авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

Физико-химическое обоснование рациональной технологии сульфидизирующего обжига труднообогатимой золотосодержащей арсенопиритной руды

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Палеев Павел Леонидович

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

РАЦИОНАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ

СУЛЬФИДИЗИРУЮЩЕГО ОБЖИГА

ТРУДНООБОГАТИМОЙ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩЕЙ

АРСЕНОПИРИТНОЙ РУДЫ

Специальность: 25.00.13 – Обогащение полезных ископаемых

А в т о р е ф е р а т

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Чита - 2008

Работа выполнена в лаборатории химии и технологии природного сырья

Байкальского института природопользования Сибирского отделения РАН

Научный руководитель кандидат технических наук, доцент

Гуляшинов Анатолий Никитич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Карасев Константин Иванович;

кандидат технических наук, доцент

Костромина Ирина Владимировна

Ведущая организация: ООО Управляющая компания «ЗабНИИ-инвест», ООО «ЗабНИИ-технология»

Защита состоится 16 декабря 2008 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.299.01 при Читинском государственном университете: г. Чита, ул. Александро-Заводская, 30, ЧитГУ, зал заседаний ученого совета

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим высылать по адресу: 672039, г. Чита, ул. Александро-Заводская, 30, ЧитГУ, ученому секретарю Совета

Факс: (3022) 41-64-44; Web-server: www.chitgu.ru; E-mail: root@chitgu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Читинского государственного университета

Автореферат разослан 15 ноября 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

канд. геол.-минерал. наук Н.П. Котова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В современных условиях увеличения объемов производства золота горнодобывающая промышленность вынуждена вовлекать в переработку труднообогатимое мышьяксодержащее (арсенопиритное) сырье и как сопутствующий компонент извлекать мышьяк из недр в составе добываемых руд. В Забайкалье имеются большие запасы руд, содержащих тонкое и дисперсное золото. Золото в этих рудах находится в тесной ассоциации с арсенопиритом, входя в структуру в виде тонковкрапленных или эмульсионных ассоциаций. Данные руды представляют собой крупный сырьевой источник получения золота.

При технологическом переделе проблема вывода мышьяка, усложняющего технологию извлечения металлов, ухудшающего качество товарной продукции и загрязняющего окружающую среду, а также его дальнейшая утилизация является весьма актуальной задачей. По этой причине необходима комплексная переработка сырья с переводом мышьяка в малотоксичный продукт, его безопасное захоронение, а также поиск путей использования мышьяка в качестве исходного материала для производства нетоксичной многотоннажной продукции.

Из отходов мышьяка в естественных условиях устойчивы и могут складироваться без захоронения арсениды железа, скородит и сульфиды мышьяка. Последние – наиболее концентрированные по содержанию основного компонента и компактны по объему. Они относятся к IV классу опасности.

Анализ существующих технологий, использующих обжиг при переработке упорных золотосодержащих арсенопиритных руд и концентратов, показывает, что они страдают существенными недостатками: сложное технологическое оборудование; использование в качестве сульфидизатора чистого пирита, дорогостоящей элементарной серы и необходимость дополнительного процесса доокисления остаточной серы на выходе огарка из печи; недостаточное вскрытие арсенопирита и выделение из него мелкого и тонкого золота и неполное удаление мышьяка. Получаемые отвальные материалы, содержат арсенаты кальция или железа, которые при хранении растворяются и загрязняют окружающую среду.

Поэтому требуется усовершенствование процесса обжига для создания рациональной технологии переработки данного сырья, которая бы позволила решить экологический вопрос – перевести мышьяк в малотоксичную сульфидную форму.

Одним из способов перевода мышьяка в малотоксичную сульфидную форму и утилизации его с минимальным отрицательным воздействием на окружающую среду является обжиг арсенопиритных руд в атмосфере перегретого водяного пара с серосодержащим агентом. Процесс сопровождается декрипитацией минералов, что значительно улучшает дальнейшее выделение золота. При обжиге арсенопирита в атмосфере перегретого водяного пара мышьяк выделяется в виде оксидов. Сульфидирование оксидов мышьяка возможно продуктом диссоциации пирита – серой.

Диссертационная работа выполнялась в рамках программы фундаментальных исследований лаборатории химии и технологии природного сырья БИП СО РАН «Проект 17.1. Разработка физико-химических основ направленной модификации минералов при вскрытии и глубокой переработке труднообогатимого и техногенного сырья, содержащего благородные металлы (№ Г.Р. 0120.0 406607), при поддержке программы отделения химии и новых материалов (ОХНМ) РАН по теме 4.6.2. «Физико-химические основы получения искусственных концентратов в процессах комплексной химико-металлургической переработки труднообогатимых руд цветных, редких и благородных металлов» и интеграционного проекта № 161 СО РАН «Новые и нетрадиционные типы золоторудных месторождений Сибири: геология, геохимия, технология», Блок 4 – «Технология и экология. Изучение процессов комплексной переработки коренных (упорных) золотосодержащих руд месторождений Сибири».

Научная идея работы обжиг золотосодержащей арсенопиритной руды в атмосфере перегретого водяного пара с сульфидизатором позволит максимально выделить мышьяк в малотоксичной сульфидной форме и повысить степень извлечения золота.

Цель работы. Физико-химическое обоснование рациональной технологии сульфидизирующего обжига арсенопиритсодержащей руды в атмосфере перегретого водяного пара.

Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:

1. Термодинамическое моделирование сульфидизирующего обжига арсенопирита в атмосфере перегретого водяного пара.

2. Выявление кинетических особенностей обжига арсенопиритсодержащей руды.

3. Установление оптимальных режимов обжига арсенопиритсодержащей руды в атмосфере перегретого водяного пара с пиритным концентратом.

4. Обоснование предложенной рациональной технологической схемы переработки золотосодержащей арсенопиритной руды.

5. Технико-экономическая оценка предлагаемой технологической схемы переработки арсенопиритной руды.

Объект исследования - золотосодержащая арсенопиритная руда Карийского рудного поля, участок – Сульфидный (Восточное Забайкалье).

В руде содержится: золота 44,5 г/т, серебра 26,2 г/т, при содержании арсенопирита до 55 % и пирита до 20 %.

Предмет исследования - процесс деарсенизации золотосодержащей арсенопиритной руды при обжиге в атмосфере перегретого водяного пара.

Методы исследований. Термодинамическое моделирование с использованием программного комплекса «Астра-4/рс»; экспериментальные исследования процесса обжига. Анализ исходной руды и продуктов обогащения проводился посредством минералогического, химического, рентгенофазового, пробирного, фотоколориметрического методов анализа. Обработка результатов исследований выполнена с применением методов математической статистики и пакета прикладных программ Microsoft Excel.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Впервые дана оценка термодинамического равновесия процесса взаимодействия арсенопирита с пиритом в атмосфере перегретого водяного пара в интервале температур 673-1173 К. Установлена возможность вывода мышьяка в малотоксичной сульфидной форме при обжиге арсенопирита с сульфидизатором в атмосфере перегретого водяного пара, и определены поля устойчивости образующихся сульфидов мышьяка.

2. Выявлены кинетические особенности, определяющие эффективность обжига арсенопирита в атмосфере перегретого водяного пара, при этом установлено, что процесс деарсенизации проходит в диффузионной области.

3. Экспериментально подтверждено, что арсенопирит в атмосфере перегретого водяного пара в присутствии пирита разлагается с образованием пирротина и магнетита и выделением дисульфида мышьяка. Процесс сопровождается декрипитацией минералов, что позволяет вскрыть мелкое и тонкое золото из арсенопирита.

4. Выявлены рациональные режимы обжига арсенопирита в атмосфере перегретого водяного пара с сульфидизатором (пиритным концентратом с содержанием серы не менее 35 %).

Достоверность научных положений обеспечена представительным объемом лабораторных исследований, подтверждена удовлетворительной сходимостью расчетных и экспериментально полученных данных, обеспечивающих 80-85 % надежности, а также получением патента на изобретение.

Личный вклад автора состоит в:

- проведении термодинамических расчетов процесса взаимодействия арсенопирита с пиритом в атмосфере перегретого водяного пара;

- экспериментальных исследованиях по изучению кинетики процесса обжига арсенопиритсодержащей руды в атмосфере перегретого водяного пара;

- выявлении рациональных параметров эффективности процесса сульфидизирующего обжига арсенопиритсодержащей руды в атмосфере перегретого водяного пара;

- технико-экономической оценке технологии переработки арсенопиритсодержащей руды в атмосфере перегретого водяного пара;

- оформлении заявки на получение патента на изобретение.

На защиту выносятся следующие научные положения:

1. Термодинамическим моделированием процесса сульфидизирующего обжига арсенопирита показана возможность образования соединений мышьяка в малотоксичной сульфидной форме – As2S3 (трисульфид) и As4S4 (тетрасульфид), что позволит перевести соединения мышьяка из одного класса опасности в другой, менее опасный.

2. Эффективность удаления мышьяка в газовую фазу определяется особенностью протекания процесса в диффузионной области и, главным образом, зависит от температуры и продолжительности обжига. Зависимость степени деарсенизации от продолжительности обжига удовлетворительно описывается уравнением Ерофеева – Колмогорова.

3. Предложена технология вывода мышьяка в малотоксичной сульфидной форме при переработке труднообогатимой золотосодержащей руды, включающая обжиг с сульфидизатором (некондиционным пиритным концентратом с содержанием серы не менее 35 %), которая позволяет частично утилизировать токсичные отходы, содержащие пирит, при эффективном извлечении золота.

Практическая значимость работы:

- обоснованы рациональные технологические режимы эффективного сульфидирования мышьяка арсенопирита продуктами термического разложения пирита;

- разработана патентозащищенная технологическая схема переработки золотосодержащей арсенопиритной руды, позволяющая выводить мышьяк из технологического передела в малотоксичной сульфидной форме и повысить извлечение золота из упорных золотомышьяковых руд, а также снизить потери золота с отвальными хвостами и дополнительно вовлечь в эксплуатацию техногенное сырье с утилизацией пиритсодержащих отходов.

Реализация результатов работы:

1. Основные научные результаты вошли в отчет по интеграционному проекту № 161 СО РАН «Обжиг золотомышьяковых концентратов в атмосфере пара с выводом сульфидов мышьяка».

2. Разработанные физико-химические основы технологии обжига в атмосфере перегретого водяного пара рекомендованы к использованию на предпроектной стадии работ применительно к Pb-Zn рудам Озерного месторождения.

3. Выданы рекомендации ГФУП «Бурятгеоцентр» для технико-экономического обоснования кондиций разведки и последующего освоения запасов «упорных» руд золотомышьякового, золото-колчеданного и иных минеральных типов.

3. Основные научные и практические результаты выполненных исследований вошли в лекционный и лабораторный курс по специальным методам обогащения на кафедре «Обогащение полезных ископаемых и вторичного сырья» ЧитГУ.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

  1. Всероссийском симпозиуме «Химия: фундаментальные и прикладные исследования, образование» (Хабаровск, 2002);
  2. Международной научно-практической конференции «Новые технологии добычи и переработки природного сырья в условиях экологических ограничений» (Улан-Удэ, 2004);
  3. II-IV-ой школе-семинаре молодых ученых «Проблемы устойчивого развития региона» (Улан-Удэ, 2001, 2004, 2007);
  4. Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Новые технологии добычи и переработки природного сырья в условиях экологических ограничений» (Улан-Удэ, 2004);
  5. Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Анализ состояния Байкальской природной территории: минерально-сырьевой комплекс» (Улан-Удэ, 2006);
  6. Всероссийской научно-практической конференции «Молодые ученые Сибири» (Улан-Удэ, 2006);
  7. Международной научно-практической конференции, посвященной 50-летию Бурятского ордена Трудового Красного Знамени геологического управления «Проблемы геологии, минеральных ресурсов и геоэкологии Западного Забайкалья» (Улан-Удэ, 2007);
  8. III Международной научно-практической конференции, посвященной году планеты Земля и 85-летию Республики Бурятия «Приоритеты и особенности развития Байкальского региона» (Улан-Удэ, 2008).

Публикации. Основное содержание работы изложено в 15 опубликованных научных работах, из них 1 публикация в издании, входящем в перечень ВАК Минобрнауки России и один патент РФ на изобретение.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего 129 библиографических источника, и содержит 121 страницу, включая 19 рисунков, 24 таблицы и 4 приложения.

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследования.

В первой главе представлены результаты оценки современного состояния проблемы вывода и захоронения мышьяка при переработке минерального сырья, проведен обзор современных методов переработки золотосодержащих арсенопиритных руд и концентратов. Дан сравнительный анализ рассмотренных технологий. Показаны проблемы, возникающие при переработке золотосодержащих арсенопиритных руд и концентратов, связанные с утилизацией мышьяковистых соединений и решением ряда экологических вопросов.

