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

мастикой. Ворошение скрапа с помощью специальной установки увеличило производительность почти в 5 раз (раньше она составляла не более 8 кг/(м3-сут). После сушки и грохочения цементную медь отправляют на медеплавильный завод.

Содержание железа в оборотном растворе поддерживают не более 5 г/л, периодически сбрасывая до 50% раствора. Потери раствора за счет испарения в засушливый сезон достигают 265 м3/сут.

Установка фирмы Маркоппер (Филиппины) [339]

В обрабатываемом сырье содержатся сульфидные (халькопирит, халькозин, борнит) и окисленные (малахит, азурит, хризоколла, куп­ рит,. халькантит) минералы. Общее содержание меди 0,2%, в том числе более 50% кислоторастворимой.

Руду укладывают на естественное основание в кучи высотой около 46 м, раствор для орошения подают по полихлорвиниловым трубам. Несмотря на высокое содержание каолинизированных пород, ско­ рость перколяции раствора хорошая и составляет 0,12—0,16 л/(м2 X X мин).

Раствор после выщелачивания подкисляют до pH = 2,5 и на­ правляют на цементацию, используя обезлуженный скрап. Скорость восходящего потока раствора в конусных аппаратах составляет 0,244 м/с. Цементный осадок выгружают через 4 ч, подсушивают шихтуют с медным концентратом обогатительной фабрики.

За конусами установлены бетонированные ванны, заполненные скрапом, в которых доизвлекают тонкую взвесь осадка и остаточ­ ную медь в растворе. В связи с увеличением объема окисленной руды, а также наличием больших запасов бедных сульфидных руд (0,29% Си) предполагают расширить цементационную установку, модернизировать системы орошения и сбора раствора, а. также ис­ пользовать бактериальное выщелачивание.

Практика подземного выщелачивания

Огайо (шт. Юта, США) [1, с. 129; 340]

В связи со снижением содержания меди в руде (до 0,3%) дальней­ шая разработка рудника была признана нерациональной и его за­ консервировали. С 1922 г. на нем было организовано подземное вы­ щелачивание. Руда представлена медистым пиритом и содержала халькозин, а вмещающая порода — кварцевым моноцитом. Ороше­ ние вели, чередуя с периодами просушки, на площади 240 X 275 м, разделенной на ряд участков. Использовали для орошения шахтные воды других рудников, хвостовые растворы с цементационной уста­ новки, которые подавали со скоростью 9,5—15 м3/мин.

Растворы, содержащие около 2 г/л Си, поступали на цемента­ ционную установку, расположенную под землей. Неизменный тем­ пературный режим, хорошее качество консервной жести позволяли получать устойчивые высокие показатели при осаждении меди в те­

158 ,

чение всего года: извлечение достигало 97,3%, а содержание меди в осадке — до 90—94 %.

Работа установки в последующие годы в литературе не описана.

Рэй (шт. Аризона, США) [1, с. 129—130; 271]

В 1937 г. было организовано подземное выщелачивание на одном из закрытых рудников. Медьсодержащие породы представлены суль­ фидными и окисленными минералами. После обрушения стали по­ давать свежую воду в количестве 2 м3/мин. В связи с высоким содер­ жанием меди (~1% ) и пирита получали богатые растворы (до 10 г/л Си). Организация искусственного орошения позволила не только увеличить концентрацию меди в растворе, но и существенно повысить выпуск меди.

Позднее одну из выработок, длина которой 610 м, ширина 305 м, высота 46 м, заполнили вскрышей с близлежащего карьера. Ороше­ ние ведут по системе затопления, количество конечного раствора составляет 7,6 м3/мин.

Завод Сан-Доминго (Португалия) [341 ]

На заводе используется подземное бактериальное выщелачивание для извлечения меди из забалансовых медьсодержащих пиритных руд. Схема производства приведена на рис. 55.

Орошение осуществляют один раз в неделю с помощью дренаж­ ных канав для равномерного распределения раствора, орошаемую поверхность на глубину 1,8 м покрывают слоем шлака или пустой породы. Температуру в рудном теле непрерывно измеряют и фикси­ руют на операторском пульте, что позволяет следить за развитием процесса выщелачивания.

