Как работает резервуар для выщелачивания CIL или CIP: шесть частей, которые определяют извлечение золота

Внутри резервуара для выщелачивания CIL: шесть частей, определяющих контакт углерода и золота

Резервуар для выщелачивания угля — это не котел с мешалкой, в который бросают уголь. Это медленно вращающийся реактор с перегородками и аэрацией, в котором в одном и том же кубическом метре пульпы одновременно должны происходить три события: цианид растворяет золото с поверхности руды, растворенный кислород поддерживает это растворение, а активированный уголь адсорбирует комплекс золота с цианидом достаточно быстро, чтобы победить пустые минералы, которые в противном случае украли бы его. Каждая механическая деталь внутри корпуса существует для того, чтобы эти три события происходили одновременно, и каждое из них может быть причиной того, что завод не достигает цели восстановления.

Практический результат прост: размер бака CIL определяется химическими параметрами, но он выходит из строя по механическим причинам. Когда завод сообщает, что углерод «не собирает золото», основной причиной чаще всего является зона осаждения, засоренный экран, погнутый вал или незаметно засорившаяся воздухопроводка, чем неисправность в руде или дозировке реагента.

Как целлюлоза путешествует по поезду-цистерне CIL

Пульпа поступает в первый резервуар, под действием силы тяжести стекает через желоб во второй и последовательно проходит через шесть-двенадцать резервуаров. Общее время удержания в контуре CIL обычно составляет от 20 до 30 часов, что составляет примерно от 3 до 5 часов на резервуар. Каскад работает, потому что резервуары стоят на ступенчатом фундаменте со свободным падением между ступенями от 300 до 500 мм; если этот водопад будет слишком маленьким, и мякоть скапливается, если он станет слишком большим, вы будете проветривать желоб вместо резервуара.

Золотой тенор в растворе круто падает вдоль шлейфа, и форма этого падения говорит о том, исправен ли контур. Обычный профиль выглядит так:

Если в резервуаре 4 все еще содержится 3 мг/л, а в резервуаре 6 — 2,5 мг/л, хвост поезда не выполняет работы и в цепи произошло короткое замыкание. Эта картина почти всегда механическая: крупные твердые частицы обходят сито, мертвая зона под неудачно установленным барботером или углерод, который перестал перемещаться между ступенями.

Углерод действует в другую сторону. Свежий или регенерированный уголь добавляется в последний резервуар, по воздуху или по транспортировке он перемещается на одну ступень вверх каждые 12–24 часа, а загруженный уголь вымывается из первого резервуара в количестве 2000–7000 г/т перед тем, как перейти к элюированию. Поскольку углерод и пульпа движутся в противоположных направлениях, углерод всегда встречается с самым богатым раствором в резервуаре, где содержание золота самое высокое, а свежевыщелоченная пульпа встречается с самым чистым углеродом в последнем резервуаре. Именно эта противоточная схема позволяет хорошо управляемой схеме повысить извлечение более 92–95 процентов при свободном переработке оксидной руды.

Инвентаризация углерода имеет такое же значение, как и качество углерода. При типичном содержании пульпы от 10 до 25 г/л рабочий объем в 100 м³ содержит от 1 до 2,5 тонн углерода на одну ступень, поэтому поезд из шести резервуаров перевозит от 8 до 15 тонн. Потеря полтонны в месяц из-за сбоев в работе фильтров и повреждений насосов — это ежегодные расходы, исчисляемые пятизначными цифрами, которые никогда не фигурируют в отчете о восстановлении.

CIP и CIL: один и тот же корпус танка, разные задачи

В схеме CIP выщелачивание завершается до поступления углерода. Растворение осуществляют четыре-восемь резервуаров для выщелачивания с цианидом и воздухом, а последующие адсорбционные резервуары содержат углерод и ничего больше. В контуре CIL углерод находится в самих резервуарах для выщелачивания, поэтому растворение и адсорбция конкурируют за одни и те же ионы золота в одном и том же резервуаре. Это единственное отличие определяет почти каждое последующее проектное решение, от количества резервуаров до потребления углерода.

Сравнение не связано с тем, какой процесс лучше абстрактно. Речь идет о том, как быстро ваша руда высвобождает золото и насколько агрессивно ваша жила пытается забрать его обратно. Руда, которая выщелачивается за четыре часа, мало что выигрывает от CIL и расплачивается за это истощением углерода; руда, на которую требуется тридцать часов, или руда, содержащая углеродистый материал, который адсорбирует золото из раствора, потеряет несколько процентных пунктов извлечения в контуре CIP, независимо от того, насколько хорошо работает секция адсорбции.

Смешивание, воздух и кислород: три фактора, определяющие восстановление

Агитацию надо приостановить, а не просто разжечь

Классической целью является скорость только что приостановленного состояния, частота вращения крыльчатки, при которой ни одна частица не остается неподвижной на дне более одной-двух секунд. Пробегите под ним, и грубые твердые частицы заложат в конусе слой, унося с собой золото и углерод. Если вы превысите его, вы не получите ничего, кроме усталости вала, более высокой потребляемой мощности и большего истирания углерода на рабочем колесе и перегородках. На практике скорость большинства CIL-цистерн в 1,1–1,3 раза превышает скорость только что подвешенного состояния, что составляет от 1 до 3 кВт на м³ для типичной целлюлозы с 40 процентами твердых частиц.

Воздух – реагент с расходомером

При выщелачивании цианидов потребляется кислород, а сам цианид при изменении условий окисляется до цианата. Уровень растворенного кислорода, измеряемый на выходе из резервуара, должен оставаться выше 5 мг/л, а в большинстве хорошо эксплуатируемых контуров целевой показатель составляет от 6 до 8 мг/л. Ниже 4 мг/л кинетика выщелачивания резко падает, и углерод просто ждет золота, которое не высвобождается. Барботирование воздухом также удаляет цианистый водород, если pH может упасть, поэтому контроль pH на уровне от 10 до 11 с помощью извести и достаточного количества кислорода осуществляется вместе, а не отдельно.

Перегородки и положение барботера определяют структуру потока

Барботер, расположенный непосредственно под крыльчаткой, обеспечивает хорошее рассеивание газа, но плохой оборот сверху вниз. Барботер, помещенный внутри вытяжной трубы, обеспечивает сильную циркуляцию, но рискует заблокировать газ, если скорость воздуха будет слишком высокой. Надежная конструкция угольного резервуара представляет собой центральную вытяжную трубу с барботером внутри нее, четырьмя перегородками на стенках и зазором между крыльчаткой и днищем, составляющим 0,3–0,5 диаметра крыльчатки.

Определение размера резервуара: плотность пульпы, время удерживания и рабочий объем

Почти каждая ошибка определения размера в контуре выщелачивания связана с смешиванием объема пульпы с тоннажем твердых веществ. Проработайте числа в этом порядке, и размеры резервуара выпадут, и для споров останется мало места.

1. Возьмем сухой корм, например 500 т/сут.
2. Разделите на долю твердых веществ по массе, например 40 процентов, и получите 1250 т/день суспензии.
3. Разделите на удельный вес суспензии, обычно от 1,40 до 1,50 при этой плотности, что дает около 860 м³/сутки пульпы.
4. Умножьте на необходимое время выдержки, например 24 часа, и получите 860 м³ рабочего объема.
5. Разделите на количество ступеней, например восемь, и получите примерно 108 м³ на резервуар.
6. Добавьте от 10 до 15 процентов надводного борта над уровнем мякоти и объема конуса под ним.

При соотношении высоты к диаметру 1,2 рабочий объем в 108 м³ соответствует резервуару диаметром около 4,8 м с прямой стороной 5,8 м. Если увеличить ту же нагрузку до 50 процентов твердых частиц, объем суспензии упадет примерно на одну пятую, что будет выглядеть как экономия, пока вы не обнаружите, что мешалке теперь требуется заметно больший крутящий момент, а углерод с трудом остается диспергированным в более тяжелой пульпе.

Два практических правила уберегают инженеров от неприятностей. Во-первых, никогда не проектируйте последнюю стадию на время удержания менее трех часов; последний резервуар имеет наименьший золотой тенор, и ему требуется время, чтобы достичь хвостового значения. Во-вторых, поддерживайте соотношение диаметра бака к диаметру рабочего колеса в пределах от 2,5 до 3,5. За пределами этой зоны либо крыльчатка слишком мала, чтобы перемещать весь объем, либо резервуар слишком узок, чтобы создать стабильный контур циркуляции.

Управление выбросами углерода внутри резервуара

Активированный уголь – самый дорогой расходный материал в схеме и его легче всего повредить. Стандартным сортом для извлечения золота является уголь из скорлупы кокосового ореха размером 6×12 меш, достаточно твердый, чтобы выдержать тысячи циклов переноса, и достаточно быстрый по кинетике, чтобы загружаться за несколько часов. Концентрация в мякоти обычно составляет от 10 до 25 г/л. Более высокие концентрации сокращают время загрузки, но увеличивают истощение, нагрузку на скрининг и количество углерода, циркулирующего при элюировании.

Погрузка в поезд происходит по той же логике противотока, что и золотой тенор, но в обратном порядке:

Три рабочих привычки защищают этот профиль. Подавайте углерод достаточно часто, чтобы ни одна ступень не требовала загрузки более 1500 г/т за цикл. Поддерживайте межступенчатые экраны в достаточной чистоте, чтобы расчетная концентрация углерода в каждом резервуаре фактически соответствовала концентрации, которую вы измеряете. И промывайте углерод кислотой перед элюированием, когда присутствует кальций или накипь, потому что карбонатная корка на поверхности блокирует поры гораздо эффективнее, чем когда-либо их заполняет комплекс золота. Регенерация при температуре от 650 до 750 °C во вращающейся печи восстанавливает большую часть активности, а растения, которые отслеживают активность как число, а не как ощущение, обычно сохраняют углерод в эксплуатации в течение нескольких лет, прежде чем заменить его.

Справочник рабочих параметров для резервуаров CIL и CIP

Устранение неполадок: восемь неисправностей, обнаруженных в реальных резервуарах для выщелачивания

• Шлифование в конусе. Грубые твердые частицы оседают из-за того, что скорость наконечника упала после регулировки крыльчатки или из-за того, что барботер заблокировал и отключил пневматический подъемник. Прежде чем прикасаться к рудной смеси, проверьте потребляемую мощность по сравнению с базовыми параметрами при вводе в эксплуатацию.
• Уголь на переливе. Либо удерживающее сито имеет отверстие, либо уровень пульпы превышает верхнюю часть сита, либо скорость потока превысила пропускную способность сита. В большинстве случаев диафрагма экрана не является проблемой; уровень мякоти есть.
• Короткое замыкание. Пульпа перемещается от входа к выходу быстрее, чем предусмотрено расчетным удержанием, поскольку перегородки отсутствуют или вход и выход расположены слишком близко. Трассирующий тест разрешает спор во второй половине дня.
• Углеродное загрязнение. Грузоподъемность падает даже при добавлении свежего углерода. Карбонат кальция, гипс и масло из контура мельницы блокируют поры; Промывка кислотой и более строгий контроль масла решают эту проблему.
• Кислородное голодание на дне. Отверстия барботера забиваются накипью, поскольку воздух не осушается или кольцо находится в зоне медленного потока. Растворенный кислород, регистрируемый на каждой стадии, выявляет это задолго до того, как восстановление упадет.
• Превышение штрафов по углероду. Износ увеличивается, когда скорость наконечника превышает 5 м/с, когда уголь переносится центробежными насосами вместо эрлифтов или когда уголь слишком мягкий для этой работы.
• Ослепление экрана. Древесная щепа, волокно и грубая слюда затыкают отверстия. Промывка сеток с помощью водопровода низкого давления во время каждой подачи занимает несколько минут и экономит этап.
• Вибрация и выход из строя вала. Обычно это скопление твердых частиц на одной из лопаток рабочего колеса после остановки или достижение критической скорости во время запуска. Запирание вала и проверка биения при каждом ремонте предотвращают большую часть проблем.

Два из них заслуживают особого упоминания в качестве золотых трасс. При добыче руды половина дела состоит в том, чтобы углерод вошел в контакт с растворенным золотом раньше, чем это произойдет с углеродистым веществом, поэтому интенсивность смешивания в первом резервуаре и концентрация углерода имеют большее значение, чем что-либо ниже по потоку. При реконструкции и расширении обогатительной фабрики на Соломоновых островах, последовавшей за модернизацией процесса извлечения золота, время удерживания и конфигурация резервуаров были переработаны, а не просто масштабированы, поскольку добавление объема резервуара в замкнутую цепь умножает затраты без увеличения извлечения.

Материалы и механические детали, вызывающие простои

Смачиваемая сторона резервуара для выщелачивания находится в горячей, щелочной, абразивной, содержащей хлорид пульпе, и эта комбинация исключает большинство сокращений. Корпуса из углеродистой стали с резиновой прокладкой толщиной от 3 до 6 мм или правильно нанесенной эпоксидной системой подходят для большинства золотых цепей. Если уровень хлоридов становится высоким или руда обрабатывается кислотными промывками, нержавеющая сталь 304 или 316L становится более дешевым вариантом в течение десяти лет, даже если первый счет будет выше.

Рабочее колесо — это компонент, от которого зависит стоимость технического обслуживания. Отливки с высоким содержанием хрома хорошо выдерживают воздействие абразивной массы, сталь с резиновым покрытием поглощает удары посторонних материалов, а сталь 316L выдерживает агрессивную химию. Валу необходима резиновая втулка или втулка из полиэтилена высокой плотности на линии пульпы, поскольку именно здесь начинается коррозионная усталость и начинается большинство отказов вала. Коробки передач обычно рассчитаны на пусковой крутящий момент с полным баком осадка; Коробка передач, выбранная только на основе рабочего крутящего момента, представляет собой коробку передач, ожидающую выхода из строя при первом отключении питания.

Детали, которые кажутся незначительными на рисунке в полевых условиях. К этой категории относятся сливной клапан, достаточно большой для опорожнения резервуара за смену, люк для доступа над линией пульпы, подъемные проушины, рассчитанные на сборку крыльчатки, а также желоб со съемной крышкой, позволяющий добраться до заблокированного экрана без строительных лесов. Заводы, которые покупают только по цене, обычно обнаруживают эти детали во время первой незапланированной остановки.

Что указать при заказе резервуара для выщелачивания или адсорбции

Четкий запрос дает полезную цитату. Неясные получают танковый снаряд с угаданной мешалкой, а догадка всегда консервативна, а значит дорога.

1. Пропускная способность по сухим твердым веществам в тоннах в сутки, расчетные и максимальные значения.
2. Удельный вес твердых веществ и целевой диапазон плотности пульпы по весу.
3. Требуемое время удерживания для каждого этапа и общее количество этапов.
4. Распределение частиц по размерам, особенно верхнего размера и мелкой фракции, которые определяют скорость только что приостановленного процесса.
5. Диапазоны доз цианида и извести, окно pH и целевое значение растворенного кислорода.
6. Размер углерода, концентрация и ожидаемая нагрузка при элюировании.
7. Отчет о химических анализах, включающий хлориды, сульфаты и любые кислотные промывки, запланированные для контура.
8. Ограничения по планировке: доступная площадь, высота над уровнем моря, уровень фундамента и необходимое падение каскада.
9. Напряжение и частота источника питания, а также предназначен ли преобразователь частоты.
10. Условия на месте, включая высоту, температуру окружающей среды и сейсмическую классификацию.

Об одном пункте постоянно забывают и он постоянно дорожает: концентрация свободного цианида в целлюлозе. Он меняет выбор эластомера для накладок и втулок, а также меняет рекомендации по качеству углерода. Другой вариант — предполагаемая стратегия обслуживания. Заводу, который планирует проверять рабочие колеса каждые шесть месяцев, нужны люки большего размера и лучший доступ, чем заводу, который планирует работать без перерыва в течение двух лет.

Для медно-золотых и полиметаллических схем резервуар для выщелачивания редко стоит особняком. Аньхойский медно-золотоколчеданный проект является полезным справочным материалом, поскольку стадии выщелачивания и адсорбции должны были рассчитываться с учетом флотационного концентрата, а не сырой руды, а реология пульпы из этого концентрата в большей степени определяла выбор рабочего колеса, чем качество головки. Покупатели, сравнивающие предложения, должны запросить конкретный расчет смешивания для каждой мешалки, а не только мощность в киловаттах.

Ввод в эксплуатацию трассы: первые тридцать дней

При вводе в эксплуатацию линии выщелачивания в первую очередь речь идет о воде и твердых веществах, а не о золоте. Последовательность действий, позволяющая избежать большинства ранних повреждений, выглядит следующим образом:

1. Прежде чем закрывать футеровку, проведите гидроиспытание каждой оболочки и желоба, а затем повторно проверьте момент затяжки фланцев после первого теплого дня.
2. Запустите каждую мешалку в воде на четыре часа, регистрируя вибрацию, температуру подшипников и ток двигателя на расчетном уровне.
3. Проверьте распределение воздуха в барботере, наблюдая за характером кипения на поверхности резервуара, а не считывая показания расходомера.
4. Вводите твердые частицы на уровне 15–20 процентов и увеличивайте плотность до расчетной в течение нескольких дней, наблюдая за давлением в конусе и током рабочего колеса.
5. Добавляйте углерод только после того, как плотность пульпы станет стабильной, а затем убедитесь, что сита удерживают его при расчетном расходе.
6. Заранее установите порядок отбора проб: содержание раствора и свободный цианид на каждой стадии, растворенный кислород на каждом выходе, концентрацию углерода в каждом резервуаре.
7. Запишите базовые показатели вибрации и мощности при расчетной производительности; каждое последующее решение по техническому обслуживанию должно сравниваться с этим базовым уровнем.

Самая распространенная ошибка при вводе в эксплуатацию — запуск с полной плотностью в первый же день. Осевшие твердые частицы при холодном запуске могут заблокировать рабочее колесо в течение нескольких секунд, а возникающее в результате повреждение вала задерживает выход на рабочий режим на несколько недель.

Вопросы, которые покупатели задают чаще всего