Разработка комбинированной технологии механоактивации руд с целью повышения эффективности выщелачивания

• Автор: Сыса, Артем Анатольевич
• Шифр специальности: 25.00.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Владикавказ
• Количество страниц: 147 с.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава I. Анализ литературных данных

1.1. Выводы и постановка задач исследования

Глава II. Теоретическое исследование процесса выщелачивания

2.1. Выводы

Глава III. Исследование и разработка устройств для механоактивации материалов

3.1. Выводы
Глава IV. Разработка методов использования усовершенствованной Технологии процесса выщелачивания
4.1. Выводы

5. Заключение

Список литературы
6. Приложения

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. В настоящее время большинство месторождений цветных металлов содержит бедные и убогие руды, для которых используются химические методы обогащения, повышающие рентабельность переработки руд.
Для отходов добычи и обогащения руд, скопившихся в огромном количестве на дневной поверхности и наносящих вред окружающей среде, также используются химические методы и главным образом геотехнологический метод селективного выщелачивания цветных металлов.
Использование хвостов обогащения в качестве закладочных и строительных материалов становится возможным после применения доизвлечения остатков металлов.
Перечисленные сложные задачи могут быть решены только в случае применения механической активации материалов, значительно ускоряющей процесс выщелачивания.
Наиболее перспективным методом интенсификации многих технологических процессов является механическая активация материалов, однако многие конкретные параметры технологии этого процесса для руд, подвергаемых выщелачиванию, отсутствуют.
С учетом вышеизложенного, разработка технологии механической активации руд в сочетании с химическим воздействием на обрабатываемые руды с целью повышения эффективности выщелачивания является актуальной задачей.
Цель работы - разработать усовершенствованную технологию комбинированной механоактивации руд перед выщелачиванием на основе использования усовершенствованной модели процесса, учитывающей сокращение площади реагирования.
Методы исследований. При выполнении исследования использовались методы аналитических исследований и математического моделирования. Проводились лабораторные исследования с использованием аппаратов для измельчения, дезинтеграции и механической активации твердых материалов. Результаты экспериментов систематизированы с применением современного компьютерного оборудования и программного обеспечения.

Научная новизна.
- Уточнена модель процесса выщелачивания за счет учета темпа убывания активированной площади реагирования рабочего раствора и материала, содержащего извлекаемый металл.
- Определен вид энергии, непосредственно затрачиваемой на увеличение поверхностной энергии частиц материала.
- Разработан метод интенсификации экстракции металлов с использованием оптимального устройства для механоактивации.
Практическое значение.
- Уточненная модель процесса выщелачивания позволит проанализировать влияние технологических факторов, в частности предварительной механоактивации, на эффективность извлечения металлов.
- Положение о распределении подводимой энергии при активации дает возможность определить пути совершенствования процесса, в частности осуществить выбор оптимального устройства для механической активации.
- Предложенная технология переработки руд позволит увеличить эффективность последующих операций за счет использования оптимального устройства для механоактивации и разделения операций уменьшения крупности частиц и увеличения поверхностной энергии.
Основные научные положения.
1. Усовершенствованная модель процесса выщелачивания, учитывающая кинетику сокращения площади поверхности частиц, подвергаемых воздействию рабочих растворов, вследствие роста поверхности продукта реакции.
2. Положение , что механоактивации поверхности частиц материала осуществляется за счет энергии, количество которой пропорционально разности между энергией, подводимой к материалу и затраченной на разрушение.
Апробация и реализация работы. Основные положения работы обсуждались на заседаниях кафедры «Обогащение полезных ископаемых» СКГТУ (1999-2001гг.), «Технологии, механизации и безопасности горных работ» ЮРГТУ (г. Шахты, 2000-2001гг.), на заседаниях «Недели горняка» в МГТУ (г. Москва, 2001г.) и на Международной научно-практической конференции «Моделирование. Теория, методы и средства» (г. Новочеркасск, 2001 г.).
По результатам исследования даны рекомендации по организации твердеющей закладки с использованием хвостов обогащения для шахт Восточного Донбасса. Основные положения диссертации используются в учебном про-

разрушения кристаллической решетки ДОДСф.. Из соотношения АОдеф = АН -ТДБо следует, что если кристаллическое состояние обрабатываемого вещества сохраняется и избыточная энергия невелика, избыточная энергия Гиббса Ав в основном определяется изменением энтальпии АН при диспергировании. Изменение энтальпии можно оценить по изменению энергии растворения активных и неактивированных веществ.
В целом энергия Гиббса у активированных веществ выше, чем у неактивированных:
ДСакт. Саак — Сиис (2.16)
Изменение свободной энергии вследствие механической активности можно рассчитать по формуле:
ДСакт. = Шп(С,/С) (2.17)
где Са - равновесная концентрация активированного вещества;
С - равновесная концентрация исходного вещества;
С другой стороны:
ДСакт. ЛС пОв. Г ДС деф.
(2.18)
где АОпов. - изменение поверхностной энергии;
АО деф. - изменение внутренней поверхности вследствие деформации.
Изменение поверхностной энергии определяют из выражения:
= аЛ7 (2.19)
где а - удельная поверхностная энергия, Дж/см ДБ - изменение удельной поверхности вещества, см2.
Увеличение свободной энергии вещества приводит, в частности, и к росту скорости химических реакций и может служить объяснением эффекта, достигаемого при использовании измельчителей - экстракторов.
Были получены экспериментальные данные по выщелачиванию цинка из цинкосодержащих концентратов крупностью 5-0 мм. Эффективность данного процесса невелика, для руды, не подвергнутой механоактивации. Данному случаю соответствует выражение: