотность тока 150—210 А/м2, а при глубоком обезмеживании раствора ее повышают до 230—250 А/м2; в последнем случае для получения качественного катодного осадка необходимо дополнительное перемешивание элек­ тролита.

Расход электроэнергии на 1 т металла в среднем составляет 2200—■ 2800 кВт-ч, а при переработке растворов с повышенным содержанием

•железа достигает 3300—3500 кВф-ч. Некоторые показатели электро­ лиза меди из растворов на примере практики конкретных предприя­ тий приведены в табл. 31.

Для предотвращения потерь раствора и снижения загазованности атмосферы цеха поверхность электролита в ваннах покрывают ми­ неральным маслом, производными сульфаматов, а в последние годы

на ряде заводов используют шарики из легковесных пласт­ масс.

Для изготовления трубопроводов и транспортных магистралей вместо ранее используемых деревянных или свинцовых материалов все чаще применяют полимерные материалы (полихлорвинил, по­ лиэтилен, фуран). Эти материалы отличаются меньшей плотностью, не зарастают солями меди, поэтому необходимость в дополнительной антикоррозионной защите отпадает. Запорную арматуру изготавли­ вают из высоколегированных сталей, сталей, футерованных свинцом, реже кислотостойкой резиной.

194

ОПИСАНИЕ ПРАКТИКИ ЗАВОДОВ

В табл. 29 систематизированы показатели по перколяционному вы­ щелачиванию руд на действующих заводах. Поскольку практика цементации меди на заводе Уид Хайтс является уникальной, особенно по составу перерабатываемых растворов, авторы сочли возможным дополнительно к предшествующему материалу по цементации осве­ тить некоторые особенности этого процесса.

Практика агитационного выщелачивания окисленных концен­ тратов разбирается на примере завода Нчанга (Северная Родезия).

Чукикамата Ко де Кобре Чукикамата {Чили)

[174, с. 278—291 и 365—379]

Основные медьсодержащие минералы представлены антлеритом,- атакамитом, брошантитом, халькантитом. Среднее содержание меди в руде в последние годы снизилось с 2 до 1 % (растворимой меди около 80%). Руду дробят до крупности частиц 9,5 мм и транспорте­ ром подают к чанам; в которых осуществляют периодическое выще­ лачивание. Чаны расположены в двух секциях, каждую обслужи­ вают одним погрузочным и двумя разгрузочными кранами. Помимо окисленных, выщелачиванию подвергают (до 25% от общего объема) и смешанные руды. В этом случае хвосты направляют на флотацион­ ное обогащение.

На 10,4 тыс. т руды (влажностью 1,5%) требуется 3,5 тыс. м3 раствора, из которых около 1000 м3 адсорбируется рудой. Через 4 ч сливают первый раствор; эту операцию повторяют дважды, получая три концентрированных раствора. Их хранят раздельно, а перед электролизом объединяют, чтобы поддерживать раствор постоянного состава.

В четвертом периоде выщелачивания продолжительностью 4 ч используют отработанный электролит, а затем материал подвергают семикратной промывке, после чеш хвосты влажностью 9,5% выгру­ жают. Загрузка чанов длится 4—10 ч, а выгрузка хвостов 10—12 ч.

При обработке смеси сульфидной и окисленной руды используют только две промывки водой, обеспечивая необходимую для после­ дующей флотации кислотность хвостов.

Составы растворов, получаемых при выщелачивании, приведены в табл. 32. Железобетонные чаны, покрытые кислотостойкой масти­ кой, армированной металлической сеткой, поставлены на столбы для удобства обслуживания.

Раньше дренаж раствора осуществляли через четыре отверстия диаметром по 0,3 м, расположенные на расстоянии 11,3 м от ближай­ ших стенок чана. В настоящее время все дно чана сделали филь­ трующим. Фильтр, помимо дренажа раствора, защищает дно чана от механических воздействий при загрузке и выгрузке руды.

Расходные емкости (70 тыс. м3) расположены на более высоком уровне, что обеспечивает самотек раствора. Трубопроводы изготов­ лены из дерева или свинца; последний при незначительном содержа-

196