ЛИНИЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ЦИАНИСТЫХ ПУЛЬП Российский патент 1996 года по МПК C22B11/00 C22B3/02 

Изобретение относится к области гидрометаллургии благородных металлов и может быть использовано при переработке золотосодержащих руд по угольно-сорбционной технологии.

Известна цепь аппаратов для извлечения золота и серебра из цианистых пульп с использованием угольно-сорбционного процесса, включающая установленные по ходу технологического процесса и связанные между собой транспортными трубопроводами установку сорбционного извлечения металлов, установку десорбции металлов, установку регенерации угля и установку электролитического выделения металлов из товарных элюатов [1]
В известной линии аппаратов сорбция золота из пульп активным углем осуществляется в каскаде сорбционных аппаратов по крайней мере из четырех ступеней сорбции.

Отделение насыщенного угля от пульпы на выходе первой ступени сорбции производится посредством грохочения на грохоте.

Десорбцию золота и серебра с насыщенного угля проводят в десорбционых аппаратах (автоклавах, колоннах) обработкой угля раствором щелочи и цианида под давлением при температуре до 433 K.

После десорбции уголь регенерируют термической реактивацией во вращающихся печах с электрическим нагревом при температуре 923 К. Уголь после регенерации возвращают на сорбцию. Товарный элюат охлаждают в теплообменниках и подвергают электролизу в ваннах с катодами из стальной ваты.

Транспортирование угля, пульпы и растворов между аппаратами и установками линии осуществляется по трубопроводам пневматически и/или гидравлически.

К недостаткам известной линии аппаратов относится то, что она не обеспечивает возможности повышения концентрации благородных металлов в товарных элюатах.

Так, при автоклавно-щелочной десорбции угля, предварительно насыщенного в цикле сорбции до емкости по золоту 2 г/кг, концентрация золота в элюате составляет не более 100 мг/л.

В свою очередь, электролитическое выделение золота из бедных элюатов для обеспечения необходимой степени обезметалливания требует большего числа электролизных ванн (не менее трех), что приводит к повышению капитальных и энергетических затрат.

К недостаткам известной линии относится также то, что обеззолоченные растворы (электролит) возвращается в цикл десорбции насыщенного угля, т.к. это приводит к необходимости более глубокого обеззолачивания и, как следствие, снижению выхода по току, повышению расхода электроэнергии.

Задачей изобретения является обеспечение возможности повышения концентрации благородных металлов в элюатах, направляемых на электролиз.

Указанный технический результат достигается тем, что линия извлечения благородных металлов из цианистых пульп, включающая установленные по ходу технологического процесса и связанные между собой транспортными трубопроводами, установку сорбционного извлечения металлов, установку десорбции металлов, установку регенерации угля и установку электролитического выделения металлов, согласно изобретению, дополнительно снабжена установкой вторичного концентрирования металлов, расположенной перед установкой электролитического выделения металлов, причем установка вторичного концентрирования через установку десорбции металлов соединена трубопроводами транспортировки угля и обеззолоченного элюата с установкой сорбционного извлечения металлов, а трубопроводами транспортировки богатого элюата и раствора электролиза с установкой электролитического выделения металлов.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения установка сорбционного извлечения металлов выполнена в виде связанных между собой трубопроводами каскада сорбционных аппаратов с системой противоточного транспортирования между ними угля и пульпы и модуля отделения насыщенного угля.

Причем модуль отделения насыщенного угля представляет собой установленные один за другим и связанные между собой трубопроводами грохот отмывки угля от пульпы, отсадочную машину отделения угля от песков, колонну отмывки угля от илов и грохот для отделения щепы.

Кроме того, установка десорбции металлов с угля, насыщенного в цикле сорбции и/или цикле вторичного концентрирования выполнена, например, в виде связанных между собой трубопроводами по крайней мере одного автоклава и двух десорбционных аппаратов, емкости сброса давления и теплообменного устройства.

При этом установка вторичного концентрирования металлов выполнена по крайней мере в виде двух сорбционных колонн, связанных между собой системой трубопроводов противоточного транспортирования угля и растворов, каждая из которых выполнена, например, в виде цилиндрического корпуса с коническим днищем, трубой загрузки угля и сливным кольцевым желобом в верхней части и, установленными в центральной части, эрлифтного устройства выгрузки угля и патрубка подачи раствора с коническим распределителем, расположенным в коническом днище.

При этом, установка регенерации угля выполнена, например, в виде колонны цианистой обработки угля, соединенной трубопроводом в замкнутый контур с емкостью цианистого раствора, и связанного с колонной трубопроводом транспортировки угля накопительного бункера. Причем, установка электролитического выделения металлов представляет собой электролизер выполненный, например, в виде блоков анодных и катодных пластин, собранных в стяжках в форме гребней, размещенных в съемных электродных камерах, установленных в циркуляционных камерах корпуса ванны с зазором, соединяющим верхнюю часть предыдущей электродной камеры с нижней частью последующей циркуляционной камеры, и емкость товарного элюата, соединенные между собой трубопроводом.

Соответствие заявляемого изобретения требованию "новизны" обуславливается тем, что по сравнению с прототипом предлагаемая линия снабжена новой по функциональному назначению установкой и новыми функциональными связями между составными частями линии.

Соответствие заявляемого изобретения требованию "изобретательского уровня" обусловлено тем, что совокупность его отличительных от прототипа признаков позволяет в 10 раз повысить концентрацию золота в элюате, направляемом на электролиз, что явным образом не следует из известного уровня техники.

На фиг.1 схематично изображен общий вид линии; на фиг.2 общий вид сорбционного аппарата; на фиг.3 общий вид автоклава; на фиг.4 общий вид аппарата десорбции; на фиг.5 общий вид сорбционной колонны; на фиг.6 общий вид колонны цианистой обработки; на фиг.7 общий вид электролизера; на фиг.8 разрез А-А на фиг.7.

Линия извлечения благородных металлов из цианистых пульп с использованием угольно-сорбционной технологии по схеме: сорбция золота и серебра из пульпы на активированный уголь, автоклавно-щелочная десорбция с углей, вторичное концентрирование первичного элюата при использовании регенерируемого угля в обороте, электролиз элюатов с получением катодного осадка содержит установленные по ходу технологического процесса и связанные между собой транспортными трубопроводами, установку 1 сорбционного извлечения металлов, установку 2 десорбции металлов, установку 3 регенерации угля, установку 4 вторичного концентрирования металлов и установку 5 электролитического выделения металлов.

Установка 1 сорбционного извлечения металлов выполнена в виде каскада по крайней мере четырех сорбционных аппаратов 6, последовательно соединенных между собой трубопроводами 7, 8 противоточной транспортировки пульпы и угля, и модуля 9 отделения насыщенного угля от пульпы, соединенного с головным аппаратом каскада сорбции трубопроводом 10 транспортировки угля.

Сорбционный аппарат 6 может быть выполнен, например, в виде корпуса 11 с крышкой 12, в которую вмонтированы патрубки подачи угля 13 и пульпы 14, эрлифт 15 транспортировки угля в следующий аппарат и размещенное по оси корпуса дренажное устройство 16, выполненное в виде эрлифта, включающее трубу 17 с глухим дном 18 и разделительной сеткой 19 на боковой поверхности и коаксиально установленные патрубки 20, 21 для подачи сжатого воздуха на разделительную сетку и дренаж.

Модуль 9 отделения насыщенного угля представляет собой установленные один за другим и соединенные между собой трубопроводами грохот 22 для отмывки угля от пульпы, отсадочную машину 23 для отделения угля от песков, колонну 24 для отмывки угля от илов и грохот 25 для отделения щепы.

Установка 1 сорбционного извлечения металлов через колонну 24 модуля 9 соединена трубопроводом транспортировки угля с накопительной колонной 26 насыщенного угля установки 2 десорбции металлов.

Установка 2 десорбции металлов включает колонну 26, распределитель 27 угля, бункеры 28 загрузки угля и соединенные между собой трубопроводами с запорными устройствами (на чертеже не показано) по крайней мере один автоклав 29 в комплекте с двумя аппаратами десорбции 30, емкость 31 сброса давления, теплообменное устройство 32 и емкость 33 приготовления элюента, соединенную с последним трубопроводом.

Автоклав 29 представляет собой сварной резервуар 34, работающий под давлением ≈ 1 МПа, снабженный в верхней части люком 35 обслуживания, патрубками ввода 36 и вывода 37 среды (элюента), выпуска 38 пара, предохранительным клапаном 39 и в нижней части фланцевым разъемом 40 для установки электронагревателей 41 и патрубком 42 слива среды.

Аппарат десорбции 30 выполнен в виде герметичного корпуса 43 с патрубками загрузки 44 и выгрузки 45 угля, ввода 46 и вывода 47 раствора и механизмом 48 разгрузки угля, смонтированным на опоре, связанной с корпусом.

Теплообменное устройство 32 представляет собой два аппарата 49-49' для нагрева элюента и охлаждения элюатов, выполненных, например, в виде смонтированных попарно коаксиально установленных труб, соединенных между собой последовательно с возможностью противоточного движения теплоносителей.

Установка 2 десорбции металлов через механизмы 48 разгрузки угля аппаратов десорбции 30 соединена трубопроводом транспортировки угля с установкой 3 регенерации угля и через аппарат 49' охлаждения элюатов установки 32 соединена трубопроводами 50 транспортировки элюатов с установкой 4 вторичного концентрирования металлов и установкой 5 электролитического выделения металлов из товарного элюата.

Установка 3 регенерации угля представляет собой колонну 51 цианистой обработки угля, соединенную трубопроводом в замкнутый контур с емкостью 52 приготовления цианистого раствора, и накопительный бункер 53, связанный с колонной трубопроводом транспортировки угля.

Колонна 51 цианистой обработки предназначена для восстановления сорбционных свойств угля и выполнена в виде цилиндрического корпуса 54 с кольцевым сливным желобом 55 и патрубком 56 ввода угля в верхней части, отъемным коническим днищем 57 с разделительной решеткой 58 и патрубком 59 подачи раствора в нижней части и установленным в центре корпуса эрлифтным устройством 60.

Установка 3 регенерации угля через эрлифтное устройство 60 колонны 51 цианистой обработки соединена трубопроводом транспортировки угля с сорбционным аппаратом 6 последней (хвостовой) ступени сорбции установки 1.

Установка 4 вторичного концентрирования металлов предназначена для сорбции золота и серебра на активный уголь из первичного бедного элюата и растворов электролиза.

Установка 4 вторичного концентрирования металла может быть выполнена в виде по крайней мере двух сорбционных колонн 61, установленных каскадом с перепадом по высоте и связанных между собой трубопроводами 62, 63 противоточного транспортирования угля и растворов.

Колонна 61 сорбционная представляет собой, например, цилиндрический корпус 64 с коническим днищем 65, сливным желобом 66 и патрубком 67 загрузки угля в верхней части и установленными в центральной части эрлифтного устройства 68 выгрузки угля и патрубка 69 подачи раствора с коническим распределителем 70, расположенным в коническом днище.

Причем для равномерного распределения потока раствора по сечению колонны и исключения образования застойных зон конический распределитель 70 установлен в коническом днище на расстоянии от нижнего основания и образующей боковой поверхности равном радиусу его выпускного отверстия.

Установка 4 вторичного концентрирования металлов через установку 2 десорбции металлов и установку 3 регенерации угля соединена трубопроводом транспортировки угля с сорбционным аппаратом 6 хвостовой ступени сорбции установки 1. Кроме того, установка 4 вторичного концентрирования через установку 2 десорбции металлов соединена в замкнутый контур с установкой 5 электролитического выделения металлов трубопроводами 71, 72 транспортировки богатого элюата и раствора электролиза, а трубопроводом 73 транспортировки обеззолоченного элюата соединена с сорбционным аппаратом 6 первой ступени сорбции установки 1 сорбционного извлечения металлов.

Установка 5 электролитического выделения металлов выполнена в виде, по крайней мере, одного электролизера 74 и емкости 75 товарного (золотого или серебряного) элюата, связанных между собой трубопроводом.

Электролизер 74 может быть выполнен в виде блоков анодных 76 и катодных 77 пластин, собранных в стяжках 78 в форме гребней, размещенных в пазах 79 съемных электродных камер 80, установленных в циркуляционных камерах 81 корпуса 82 из неэлектропроводного материала с зазором в виде переточного канала 83, соединяющего верхнюю часть предыдущей электродной камеры с нижней частью последующей циркуляционной камеры.

При этом анодные пластины 76, расположенные в предыдущих по ходу раствора электродных камерах соединены шинами 84 со стяжками 78 катодных пластин 77, размещенных в последующих камерах.

Транспортные трубопроводы линии для транспортировки угля, пульпы элюатов (раствора электролиза) содержат эрлифты, запорные устройства, электронасосы с электроприводом управления ими (на чертеже не показаны).

Линия работает следующим образом.

В установку 1 сорбционного извлечения металлов цианистая пульпа поступает в головной сорбционный аппарат 6, а активированный уголь в хвостовой аппарат.

Передвижение пульпы и угля через каскад сорбционных аппаратов 6 осуществляется противотоком по трубопроводам 7, 8 транспортировки пульпы и угля. В сорбционном аппарате 6 исходная пульпа, поступающая в корпус 11 через патрубок 14 и уголь, поступающий через патрубок 13, перемешиваются сжатым воздухом. Пульпа через разделительную сетку 19 поступает в трубу 17 эрлифта и сжатым воздухом, подаваемым по патрубку 21 транспортируется в следующий аппарат. Уголь, находящийся в пульпе, задерживается сеткой 19 и непрерывно удаляется с ее внешней поверхности внутрь корпуса сжатым воздухом, подаваемым по патрубку 20. Насыщенный уголь выводится из аппарата эрлифтом 15.

Насыщенный уголь из головного сорбционного аппарата 6 установки 1 подается по трубопроводу 10 на виброгрохот 22 модуля 9 отделения угля от пульпы и далее на отделение от песков в отсадочную машину 23. Надрешетный продукт отсадки (уголь) подается в колонну 24 для отмывки от илов, а подрешетный продукт (пески) возвращаются на сорбцию либо сбрасывается в хвосты на обезвреживание. Отмывку осуществляют восходящим потоком воды, поступающей затем на грохот 25 для отделения щепы и далее на сорбцию в головной аппарат 6 установки 1.

Щепа направляется в отвал, а насыщенный уголь емкостью 2 г золота на 1 кг угля транспортируется в накопительную колонну 26 установки 2 десорбции металлов.

Хвостовая пульпа из аппаратов сорбции подвергается контрольному грохочению и подается на обезвреживание.

Уголь из колонны 26 через распределитель 27 поступает в загрузочные бункеры 28 аппаратов десорбции 30.

Десорбция металлов с угля осуществляется раствором гидроксида натрия. Щелочной элюент из емкости 33 подается через аппарат 49 теплообменного устройства 32 в автоклав 29. В автоклаве элюент нагревается до температуры 165-175^oC и под давлением ≈ 1 МПа подается в один из аппаратов десорбции 30.

Насыщенный золотом активированный уголь загружается в корпус 43 аппарата 30 через патрубок 44 (при этом патрубок 45 выгрузки угля закрыт, а механизм 48 разгрузки находится в исходном нерабочем положении).

Затем в патрубок 46 подается десорбирующий раствор, который под давлением проходит через слой угля в аппарате, осуществляя его десорбцию. Элюат через патрубок 47 поступает по трубопроводу в теплообменное устройство 32, где в аппарате 49 отдает тепло элюенту, подаваемому в автоклав 29, а в аппарате 49' охлаждается до температуры 20-25^oC, и затем подается на установку 4 вторичного концентрирования металлов.

По завершению процесса десорбции давление в аппарате 30 через емкость 31 сбрасывают до атмосферного. Жидкая фаза из емкости 31 сброса давления подается на сорбцию. Десорбированный уголь механизмом 48 разгрузки через патрубок 45 выгружается в накопительный бункер 53 установки 3 регенерации (цианистой обработки) угля. Десорбция металлов с насыщенного угля в аппаратах десорбции осуществляется поочередно: в одном идет десорбция, во втором осуществляется разгрузка загрузка угля.

Восстановление сорбционных свойств угля после десорбции осуществляется обработкой его 0,1% цианистым раствором в колонне 51 установки 3.

Уголь из накопительного бункера 53 загружается в колонну 51 через патрубок 56.

