Устройство для извлечения металла из растворов или пульп адсорбцией Советский патент 1993 года по МПК C22B11/12 

Изобретение относится к установкам для извлечения металлосодержащих частиц из пульпы или раствора выщелачивания посредством адсорбции углем или синтетической смолой непосредственно в пульпе или растворе.

Технологическая установка, предназначенная для извлечения рудных металлоча- стиц из пульпы или раствора выщелачивания путем внутрирастворной адгезии на угле или смоле, содержит несколько адсорбционных рабочих секций-аппаратов, каждая из которых выполнена в виде резервуара, имеющего впуск и выпуск, фИльтр. находящийся между впуском и выпуском, и импеллер, предназначенный Для принудительной подачи жидкости, входящей через указанный впуск в адсорбционный резервуар через фильтр и далее наружу через выпуск. При этом в установку, кроме того, входит средство для селективной подачи металлосодержащей пульпы или раствора выщелачивания в каждый адсорбер с возможностью прерывания такой подачи для удаления из последнего металлонасы- щенного отработавшего угля или раствора, а также средство для вывода обедненной пульпы или раствора из каждого адсорбента и подачи его в следующий адсорбер.

Средство, применяемое для подачи пульпы или раствора выщелачивания в каждую адсорбционную секцию, может содержать трубопровод, связывающий впуск или входные отверстия этих секций, предназначенный для раздачи пульпы или раствора из одной или нескольких точек питания.

00 СО 00

со ю

со

.

Средство для вывода обедненной, частично отработанной, пульпы или раствора выщелачивания из каждой рабочей секции - адсорбера в следующую секцию может быть выполнено в виде трубопровода, связывающего друг с другом выпуски, выходы таких секций, и имеющего один или несколько дренажных точек, из которых отработанная, обедненная металлочастица- ми, пульпа или раствор может отводиться в накопительный резервуар. В предпочтительном варианте исполнения изобретения трубопровод, связывающий выпускные каналы адсорбционных секций-аппаратов, совмещен с трубопроводом, связывающим выпускные каналы указанной секции.

При осуществлении способа и использованием предложенного устройства осуществляетсяпропусканиеметаллосодержащей пульпы или раствора выщелачивания последовательно через каждый из группы адсорбционных рабочих секций или аппаратов, каждый из которых содержит порошок угля или смолы, на который из пульпы иди раствора адсорбируется извлекаемый металл, при этом пульпа или раствор циркулирует по адсорбенту, смешиваясь с частицами адсорбента и затем выводится из адсорбера через фильтр или сито, которое препятствует выходу указанных частиц. Каждый адсорбционный аппарат-секция изолируется от всех других (без прерывания всего процесса извлечения металла) для удаления металлообогащенных частиц угля или смолы.

В предпочтительном варианте реализации изобретения подача пульпы или раствора выщелачивания от одного адсорбера к другому осуществляется по общему трубопроводу, который связывает все адсорберы.

На фиг. 1 показана предложенная в рамках настоящего изобретения технологическая установка для гидрометаллургического извлечения золота, вид сверху; на фиг 2 - то же, поперечный разрез; на фиг. 3 - местный вид в разрезе одного из адсорбционных аппаратов, являющихся исполнительно-рабочей секцией рассматриваемой установки.

Технологическая установка, показанная на фиг. 1, состоит из двух параллельных рядов адсорбционных рабочих секций или аппаратов 1, В каждом ряду - шесть таких аппаратов. Адсорбционное аппараты 1 соединены центральной трубопроводной арматурой в виде кольцеобразного лоткового конвейера 2, Каждый аппарат 1 имеет впуск 3 и выпуск 4, выходящие в лотковый конвейер 2. В последнем между каждым впуском 3 и выпуском 4 установлены съемные металлические вентили или затворы 5, которые

при закрывании обеспечивают надежную изоляцию впуска и выпуска каждого аппарата адсорбера. В систему лоткового конвейера 2 входит питающая труба 6, по которой 5 через множество вентилей 7 к данной трубопроводной арматуре поступает золотосодержащая пульпа или раствор выщелачивания. Каждый из вентилей 7 располагается над лотковым конвейером 2

0 вблизи соответствующего впуска 3. В лотковом конвейере 2 имеется набор дренажных отверстий 8, которые расположены между впусками и выпусками смежных адсорбционных секций-аппаратов 1 и связаны с цен5 трально расположейной трубой 9 отвода отработанных веществ. Эта отводная труба выходит в бак 10, содержимое которого может выводиться в накопительный резервуар - отстойник при помощи двух насосов 11 и

0 12. .

В донной части каждого адсорбционного аппарата 1 имеется дренажное (сливное) отверстие 13, проходное сечение которого контролируется вентилем 14 (ем. фиг. 2). От5 верстие 13 связано при помощью патрубка 15 с общими дренажными трубами 16, 17, которые идут к дренажному насосу 18.

Конструкция аппарата 1 показана более наглядно в обособленном виде на фиг. 3.

0 Аппарат 1 выполнен в виде резервуара 19, имеющего в плане квадратное поперечное сечение, но со скругленным днищем. Впуск 3 и выпуск 4 подключены к центральному фильтровальному устройству - ситу. Это ус5 тройство аналогично тому, что описано в южно-африканском патенте № 86/6324, ко- . торый приведен в данной заявке в числе ссылочных материалов. Сверху на резервуаре 19 смонтирован электрический двига0 тель 20, который приводит во вращение вертикально расположенный вал 21, на конце которого имеется импеллер (крыльчатка) 22. Вокруг этого вала располагается полый фильтровальный элемент - сито 23, который

5 имеет мелкоячеистую цилиндрическую внешнюю поверхность, проходное сечение ячеек- подобрано таким образом, чтобы исключить прохождение через этот элемент частиц 24 используемого в качестве

0 адсорбента угля. На валу 21 смонтирована сборка мешалки 25, в состав которой входят перемешивающие элементы 26, которые при движении под действием электродвигателя 20 вблизи поверхности элемента - сита

5 23 турбулиэуют жидкость в примыкающей к нему зоне. Кроме того на валу 21 имеются дополнительные лопатки 27, которые могут перемещаться в объеме между этим валом и внутренней поверхностью фильтрующего экранного элемента 23. Резервуар 19 смонтирован на уголковых чугунных лапах 28, которые закреплены соответствующим образом на бетонном основании 29.

В процессе работы рассматриваемой установки используемая пульпа или раствор выщелачивания проходит от лоткового трубного конвейера 2 через впускной вентиль 30 и далее через впускной отвод 3 в направлении стрелки, входя внутрь адсорбционного аппарата 1. Импеллер 22 поддерживает циркуляцию раствора в адсорбере, крыльчатка 27 подпор жидкости внутри него. Пульпа или раствор выщелачивания, совершая циркуляционное движение, проходит через экранный элемент - сито 23, поступая далее в кольцевой объема 31 над указанным элементом м ответственно в выпускной отвод А. ч п. показано стрелкой. Далее пульпа или раствор проходит через выходной венти : 32 и возвращается в кольцеобразкыГ: центральный трубопровод 2. Для нзгл .- М- оети условно впускной отвод 3 и выпус1-. :зсщ А показаны на фиг. 3 с рэзвоп . ;- 180°С друг

относительно друга, ,,; к, бы в два раздельных конвейера 9. В г/йстсительно- сти угол между ними может быть самым различным. В частности,вустаьорке по прототипу спуск 3 и выпуск А образуют ,.:, относительно друга угол порядка 20 ипм 30 (см. фиг. :) / связаны с оП-i дис,- трубопрОБи,;- ным лотковым KGHsei p:;-.- .

При испольсс :;;;:и .1 рассматриваемые адсорбционные се/цми-ч-пператы загружаются определенным количеством угольного порошка и в трубопроводной конвейер 2 через соответствующий ве:- т-иль 7 вводится обогащенная золотом пульпа или раствор выщелачивания. К примеру, . данном случае откру гым может быть вентиль 7 аппарата 1, находящегося ссерху сле-ut (фиг. 1) 1. Таким образом, пульча или раствор выщелачивания проходит по впус н 01 . у патрубку 3 в первый аппарат 1 и ПРИЕЮДИТ в действие крыльчатку 27, которая создает внутри кор- пуса адсорбера подпор жидкости, под действием которого пульпа или раствор проходитчерезукззанпый корпус и выходит через выпуск 4 обратно в конвейер 2, Далее частично обедненная пульпа или раствор выщелачивания поступает по впускной патрубок 3 следующего аппарата 1 и так последовательно проходит через все остальные аппараты, постепенно о&еднлясь извлекаемым металлом.

