содержание   ..  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  ..

Переработка пиритных и мышьяково-пиритных золотосодержащих руд и концентратов по схеме обжиг—цианирование



Методы, аппаратура и технологические показатели процесса обжига



В практике золотодобывающей промышленности наиболее распространен окислительный обжиг, основанный на переводе плотных зерен сульфидов железа (пирит, арсенопирит) в пористый гематит по реакциям:
 

2FeS₂ + 5,5 О2 = Fe₂0₃ + 4S0₂

2FeAsS + 50₂ = Fe₂O_s + As₂O_s + 2S0₂.

Первоначально окислительному обжигу подвергали всю массу золотосодержащей руды. Руду помещали на под печи и нагревали до температуры 600—700° С, используя в качестве топлива дрова, газ и уголь. По окончании обжига материал охлаждали, измельчали и цианировали как обычные окисленные руды. При удовлетвори­тельном в целом извлечении золота из ряда упорных руд указанным методом стоимость обжига всей массы руды оставалась довольно высокой. Несмотря на это, и в настоящее время некоторые зарубеж­ные фабрики успешно применяют данную технологию. К ним, в част­ности, относится золотодобывающее предприятие Гетчелл (рис. 67).

В последние годы окислительный обжиг получил особенно ши­рокое распространение в связи с переходом большинства золотоизвлекательных фабрик на флотационные схемы обогащения руды и получением значительного количества упорных пиритных и мышья­ково-пиритных концентратов, трудно поддающихся прямому циа­нированию.

Обжиг становится основным способом подготовки указанных концентратов к гидрометаллургическому переделу. Высокое содержание в концентратах серы (до 35—40%) позволяет вести обжиг почти без затрат топлива. Одновременно достигается значительная экономия при побочном извлечении серы из обжиговых газов. В частности, из газов, образующихся при обжиге сульфидных золотосодержащих концентратов, в Австралии ежегодно извлекают 60 тыс. т серы.

В настоящее время окислительный обжиг флотационных концентратов применяют на многих золотоизвлекательных предприятиях ЮАР, Канады, Австралии, Ганы, США и других стран. Наиболее крупными предприятиями, применяющими окислительный обжиг золотосодержащих концентратов, являются: Джайент Йеллоунайф, Диккенсон, Кохеноур Виллане, Кэмпбел Ред Лэйк и Лэйк Шор; Лэйк Вью энд Стар, Боулдер Песеверенс и Норд Кал-гурли; Голден Сайкл, Гетчелл; Ашанти Голдфилдз Карпорейшн, Аристон Голд Майнз; Дални и др.

Внедрение обжига в технологию переработки золотосодержащих концентратов позволило на ряде зарубежных предприятий при относительно небольших дополнительных затратах повысить извлечение золота на 5—10%. Так, на фабрике Кэмпбел Ред Лэйк в результате предварительного обжига флотационных концентратов, содержащих 215 г/т золота, 20% серы и 6,5% мышьяка, извлечение золота при цианировании возросло с 80 до 97,5%. На фабрике Дални при цианировании обожженного флотационного концентрата (150 г/т All) извлечение золота достигло 96—97%, на Голден Сайкл 97,5%. В условиях Кохеноур Виллане, несмотря на относительно высокую стоимость обжига (что объясняется небольшими масштабами предприятия, а также повышенным расходом реагентов при цианировании — 9 кг NaCN и 11 кг извести на 1 т концентрата), перевод фабрики на новую схему позволил снизить себестоимость извлекаемого металла с 0,39 до 0,32 долл. за 1 г, т. е. почти на 20%.

До 1947 г. окислительный обжиг флотационных концентратов на всех без исключения зарубежных золотодобывающих предприятиях осуществлялся в печах подового типа. Данный вид обжига пользуется большим распространением и в настоящее время. Только в Австралии эксплуатируются около 50 установок по обжигу концентратов на поду и ежесуточно перерабатываются более тысячи тонн золотосодержащих флотационных концентратов.

При использовании печей подового типа часто сушку концентратов и их предварительный нагрев совмещают с процессом обжига. Однако в ряде случаев для сушки используются специальные аппараты, большей частью вращающиеся трубчатые печи и суш илки Лоудона. В последнее время для сушки руд и концентратов перед обжигом стали использовать печи кипящего слоя (КС).

При осуществлении обжига концентратов в печах подового типа независимо от их конструкции применяются следующие методы регулирования температуры:

а) воздушное или водяное охлаждение гребков;
б) регулирование содержания серы в концентрате (оптимальное содержание серы 26—27%);

в) изменение (увеличение) влажности питания.

Первоначально для обжига золотосодержащих концентратов использовали давно известные в металлургии многоподовые печи, в частности печь Веджа. Подобная печь была введена на руднике Benttie для обжига золотосодержащих мышьяковых концентратов. Концентраты перед обжигом сушили до содержания влаги 8—10% и подавали на верхний под печи. Общая продолжительность обжига (обжиг протекал автогенно) составляла 4,5 ч. Система пылеулавливания в обжиговом переделе включала два последовательно установленных электрофильтра — горячий и холодный. Температура в горячем электрофильтре составляла 120° С. Пары As2Os конденсировались во втором (холодном) электрофильтре.

Кроме печи Веджа, в золотодобывающей промышленности также применялись многоподовые печи Мертона, Скиннера и др. Интерес металлургов к использованию многоподовых обжиговых печей сохранился и в настоящее время. Так, для обжига сульфидных золотосодержащих руд и концентратов предложены многоподовые печи с качающимися подами, отличающиеся тем, что с целью лучшего отвода избыточного тепла и, как следствие, повышения производительности печей и увеличения концентрации S02 в обжиговых газах поды изготавливаются из труб, в которых циркулирует вода. Трубы скрепляют, преимущественно сваркой кусков листового металла, образующих рабочую поверхность пода.

Примером современного использования многоподовых печей в пирометаллургии золотосодержащих материалов может служить районный завод по переработке золото-мышьяковых концентратов в Квекве. На заводе в Квекве перерабатывают арсенопиритные концентраты 47 рудников Южной Родезии при содержании золота в концентратах 62—110 г/т. Золото-мышьяковые концентраты подвергают окислительному обжигу в двойной пятиподовой печи с механическим перегребанием. Печь имеет 56 гребков, делающих 2 оборота в минуту. Производительность каждой печи не превышает 12— 15 т концентрата в сутки.

В практике золотодобывающей промышленности наиболее распространены одноподовые печи типа Эдвардса простого и двойного (дуплекс) действия. Это механизированная отражательная печь прямоугольного сечения. Печь состоит из металлического кожуха, футерованного кирпичом. С одного конца печи имеется одна или две колосниковых топки для сжигания топлива (дрова, уголь, нефть, газы). При обработке концентратов с высоким содержанием серы (более 30%) обжиг протекает автогенно. Температура печи в этом случае поддерживается за счет тепла экзотермических реакций окисления сульфидов. Концентраты загружают через отверстие в своде печи с противоположного ее конца. Обжигаемая масса движется навстречу топочным газам. Огарки разгружаются непрерывно через отверстие в поду печи. Для перемешивания и передвижения материала по длине печи в ней установлен один или два ряда вращающихся гребков, приводимых в движение от общего вала, расположенного над печью. Таким образом, при движении материала по подине печи он многократно перемещается от одной стороны печи к другой. Это обеспечивает достаточную продолжительность пребывания концентрата в печи (3—6 ч) и создает условия для его эффективного перемешивания. Многие обжиговые установки данного типа имеют приспособления для изменения угла наклона пода печи (наклоняющиеся печи), что позволяет регулировать скорость прохождения материала через печь при обжиге концентратов с изменяющимся вещественным составом.

На предприятиях с небольшой производительностью (до 7—10 т концентрата в сутки) используют печи Эдвардса с одним рядом гребков. При более высокой производительности (от 10 до 40— 50 ml сутки) устанавливают печи двойного действия.

По сравнению с другими типами гребковых печей (Веджа, Мертона, Скиннера и др.) печи Эдвардса имеют следующие преимущества:

1) они относительно недороги: стоимость одной обжиговой установки двойного действия производительностью 40 т концентрата в сутки оценена компанией Дэнвер в 20 тыс. долл., включая 5 тыс. долл. на лабораторию;

2) просты в обслуживании: имеют только один этаж, на котором смонтированы все движущиеся части, и могут обслуживаться одним оператором. Обычные ремонтные операции в печи, включающие замену гребков и гребкодержателей, можно выполнить снаружи печи, без разгрузки ее и охлаждения;

3) обжиг концентратов в печах Эдвардса характеризуется минимальным пылеобразованием. По данным Хатчисона, на Голдфилдз Консолидейтед Милл унос пыли не превышает 0,5%; на предприятиях Калгурли Оре Тритмент Компани Плент потери огарка с пылью составляют около 1%; на Вилуна Голд Майнз 0,8% и т. д.

