устройство для выщелачивания золотосодержащих зернистых материалов

Формула изобретения

Устройство для выщелачивания золотосодержащих зернистых материалов, включающее корпус в виде конуса с патрубками ввода и вывода растворов и патрубками для загрузки и выпуска материалов, отличающееся тем, что оно снабжено рассекателем потока раствора в виде постели из инертного гранулированного материала плотностью 7-12 г/см³, расположенной в нижней части корпуса, и дополнительным патрубком вывода раствора, установленного по оси корпуса, при этом патрубок ввода раствора установлен внутри корпуса по его оси с зазором от вершины конуса и ниже уровня постели, а дополнительный патрубок вывода раствора установлен внутри патрубка ввода растворов выше уровня постели для образования пескового затвора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области гидрометаллургии благородных металлов и может быть использовано, в частности для извлечения золота выщелачиванием из концентратов гравитационного обогащения руд. Известно устройство для проведения гидрометаллургических процессов, наиболее близкое по технической сущности и принятое за прототип, включающее корпус в виде конуса, патрубки ввода и вывода растворов, патрубки для загрузки и выпуска обработанного материала (А.с.N 598950, кл. C 22 B 3/02).

К недостаткам известного аппарата относится низкая стабильность псевдоожиженного состояния перерабатываемого материала, что приводит к нарушению технологических режимов работы и к снижению надежности эксплуатации устройства (переход кипящего слоя в лежащий и т.д.). Кроме того, известный аппарат непригоден для операции отмывки материала от растворенных ценных компонентов, т.к. он не обеспечивает разделение контактирующих фаз. Для этого в установках данного типа предусмотрены гидроклассификаторы, отстойники.

Задачей изобретения является повышение надежности эксплуатации устройства с высокими показателями извлечения благородных металлов, исключение потерь ценных компонентов за счет эффективной отмывки.

Это достигается тем, что известное устройство, содержащее корпус в виде конуса с патрубками ввода и вывода растворов и патрубками для загрузки и выпуска материала, дополнительно снабжено рассекателем потока раствора в виде постели из инертного гранулированного материала плотностью 7 12 г/куб. см, расположенной в нижней части корпуса, и дополнительным патрубком вывода раствора установленного по оси корпуса, при этом патрубок ввода раствора установлен внутри корпуса по его оси с зазором от вершины конуса и ниже уровня постели, а дополнительный патрубок вывода раствора установлен внутри патрубка ввода раствора выше уровня постели для образования пескового затвора.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что совокупность отличительных признаков предлагаемого изобретения обуславливает соответствие его критерию "новизна".

Благодаря расположению патрубка ввода растворов по оси корпуса с зазором от его вершины и наличию постели, в которую заглублен этот патрубок, поток раствора, подаваемый сверху вниз, выходящий из патрубка ввода, ударяется о низ корпуса, изменяет направление и, проходя через слой постели, разбивается на мельчайшие потоки, причем, гидродинамический режим суммарного потока раствора не зависит от расположения индивидуальной частицы постели в аппарате. Таким образом, постель является эффективным рассекателем потока раствора. Такой равномерно распределенный в объеме постели поток раствора устремляется вверх, захватывая и омывая каждую частицу выщелачиваемого материала, которая совершает сложное интенсивное движение, находясь при этом во взвешенном состоянии, т.е. создается оптимальный гидродинамический режим, обеспечивающий эффективное выщелачивание.

Известные аппараты, в которые патрубки ввода и вывода расположены снизу и открыты для попадания выщелачиваемого материала и инородных тел, не обеспечивают надежности его эксплуатации, т.к. во время аварийного отключения электроэнергии, неисправности насосов, подающих выщелачиваемый раствор, и т. п. обрабатываемый материал оседает, забивая, заклинивая патрубки и трубопроводы.

В заявляемом устройстве расположение патрубка ввода относительно корпуса (сверху вниз с зазором от вершины) и наличие постели, состоящей из инертных гранул плотностью, выше плотности выщелачиваемого материала, и в которую заглублен данный патрубок, исключает забивание патрубка материалом и самопроизвольный выпуск материала. Т.е. расположение патрубка ввода растворов и наличие постели в которую заглублен последний, обеспечивает технический результат, который выражается в повышении эффективности выщелачивания надежности эксплуатации устройства.

Предлагаемое устройство также позволяет эффективно проводить отмывку растворенных ценных компонентов. При промывке, которая осуществляется просачиванием промывного раствора сверху вниз под действием силы тяжести или вакуума, гранулы постели задерживают частицы обрабатываемого материала, не являясь препятствием для раствора, который выводится через патрубок их вывода (дополнительный) и заходящий внутрь патрубка ввода растворов. В то же время взаимное расположение патрубков ввода и вывода растворов, при котором патрубок вывода растворов заходит в патрубок ввода, а последний заглублен в постель, исключает попадание постели (и материала с нею) в патрубок вывода раствора, т. к. плотностью гранул постели выше плотности обрабатываемого материала.

Следовательно, в заявляемом устройстве постель выполняет две функции, проявляет новые свойства: при выщелачивании она является рассекателем, распределителем потока выщелачиваемого раствора, что обеспечивает устойчивый гидродинамический режим, а при промывке песочным затвором, фильтром, позволяющим наиболее эффективно осуществить разделение фаз, т.е. отмывку растворенных ценных компонентов.

Таким образом, наличие постели и взаимное расположение патрубков ввода и вывода растворов, обеспечивают другой технический результат, который выражается в снижении потерь ценных компонентов за счет эффективного разделения фаз и, как следствие этого, снижаются затраты на промывку и дальнейшую переработку благодаря получению более концентрированных по ценным компонентам растворов.

Благодаря совокупности, сочетанию отличительных признаков, т.е. наличию постели из инертного гранулированного материала плотностью 7 12 г/куб.см и взаимному расположению патрубка ввода по оси корпуса с зазором от вершины и дополнительного патрубка вывода, расположенного внутри патрубка ввода и проходящего через вершину конуса, не обнаруженного в известном уровне техники и которые взаимосвязаны между собой, обеспечивается получаемый непредвиденный заранее эффект повышение эффективности выщелачивания, надежности эксплуатации, снижение потерь ценных компонентов. Следовательно, заявляемое изобретение отвечает критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 представлен общий вид устройства (продольный разрез), на фиг. 2 вид А-А.

Устройство для выщелачивания имеет корпус 1, выполненный в виде усеченного конуса. По оси корпуса 1 внутри его сверху вниз установлен патрубок ввода растворов 2, не доходящий до дна корпуса 1, т.е. имеющий зазор. В верхней части корпуса 1 смонтирован патрубок вывода растворов 3, а в нижней его части, в днище установлен дополнительный патрубок вывода растворов 4, входящий своей верхней частью в патрубок 2. Патрубок для загрузки исходного золотосодержащего зернистого материала 5 смонтирован в верхней части корпуса. В нижней части корпуса имеется патрубок выпуска выщелоченного материала 6. Кроме того, нижняя часть корпуса снабжена рассекателем потока, выполненного в виде постели 7 из гранулированного материала с плотностью 7 12 г/куб. см, причем верхний уровень постели 7 расположен выше конца патрубка ввода растворов 2. Дополнительный патрубок ввода растворов 4 снабжен регулятором скорости потока 8. Сверху корпус закрыт крышкой 9.

Устройство работает следующим образом.

Зернистый материал, подлежащий выщелачиванию, загружается в корпус 1 устройства через загрузочный патрубок 5. Затем в устройство через патрубок подачи раствора 2 под давлением, создаваемым насосом, сверху вниз подают выщелачивающий раствор, который разрыхляет, взмучивают слой зернистого материала, переводя его в псевдоожиженное состояние. С учетом уменьшения скорости потока при перемещении раствора снизу вверх частицы материала остаются в объеме устройства, а раствор, прошедший через слой зернистого материала в псевдоожиженном состоянии, сливается через патрубок вывода растворов 3, чтобы вновь быть поданным в устройство через патрубок подачи растворов 2. После окончания обработки проводят отмывку растворенных ценных компонентов от зернистого материала. Для этого прекращают подачу растворов в корпус через патрубок 2, удаляют раствор, находящийся над слоем обработанного зернистого материала с использованием патрубка 3. Затем для более тщательного удаления раствора, находящегося внутри слоя зернистого материала, используют патрубок 4 и регулятор скорости раствора 8. При открывании регулятора 8, смонтированного на патрубке 4, раствор, находящийся в объеме обработанного зернистого материала, под действием силы тяжести просачивается сквозь слой зернистого материала, далее просачивается сквозь постель, попадая в патрубок 2, далее в патрубок 4 и удаляется из аппарата. После эвакуации выщелачивающего раствора, на слой зернистого материала подают промывной раствор, который, просачиваясь между частицами, замещает остатки выщелачивающего раствора и далее удаляется через постель 7, патрубок 2, 4 из корпуса 1.

Этим достигается очень высокая степень отмывки обработанного зернистого материала от ценных компонентов малым объемом промывных растворов.

После отмывки зернистого материала через патрубок ввода растворов 2 подают порцию воды, приводя объем зернистого материала в псеводоожиженное состояние, после чего открывают патрубок выпуска материала 6 и самотеком удаляют материал из корпуса 1.

Устройство предлагаемой конструкции было испытано в опытно-промышленных условиях при выщелачивании золотосодержащих гравиоконцентратов.

При этом содержание золота в концентрате составило 280 г/т, гранулометрический состав представлен классами минус 4 плюс 0,04 мм.

Устройство изготовлено из железа, вместимость по твердому составляет 1,8 т. Высота конуса 4,0 м от геометрической вершины до его основания; угол при вершине составил 20 град. Патрубок ввода растворов имеет внутренний диаметр 76 мм и установлен по оси конуса с зазором 32 см (0,08 высоты конуса) от его геометрической вершины. Патрубок вывода растворов внешним диаметром 19 мм, внутренним диаметром 12,7 мм (соотношение внутренних диаметров 0,17) установлен внутри патрубка ввода растворов по оси конуса таким образом, что его верхний край расположен на 4 см выше нижнего края патрубка ввода растворов (0,010 высоты корпуса). Нижняя часть корпуса снабжена постелью из буровой дроби (материал железо, плотность 7,6 г/куб.см, размер гранул 3-8 мм), причем ее верхний край на 6 см выше нижнего конца патрубка ввода растворов (0,015 высоты конуса).

Выщелачивание вели раствором цианида натрия концентрацией 2 г/л при pH 10,8; отношение Ж: Т= 1: 1; продолжительностью выщелачивания 24 ч. Раствор подавали импульсами. После выщелачивания раствор слили с использованием патрубка 3. Концентрация золота в продуктивном растворе составило 260 мг/л. Затем открыли вентиль 8, установленный на патрубке 4 и удалили продуктивный раствор из объема зернистого материала. Далее сверху на слой материала подали 0,9 куб.м промывной воды и полученный промраствор слили. Операцию промывки повторили. В итоге получилось 1,8 куб м промывных растворов, т.е. провели процесс промывки при отношении Ж:Т=1:1. После подкрепления по цианиду и гидроксиду кальция промраствор использовали для цианирования последующей партии гравиоконцентрата. После двухстадийной отмывки кеков цианирования в устройство через патрубок 2 закачали 250 л воды, сразу открыли патрубок 6 и через него самотеком удалили выщелоченный материал из устройства в специальный поддон. Затем опробовали жидкую часть хвостов цианирования из поддона на золото. Концентрация составила 0,27 мг /л. т.е. ниже, чем в продуктивном растворе в 960 раз, что говорит о полной отмывке растворенного золота от кеков выщелачивания.

В связи с тем, что предлагаемое изобретение опробовано в опытно-промышленном масштабе и готовится к промышленному внедрению, можно сделать вывод о его соответствии критерию "промышленная применимость".

Экспериментально установлено, что эффективное перемешивание достигается в том случае, когда патрубок ввода раствора установлен внутри конуса по его оси с зазором от геометрической вершины 0,05 0,1 высоты конуса. При величине зазора 0,05 высоты конуса наблюдается значительное гидродинамическое сопротивление подаваемому раствору, что затрудняет перемешивание материала из-за уменьшения живого сечения устройства на уровне нижнего края патрубка подачи раствора. При зазоре более 0,1 высоты конуса в нижней части устройства появляются мертвые зоны, недоступные для перемешивания, это приводит к недоизвлечению ценных компонентов при выщелачивании.

При взаимном расположении патрубков, когда расстояние между верхним краем патрубка вывода растворов и нижним краем патрубка ввода растворов составляет менее 0,05 высоты конуса возникает опасность попадания гранул постели в патрубок вывода растворов и его забивание. При расстоянии между патрубками более 0,02 высоты конуса становится невозможным удаление всего объема раствора выщелачивания, что ухудшает показатели отмывки растворенных ценных компонентов, приводит к их потерям с кеками и снижению извлечения.

При соотношении диаметров вывода и ввода растворов менее 0,1 неоправданно возрастает продолжительность эвакуации растворов за счет уменьшения сечения патрубка вывода растворов, что снижает производительность установки. При соотношении диаметров более 0,5 снижается сечение патрубка ввода растворов, что приводит к недостаточному перемешиванию зернистого материала, и, как следствие, недоизвлеченного ценных компонентов.

Предпочтительно, чтобы верхний уровень постели был расположен выше конца патрубка ввода растворов на 0,001 0,020 высоты корпуса. Это исключает самопроизвольное перемещение обработанного зернистого материала внутрь подачи растворов и вывода растворов, их засорение зернистым материалом и не осложняет процессы подачи растворов в устройство и их удаления после завершения выщелачивания и промывки. Тонкий слой постели (когда ее верхний уровень расположен выше нижнего края патрубка ввода менее на 0,005 высоты конуса) не задерживает зернистый материал и не предотвращает его унос с растворами из устройства. Увеличение слоя постели (когда ее верхний уровень выше нижнего края патрубка ввода более чем на 0,020 высоты конуса) не приводит к улучшению процесса разделения раствора и твердых частиц и является нецелесообразным. Кроме того, при этом уменьшается полезный объем оборудования, что снижает производительность. В качестве гранулированной постели целесообразно использовать дешевые и инертные к цианиду частицы из железа или свинца, имеющие плотность, соответственно, 7,6 и 11,7 г/куб.см, причем, эта плотность выше, чем плотность встречающихся в гравиоконцентратах сульфидов (5,5 7,8 г/куб.см).

Преимуществом предлагаемого устройства является снижение потерь ценных компонентов за счет повышения эффективности отмывки и уменьшения реагентов при последующей переработке растворов вследствие сокращения их объемов. За счет отсутствия движущихся частей в объеме аппарата, а также взаимного расположения патрубков ввода и вывода растворов во взаимосвязи с постелью из инертного гранулированного материала, предотвращающих попадание выщелачиваемого материала в патрубки и трубопроводы, повышается надежность эксплуатации устройства.