Файл: Набойченко, С. С. Гидрометаллургия меди.pdf

Окислить двухвалентное железо наиболее просто в процессе дли­ тельного хранения раствора в прудках-накопителях.

Перед цементацией конечные растворы подкисляют в расходных емкостях для обеспечения хороших показателей осаждения меди. Сложнее подготовить растворы с повышенной кислотностью (3—5 г/л кислоты), поскольку в этом случае необходима предварительная ней­ трализация. На практике оптимальную кислотность конечных рас­ творов обеспечивают в процессе выщелачивания руды.

Наиболее действенный способ удаления шламов — использование достаточных по размеру прудков-отстойников, в которых со временем оседает значительная часть шламов. Для интенсификации осаждения шлама"'используют флокулянты (сепаран, полиакриламид и др.).

При цементации хорошо подготовленных растворов остаточное содержание меди не превышает 50—70 мг/л.

Характеристика промышленных осадителей

Для цементации меди наибольшее значение имеют металлизиро­ ванные материалы на основе железа в связи с их достаточной актив­ ностью, доступностью и невысокой стоимостью. Осадитель должен быть активным, представлен равномерно крупными частицами, должен обеспечивать получение качественного осадка меди и по воз­ можности просто восстанавливать осадительную способность. Кроме того, следует учитывать стоимость осадителя, условия его поставки и хранения.

На практике для цементации используют железный лом, обезлуженную консервную жесть, жестяную обрезь, губчатое железо.

В настоящее время тяжелый скрап (рельсы, плиты, трубы, от-. ливки и др.), несмотря на низкую стоимость, практически не приме­ няется в связи с малой реакционной поверхностью, большим удель­ ным расходом, повышенным содержанием в нем углерода и трудно­ стями при его загрузке, ворошении, отделении цементного осадка. При использовании тяжелого скрапа осадитель равномерно не рас­ пределяется в аппарате, что ухудшает гидродинамический режим при цементации. Известны случаи применения тяжелого скрапа в голов­ ных секциях желобов для снижения кислотности и содержания трех­ валентного железа в исходном растворе.

Использование стружки, проволочной обрези упрощает загрузку и выгрузку аппаратов, обеспечивает более равномерное распределе­ ние осадителя по сечению аппарата. Стружку предварительно дробят, а проволочную обрезь измельчают, что повышает их насыпную массу (у): при крупности 1— 10 мм у = 1,5-ч-2,5 т/м3, а при крупности 1 мм у = Зч-4 т/м3. К недостаткам осадителя этого типа относятся непо­ стоянный химический состав, наличие масла, лака, что существенно понижает его реакционную способность и затрудняет управление процессом.

Губчатое железо широко применяют при переработке смешанных руд по схеме выщелачивание—цементация—флотация. Сырьем для получения губчатого железа служат окисленные железосодержащие

109

материалы (руды, пиритные огарки). Технология его производства описана в работах [245—246]. Крупность конечного продукта (80— 90%) составляет —2,5 + 0,5 мм, перед цементацией его дополни­ тельно измельчают. Насыпная масса губчатого железа 2—2,7 т/м3, состав его приведен в табл. 18.

При использовании губчатого железа для цементации необходимы аппараты с интенсивным гидродинамическим режимом для поддер­ жания осадителя во взвешенном состоянии. В конусных аппаратах используют губчатое железо крупностью —2 + 0,074 мм; при мень­ шей крупности вследствие развития побочных реакций возрастает расход осадителя [247].

Активность губчатого железа существенно сказывается на каче­ стве цементного осадка (рис. 37): для достижения содержания в осадке не менее 70% меди степень металлизации осадителя должна быть на уровне 80% [247]. Однако с увеличением сортности губчатого железа значительно возрастает его стоимость.

Можно получать осадитель типа губчатого железа, и из полупро­ дуктов цветной металлургии (клинкера, цинковых кеков, медных шлаков и штейнов) [248—258]. При цементации используетсд не только железо, но и благородные металлы, медь, присутствующие в исходном материале, которые переходят в цементный осадок. За­ траты на получение осадителя даже из пиритных концентратов (284 г/т Ag) окупаются стоимостью извлеченного серебра [82, с. 617— 42; 255].

Из пиритных концентратов был получен осадитель с большой ак­ тивностью (70—75% FeMcT), позволяющий извлекать до 97—99% меди из раствора, содержащего 1—5,7 г/л Си. Удельный расход оса­ дителя 1,9—2,9, а содержание меди в цементном осадке не менее

60—70% [82, с. 617—42; 248—250; 255—256].

При использовании клинкера (17—20% FeMeT; 1,7—2,5% Си; 2—4% S, 30—50 пустой породы) осаждается 80—95% меди, однако цементный осадок получается крайне бедным (10—15% Си). При доизмельчении и обогащении клинкера удаляется до 90% пустой по­ роды, содержание металлической фазы повышается до 60—80%.

ПО

Показатели цементации таким осадителем (измельченным до —0,15 мм) не хуже, чем при использовании губчатого железа

[251—254, 257].

Большой интерес представляет получение активного осадителя из шлаков медеплавильного производства после их восстановительной электроплавки, грануляции (распыления) расплава в защитной атмо­ сфере F Переплавкой шлаков с добавкой пирита и углерода получают металлизированный продукт с ограниченным содержанием серы, на­

Жестяной лом — это отход металлообрабатывающих предприятий или консервная жесть после удаления олова. Для цементации можно использовать жесть, у которой отсутствуют изолирующие покрытия (лак, масло), кроме того, она должна быть гранулометрически одно­ родна, что не только увеличивает скорость осаждения меди, улучшает качество осадка, но и снижает расход осадителя.

В ОША подготовкой консервной жести для нужд цементации за­ нимаются специализированные предприятия [259, с. 48]. Банки обра­ батывают при температуре 400—600° С для удаления органических веществ и оловянного покрытия; последнее можно уделять раствором каустической соды. Обезлуженную жесть дробят, мнут, что обеспе­ чивает однородную крупность материала, сохраняющего активную поверхность достаточно продолжительное время, и повышает его

1 Пат. (США), № 3023454, 1962.

3 Пат. (США), № 3232742, 1963.

in

насыпную массу (с 130—140 кг/м3 до 320—480 кг/м3). При исполь­ зовании качественной жести, например в. желобах, удельный съем меди достигает 200 кг/(м3 сут).

При снижении крупности жести возрастает ее активная поверх­ ность, но ухудшается проницаемость слоя осадителя раствором. В зависимости от аппаратурного оформления цементации крупность жести выбирают с учетом оптимального соотношения активной по­ верхности осадителя и проницаемого его слоя. Невысокая стоимость, достаточная распространенность и хорошая осаждающая способ­ ность определили широкое применение жести на современных це­ ментационных установках.

Выбор способа' загрузки осадителя зависит от его количества, характеристики, условий хранения, аппаратурного оформления и масштаба цементационной установки.

На установках большой мощности загрузку осуществляют с по­ мощью передвижного ленточного транспортера; автокрана с магнит­ ным подъемником, грейфером, вилообразным захватом; напольного крана с питательной тележкой; мостового крана с магнитным, грей­ ферным, ковшовым подъемниками.

Аппаратура

При выборе типа аппаратурного оформления процесса учитывают объем и состав растворов; тип осадителя; продолжительность кон­ тактирования раствора с осадителем; удельную производительность аппарата.

Не менее важны простота обслуживания, возможность организа­ ции непрерывного механизированного процесса и капитальные за­ траты.

Конструкция аппарата во многом определяет гидродинамический режим, от которого существенно зависят показатели извлечения меди.

В современной практике цементации меди наибольшее распро­ странение получили желоба, вращающиеся барабаны, конусные аппараты, ванны и чаны с механическим перемешиванием. /

Цементационные желоба — наиболее старые и распространенные устройства (рис. 38). Их изготавливают из дерева, а в последние годы предпочтение отдают более прочным бетонным желобам, срок службы которых больше. При использовании бетонных желобов можно меха­ низировать отдельные операции, кроме того меньше потери раствора. Желоба располагают с уклоном 1—3°, с учетом рельефа местности.

Ширина желобов 0,5—2,0 м, глубина 0,8—1,5 м. Их размеры, особенно длину, определяют с учетом объемов перерабатываемых раст­ воров и необходимой продолжительности их контакта с осадителем.

В нижней части желоба сооружают чаще всего деревянное ложное днище, на которое помещают железный скрап. Кроме того, деревян­ ная решетка предохраняет футеровку от механических повреждений при загрузке скрапа. Иногда по длине желоба сооружают перегородки со сливными шлюзами, расположенными попеременно вверху и внизу перегородок.

112

Цементный осадок собирается на дне желоба, откуда его перио­ дически удаляют через спускное отверстие.

Применяют два способа расположения желобов: прямолинейное и зигзагообразное. Первый используют на крупных установках, поскольку в этом случае упрощается механизация загрузки и вы­ грузки скрапа при использовании передвижных кранов или специ­ альных загрузочных машин. При прямолинейном расположении желобов упрощается расширение или модернизация цементационной установки.

Рис. 38. Схемы желобов для цементации меди:

а — простой желоб; б — активированный желоб; 1— выход отработанного раствора; 2 — разгрузка пульпы цементной меди; 3 — ввод медьсодержащего раствора

При зигзагообразном расположении упомянутые выше достоин­ ства отсутствуют, однако установка более компактна и обслужива­ ние ее несколько дешевле.

Часто желоба сооружают в виде сдвоенных секций, имеющих общую боковую стенку, отверстия и шлюзы для управления потоком раствора. Это позволяет в процессе работы установки вывести на обслуживание нужный участок желоба.

Желоба просты по устройству и дешевы, цементация в. них не требуют энергетических затрат и характеризуется неплохими пока­ зателями по осаждению меди (90% и более) при переработке чистых и достаточно богатых (не менее 1—2 г/л Си) растворов. Однако по конструктивным соображениям скорость подачи раствора в желоба ограничена (0,5—3 м3/мин). Поэтому для обеспечения достаточного времени его контакта с осадителем увеличивают длину желобов до нескольких десятков метров. В среднем удельная производитель­ ность желоба (на 1 м3 объема) составляет 0,7—1,0 м3/ч [239].

Для эффективного осаждения меди в желобах требуется частое ворошение скрапа и его промывка. Обслуживание желобов связано