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 | 4 |

Повышение извлечения золота из упорного сырья на основе применения магнитно-импульсной обработки

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Кошель Екатерина Алексеевна

повышение извлечения золота из упорного сырья на основе применения магнитно-импульсной обработки

Специальность 25.00.13 – «Обогащение полезных ископаемых»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва

2011

Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии «Центральный научно-исследовательский геологоразведочный институт цветных и благородных металлов» (ФГУП ЦНИГРИ)

в отделе обогащения минерального сырья

Научный руководитель доктор технических наук Седельникова Галина Васильевна
Официальные оппоненты профессор, доктор технических наук Вигдергауз Владимир Евельевич кандидат технических наук Литвинцев Эдуард Григорьевич

Ведущая организация – Московский государственный горный университет МГГУ

Защита состоится «12» апреля 2011г. в 14 час. 00 мин на заседании диссертационного совета Д 002.074.01 при Институте проблем комплексного освоения недр Российской академии наук по адресу: 111020, г. Москва, Крюковский тупик, д.4; тел./факс 8 (495) 360-89-60

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять в адрес совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке УРАН ИПКОН РАН.

Автореферат разослан « 10 » марта 2011г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук Папичев В.И.

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Значительный удельный вес (до 30%) в запасах рудного золота занимают месторождения с упорными рудами, переработка которых малоэффективна с применением традиционной технологии извлечения золота цианированием. В последние годы выявлены и разведываются новые объекты с упорными рудами, лицензионная и инвестиционная привлекательность которых будет во многом определяться качеством сырья и наличием эффективных технологий извлечения драгоценных металлов из руд, поэтому проблема разработки эффективной экологически безопасной технологии извлечения драгоценных металлов из упорного сырья является актуальной.

В России и за рубежом проводится широкий комплекс исследований по разработке и внедрению в промышленность нетрадиционных методов переработки упорного сырья благородных металлов: окислительный обжиг, автоклавное и бактериальное выщелачивание, ультратонкое измельчение, энергетические воздействия. К последним относятся различные методы обработки: ускоренными электронами, ультразвуком, мощными электромагнитными импульсами, а также сверхвысокочастотная и магнитно-импульсная обработки и др.

Большой вклад в изучение и развитие методов энергетических воздействий на минеральное сырье внесли отечественные и зарубежные ученые: И.Н. Плаксин, В.И. Ревнивцев, В.А. Чантурия, С.А. Гончаров, Л.П. Старчик, Г.Я. Новик, М.Г. Зильбершмидт, Т.С. Юсупов, В.Е. Вигдергауз, И.Ж. Бунин, В.Д. Лунин, П.П. Ананьев, В.П. Бруев, В.И. Курец, Г.В. Седельникова, Г.С. Крылова, В.И. Соловьев, В.В. Коростовенко, В.М. Петров, В.Ю. Иванов, А.С. Самерханова, K.E. Haque, S.W. Kingman и др.

Одним из перспективных методов энергетического воздействия является магнитно-импульсная обработка (МИО), которая характеризуется низкими затратами электроэнергии 0,3-0,5 кВт/т.

В МГГУ под руководством профессора С.А.Гончарова совместно с сотрудниками НП «Центр высоких технологий» изучаются закономерности процесса МИО, а также механизм разупрочнения минеральных комплексов с помощью МИО применительно, в основном, к железорудному сырью – железистым кварцитам. Показано, что МИО железистых кварцитов позволяет в процессе измельчения увеличить выход готового класса, повысить извлечение железа, а также снизить энергоемкость измельчения.

По сравнению с железорудным сырьем процесс МИО в меньшей мере изучен применительно к другим видам минерального сырья, в т.ч. благородных металлов. Результаты предварительных исследований свидетельствуют о том, что использование магнитно–импульсной обработки является перспективным методом вскрытия упорного золота, позволяющим повысить технико-экономические показатели переработки руд, поэтому тема диссертационной работы является актуальной.

Цель работы – научное обоснование и разработка энергосберегающей технологии переработки золотосодержащего сырья на основе применения магнитно-импульсной обработки (МИО), обеспечивающей повышение извлечения золота из упорных руд и концентратов.

Основная идея работы заключается в использовании магнитно-импульсной обработки для деструкции и разупрочнения минеральных комплексов и вскрытия упорного золота перед цианированием.

Основные задачи исследований:

- изучение вещественного состава упорных золотосульфидных концентратов;

- исследование механизма дезинтеграции и разупрочнения минеральных комплексов упорных концентратов под воздействием МИО;

- экспериментальное изучение влияния МИО на электрофизические, механические, физико-химические, технологические свойства и состояние поверхности минералов упорных золотосодержащих концентратов;

- обоснование оптимальных режимов МИО упорных концентратов с целью повышения извлечения золота в процессе последующего цианирования;

- разработка и апробация технологии переработки упорных золотосодержащих концентратов с применением МИО.

Объекты исследований упорные золотосульфидные руды и концентраты.

Методы исследований: анализ и обобщение литературных источников, теоретическое обоснование процессов дезинтеграции и разупрочнения минеральных комплексов с помощью МИО, изучение вещественного состава концентрата с применением комплекса физико-химических методов исследований: рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия, электронная микроскопия, потенциометрия, масс-спектрометрический и атомно-эмиссионный с индуктивно связанной плазмой, минералогический, гранулометрический и рентгенофазовый, пробирный, атомно-абсорбционный методы анализов, лабораторные и укрупненно-лабораторные испытания, статистические методы обработки экспериментальных данных.

Научная новизна работы:

- установлена тесная ассоциация тонковкрапленного золота с пиритом и частично с кварцем, определяющая низкое извлечение золота при цианировании упорных концентратов, наличие минеральных комплексов пирита и кварца с магнитновосприимчивыми минералами – гематитом и магнетитом, взаимодействие которых с электромагнитным полем при магнитно-импульсной обработке вызывает разупрочнение минеральных составляющих и повышение извлечения золота при цианировании;

- предложен механизм разупрочнения золотосульфидного концентрата в процессе МИО, заключающийся в возникновении сдвиговых и сжимающих напряжений в минеральных комплексах за счет явления магнитострикции, а также деформаций в кристаллической решетке пирита вследствие возникновения заряженных дислокаций;

- впервые экспериментально установлено, что под действием электромагнитного поля, создаваемого МИО, изменяются удельное сопротивление и электродный потенциал пирита; на его поверхности образуются микротрещины и окисленные соединения, состоящие из оксидов железа, элементной и сульфатной серы, увеличивается выход тонких классов, пористость, что подтверждает наличие разупрочняющего эффекта;

- показано, что повышение извлечения золота при цианировании предварительно обработанных МИО упорных золотосульфидных концентратов достигается за счет разупрочнения минеральных комплексов, образования дополнительных пор и микротрещин, улучшающих доступ цианистого раствора к золоту.

Практическая ценность работы заключается в том, что на основании теоретических и экспериментальных исследований разработана энергосберегающая технология извлечения драгоценных металлов из упорного золотосодержащего сырья на основе магнитно-импульсной обработки, обеспечивающая повышение извлечения золота при цианировании.

Реализация результатов работы. Разработанная технология с применением МИО проверена на обогатительной фабрике при цианировании концентрата текущей переработки руды месторождения Кумтор: достигнуто повышение извлечения золота от 1 до 2% в зависимости от исходного содержания золота в перерабатываемой руде. Ожидаемый экономический эффект составляет 1,9 млн. долл. США в год, что подтверждено выпиской из заключения АОЗТ «Кумтор Оперейтинг Компани».

Личный вклад автора заключается в проведении аналитического обзора научно-технической информации о существующих методах переработки упорного золотосодержащего сырья, расчетов сжимающих и сдвиговых напряжений в пирите, магнетите, гематите и кварце, а также выполнении исследований по изучению влияния МИО на механические, электрохимические и технологические свойства концентратов, разработке техологии, анализе и обобщении полученных результатов, формулировании выводов.

Основные защищаемые положения:

- особенности состава золотосульфидных концентратов, связанные с наличием минеральных комплексов основного золотосодержащего минерала – пирита с магнитовосприимчивыми минералами – магнетитом и гематитом, взаимодействие которых с электромагнитным полем в процессе магнитно-импульсной обработки вызывает разупрочнение минеральных составляющих;

- механизм разупрочнения упорных золотосульфидных концентратов под влиянием МИО, заключающийся в образовании в процессе магнитострикции сдвиговых и сжимающих напряжений, приводящих к раскрытию минеральных комплексов и образованию микротрещин на их поверхности, а также под действием дислокаций и структурных напряжений в кристаллической решетке пирита, обладающего микропримесной дефектностью;

- изменение физических, механических, электрофизических и электрохимических свойств и состояния поверхности концентратов под действием МИО, приводит к окислению поверхности пирита, повышению электродного потенциала, пористости частиц концентрата и образованию микротрещин, что создает благоприятные условия для последующего растворения золота в процессе цианирования;

- технологические режимы переработки упорных золотосульфидных концентратов с использованием МИО, повышающие извлечение золота при цианировании определяются напряженностью магнитного и электрического полей, длительностью обработки и количеством импульсов.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, изложенных в диссертации, подтверждаются большим объемом экспериментальных исследований и укрупнено-лабораторных испытаний, использованием фундаментальных законов электродинамики, удовлетворительной сходимостью теоретических и экспериментальных результатов, использованием методов математической статистики.

Апробация работы: основные результаты работы и ее отдельные положения докладывались на научном симпозиуме «Неделя Горняка», Москва, МГГУ, 2003-2005гг., 2009г., 2010г., Плаксинские чтения 2003г., на Международной конференции молодых ученых и специалистов: «Проблемы освоения недр в ХХI веке глазами молодых», Москва, ИПКОН РАН, 2007г., 2008г., на XXV Международном конгрессе по обогащению полезных ископаемых, Австралия, Брисбен, сентябрь, 2010г.

Публикации: по теме диссертационной работы опубликовано 10 печатных работ, в том числе 6 работ в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, а также 1 патент РФ на изобретение.

Объем и структура работы: диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения, списка использованных источников из 168 наименований и приложения. Работа изложена на 149 страницах, содержит 38 рисунков, 23 таблицы.

Основное содержание работы

Во введении дано обоснование актуальности темы исследований, сформулированы цель, идея и задачи работы, научная новизна, практическое значение, основные защищаемые положения, приведены сведения о методах исследований, апробации работы и публикациях автора.

АНАЛИЗ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТ ПО СОВРЕМЕННЫМ МЕТОДАМ ПЕРЕРАБОТКИ УПОРНОГО ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ

Значительная часть запасов коренного золота составляют упорные руды, в которых золото находится в тонковкрапленном состоянии в сульфидах и породообразующих минералах. Размер частиц составляет от десятков микрон до десятых и тысячных долей микрона. Золото главным образом связано с пиритом и арсенопиритом, поэтому оно не растворяется при цианировании при стандартной крупности измельчения 80 - 95% -0,074 мм и даже при сверхтонком помоле. Для извлечения упорного золота необходимо перед цианированием предварительно разрушить сульфиды и «вскрыть» золото. Существующие технологии переработки упорного золотосодержащего сырья (окислительный обжиг, автоклавное выщелачивание, бактериальное окисление) позволяют извлекать из упорных руд и концентратов золото на уровне 82-97%, однако являются довольно сложными, требующими значительных энергозатрат и в ряде случаев неэкологичны.

Анализ современной литературы показывает, что применительно к переработке упорного золотосодержащего сырья широко исследуются новые энергетические методы воздействий: обработка ускоренными электронами, ультразвуковая, сверхвысокочастотная, мощными наносекундными электромагнитными импульсами и магнитно-импульсная. Два последних метода являются наиболее перспективными, т.к. относятся к энергосберегающим и экологически безопасным. Большой вклад в изучение этих методов внесли: В.А. Чантурия, И.Ж. Бунин, В.Д. Лунин, М.В. Рязанцева, С.А. Гончаров, П.П. Ананьев, В.П. Бруев, В.Ю. Иванов, А.С. Самерханова, Г.В. Седельникова, Г.С. Крылова и др.