Очевидно, что частицы угля в ПООЕЮК аппарате будут насыщаться золотом персы- ми. После того, как они адсорбируют достаточное количество зогота, данный аппарат может быть заблокирован за счет перекрывания впускных и выпускных вентилей 30 и 32. Затем закрывается соответствующий вентиль 7 и открывается аналогичный вентиль у впуска последующего аппарата. Одновременно открывается дренажный . вентиль 8 в кольцевом трубопроводном конвейере 2, соответствующий блокируемый (изолируемой) адсорбционный аппарат установки, чтобы дать возможность отрабо0 танной пульпе в конце адсорбционного каскада выйти из системы по трубному лотку-отводу 9.

Таким образом, насыщенный золотом отработавший аппарат изолируется от ос5 тальных, но при этом работа установки в целом не нарушается, и золотосодержащая пульпа или раствор выщелачивания поступает на вход следующего по потоку аппарата (за изолированным аппаратом), что

0 реализуется, как уже пояснялось, за счет приведения в действие соответствующего вентиля 7. При этом условии вентиль 14, в основании заблокированного аппарата может быть открыт, в результате чего насы5 щенный золотом (обогащенный) уголь откачивается на последующую обработку. Извлекаемый золотонасыщенный уголь заменяется регемоРЫоованн JM УГЛЯМ, после чего аппарат с и о:, д гкпючается & роботу без

0 препч;пакнп пр-.щ(.::. i мзелй йния золстз. Подк/г-очуемый : :;; случзз кппар-эт теперь будет после: -1 -м vt технологическом каскаде.

При 1 еюбход -1 ог:п1 перепускного шун5 тироу.нил какого-либо адсорбционного ап- napui o (раГч ч й coKii .ui) установки в целях обслу;-кией1-П -я и.ти по каким-то другим причинам такое шунтирозчние обеспечивается простом ,г. рекрьгп-;о;.1 затоорор впускного 3

0 :; ;y-iriycK.oro 4 патрубков и отведением в открытое пояснение вентиля LS лоткового тру&ного конвейера ка участке между упомянутыми затеоре1;: . В зтом случае пульпа или рэетвор гыиг 1 зчиззпил будет прохо5 ..г .нп по упомхНуior-.iv трубному ксн ейеру (ксм1-ич:.он .ip in ту ре) от адсорбционной секцм1 . пр .. г.твующей шунтируемому аппара; . .екции. находящейся за ним по лотку.

0Преимушостэом рассматриваемой тех- нологичег кой установки является ее относительная ко;-пзктность, а ю, что она имеет .йонтальное размещение. Фильтровально-.: устройство в каждом адсорбци5 ониом аппарате 1 выполняет двойную барьерно-помпажную функцию, что исключает необходимость применения дополнительных внешних насосов для перекс.-;ки раствора из одного такого аппарата в дру гой, кроме того, отпадает необходимое-s

размещать аппараты наклонно. Это, естественно, снижает стоимость установки.

Далее следует отметить, что хотя в данном описании рассматривается способ и технологическая установка, предназначенные для извлечения золота.из пульпы метода адсорбции на углероде, в полной мере и установка, и такой способ применимы для извлечения других металлов, таких как, к примеру, уран. При этом вместо внутрипуль- повой адсорбции на угле может быть реализован процесс адсорбции на смоле.

Нижеприведенный пример иллюстрирует эксплуатационные показатели опытной установки, выполненной в соответствии с данным изобретением. Эта технологическая обогатительная установка состояла из двух адсорбционных аппаратов 1, подключенных последовательно. Объем каждого такого аппарата составлял 1,8 м . Установка использовалась для гидрометаллической обогатительной обработки пульпового потока измельченной цианид .золотоносной руды.

Адсорбционные аппараты располагались по горизонтали на одном и том же уровне. Подача пульпы в установке обеспечивались импеллерами аппаратов. Каждый из них содержал определенное количество порошкового активированного угля, использовавшегося для адсорбирования золота из руды,

Данная установка использовалась в рабочем режиме для получения информации по кинетике адсорбционного процесса, на основе которой можно было бы сформировать динамическую модель адсорбционного процесса, необходимую для прогнозирования поведения промышленной установки с большим числом адсорбированных аппаратов. Сущность примененного экспериментального метода состояла в анализе условий функционирования двух адсорбционных аппаратов в стационарном режиме работы при различных параметрически за- даеаемых расходах подачи пульпы с регистрацией во времени изменения удельного содержания сепарируемого золота в активированном угле и остаточного золота в раствора в каждом аппарате.

Испытания проводились при объемных расходах пульпы 31,5, 20,5 и 13,7 м3/ч, соответствующих экспозиции обрабатываемой пульпы в адсорбционном аппарате в течение 3,4; 5,3 и 7,9 мин.

8 качестве примера ниже, приведены обобщенные данные по условиям технологического процесса в опыте (испытании) № 3, объем, расход пульпы, в котором составлял V3, м3/ч. здесь же анализируются выходные данные по кинетике процесса, представленные в виде графика на фиг. 4.

Испытание № 3. Исходные данные: расход потока пульпы 13,7 м /ч, относительная плотность пульпы 1390, относительная плотность твердых включений 2700, объемный расход раствора 10,5 м /ч, объем адсорбционного аппарата 1,8 м , номинальное время экспозиции 7,9 мин, удельное содер0 жание угольного адсорбента 100 м кг/м3, удельное содержание золота в исходном растворе - порядка 5-6 г/м3,fr

Анализ показывает, что на протяжении всего времени адсорбционной сепарации

5 (опыта), а именно 48 ч, происходило непрерывное увеличение удельного содержания золота в угле, причем в конечном итоге это содержание возросло до 12,35 и 3,57 кг/т соответственно в адсорберах NsN; 1 и 2. По0 казатели текущего состояния раствора изменялись более плавно, что свидетельствует о прогрессирующем влиянии насыщения золотом углерода на кинетику процесса адсорбции.

5 При передних значениях удельного объемного содержания золота в растворе в течение 48-часового периода подачи, равного 6,7 г/м для канала питания, 0,97 г/м3 в адсорбционном аппарате № 1 и 0,18 г/м3 в

0 сдсорбере № 2, экстракционный выход золота в расчете на одну технологическую ступень составил 83 и 81 % соответственно для адсорберов №№ 1 и 2. Очевидно, что такие экстракционные показатели предельно вы5 соки, причем примечательно то, что временная рабочая экспозиция пульпы в каждом адсорбере составляла всего лишь 7,9 мин. Для сравнения следует указать, что относительный экстракционный выход при осуще0 ствлении типового обычного (известного) процесса извлечения золота составляет GO- 70% при времени выдержки пульпы 45-60 мин.

При работе по замкнутому циклу дости5 гается такое состояние, для которого обогащение угля экстрагируемым металлом может быть признано оптимальным. В этом случае подача пульпы переадресуется дальше по технологическому каскаду (т.е. к сле0 дующему адсорбционному аппарату с выходом на новую совокупность кинетических условий в этом каскаде. В рассматриваемом упрощенном варианте, реализованном на двухсекционной опытной

5 установке, для которой оптимальным временным циклом обработки признано 35 ч предельное насыщение угольного адсорбента золотом в адсорбере М 1 составило 9 кг/т. Уголь с таким относительным содержанием золота отводился через дренажный канал и утилизировался в виде конечного адсорбционного продукта. Подача пульпы затемпереориентировалась на адсорбционный аппарат № 2, в котором угольный адсорбент насыщался золотом до относительного содержания 2,1 кг/т.

По результатам испытаний, проведенных на данной опытной установке при изменяемом расходе пульпы, получены выходные данные, которые позволяют рас- четно оценивать коэффициенты адсорбционного массопереноса, которые в свою очередь, были использованы для построения аппроксимационной модели для прогнозированияэксплуатационныхпоказателей(производительности)технологической обогатительной системы . различными адсорбционными ступенями.

В нижеприводимой таблице содержатся расчетные данные по прогнозированию рабочих показателей технологической установки рассматриваемого типа при удельном расходе суспензии 30 м / . концентрации золота в исходном растворе Ъ,5 кг/т и остаточной концентрации 0,01 г/т.

В заключении для специалистов в данной области преимущества рассматриваемой обогатительной технологической установки могут быть сформулированы следующим образом:

а). Сокращение времени сепэрзцио.1-;- ной выдержки пульпы, а следовательно, уменьшение размеров оборудования,

б) повышение концентрации насыщения угольного адсорбента экстрагируемым металлом, а следовательно, уменьшение расходов, связанных с последующей обработкой по регенерации золота из угля,

в) снижение расхода угольного здсор- бента, а следовательно, снижение финансовых затрат на материально-техническое обеспечение,

г) отпадает необходимость в переносе (обмене) угля между технологическими позициями, что исключает негативные последствия обратного смешивания и упрощает функционирование установки.

Формула изобретения 1. Устройство для извлечения металла из растворов или пульп адсорбцией, содержащее ряд адсорбционных ячеек, расположенных одна рядом с другой, каждая из которой включает контейнер, имеющий впускное отверстие для подачи содержащего металл раствора или пульпы и выпускное отверстие для выпуска содержащего металл раствора или пульпы и выпускное отверстие

для выпуска раствора или пульпы с обедненным содержанием металла, фильтрующий экран между впускным и выпускным отверстиями, импеллер для принудительного

. пропускания текучей среды, поступающей в контейнер через впускное отверстие фильтрующего экрана и далее нз выпуск через выпускное отверстие и дренажное выпускное отверстие для удаления металлических частиц из ячейки, стличающее- с я тем, что установка включающая общий трубопровод, соединяющий впускные и выпускные отверстия ячеек, а также вентили в Трубопроводе между впускным и выпускным отверстиями каждой ячейки, подающий трубопровод с точками подачи в каждую ячейку обогащенного металлом раствора или пульпы в общий трубопровод, расположенный рядом с впускными отверстием

каждой ячейки по отдельности, и выпускной трубопровод для отвода раствора или пульпы с обедненным содержанием металлов из каждой ячейки таким образом, что обогащенный металлом раствор или пульпа может подаваться в любую выбранную адсорбционную ячейку и далее в остальные ячейки установки последовательно, з обедненный раствор или пульпа могут отводится из последней ячейки г- последовательности

через отводящий трубопровод.

2. Устройство по : (.от я и ч а ю щ е е- с я тем, что общий трубопровод имеет ряд отводных точек, я которых обедненный раствор и л-и пульта огут подаваться & резервуар для отводимой текуче среды через сбрасывающей фусюпрозод. причем каждая дрензжкзй ОЧКУ расположена между впуском одной ячейки и выпуском смежной ячейки.

3. Устройство поп 1, о т л и чающее- с я тем. что адсорбционные ячейки расположены ц дза параллельных ряда, з общий трубопровод образует замкнутую петлю между рядами,

4 Устройство по любому из пг., ;-3, о т л и ч а ю щ а е. с: я тем. что впускьок ;; вы п у с ; мое о т ,-ч« р с г и я каждой ячейки снабжены соответствующими перекрывающими вентилями, что позволяет изолировать любую ячейку от остальных ячеек установки.

5. Устройство по п. 1, о т л и ч з ю щ е е- с я тем, что оно снабжено клапаном, расположенным нз выпуске ячейки для БЫведения углерода или смолы содержащих металл, при изоляции ячейки от остальных ячеек установки.

(pue.i

11

3 в 7

Использование: касается установки для извлечения металлосодержащих частиц руды, представляющих промышленную ценность, из пульпы или раствора выщелачивания посредством внутрирас- порной адсорбцией углем или смолой. Предложенная установка состоит из нескольких адсорбционных секций или аппаратов. В свою очередь, каждый такой адсорбер состоит из резервуара, имеющего впуск и выпуск фильтра, расположенного между впуском и выпуском, и импеллера - крыльчатки, предназначенного для нагнетания и подачи жидкости, поступающей в упомянутый резервуар через впуск, фильтр и далее с выходом через выпуск наружу. Данная установка включает в себя трубопровод для контролируемой, селективной подачи ме- таллосодержащей пульпы или раствора выщелачивания в каждую из адсорбционных секций. Подача пульпы или раствора в необходимую секцию может прерываться для удаления из нее металлообогащенного угля или смолы. Этот же трубопровод используется для возврата, обедненной пульпы или раствора выщелачивания из одной адсорбционной секции в другую.

. Z

фиеЗ