13.7. Испытания промывкой

При исследовании исходной руды для отделения глинистой части от кускового материала промывку выполняют без механического воздействия на руду, с использованием перфорированного барабана размером 380×550 мм. Барабан с отверстиями 10×10 мм покрыт сеткой с ячейками 4×4 мм. Внутрь барабана через оросительную трубу подводят под давлением воду. Промывка материала в барабане обеспечивает щадящий режим, когда истирание рудной части практически исключено [4].

Замоченную руду загружают в барабан, закрывают загрузочное отверстие, подают промывную воду с постоянным переливом через сливной порог ванны. Слив промывки контролируют по классу -0,16 мм с помощью контрольной сетки. Слив собирают в емкость, обеспечивающую сбор продукта без потерь. Время промывки 25 мин. Барабан выключают, воду закрывают, мытую руду вместе с пульпой разгружают через отверстие внизу ванны в емкость, достаточную для одноразовой разгрузки всего материала. Рудный материал класса +0,16 мм относится к мытой руде, -0,16 мм – к шламам. Классификацию по крупности выполняют на грохоте со съемными ситами.

По окончании эксперимента шламы промывки собирают, отстаивают и уплотняют декантацией. Определяют объем, тщательно перемешивают содержимое и отбирают пробу для определения плотности пульпы, выхода и химического состава шламов. Кроме того, отбирают пробу шламов для седиментационного анализа. Шламы промывки для дальнейших исследований хранят при влажности около 60 %. При высыхании шламов (даже на воздухе) на их поверхности протекают реакции взаимодействия твердой фазы с кислородом и углекислым газом, содержащимся в воздухе, при этом изменяются флотационные свойства поверхностного слоя некоторых минералов, что приводит к искажению результатов дальнейшего обогащения. Мытую руду рассеивают по классам крупности.

Качество промывки оценивают по результатам рудоразборки. Промывка считается удовлетворительной, если в классах +10 мм отсутствует глина. Необходимое время промывки определяется временем промывки крупных классов.

Продукты рассева мытой руды и шламов сушат при 105-110°С, взвешивают и отправляют на химический анализ.

13.8. Выщелачивание

Испытания выщелачиванием начинают с анализа и выбора известных растворителей [4].

По характеру загрузки (во времени) твердого вещества в жидкости различают три режима выщелачивания: периодический, непрерывный и полунепрерывный (перколяция, кучное и подземное выщелачивание).

При непрерывном режиме, как правило, используют каскад из последовательно соединенных аппаратов, в которых осуществляют прямоточное или противоточное выщелачивание. В случае непрерывного противоточного выщелачивания материал, наиболее обедненный извлекаемым компонентом, контактирует со свежим выщелачивающим раствором. С точки зрения кинетики это наиболее рациональный способ, но он связан с необходимостью разделения твердой и жидкой фазы после каждого аппарата.

Перечисленные аппараты работают при атмосферном давлении, что ограничивает возможность увеличения скорости выщелачивания путем повышения температуры и давления. Поэтому довольно широкое распространение получило выщелачивание в герметичных сосудах – автоклавах.

Выделяют две группы автоклавных процессов. Первая группа – это процессы, в которых не участвуют газообразные реагенты и назначение автоклава состоит в том, чтобы обеспечить температуру выщелачивания выше 100º С. Ко второй группе относятся процессы выщелачивания, протекающие с участием газообразных реагентов. В этом случае применение автоклава позволяет обеспечить более высокую концентрацию газа в растворе. Зависимость растворимости газов (кислород, водород) от температуры имеет сложный характер. Повышение температуры газов до 100-120 ºС сопровождается падением растворимости газа, а при дальнейшем увеличении температуры растворимость растет. Поэтому для автоклавного выщелачивания рекомендуется температура 200 ºС и более, когда одновременно обеспечиваются высокая растворимость газа и большая скорость реакций и диффузии.

Процесс агитационного (чанового) выщелачивания исследуют в стеклянных стаканах вместимостью до 2 л при механическом перемешивании и с электрическим обогревом. Навеску исследуемого продукта массой 5-100 г, измельченную до заданной крупности, насыпают в стакан и заливают выщелачивающим раствором. Расход реагента определяют в соответствии со стехиометрической химической реакцией, избыток рассчитывают с использованием константы равновесия и других термодинамических величин. Время выщелачивания считают с момента достижения заданной температуры.

Перколяция, в отличие от чанового выщелачивания, применима для растворения металлов из крупнокускового и крупнозернистого материала. Известны три способа перколяционного выщелачивания: чановое, кучное, подземное. Перколяция – самый дешевый метод выщелачивания, так как он исключает затраты на измельчение руды и перемешивание пульпы. Размер кусков руды, поступающей на выщелачивание, может составлять от 3 мм (мелкие куски) до 300 мм (крупные куски). Необходимое требование для перколяции - использование пористого материала, обеспечивающего проникновение растворителя по трещинам и микроскопическим каналам к выщелачиваемому компоненту. Для улучшения фильтруемости материала из него перед выщелачиванием удаляют шламы.

Эффективность извлечения металла в раствор зависит также от скорости просачивания раствора. Экспериментальным путем определяют оптимальную скорость просачивания раствора через слой материала исследуемой крупности, обеспечивающую наибольшее извлечение металла. Если скорость перколяции меньше 2 см/ч, то выщелачивание данного материала считается неэффективным. Скорость перколяции более 5-7 см/ч считается удовлетворительной.

Бактериальное выщелачивание – одно из современных направлений при переработке минерального сырья. Это процесс извлечения металлов из руд, концентратов и растворов с использованием микроорганизмов или продуктов их жизнедеятельности.

187