Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Обезвреживание цианистых стоков золотоизвлекательных фабрик методом хлорирования

Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Ачинский филиал

Металлургия цветных металлов

КУРСОВАЯ РАБОТА

«Обезвреживание цианистых стоков золотоизвлекательных фабрик методом хлорирования»

Студент, Фа 10-07 _________ А.С.Прокопьева

номер группы подпись, дата инициалы, фамилия

Руководитель _________ Г.А. Соркинова.

подпись, дата инициалы, фамилия

Ачинск 2013

СОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………………………………………….……..3

2.Общая часть………………………………………………………..………..…..4

2.2. Технологическая схема переработки золотосодержащего сырья……....…7

2.3. Общая характеристика упорных руд и концентратов………………..…….9

3. Обезвреживание цианистых сточных вод………………………….….…….11

3.1. Состав сточных вод……………………………………………………..…..11

3.2. Методы обработки цианистых стоков золотоизвлекательных фабрик….12

4. Обезвреживание цианистых стоков золотоизвлекательных фабрик методом хлорирования…………………………………………………………….………13

5. Экологические проблемы и пути их решения………………………………16

6. Расчетное задание……………………………………………………………..18

7. Заключение…………………………………………………………………….

8. Список литературных источников…………………………………………..

ВВЕДЕНИЕ

Золото – драгоценный металл, атомный номер 79, атомная масса

196,9665. Цвет ярко-жёлтый до светло-жёлтого. Блеск металлический, усиливающийся с примесью серебра. Твёрдость составляет 2-3 по шкале Мооса. Ковкий, его плотность составляет 19,32 г/см³, t_пл1064,40 ⁰C. Химически весьма инертен, на воздухе не изменяется даже при нагревании. Золото обычно используется в виде сплавов с другими металлами. При сохранении основных свойств золота сплавы обладают большей твердостью и прочностью и позволяют его экономить. Из сплавов золота с платиной делают химически стойкую аппаратуру; из сплавов с платиной и серебром - электрические контакты для приборов ответственного назначения. Золото и его сплавы используют также для золочения, изготовления ювелирных изделий и зубных протезов. Содержание этого драгоценного металла в ювелирных изделиях, монетах, медалях выражают пробой. Благодаря своим уникальным свойствам, таким как однородность, делимость, портативность (большая стоимость при небольшом объеме и массе), на протяжении длительных исторических периодов золото выполняло роль всеобщего эквивалента, т.е. денег. В 1976 году Международным валютным фондом была закреплена новая валютная система, и металл утратил свою денежную функцию. Начался процесс демонетизации золота. Однако, несмотря на то, что в настоящее время ни в одной стране не обращаются золотые монеты, золото продолжает оставаться страховым фондом для приобретения резервных валют.

Целью данной курсовой работы является обезвреживание цианистых стоков золотоизвлекательных фабрик методом хлорирования.

ОБЩАЯ ЧАСТЬ

2.1. Характеристика золотосодержащего сырья.

Золотосодержащие руды по вещественному составу характеризуются большим разнообразием. В некоторых рудах более 90% по массе составляет кварц, в других наряду с кварцем преобладающими минералами являются оксиды железа(до 29%), карбонаты ( до 20 – 30%), барит (до 50 – 60%), турмалин (до 50%). Содержание сульфидов ( в основном FeS₂, Fe_nS_n+1) колеблется от 0 до 80%. В различных количествах в рудах присутствуют и многие другие минералы, а также вмещающие породы ( граниты, диориты, сланцы и др.). Руды значительно различаются также по гранулометрическому составу золота и ассоциации его с другими минералами.

В технологическом отношении важнейшими признаками,

определяющими характер золотосодержащих руд, является:

- наличие в рудах наряду с золотом других полезных компонентов,

имеющих промышленное содержание;

- содержание в рудах окисленных минералов по сравнению с

сульфидными, т.е. степень окисления руд;

- наличие в рудах компонентов, существенно осложняющих

технологию переработки;

- характер золота в рудах, в первую очередь крупность частиц.

По содержанию полезных компонентов руды разделяются на золотые,

золото – медные, золото – пиритные, золото – мышьяковые, золото- серебряные, золото – сурьмяные, золото – урановые и золото – полиметаллические.

К золото – полиметаллическим относят руды, имеющие, кроме золота,

еще две и более промышленноценных компонентов, например Cu, Pb, Zn, Ag, пирит, барит и др.

Руды, содержащие не менее 60% кварца и не более 12% глинозема,

часто используют в качестве флюсов на пирометаллургических заводах. Такие руды называются золото – кварцевыми, так как в них промышленную ценность представляют оба компонента – золото и кварц.

Золото – свинцовые, золото – цинковое, золото – теллуровые, золото –

висмутовые, золото – вольфрамовые, золото – баритовые и золото – турмалиновые руды имеют сравнительно небольшое запасы и поэтому в классификации не учтены.

По степени окисления руды подразделяют на первичные (сульфидные),

частично окисление (смешанные) и окисленные. Наибольшее промышленное значение имеют первичные, содержащие от десятых долей до 80 - 90% сульфидов. В некоторых рудах присутствуют и окисленные минералы в небольших количествах.

Окисленные руды обычно содержат в значительных количествах

оксиды железа, а также оксиды других металлов. К ним относятся также шламистые и глинистые руды. Сульфиды в них отсутствуют или присутствуют в незначительном количестве, не имеющем практического значения.