Желоба бетонные, футерованные асфальтом. Отстойная ванна предназначена для улавливания тонких частиц меди; она футерована

щающийся магнитный сепаратор. Для обезвоживания используют два вакуумных фильтра с площадью фильтрации по 0,28 м2 и семи­ дневную подсушку на подогреваемой бетонной площадке длиной 30 м и шириной 7 м. Теплый воздух подается вентилятором в опор­

с65 до 30 тыс. долл. За 6 лет было получено 3978 т меди, выпуск

еепо годам изменялся следующим образом, т: 1263, 1072, 742, 510, 273 и 118.

159

Рис. 55. С хема производства цементной меди на установке в Сан-Доминго (цифры в скобках у называют диаметр трубопроводов, м):

/ — прудки свежей воды; 2 — центробежные насосы; 3 — отстойный прудок; 4 — сборник осветленной воды; 5 — орошаемый участок (план); 6 — разрез рудного тела; 7 — шахтные насосы; S — распределительная камера подачи раствора на выщелачивание; 9 — цемента­ ционные желоба; 10 — смывные брандспойты; 11 — ванна для промывки осадка; 12 — пло­ щадка для сушки цементного осадка; 13 — сборник промывных вод; 14 — сборник раствора после цементации

Работы по подбору материалов для оборудования показали, что для трубопроводов лучше всего подходят перхлорвинил или обычная сталь, покрытая эпоксидной смолой, а для насосов — нержавеющая сталь.

Установка в Каната (Мексика) [1, с. 130; 315; 342—343]

Производство цементной меди из рудничных вод организовано в 1915 г., впоследствии (1920—1922 гг.) внедрено принудительное орошение забоев на горизонтах 200 и 300 м с потерянной рудой. Руда была представлена медистыми пиритами, содержащими 1,5% Си, 10,8% Fe, 49% Si02, 15,4% А120 3, 9,2% S. Орошение участка про­ водили растворами после цементации через центральную трубу диа­ метром 50 мм с отводными патрубками, раствор разбрызгивали бранд­ спойтами. Уже при первой промывке продолжительностью 261 сут. было извлечено 48,5% меди.

Первоначально цементацию осуществляли в деревянных ваннах, установленных в забоях; раствор перемешивали воздухом, расход его составил 50 м3/мин. Впоследствии цементационные ванны б^ли перенесены на поверхность.

В связи с увеличением объема рудных отвалов цементационная установка была расширена и модернизирована. В отделении Вета объем желобов составлял 4,71 м3, а на установке в Ронквилло 568 м3; в три головные желоба загружали тяжелый скрап.

160

Осажденную медь смывали и пульпу пропускали через барабан­ ный грохот (отверстия грохота имели диаметр 3 мм). Минусовая фракция поступала в четыре отстойника, имеющих длину 12,2 м и ширину 3,05 м. После сгущения и сушки цементную медь отправ­ ляют на медеплавильный завод.

(6 г/л H 2S04). Их подают с помощью брызгал или скважин 1Iдо тех пор, пока содержание меди в продукционных растворах не снизится менее 0,9 г/л. Продолжительность каждого из последующих циклов сокращают вдвое по отношению к предшествующей длительности орошения участка. Остаточная кислотность поддерживается на уровне 0,25—0,35 г/л H 2S04, чтобы предотвратить выпадание железистых осадков в магистралях, а также йнтенсивное разрушение асбоцемент­ ных труб, применяемых на ряде участков. С запруды на горизонте 305 м раствор по трубе стекает в зумпф, откуда тремя погруженными насосами производительностью 3,785 м3/мин направляется на цемен­ тацию. Обезмежениый раствор подкисляют в сборнике, откуда двумя насосами (производительностью по 3,785 м3/мин и одним 5,0 м3/мин) подают в отстойник, затем в расходный зумпф для орошения и после подкисления закачивают с помощью четырех насосов производи­ тельностью по 2,58 м3/мин в приемник-распределитель и далее по полиэтиленовым трубам на обрабатываемый участок. В сутки цир­ кулирует около 11 тыс. м3 раствора, потери его не превышают 10%.