Во второй главе изучены термодинамические основы и проведено моделирование обжига арсенопирита с сульфидизатором в атмосфере перегретого водяного пара с помощью термодинамического программного комплекса «Астра-4/рс».

В третьей главе выявлены основные кинетические особенности обжига золотосодержащей арсенопиритной руды в атмосфере перегретого водяного пара.

В четвертой главе даны результаты по выявлению оптимальных режимов обжига арсенопиритсодержащей руды с сульфидизатором в атмосфере водяного пара, обеспечивающие максимальное удаление мышьяка в малотоксичной сульфидной форме.

В пятой главе на основе проведенных исследований предложена рациональная технологическая схема переработки золотосодержащей арсенопиритной руды и выполнена технико-экономическая оценка предлагаемого способа переработки.

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю с.н.с., к.т.н., доценту Гуляшинову А.Н., заведующей лабораторией химии и технологии природного сырья БИП СО РАН, с.н.с., к.х.н. Хантургаевой Г.И. и н.с., к.т.н. Антроповой И.Г. за консультации, всему коллективу лаборатории химии и технологии природного сырья БИП СО РАН за поддержку и помощь при подготовке диссертации, а также заведующему кафедрой «ОПИ и ВС» ЧитГУ, д.т.н., профессору Мязину В.П. за помощь в доработке и подготовке диссертации к защите.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Основные результаты исследований отражены в следующих научных положениях.

1. Термодинамическим моделированием процесса сульфидизирующего обжига арсенопирита показана возможность образования соединений мышьяка в малотоксичной сульфидной форме As2S3 (трисульфид) и As4S4 (тетрасульфид), что позволит перевести соединения мышьяка из одного класса опасности в другой, менее опасный.

Термодинамический расчет системы FeAsS-FeS2-H2O проводили в интервале температур 673-1173 К в зависимости от расхода FeS2 и H2O на 1 моль FeAsS (рис. 1- 4).

При взаимодействии 1 моля арсенопирита с 1 молем пирита и 1 молем воды (рис. 1) при температуре 673 К мышьяк выделяется в конденсированной фазе в форме металлического мышьяка. Увеличение температуры обжига до 873 К приводит к увеличению в возгонах количества тетрасульфида мышьяка As4S4 от 2 до 24,5 %. При температуре процесса 873 К металлический мышьяк отсутствует.

Мышьяк, помимо тетрасульфида в газовой фазе, представлен As4 (0,3 %), As4O6 (до 0,2 %), при данной температуре пирит полностью модифицируется в пирротин (FeS). При температуре процесса 973 К содержание тетрасульфида мышьяка несколько падает (до 16,8 %). Дальнейшее увеличение температуры до 1173 К также приводит к уменьшению содержания образующегося сульфида мышьяка.

Установлено что, для полного извлечения мышьяка в сульфидной форме 1 моля пирита недостаточно. Увеличение количества сульфидизатора до 1,5 молей (рис. 2) приводит к выделению мышьяка в сульфидных формах при температуре 973-1073 К. Сульфиды мышьяка представлены трисульфидом до 70 % в конденсированной фазе и тетрасульфидом до 30 % в газовой фазе. При увеличении температуры до 1073 К конденсированная фаза трисульфида мышьяка исчезает. Мышьяк представлен в виде As4S4, AsS и As4.

 Рис 1. Равновесный состав при взаимодействии 1М FeAsS с 1М FeS2 и 1М H2O: k - конденсированное-0

Рис 1. Равновесный состав при взаимодействии 1М FeAsS с 1М FeS2 и 1М H2O:

k - конденсированное состояние

 Равновесный состав при взаимодействии 1М FeAsS с 1,5М FeS2 и 1М H2O Увеличение-1

Рис. 2. Равновесный состав при взаимодействии 1М FeAsS с 1,5М FeS2 и 1М H2O

Увеличение количества сульфидизатора до 2 молей (рис. 3) несколько расширяет температурный диапазон существования трисульфида As2S3(к) - от 973 до 1073 К.

Увеличение количества молей воды влияет на образование трисульфида мышьяка, который при избыточном содержании воды не образуется. Из рис. 4 видно, что при 973 К мышьяк возгоняется в виде тетрасульфида.



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.