Моделирование и управление процессом выщелачивания золота в каскаде реакторов

• Автор: Жуков, Владимир Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 131 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1 Современное состояние технологий извлечения золота в растворы с помощью различных выщелачивающих агентов
1.1 Химизм процесса цианирования золота
1.1.1 Свойства золота
1.1.2 Химизм растворов цианида
1.1.3 Механизм реакции
1.1.4 Кинетика растворения золота
1.2 Тиосульфатное выщелачивание золота
1.2.1 Химизм процесса тиосульфатного выщелачивания золота
1.2.2 Детальное исследование процесса растворения золота в тиосульфатных растворах
1.2.3 Сорбция золота из тиосульфатных растворов
1.2.4 Регенерация использованной смолы
Глава 2 Экспериментальное исследование кинетики тиосульфатного выщелачивания
2.1 Аналитические исследования материалов
2.1.1 Гранулометрический анализ концентрата «К1»
2.1.2 Гранулометрический анализ концентрата «КЗ»
2.1.3 Анализ концентрата «К1» на элементный состав
2.2 Калориметрические исследования материалов
2.2.1 Исследование процесса тиосульфатного выщелачивания золота методом измерения скорости теплового потока
2.2.2 Методы и методология калориметрических исследований
2.2.3 Результаты калориметрических исследований
2.3 Лабораторное исследование процесса тиосульфатного выщелачивания золота
2.3.1 Результаты анализа материала для проведения опытов
2.3.2 Описание экспериментальной лабораторной установкой
2.3.3 Описание последовательности действий при проведении анализа
2.3.4 Методика подготовки оборудования для проведения экспериментов и анализа
2.3.5 Начальные условия проведения экспериментов
2.3.6 Результаты анализа экспериментов
Глава 3 Математическое моделирование процессов выщелачивания золота
3.1 Математическое моделирование процесса цианирования золота
3.1.1 Модель периодического процесса
3.1.1.1 Описание модели
3.1.1.2 Условия проведения процесса
3.1.1.3 Результаты моделирования
3.1.1.3 Результаты оценки
3.1.2 Модель проточного реактора
3.1.2.1 Описание модели проточного реактора

3.1.2.2 Условия проведения процесса
3.1.2.3 Результаты и оценка моделирования
3.1.3 Каскад реакторов
3.1.3.1 Описание модели каскада реакторов
3.1.3.2 Условия проведения процесса
3.1.3.3 Результаты и оценка моделирования
3.2 Разработка математической модели тиосульфатного выщелачивания золота для различного аппаратурного оформления
3.2.1 Описание детальной кинетической модели тиосульфатного выщелачивания золота
3.2.2 Постановка обратной задачи
3.2.3 Сопоставление экспериментально полученных данных с данными моделирования
3.2.4 Описание модели в проточном реакторе
3.2.5 Исследование модели каскада аппаратов
Г лава 4 Синтез структуры системы управления процессом тиосульфатного выщелачивания золота
4.1 Определение наиболее значимых факторов для модели процесса тиосульфатного выщелачивания золота в каскаде реакторов
4.2 Обоснование для создания схемы осуществления процесса с дополнительной подпиткой реагентами
4.3 Расчет исходных данных для технико-экономической оценки процессов цианирования и тиосульфатного выщелачивания в каскаде реакторов
Заключение
Список литературы
Приложения
Приложение 1 Результаты моделирования (опыты № 2-5) для процесса
цианирования
Приложение 2 Влияние концентрации цианида в каскаде из трех реакторов. С(кислорода)=0,00125 кмоль/мЗ

Введение
Актуальность работы
Одной из важных проблем гидрометаллургических технологий является использование в процессах вредных химических реагентов и осуществление выбросов в окружающую среду, что может быть решено применением более безопасных методов обработки рудных концентратов при извлечении целевых компонентов.
На большинстве предприятий, как в России, так и за рубежом, для перевода золота из руды и концентрата в раствор используется цианирование, которое позволяет осуществлять в ряде случаев довольно полное последующее извлечение золота. Однако данная методика является весьма опасной с экологической точки зрения, так как сопряжена с использованием высокотоксичных реагентов, представляющих опасность для окружающей среды и обслуживающего персонала.
В последнее время активно проводятся работы по замене цианидного выщелачивающего агента на более безопасный - тиосульфат натрия. Однако, степень отработанности процесса тиосульфатного выщелачивания еще не достаточно велика для создания промышленной технологии этого процесса.
Огромный вклад в развитие и совершенствование технологий извлечения золота внесли такие крупные специалисты как И.Н. Масленицкий, JI.B. Чугаев,
В.Ф. Борбат, М.Н. Никитин, Ю.А. Котляр, И.А. Каковский, С.С. Набойченко, М.А. Меретуков, Л.С. Стрижко, В.В. Лодейщиков, И.Н. Плаксин и др. Хорошо известны работы зарубежных авторов G. Senanayake, M.G. Aylmore и D.M. Muir в областях исследования кинетики и математического моделирования процесса выщелачивания золота.
Однако традиционные системы управления процессом выщелачивания не могут быть применены в полной мере по причине отсутствия текущего контроля концентраций ряда компонентов раствора непосредственно в ходе процесса. Математическая модель процесса может служить своеобразным «измерительным

,ад2-+5г-^252032- (37)
454062~ + 2У2- + 60#' 9520,2~ + ЪН20 (38)
Таблица 6 - Элюирование меди тиосульфатным и золота политионатным раствором [33].
Условия элюирования: скорость элюирования - 2 объема раствора на 1 объем смолы в 1 ч; pH элюента —1,5 (естественное значение); температура 20 °С
Проба № объема элюента Содержание
Аи, мг/л, г/т Си мг/л, г/т S2032 г/л s3o62-, г/л s4o62-, г/л SO32-, г/л
Нагруженная смола 2955 23
Медный элюат 1-4 1,12 2280
Золотой элюат питание 0,13 43,5 79,8 <
1,2 698 13,7 27,8 59,8 25,3 <
3,4 55 3,7 <1 63,9 61,1 4,
5,6 9,3 0,4 <1 61,9 49,9 4,
7,8 5,1 0,4 <1 65,1 51,9 3,
Элюированная смола 24 <
Извлечение при элюировании: меди, % золота, % Всего, % 0,3 99,1 99,4 96.9 3,1 99.
Для осаждения золота из элюата могут быть использованы различные
известные методы (цементация, электроэкстракция и т.д.), однако, в рассматриваемой технологии выбор сделан в пользу наиболее простого метода осаждения с помощью гидросульфида натрия [43].
Разработанная Lakefield Research схема тиосульфатного выщелачивания и регенерации смолы достаточно проста и эффективна. Следует лишь отметить, что эта простота обусловлена мягкими параметрами головной операции тиосульфатного выщелачивания (невысокая концентрация тиосульфата и меди), и низкой концентрацией в пульпе политионатов. Для иных видов сырья может понадобиться кондиционирование пульпы для разложения политионатов перед сорбцией золота, как это рассмотрено в [43, 46].