Установку обслуживают 9 чел., которые, кроме машинистов на­ сосов (3 чел.), работают в дневную смену.

После завершения эксплуатации рудника в Гила Каунти образо­ валась подземная выработка диаметром 457 м и высотой 91 м, ко­ торую заполнили отвальной породой, содержащей медь в виде окис­

лиз железа; перед орошением кислотность доводят до 4,8—4,9 г/л. Общий расход кислоты достигает 2,4 т на 1 т меди. Орошение ведут до тех пор, пока содержание меди в конечном растворе не снизится менее 1,3—1,4 г/л, после чего участок выводят для сушки. Скорость движения .раствора через слой породы составляет 658,7 м/сут. '

Медьсодержащий раствор собирают на глубине 305 м и направ­ ляют на цементацию; количество его 7,6 м3/мин, состав: 2 г/л Си, 2 -г/л Fe, pH — 2,4.

Обработку руды ведут круглый год, получая около 9 тыс. т меди.

I Разбуривание выполнено по сетке 15Х 15 м.

Новые направления переработки рудного сырья

Тенденция непрерывного увеличения количества отвалов, роли за­ балансовых и труднообогатимых месторождений медьсодержащих хвостов флотационного обогащения в сырьевой базе для производ­ ства меди обусловливает дальнейшее совершенствование приемов извлечения меди из этих сырьевых источников.

Изыскания ведутся в основном по двум направлениям: 1) совер­ шенствование существующих технологий и 2) разработка принци­ пиально новых технологических схем с использованием специфичных растворителей и аппаратурного оформления.

С целью создания оптимального варианта подготовки сырья, орошения и сбора раствора, интенсификации и повышения извлече­ ния меди при кучном и подземном выщелачивании работы ведутся

внаправлении:

1)разработки эффективного и дешевого способа подготовки осно­ вания для отсыпки отвала, кучи;

2)улучшения качества взрывных работ, применения дополни­ тельного дробления крупногабаритных кусков породы, гидравли­ ческого разрушения рудных пластов;

3)инженерных мероприятий по гидроизоляции подземного участка выщелачивания руды;

4)улучшения режима и равномерности орошения руды [для чего предлагается сооружение отвала (кучи) оптимальной геометрической формы, улучшение однородности слоя руды, принудительная подача раствора внутрь его];

5)организации автоматического контроля и управления режима

орошения и сбора медьсодержащего раствора;

6)применения новых растворителей, штаммов микроорганизмов

испециальных катализаторов, ускоряющих выщелачивание и повы­

шающих извлечение в раствор меди и сопутствующих ценных эле­

7)использования внешнего электрофизического воздействия на обрабатываемый материал;

8)организации комплексной переработки раствора с извлече­

нием не только меди, но и других элементов.

Для иллюстрации некоторых отмеченных направлений ниже при­ ведены примеры по литературным источникам.

Применение ядерных взрывов при подземном выщелачивании

Американскими исследователями был предложен и испытан способ подготовки для выщелачивания рудного тела с использованием атом­ ного взрыва [106, 234, 272, 344—349]. Количество раздробленной руды зависит от мощности взрыва, глубины его заложения и типа ■породы. На рис. 56 приведены эти данные для взрывов в прочной породе, осуществляемых на глубине, исключающей утечку радио-

162

активных газов в атмосферу. Глубину установки заряда в скважине Я можно определять по зависимости

Крупность дробления руды и пористость образовавшегося слоя зависят от прочности породы, естественной трещиноватости, мощ­ ности и глубины установки взрыва. Например, для туфовых пород

образуемой полости оплавляются, а при наличии трещин расплав проникает на глубину до 3—5 м, что обусловливает хорошую гид­ роизоляцию орошаемого участка. Раствор для орошения подается из специально проложенной выработки.

В результате взрыва происходит не только дробление и разрых­ ление руды, цо и термическое разрушение высших сульфидов и их окисление. Поскольку атомные взрывы связаны с использованием дефицитных изотопов, более предпочтительны термоядерные взрывы. В зависимости от мощности рудного тела величина одного заряда колеблется в пределах 100— 1000 МН (10—100 ктс). Равномерная подготовка руды для крупных месторождений достигается при при-