» » Технология сооружения штабелей при выщелачивании золота

Технология сооружения штабелей при выщелачивании золота

07.08.2016

Удельный вес затрат на сооружение и эксплуатацию штабелей KB в себестоимости конечной продукции составляет от 60 до 70 %.
Технико-экономические показатели добычи металла кучным выщелачиванием во многом зависят от правильности выбора параметров формирования штабелей KB (рис. 13.1), а также от качества их сооружения и эксплуатации.
Технология сооружения штабелей при выщелачивании золота

Размеры неустойчивой части уступа определяются величинами рабочего α и устойчивого αy углов откоса. Ширина С основания призмы зависит от углов рабочего и устойчивого откосов и от высоты уступа:
C = H(ctg αy - ctg α), м.

Длина, ширина и глубина кюветы определяются из выражения
V = х H Lt В0 γ,

где V — масса сырья, складируемого для выщелачивания, тыс. т; х — соотношение максимальной глубины кюветы и высоты штабеля; H — максимальная глубина кюветы, м; Lт — длина кюветы, м; В0 — ширина кюветы, м; γ — объемная масса руды, t/mj,
Для обеспечения эффективности погрузки и транспортировки горной массы при проходке кюветы KB важно рациональное сочетание характеристик экскаватора и автотранспорта:
Gr = (4,5 Eγ α)3√l,

где Gr — объем грузоперевозок, т*км; E — вместимость ковша экскаватора, м ; а — коэффициент вместимости ковша экскаватора (а = 3 при E ≥ 4 м3, а = 2 при E ≤ 4 м ); l — расстояние транспортировки, км; γ — плотность горной массы, т/м3.
Агломерация мелких фракций сырья производится добавлением связующих добавок: портландцемента, извести, золы, отходов цементного производства и др.
Сырье из приемного бункера подается в машину окомкования. Туда же дозированно подают известковое молоко, приготовленное в контактных чанах, и цемент. Крупность окатышей 15—30 мм. Окомкованный продукт накапливается в бункере готового продукта (рис. 13.2).
Технология сооружения штабелей при выщелачивании золота

Окомкование золотосодержащего сырья позволяет повысить извлечение полезного компонента и сократить время выщелачивания в 2—3 раза.
Добавление цианида натрия позволяет от 40 до 60 % золота переводить в поровое пространство гранул в течение 16—18 ч их высыхания. Скорость реакции:
Технология сооружения штабелей при выщелачивании золота

где C0CN- — начальная концентрация CN- на начальный момент времени (т = 0); CтCN- — концентрация прореагировавшего цианида за истекшее время; СCN- = C0CN- - CтCN- — концентрация цианида в данный момент времени.
Действие цианида связано с щелочностью среды и ее кислородным балансом.
Константа диссоциации синильной кислоты:
Технология сооружения штабелей при выщелачивании золота

Количество цианистого натрия для агломерации сырья принимается по табл. 13.2.
На анодных участках поверхности золота образуется комплексный ион и высвобождается электрон:
Au + 2CN- = [Au(CN)2 ]-+е,

а на катодных участках происходит восстановление растворенного кислорода с образованием пероксида водорода и гидроксид-ионов:
Q2 + 2Н2О + 2е = H2O2+ 2OH-

Технология сооружения штабелей при выщелачивании золота

Процесс растворения лимитируется подводом цианид-иона (CNT) и кислорода (O2). Соотношение концентрации свободных ионов CN- и O2 должно быть на уровне 5—6. Это достигается при pH 9—10, что позволяет за 16—18 ч перевести 40—60 % золота в поровое пространство гранул,
Гидроизоляция основания формируется по размеру отсыпаемой кучи и бортов кюветы при наклоне 2—7° дна для свободного стока продуктивных растворов в аккумулирующую емкость (рис. 13.3).
Прочность основания штабеля определяется графоаналитическими расчетами (рис. 13.4).
В основание кюветы укладывается полиэтиленовая пленка (2—4 слоя), на пленку укладывается слой глины с утрамбовкой 0,5—1,0 м, на глину — до двух слоев пленки и на пленку — песок 0,5—0,8 м.
Объем глины (м3), укладываемой в основание кюветы:
Технология сооружения штабелей при выщелачивании золота
Технология сооружения штабелей при выщелачивании золота

Объем песка (м3) в основании кюветы:
Технология сооружения штабелей при выщелачивании золота

Напряженное состояние основания штабеля кучного выщелачивания оценивается расчетом:
Технология сооружения штабелей при выщелачивании золота

При известных значениях Pz и Px и при τzx = τxz наибольшее касательное напряжение вычисляется по зависимости
Технология сооружения штабелей при выщелачивании золота