Таким образом, при отсутствии необходимости извлечения мышьяка и других возгонов из отходящих газов печь Эдвардса может работать без сложных пылеулавливающих систем. На большинстве золотоизвлекательных предприятий, применяющих подовый обжиг, газы очищаются от пыли обычно либо в пылевых камерах (Лейк Шор), либо в одном-двух циклонах небольшой производительности (Ашанти Голдфилдз Корпорейшн и др.).

Главное же преимущество печей Эдвардса это то, что они могут работать в широком диапазоне температур и позволяют обжигать концентраты с различным химическим составом и различной гранулометрической характеристикой.

Совокупность указанных факторов делает процесс обжига золотосодержащих концентратов в аппаратах данного типа достаточно эффективным как в техническом, так и в экономическом отношении. Поданным Фон Берневица, стоимость обжига 1 т золотосодержащего концентрата в печах Эдвардса составляет 50—90 центов, а в отдельных случаях снижается до 20—25 центов.

Наряду с упомянутыми выше достоинствами печи Эдвардса, как и все печи подового типа, имеют ряд специфических недостатков:
а) относительно невысокая удельная производительность;

б) значительные потери тепла через стенки печи;

в) неравномерное распределение температуры по массе обжигаемого материала;

г) трудность регулирования температурного и газового режима в печи.

Тем не менее, подовые печи Эдвардса в настоящее время широко используются на ряде предприятий мира, например на золото-пзвлекательных фабриках Аристон Голд Майнз; Грейт Боулдер, Лэйк Вью энд Стар, Кэм энд Мотор, Ашанти Голдфилдз Корпорейшн н многих других.

Наряду с применением и постоянным совершенствованием подового обжига с 1947 г. в практике зарубежной промышленности все шире распространяется более прогрессивный с технологической точки зрения обжиг золотосодержащих руд и концентратов в печах КС.

На рис. 69 схематически представлена простейшая установка по обжигу флотационных золотосодержащих концентратов в кипящем слое на руднике Диккенсон.
 

Фабрика Гетчелл — одно из немногих (если не единственная) федприятий в зарубежной золотодобывающей промышленности, фименяющих окислительный обжиг непосредственно к руде.

Для обжига на фабрике установлена печь КС диам. 4,8 м, обеспечивающая производительность до 75 т/ч. Печь работает на нефтяном топливе. Установка снабжена двумя воздуходувками, циклонами, охладительной (кристаллизационной) камерой и скруббером для мокрой очистки газов. Температуру обжига поддерживают в пре; делах 590—650° С, расход воздуха 310 л!мин при давлении

0,28 кг/см2. Выходящие из печи газы охлаждают до температуры 175—200° С, в результате чего конденсируется основная масса мышьяка. Оставшийся мышьяк выделяют в процессе мокрой очистки Стоимость обжига золотосодержащих концентратов на установках КС, как правило, выше стоимости обжига концентратов в печах Эдвардса, однако и в этом случае она обычно не превышает нескольких долларов за 1 т концентрата.

В табл. 11 приведена калькуляция стоимости обжига концентрата на Голден Сайкл, в которую включены все затраты начиная от фильтрации и кончая выпуском газов в атмосферу и транспортировкой огарков в цех цианирования.
 

В последние годы на большинстве золотодобывающих предприятий наметилась определенная тенденция обжигать концентраты, содержащие золото только в упорной форме, которое нельзя извлечь другими доступными методами (амальгамация, цианирование). В связи с этим на предприятиях, применяющих обжиг концентратов, все в большей степени внедряются развитые схемы гравитационного обогащения, в результате чего значительная часть золота выводится из руды до поступления ее на флотацию и обжиг. Так, на Кохеноур Виллане, Кэмпбелл и других заводах руду перед флотацией подвергают гравитации с последующей амальгамацией гравитационных концентратов. При этом удается извлечь в амальгаму 25—50% золота, содержащегося в исходной руде. На Ашанти Голдфилдз Корпорейшн руду после каждой стадии измельчения пропускают через кордероевые шлюзы. Концентраты шлюзов перечищают на столе, золотую головку плавят. Принятая на предприятии комбинация гравитационного и флотационного обогащения руды с последующим обжигом и цианированием флотационных концентратов обеспечивает общее извлечение золота 94—95%. На некоторых золотоизвлекательных фабриках (Диккенсон, Лэйк Шор, Керр-Эддисон и др.) руду перед флотацией предварительно цианируют, в результате чего удается значительно снизить потери металла как при самой флотации, так и при последующей обработке флотационных концентратов по схеме обжиг—цианирование.