Курсовая работа: Переработка золотосодержащего сырья

При температурах выше 600° С окислению арсенопирита пред­шествует его диссоциация: 4FeAsS = 4 FeS + As₄ (газ).

Газообразный мышьяк окисляется до трехокиси As₄ +3O₂ = 2Аs₂ О₃ , а пирротин —до гематита.

Образующаяся трехокись мышьяка обладает высокой лету­честью. При температуре 465° С упругость пара Аs₂ О₃ равна 1 am. Поэтому мышьяк, окисленный до Аs₂ О₃ , переходит в газовую

фазу. Однако при избытке кислорода трехокись мышьяка может окислиться до пятиокиси: Аs₂ О₃ + О₂ == As₂ O₅ .

В зависимости от условий обжига и вещественного состава обжигаемого материала пятиокись мышьяка может оставаться В огарке в неизменном состоянии или вступать во взаимодействие с окислами железа, образуя арсенаты двух- и трехвалентного железа Fe₃ (AsO₄₎ )₂ и FeAsO₄ . Так как пятиокись мышьяка и арсенаты железа практически нелетучи, мышьяк, окисленный до пятивалентного состояния, полностью остается в огарке. По­следнее обстоятельство крайне нежелательно, так как при по­следующем планировании огарка мышьяк переходит в раствор и в ряде случаев полностью расстраивает осаждение золота цин­ковой пылью. Оборотное использование обеззолоченных циани­стых растворов становится при этом практически невозможным. Кроме того, присутствие в огарке соединений пятивалентного мышьяка приводит к образованию пленок на поверхности золо­тых частиц, что затрудняет их растворение в цианистом растворе.[1]

В связи с этим при обжиге концентратов, содержащих арсенопирит, мышьяк необходимо переводить в газовую фазу. С этой целью обжиг мышьяковистых концентратов следует проводить в слабоокислительной атмосфере, что способствует образованию летучей трехокиси и сводит к минимуму окисление мышьяка до пятивалентного состояния.

Однако слабоокислительная атмосфера, благоприятствующая удалению мышьяка, не соответствует условиям максимального окисления сульфидной серы, для удаления которой требуется значительно более окислительная атмосфера. В связи с этим наиболее рациональным путем окисления золотомышьяковых концентратов является двухстадиальный обжиг. Первая стадия обжига, проводимая в условиях ограниченного доступа воздуха, имеет целью перевод мышьяка в виде Аs₂ О₃ в газовую фазу. Полученный огарок поступает на вторую стадию, где при значи­тельном избытке кислорода происходит окисление сульфидной серы. Такой двухстадиальный обжиг позволяет получить бла­гоприятный для цианирования пористый огарок с невысоким содержанием сульфидной серы и мышьяка. Благодаря своим преимуществам двухстадиальный обжиг находит применение в практике золотоизвлекательных фабрик, перерабатывающих золотомышьяковые концентраты.

Примерно аналогичного эффекта можно достигнуть и при одностадильном обжиге, если при этом использовать принцип противотока, т. е. движение материала навстречу обжиговым газам. В этом случае исходный сульфидный концентрат в первый период обжига будет контактировать с уже частично использо­ванными газами, имеющими поэтому невысокую концентрацию кислорода. Это обстоятельство способствует тому, что в первый период обжига будет удаляться мышьяк. По мере дальнейшего движения материала в печи он будет приходить в контакт с газом,

все более обогащенным кислородом, в результате чего на выходе из печи огарок будет свободен не только от мышьяка, но и серы. Принцип противотока широко используется при осуществлении подового обжига золотосодержащих сульфидных концентратов.

В настоящее время обжиг флотационных концентратов при­меняют на многих золотоизвлекательных предприятиях Ка­нады, Австралии, ЮАР, Ганы, США и других стран.

До 1946 г. обжиг концентратов на всех без исключения фаб­риках осуществлялся в подовых печах. Этот вид обжига не поте­рял своего значения и до настоящего времени. Только в одной Австралии работает несколько десятков установок, осуществля­ющих обжиг концентратов на поду. Из всех существующих типов подовых печей наиболее пригодны для обжига золотосодержащих концентратов печи Эдвардса. Печь Эдвардса—это механизированная отражательная печь прямоугольного сечения. Она состоит из металлического кожуха, футерованного огне­упорным кирпичом. При высоком содержании серы в концентрате (выше 26%) обжиг может протекать автогенно, т. е. исключительно за счет тепла, выделяющегося при окислении сульфидов. При недостатке серы печь отапливают углем, мазутом, газом или дро­вами. С этой целью на одном конце печи расположена одна или две топки. На другом конце печи имеется специальное отверстие в своде, через которое загружают обжигаемый концентрат. Для перемешивания и продвижения материала во время обжига по длине печи установлен один или два ряда вращающихся гребков, приводимых в движение от общего вала, расположенного над печью. Вращение гребков обеспечивает многократное перемеще­ние обжигаемого материала от одной стенки печи к другой и одновременное продвижение его вдоль печи. В результате этого достигается достаточная продолжительность пребывания мате­риала в печи (3—6 ч) и создаются условия для его перемеши­вания.

В некоторых случаях печи Эдвардса имеют специальные при­способления для изменения угла наклона печи, что позволяет регулировать скорость прохождения материала через печь при изменении вещественного состава обжигаемого концентрата. На предприятиях небольшой производительности (до 7—10 т кон­центрата в сутки) используют печи с одним рядом гребков; при более высокой производительности (10—50 т/сутки) устанавли­вают печи с двумя рядами гребков.

Широкому распространению печей Эдвардса способствуют следующие их достоинства:

1) минимальный пылеунос при обжиге концентратов, не пре­вышающий 0,5—1,0% от массы загружаемого материала. Низ­кий пылеунос позволяет работать без сложных пылеулавливающих систем. На большинстве золотоизвлекательных фабрик, приме­няющих подовый обжиг, газы очищают от пыли в циклонах или пылевых камерах;

2) относительная дешевизна, простота по конструкции и легкость в обслуживании. Обычные ремонтные операции в печи, такие как замена гребков и гребкодержателей, осуществляются снаружи печи без ее разгрузки и охлаждения. Каждую печь обслуживает один оператор;

3) возможность работы в широком диапазоне температур и обжига концентратов с различной гранулометрической характеристикой и различным химическим составом.

Однако наряду с достоинствами печи Эдвардса, как и всякие печи подового типа, имеют серьезные недостатки, главные из которых следующие:

1) относительно невысокая удельная производительность при­мерно 0,25 m/(м² - сутки);

2) неравномерное распределение температуры по массе об­жигаемого материала;

3) трудность регулирования температурного и кислородного режимов.

Эти недостатки подового обжига послужили толчком к раз­работке значительно более прогрессивного способа обжига — обжига в кипящем слое. В настоящее время обжиг в кипящем слое применяют на золотоизвлекательных предприятиях Канады, США и других стран. На рис. приведена схема установки для обжига в кипящем слое флотационного концентрата на руд­нике Диккенсон Майнз (Канада). Печь кипящего слоя представляет собой вертикальный стальной цилиндр диаметром 2,5 м и высотой 5,5 м, футерованный огнеупорным кирпичом. Подина f печи площадью 3,14 м² изготовлена из огнеупорного бетона. В подине расположено 116 сопел, через которые подается воздух от турбокомпрессора. Концентрат непрерывно поступает в печь и виде пульпы с помощью насоса. Попадая в печь, частицы кон­центрата приводятся в непрерывное движение восходящими по-

токами воздуха. Высота кипящего слоя составляет примерно 1,2 м. Температура в печи 700" С. Огарок разгружается непре­рывно через специальную разгрузочную трубу, расположенную на уровне кипящего слоя на стороне, противоположной загрузке. По выходе из печи огарок попадает в ванну с водой, где охла­ждается. Обжиговые газы очищают от пыли в трех последова­тельно расположенных циклонах, после чего через дымовую трубу выбрасывают в атмосферу. Пыль из циклонов разгружается в ванны, наполненные водой. Пульпу, состоящую из огарка и пыли, сгущают и направляют на планирование.

Дальнейшим усовершенствованием технологии обжига зо­лото-мышьяковых концентратов в кипящем слое является про­ведение его в две стадии. Двухстадиальный обжиг можно осу­ществлять в двух сообщающихся камерах печи или отдельных печах.

На первой стадии при ограниченном количестве воздуха из концентрата отгоняют мышьяк в виде Аs₂ О₃ . Вторая стадия, проводимая при избытке воздуха, служит для окисления суль­фидной серы. На рис. изображена схема установки для двух­стадиального обжига в кипящем слое на руднике Кэмпбелл (Канада). Флотационный концентрат в виде пульпы с содержа­нием твердого 70—80'% поступает на первую стадию обжига. Огарок первой стадии через разгрузочную трубу направляется на вторую стадию. Для лучшего перетекания материала в разгру­зочной трубе установлено сопло для подачи сжатого воздуха. Газ из печи первой стадии поступает в промежуточный циклон и далее в надслоевое пространство печи второй стадии. Пыль из циклона вместе с огарком направляют на вторую стадию. Газ, выходящий из печи второй стадии, поступает в две параллельные нити циклонов (по три циклона в каждой) и через дымовую трубу выбрасывается в атмосферу. Огарок и пыль из циклонов II стадии охлаждают водой в специальной ванне и направляют на цианирование.

Для проведения обжига в автогенном режиме содержание серы в обжигаемом материале не должно быть меньше 16—20%. При более высоком содержании возникает необходимость отвода избыточного тепла. На практике это осуществляют, подавая дополнительное количество воды либо в питание печи, либо не­посредственно в кипящий слой.

Обжиг концентратов в печах кипящего слоя сопровождается большим уносом пыли (40—50% исходного материала). Поэтому тщательная очистка газов от пыли — одна из центральных про­блем. Применение одних циклонов часто не дает необходимой степени очистки газов. В этих случаях систему пылеулавливания дополняют электрофильтрами. На некоторых предприятиях прак­тикуют извлечение из газов трехокиси мышьяка. С этой целью отходящие из печи газы тщательно очищают от пыли и охлаждают;

сконденсированную трехокись мышьяка в виде тонкого порошка улавливают в мешочных фильтрах. При необходимости газы печей кипящего слоя можно использовать для производства сер­ной кислоты.

По сравнению с подовыми печами печи кипящего слоя — весьма эффективные аппараты для обжига золотосодержащих концентратов. Основные их преимущества следующие: