Технологические модульные установки для переработки насыщенных углей

А.Д. Федотов — директор по новым технологиям.





Активированный уголь является наиболее селективный сорбентом для золота и серебра. Поэтому в основном все фабрики работают с активированным угольным сорбентом. Однако руды месторождений содержат различное количество сопутствующих металлов, при цианировании которых содержание их в растворах может быть в десятки, а то и в сотни раз больше, чем благородных металлов, что приводит к накоплению и загрязнению сорбента. Пройдя несколько циклов процессов сорбции и десорбции, у активированного угля начинают ухудшаться сорбционные свойства, что приводит к нарушению технологических процессов: увеличению потерь золота и снижению качества катодного осадка. На рисунке 1 показаны сорбционные свойства угля CarbGold 207 на различных стадиях технологических процессов.

Для восстановления сорбционных свойств сорбента применяют технологические процессы, реализованные в наших модульных установках:

• промывка насыщенного угольного сорбента от илов и шламов;
• кислотная промывка угольного сорбента;
• холодная десорбция меди и других цветных металлов;
• десорбция основных благородных металлов и их электролитическое восстановление с получением катодного осадка; высокотемпературная реактивация угольного сорбента;
• отделение оборотно-транспортной воды для передвижения сорбента между установками.

Некоторые модульные установки можно менять местами в зависимости от процесса сорбции и содержания примесей металлов. На рисунке 2 показана принципиальная схема, состоящая из модульных установок для обогатительной ЗИФ с применением процесса сорбционного выщелачивания и содержанием золота, серебра и меди в руде.

Рис. 1. Сорбционные свойства активных углей CG207

Перекачка угля с установки на установку в основном осуществляется насосами. На схеме показаны насосы, где конструкция колонн позволяет производить транспортировку угля только насосами. Между другими установками перекачку угля можно производить транспортной водой высокого давления. Это позволяет снизить механическое разрушение угольного сорбента при перекачке насосами по установкам. Узел оборотно-транспортной воды и обвязка установок сделана таким образом, чтобы для перекачки использовать оборотную воду, так как баланс воды для ЗИФ играет большую роль и положительный дисбаланс воды не нужен. Чтобы производить транспортировку угля водой, колонны имеют специальную конструкцию для работы под давлением.

Модульные установки, поставляемые ООО «АМТ ПРОМ» имеют общеизвестные технологические процессы. Рассмотрим особенности этих установок.

Промывка илов осуществляется в колоне, конструкция которой позволяет циркулировать сорбент внутри колонны и выводить илы через верхнюю часть, где разделение угля и илов проходит в ламинарном режиме. Для промывки можно применять оборотную воду ЗИФ.

Кислотную промывку можно осуществлять двумя кислотами: соляной и азотной кислотой. При кислотной обработке происходит удаление из угля карбонатов кальция и магния. Также кислотная обработка позволяет удалить из угля некоторые цветные металлы, оксиды железа и тонкие шламы на основе кремния и алюминия. Азотная кислота более предпочтительна, так как объемы транспортировки ее почти в два раза меньше, она менее коррозионная для нержавеющих сталей, чем соляная кислота, меньше выделяется выбросов в виде окислов азота, чем хлористого водорода. Однако, если в насыщенном сорбенте есть серебро, то кислотную промывку следует проводить только раствором соляной кислоты. После обработки соляной кислотой, насыщенный уголь необходимо тщательно промывать от хлора, который влияет на работу установки десорбции и электролиза. Хлор разрушает аноды электролизера и снижает плотность тока. Соляная кислота очень коррозионная жидкость, поэтому приготовление раствора соляной кислоты нужно проводить в отдельной емкости, изготовленной из специальной дорогостоящей нержавеющей стали или из полипропилена. Раствор соляной кислоты менее 5 % имеет меньшую коррозионность и для изготовления колонны и емкости нейтрализации можно использовать обычную нержавеющую сталь.

Рис. 2. Принципиальная схема из модульных установок по переработке насыщенных углей для ЗИФ с технологией сорбционного выщелачивания 

Если в растворах нет серебра, а есть медь, то кислотную промывку можно производить азотной кислотой. После кислотной промывки должна быть обязательно холодная десорбция меди.

При отсутствии меди в растворах и установки холодной десорбции кислотную промывку азотной кислотой перед десорбцией и электролизом производить нельзя. В таком случае установку кислотной промывки азотной кислотой ставят после десорбции и электролиза.

На рисунке 3 показа принципиальная схема переработки насыщенных углей из модульных установок для гидрометаллургического цеха кучного выщелачивания.

Особенности модульной установки десорбции и электролиза состоят в том, что в ней применяется электролизер колонного типа, где растворы проходят вертикально сверху вниз, осыпая катодный осадок в конус аппарата. Уровень катодного осадка контролируется датчиком. Электролизер имеет минимум свободного пространства для накопления взрывоопасных газов. Разгрузку катодного осадка можно производить без вскрытия крышки электролизера. Для ревизии контактов электродов и чистки катодов перед вскрытием крышки электролизера предусмотрена продувка аппарата от взрывоопасных газов сжатым воздухом. Катодный осадок выгружается в нутч-фильтр. Разделение твердой и жидкой фаз осуществляется вакуумом.

После десорбции необходимо периодически проверять сорбционные свойства активированного угля. Методика определения сорбционных свойств прилагается к инструкциям по эксплуатации модульных установок.

Активированный уголь в процессе сорбции кроме солей кальция, магния и других цветных металлов отравляется органическими веществами, содержащимися в руде и попавшими в руду в виде масел от транспортных средств. Для удаления органических примесей из пор активированного угля его направляют на модульную установку высокотемпературной реактивации. При температуре 650 °С в паровоздушной среде происходит окисление органической составляющей и вывод ее из углеродной решетки сорбента, высвобождая активные центры для сорбции цианидных комплексов золота. Для проведения процесса реактивации в ООО «АМТ ПРОМ» разработана новая печь с большим диаметром трубы ЭПР-425. После реактивации горячий уголь подвергается закале и выделению мелкой фракции угля -0,8 мм на дуговом виброгрохоте.

Рис. 3. Принципиальная схема из модульных установок по переработке насыщенных углей для ЦГМ с технологией кучного выщелачивания

Водная фаза из под грохота направляется на установку улавливание мелкого угля. Накопившийся уголь периодически выводится из емкости отстойника пневмонасосом в фильтр-пресс. Угольная мелочь направляется на утилизацию для извлечения золота.

Модульные установки снабжаются локальными системами управления разной сложности и передачи данных на верхний уровень АСУТП.

ООО «АМТ ПРОМ» поставила свои модульные установки на месторождение Полянка, включая установку сорбции на колоннах СНК-2,5. Месторождение отрабатывается методом кучного выщелачивания. В 2024 г. предприятие увеличивает производительность сорбционного передела и планирует выйти на производительность 2 т золота в год. В 2023 г. предприятие поставило модульные установки для обогатительной ЗИФ месторождения Наседкино. Ранее поставка модульных установок осуществлялась на Уральский регион, Алтай, Тыву, Забайкалье, Дальний Восток, остров Уруп на Курилах.

Опубликовано в журнале «Золото и технологии», № 3 (65)/сентябрь 2024 г.