Из величины нормальных напряжений Pz и Px и касательных τzx, τxz действующих по горизонтальным и вертикальным площадкам, вычисляют величину главных напряжений Р1 и P2:
Технология сооружения штабелей при выщелачивании золота

При расчете осадок основания штабеля KB величина податливости грунта hr зависит от величины нагрузки и сил сопротивления осадке. В пределах сжимаемой толщи залегает слой грунта с модулем деформации E1, точностью Нт, удовлетворяющей условию
Технология сооружения штабелей при выщелачивании золота

где E2 — модуль деформации материала гидроизоляционного экрана.
Зависимость фактической осадки hф гидроизоляционного экрана от массы штабеля KB описывается выражением
Технология сооружения штабелей при выщелачивании золота

где h — расчетная величина осадки экрана при давлении P1? равном расчетному сопротивлению материала экрана; Pn — давление на экран, соответствующее критическому состоянию; P — фактическое давление от налегающего веса сырья.
Конструкция площадки KB представляет собой искусственно возводимую на рельефе местности емкость оптимальной для технологических процессов конфигурации и размеров.
1. Количество площадок (кювет) под штабели КВ, Вместимость одной площадки
V = BLHср, м3,

где В — ширина площадки, м; L — длина площадки, м; Hcp — средняя высота штабеля КВ, м.
Вместимость штабеля при насыпной массе агломерированных хвостов у (т/м )
Q = γVKн, т,

где Kн — коэффициент увеличения массовой вместимости штабеля за счет не учтенной в конце кюветы массы (Кн = 1,02).
К штабелям KB, формируемым из мелких хвостов флотации, предъявляют следующие требования:
• мелкофракционное сырье должно предварительно агломерироваться;
• основание под штабелем должно иметь достаточную механическую прочность, быть непроницаемым и спланированным так, чтобы обеспечивался сбор продуктивных растворов;
• отсыпка штабеля должна исключать его переуплотнение и запечатывание путей движения растворов при орошении;
• высота штабеля должна быть оптимальной по условиям фильтрации раствора, выносу металла и должна исключать пе-реотложение солей, кольматирующих поровые пространства;
• система орошения должна обеспечивать управляемость процессом движения растворов по штабелю КВ;
• дренажная система должна эффективно обеспечивать сбор и вывод продуктивных растворов;
• при использовании цианистых растворов штабели KB не должны быть источником загрязнения окружающей среды.
Количество активно работающих штабелей в год (шт.) (с учетом оборачиваемости):
Технология сооружения штабелей при выщелачивании золота

где П — производительность участка КВ, тыс, т/год,
Количество площадок, необходимых для обеспечения производства:
Технология сооружения штабелей при выщелачивании золота

где n — оборачиваемость одной площадки в год, раз.
2. Продолжительность цикла отработки одного штабеля КВ:
Технология сооружения штабелей при выщелачивании золота

Продолжительность цикла T складывается из времени выщелачивания (Тв), промывки (Tп), разборки оросительной системы (Tр), уборки отработанной массы (Tу), профилактики дна и стенок кюветы (Tп), загрузки сырьем (Tз), сборки оросительной системы (Tc).
3. Активная (орошаемая) высота отсыпаемого штабеля КВ. Определяется из условий насыщенности сырья инфильтрационным потоком раствора, из времени его контакта с выщелачиваемым материалом и содержания металла в выносимом растворе.
Среднее время прохождения инфильтрационного потока от верхней до нижней точки высоты штабеля:
Технология сооружения штабелей при выщелачивании золота

где S — площадь орошения единичным источником, м2; H — орошаемая высота штабеля, м; ω — объем раствора, проходящего через штабель по сечению площадью S за время т, м3.
В выходящем растворе содержится выносимый металл при различном времени (0 ≤ τ ≤ ∞) контакта с раствором.
Если обозначить через ΔC(τ1), ΔC(τ2)...ΔC(τi) — доли металлов в выходящем растворе со средним временем контакта с раствором τ1, τ2, ..., τш, то среднее остаточное содержание металла в выщелачиваемом материале Сост:
Технология сооружения штабелей при выщелачивании золота

где F(τi) — остаточное содержание металла при данном времени контакта (τi) с инфильтрационным потоком раствора.
При непрерывном контакте выщелачиваемого металла с проходящим раствором по времени вместо суммы необходимо использовать интеграл:
Технология сооружения штабелей при выщелачивании золота

где τп — полное время выщелачивания; P'(τ) — функция, характеризующая распределение контакта во времени (плотность распределения).
Сущность функции Р'(τ) поясняется на примере. Если в выходящем продуктивном растворе создается концентрация металла в интервале времени контакта от т до τ + dτ, соответствующем Р(τ) dτ, то доля концентрации со временем контакта от τ1 до τ выражается интегралом:
Технология сооружения штабелей при выщелачивании золота

Интеграл Р'(τ) dτ = 1, так как вся формируемая концентрация металла произошла за время контакта раствора с выщелачиваемым материалом в период его прохождения по штабелю от τ1 до τ.
Функция Р'(τ) получается из уравнения материального баланса:
Технология сооружения штабелей при выщелачивании золота

где C0 — содержание металла в исходном сырье; С — содержание (концентрация) металла в выходящем растворе.
Технология сооружения штабелей при выщелачивании золота

а плотность распределения по времени:
Технология сооружения штабелей при выщелачивании золота

Подставляем найденное выражение для P1(τ) в уравнение:
Технология сооружения штабелей при выщелачивании золота

Из последнего уравнения вычисляют максимальную высоту орошаемого слоя при задаваемом остаточном содержании металла в выщелачиваемом сырье (по коэффициенту извлечения):
Технология сооружения штабелей при выщелачивании золота

Если функция F(τ) линейная, то
Технология сооружения штабелей при выщелачивании золота

До 70 % золота из навесок проб хвостов флотации (-1,5 +0,074 мм) при прямом цианировании в статических условиях извлекается за 18—24 ч.
Для расчета принимаем τп, равным 240 и 360 ч, тогда
Технология сооружения штабелей при выщелачивании золота

При извлечении золота на уровне 60 % (Cост = 40 %) высота штабеля:
Технология сооружения штабелей при выщелачивании золота

где ω = 0,02 м /м в 1 ч — плотность орошения штабеля (20 л/м /ч); S - 1 м2 — площадь орошения; Coct = 40 % (0,4) — остаточное содержание металла в выщелоченном сырье при принятом Кизвл = 60 %.
Параметры орошения рассчитываются, исходя из закономерностей гидродинамики потока реагента и корреляционных связей между расходом растворителя, показателями концентрации раствора и диаметра зоны смачивания выщелачиваемого сырья.
Технология сооружения штабелей при выщелачивании золота

Размеры инфильтрационной зоны и количественное значение насыщенности потока раствора определяются плотностью орошения, проницаемостью раствора, параметрами факела единичного источника и показателями рассеивания потока в координатах его перемещения.
Размеры фильтрационной зоны определяются размерами кюветы штабеля KB и депрессионной кривой (рис. 13.5). Сетка оросителей, диаметры труб и расход раствора определяются из условия равномерности насыщения штабеля KB раствором.
Время прохождения раствором штабеля до днища при скорости просачивания С = Кф и гидродинамическом градиенте grad W = 1:
Технология сооружения штабелей при выщелачивании золота

где H — рабочая высота штабеля, м.
Объем раствора в инфильтрационной зоне штабеля:
Технология сооружения штабелей при выщелачивании золота

где Pор — плотность орошения, I — длина штабеля; b — ширина штабеля; hср — средняя мощность фильтрационной зоны в штабеле.
Продолжительность формирования фильтрационной зоны:
Технология сооружения штабелей при выщелачивании золота

где W — насыщенность фильтрационной зоны; Пор — производительность оросительной установки; Дф — скорость фильтрации раствора из штабеля КВ.
Насыщенность штабеля KB потоком (на оси Z) растворителя от точечного источника для расчета расстояний между источниками:
Технология сооружения штабелей при выщелачивании золота

Орошение сырья в штабеле начинается с замачивания в форсированном режиме (3—4 сут). В дальнейшем осуществляется переход на капельный режим. При достижении содержания в растворе золота 10 мг/л насыщенный раствор отправляется на сорбцию, а в штабель подается свежая порция раствора. Способ интенсификации процесса KB выбирается в рамках классификации (табл. 13.3).
Экономико-математическое моделирование позволяет получить значение платежной матрицы, для анализа которой используются критерии и приемы теории принятия решений Вальда, Лапласа, Сэвиджа. Эффективность добычи обеспечивается комбинированием кучного выщелачивания с традиционными способами добычи и переработки сырья.
Кучное выщелачивание позволяет извлекать золото из окисленного сырья с низкой стоимостью, однако традиционная заводская технология дает более высокое извлечение, поэтому для переработки богатых руд и кучного выщелачивания применяют комбинирование технологии.
Технология сооружения штабелей при выщелачивании золота
Технология сооружения штабелей при выщелачивании золота