Цианистый раствор из емкости 52 подается в колонну 51 через патрубок 59 со скоростью пропускания 2 объема на 1 объем угля в 1 час и, проходя снизу вверх через слой угля, удаляется через сливной желоб 55 в емкость 52. При этом в результате растворения металлического золота, содержащегося в угле, и сорбции цианистого комплекса золота углем, сорбционные свойства угля восстанавливаются практически полностью емкость регенерированного угля по золоту достигает 0,10 г/кг. Регенерированный уголь эрлифтным устройством 60 выгружается из колонны 51 и по трубопроводу транспортировки угля подается на сорбцию в хвостовой сорбционный аппарат 6 установки 1.

Вторичное концентрирование металлов осуществляется в установке 4 сорбцией золота и серебра из первичного элюата и раствора электролиза на свежий активированный уголь. В установку 4 первичный элюат и раствор электролиза подается в головную сорбционную колонну 61, а активированный уголь во вторую колонну.

Передвижение элюата и угля через каскад колонн 61 осуществляется противотоком по трубопроводам 62, 63.

Установка 4 может содержать два каскада сорбционных колонн для вторичного концентрирования золота и серебра соответственно.

Свежий уголь загружается в сорбционную колонну 61 в количестве ≈ 80% объема колонны через патрубок 67. Первичный элюат и раствор электролиза с концентрацией золота ≈ 100 мг/л и 20 мг/л соответственно поступает в корпус 64 колонны через конический распределитель 70 патрубка 69 и, снижая скорость, равномерно распределяется по сечению корпуса и снизу вверх фильтруется через слой угля. Обезметалленный раствор (элюат) после контакта с углем выводится из корпуса колонны 61 через сливной желоб 66 и по трубопроводу 73 подается в головной сорбционный аппарат 6 установки 1.

Насыщенный уголь периодически (по показателям процесса сорбции) откачивается из корпуса колонны 61 разгрузочным эрлифтом 68.

Загрузка и выгрузка угля проводится периодически при непрерывной подаче элюата.

Насыщенный в цикле вторичного концентрирования уголь, емкостью по золоту ≈ 20 г/кг, через распределитель 27 угля подается в загрузочные бункеры 28 и подвергается десорбции в аппаратах десорбции 30 установки 2.

Десорбированный уголь подается в накопительный бункер 53 установки 3 регенерации угля на цианистую обработку и затем после восстановления сорбционных свойств до остаточной емкости ≈ 0,20 г/кг подается на сорбцию в хвостовой сорбционный аппарат 6 установки 1.

Богатый товарный элюат с концентрацией золота 1000-1250 мг/л после охлаждения в теплообменном устройстве 32 подается по трубопроводу 71 на обезметалливание в установку 5 электролитического выделения металлов.

Товарный элюат из напорной емкости 75 поступает в электролизер 74 через приемный патрубок корпуса 82, опускается в нижнюю часть первой циркуляционной камеры 81, проходит снизу вверх через первую электродную камеру 80 по зазорам между анодными 76 и катодными 77 пластинами и по переточному каналу 83 опускается вниз в нижнюю часть второй циркуляционной камеры. Далее элюат (раствор) снизу вверх проходит между анодными и катодными пластинами второй электродной камеры и т.д. последовательно через все последующие циркуляционные и электродные камеры и затем выходит через патрубок на противоположной торцевой стенке корпуса.

Металлы осаждаются на катодных пластинах и в виде порошка осыпаются в нижнюю часть циркуляционной камеры, выполненную в виде бункера 85. К осадку, накапливающемуся в бункере для предотвращения растворения подведен отрицательный потенциал 86.

Осадок металлов по мере накопления выводится из циркуляционных камер (бункера) с небольшим количеством раствора через запорное устройство 87 без прекращения подачи раствора и отключения энергии. Катодные осадки после сушки в электропечи направляются на плавку на слиток.

Обезметалленный элюат (раствор электролиза) из электролизера 74 по трубопроводу 72 возвращается в установку 4 вторичного концентрирования металлов.

Электролитическое выделение металлов ведется на "истощение" электролита до достижения заданной концентрации золота ≈ 20 мг/л.

Необходимая степень обезметалливания достигается регулированием скорости пропускания раствора и поддержания оптимальной катодной плотности тока.

Таким образом, предлагаемая линия при промышленном использовании позволяет, благодаря обеспечению возможности вторичного концентрирования благородных металлов из первичных элюатов на свежий уголь, повысить емкость насыщенного угля по золоту ≈ в 10 раз и, соответственно, в 10 раз повысить концентрацию золота в товарных элюатах, направляемых на электролиз. В результате обеспечивается повышение качества катодного осадка при снижении капитальных и энергетических затрат. Кроме того, направление обезметалленных электролизных растворов, в отличие от прототипа, в цикл вторичного концентрирования металлов позволяет снизить степень обезметалливания элюатов и, тем самым, повысить выход по току. ЫЫЫ7

Изобретение относится к области гидрометаллургии благородных металлов при переработке золотосодержащих руд по угольно-сорбционной технологии, в частности к линии извлечения благородных металлов из цианистых пульп, включающей установленные по ходу технологического процесса и связанные между собой транспортными трубопроводами установку сорбционного извлечения металлов, установку десорбции металлов, установку регенерации угля и установку электролитического выделения металлов. Сущность: линия дополнительно снабжена установкой вторичного концентрирования металлов, расположенной перед установкой электролитического выделения металлов, причем установка вторичного концентрирования металлов через установку десорбции металлов соединена с установками сорбционного извлечения и электролитического выделения металлов, соответственно, трубопроводами транспортировки угля и элюатов. 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Линия извлечения благородных металлов из цианистых пульп по угольно-сорбционной технологии, включающая установленные по ходу технологического процесса и связанные между собой транспортными трубопроводами установку сорбционного извлечения металлов, установку десорбции металлов, установку регенерации угля и установку электролитического выделения металлов, отличающаяся тем, что она снабжена установкой вторичного концентрирования металлов, расположенной перед установкой электролитического выделения металлов, соединенной через установку десорбции металлов с установками сорбционного извлечения и электролитического выделения металлов соответственно трубопроводами транспортировки угля и элюатов. 2. Линия по п.1, отличающаяся тем, что установка сорбционного извлечения металлов выполнена в виде связанных между собой трубопроводами каскада сорбционных аппаратов с системой противоточного транспортирования между ними угля и пульпы и модуля для отделения насыщенного угля. 3. Линия по п. 2, отличающаяся тем, что модуль отделения насыщенного угля выполнен в виде установленных один за другим и связанных между собой трубопроводами грохота отмывки угля от пульпы, отсадочной машины отделения угля от песков, колонны отмывки угля от илов и грохота отделения щепы. 4. Линия по п.1, отличающаяся тем, что установка десорбции металлов с угля, насыщенного в цикле сорбции и/или вторичного концентрирования выполнена, например, в виде связанных между собой трубопроводами по крайней мере одного автоклава и двух аппаратов десорбции, емкости сброса давления и теплообменного устройства. 5. Линия по п.1, отличающаяся тем, что установка вторичного концентрирования металлов выполнена по крайней мере в виде двух сорбционных колонн, связанных между собой системой трубопроводов противоточного транспортирования угля и растворов, каждая из которых выполнена в виде цилиндрического корпуса с коническим днищем, трубой загрузки угля и сливным кольцевым желобом в верхней части и установленными в центральной части эрлифтного устройства выгрузки угля и патрубка подачи раствора с коническим распределителем, расположенным в коническом днище. 6. Линия по п.1, отличающаяся тем, что установка регенерации угля выполнена, например, в виде колонны цианистой обработки угля, соединенной в замкнутый контур трубопроводом с емкостью цианистого раствора, и связанного с колонной трубопроводом транспортировки угля накопительного бункера. 7. Линия по п. 1, отличающаяся тем, что установка электролитического выделения металлов представляет собой по крайней мере один электролизер, выполненный, например, в виде блоков анодных и катодных пластин, собранных в стяжках в форме гребней, размещенных в съемных электродных камерах, установленных в циркуляционных камерах корпуса с зазором, соединяющим верхнюю часть предыдущей электронной камеры с нижней частью последующей циркуляционной камеры, и емкость товарного элюата, соединенные между собой трубопроводом.