Взаимодействие пучка ускоренных электронов с твердой поверхностью минерала приводит к ее ионизации. В зависимости от атомных весов элементов, попавших под пучок электронов, переданная энергия может отличаться на 1-1,5 порядка. В кристаллической решетке минерала могут происходить смещения атомов или образование вакансий. Это, в свою очередь, приводит к возникновению или развитию микродефектов, в особенности на межкристаллических контактах.

Использование пучка ускоренных электронов при переработке упорного гравитационно-флотационного золотомышьякового концентрата позволяет увеличить извлечение золота при цианировании на 10-15%, серебра на 10-20%.

К недостаткам этого метода относятся высокие капитальные затраты, технические трудности внедрения в действующие схемы обогащения и повышенный расход электроэнергии.

Ультразвуковая обработка минералов используется для направленного изменения магнитных, электрических, флотационных и даже гравитационных свойств с помощью ультразвуковых колебаний различной частоты в зависимости от технологических задач. В результате применения метода ультразвуковой обработки возникают дефекты структуры, преобразуются кристаллохимические свойства поверхностных слоев, и поверхности очищаются от примесей адгезионной природы.

Использование ультразвуковой обработки при кучном выщелачивании золота позволяет сократить продолжительность выщелачивания почти в 2 раза и повысить извлечение золота на 16%.

Однако в горнорудной промышленности ультразвук пока используется ограниченно.

При сверхвысокочастотной обработке (СВЧ) происходит неравномерный разогрев породы, содержащей проводящие и полупроводящие минералы. Минералы нагреваются, вызывая термонапряжения и, как следствие этого - трещины на стыках минеральных зерен.

Проведенные исследования по использованию СВЧ-поля для вскрытия сульфидных минералов, показали, что обработка пирит-арсенопиритного концентрата в СВЧ-поле в различных режимах способствовала дезинтеграции сульфидов и вскрытию золота. При цианировании концентрата извлечение золота в раствор повысилось с 63 до 90%, серебра с 40 до 70%. Извлечение золота выщелачиванием из сульфидно-кварцевой руды повысилось с 60 до 92% при СВЧ-нагреве до 300°С.

Однако этот метод имеет свои недостатки: выделение токсичной газовой фазы, оплавление материала, закрытие образовавшихся трещин, спекание минеральных частиц, необходимость применения высоко мощных генераторов, возможность обработки только сухих продуктов, сложность реализации в промышленных условиях, высокая энергоемкость процесса.

Исследования по применению мощных электромагнитных импульсов (МЭМИ) для вскрытия упорного золотосодержащего сырья проводятся в ИПКОН РАН под руководством академика В.А. Чантурия, совместно с институтами ИРЭ РАН и ЦНИГРИ.

В работах В.А. Чантурия и И.Ж. Бунина рассматривается механизм дезинтеграции минеральных частиц в результате МЭМИ, заключающийся в том, что концентрация и эффективное выделение энергии МЭМИ приводит к развитию каналов электрического пробоя, появлению микротрещин и поверхностных новообразований.

Обработку мощными электромагнитными импульсами проводят на различных типах минерального сырья: упорные руды и концентраты благородных металлов, техногенное сырье. Показана высокая эффективность МЭМИ при извлечении полезных ценных металлов в процессах: гравитации, флотации, цианирования, бактериального окисления.

Так, например экспериментальные исследования показали, что в результате предварительной обработки МЭМИ влажных хвостов обогащения Узельгинской фабрики извлечение золота при цианировании возрастает с 6,25 до 42,86%, из хвостов обогащения Учалинской обогатительной фабрики – с 12,86 до 36,67%.

Недостатками метода являются необходимость защитной экранизации зоны размещения генератора импульсов и ограничения по минимальному размеру материала – не более 0,1 мм и влажности не более 30%.

Исследования с применением магнитно-импульсной обработки, применимой для жидких сред, проводятся в МГГУ под руководством профессора С.А. Гончарова, при участии сотрудников НП «Центр высоких технологий», применительно к обработке железнорудного и золотосодержащего сырья.



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 





 
© 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.