Частично окисленные руды наряду с сульфидными содержат

окисленные минералы железа и других металлов. К компонентам руд, осложняющим технологические процессы их переработки, следует отнести: минералы меди ( кроме халькопирита и хризоколлы ) и сурьмы, пирротин, углистые вещества, соединения селена и теллура.

По крупности частиц золото можно разделить на следующие

технологические виды:

а) крупное золото – частицы крупнее 0,1мм (≥ 100 мкм), сравнительно

легко освобождающиеся при измельчении от связи с рудными материалами ( свободное золото) и извлекаемые методами гравитационного обогащения (очень крупные: 1 -5 мм; самородки – крупнее 5 мм);

б) мелкое золото – размер вкраплений от 0,1 до 0,001 мм ( от 100 до 1

мкм) – при измельчении частично освобождается, частично остается в сростках с минералами; свободное мелкое золото хорошо флотирует и быстро растворяется при цианировании, но трудно извлекается гравитационной концентрацией; мелкое золото в сростках хорошо извлекается цианированием, а при флотации извлекается вместе с вмещающими минералами;

в) тонкодисперсное золото – размер частиц менее 0,001 мм (< 1 мкм);

г) субмикроскопическое золото – размер частиц меньше 0,1 мкм. Тонкодисперсное золото при измельчении вскрывается незначительно. В процессах гравитационного и флотационного обогащения такое

золото извлекается вместе с минералом – носителем ( вмещающим ). Цианированием тонкодисперсное золото извлекается лишь после разложения сульфидов ( обжиг, автоклавное окисление ). Золото из плотных несульфидных минералов можно извлечь только плавкой. Если тонкодисперсное золото заключено в пористых несульфидных минералах ( гидроксиде железа, карбонатах), то оно выщелачивается цианированием даже из грубо измельченного материала.

Первичные частично окисленные и окисленные золотые руды обычно

содержат крупное и мелкое золото. С увеличением содержания сульфидов в рудах обычно возрастают доля тонкодисперсного золота и соответственно трудности его извлечения.

2.2. Технологическая схема переработки золотосодержащего сырья.

В настоящее время золото и серебро извлекаются из коренных руд или с помощью гидрометаллургических процессов, или с применением комбинированных схем, в которых большую роль играют приемы обогащения различными методами. Так добытая руда бывает представлена крупными кусками до 500мм, а иногда и крупнее, то ее прежде всего дробят и измельчают.

1.Крупное золото

Au (крупное)

В рубашке Свободное

Амальгамация Гравитация Гравитация

2. Мелкое золото

Au (мелкое)

Свободное В сростках В рубашке

Цианирование В сульфидах В кварцах Спец. методы

Флотация Обжиг Цианирование Цианирование

Огарок Цианирование

3. Тонкодисперсное золото

Au (Тонкодисперсное)

В кварце В сульфидах

Тонкое измельчение Флотация

Цианирование Обжиг

Цианирование

2.3. Общая характеристика упорных руд и концентратов.

В течение последних двух-трех десятилетий неуклонно уменьшается доля золота, извлекаемого из простых в технологическом отношении золотых руд. Одновременно возрастает доля золота, извлекаемого из таких руд, эффективная обработка которых требует значительно более сложных и развитых схем, включающих операции гравитационного обогащения, флотации, обжига, плавки, выщелачивания и т. д. Золотосодержащие руды и концентраты, обработка которых в обычных условиях цианистого процесса (в сочетании с гравитационными и амальгамационными методами извлечения крупного золота) не обеспечивает достаточно высокого извлечения золота или сопровождается повышенными затратами на отдельные технологические операции (измельчение, цианирование, обезвоживание, осаждение золота из растворов и т. д.), называют упорными.

Принято считать, что руды удовлетворительно обрабатываются цианистым процессом, если при этом:

а) извлечение золота в раствор составляет не ниже 90% при содержании золота в отвальных хвостах цианирования не выше 0,5 – 1,0 г/т;

б) достаточно измельчение руды перед цианированием до крупности 80-90% класса – 0,074 мм;

в) высокое извлечение золота достигается при перемешивании цианистой пульпы в течение не более 24 ч;

г) можно осадить золото из растворов стандартным способом – цементацией цинковой пылью (степень осаждения не ниже 95 – 97%);

д) цианистые пульпы относительно легко сгущаются и фильтруются;

е) расход цианида не превышает 0,5 – 1,0 кг на 1 т руды.

Этим требованиям обычно удовлетворяют кварцевые руды с небольшим содержанием сульфидных и окисленных соединений железа, золото в которых находится в свободном металлическом состоянии. Все остальные руды в той или иной степени упорны и требуют применения специальных методов переработки.

На основании многочисленных исследовательских работ и опыта отечественных и зарубежных предприятий можно выделить следующие основные типы золотосодержащих упорных руд, приведенные ниже.

Типы руд	Факторы, характерезующие упорность руды при цианировании
С тонковкрапленным золотом	Тонкая дисперграция золота в кварце или сульфидах(пирите, арсенопирите и др.), затрудняющая вскрытие золота измельчением
Медистые	Высокий расход цианида, образование на золоте вторичных пленок, тормозящих растворение, быстрая утомляемость цианистых растворов
Сурьмянистые	Образование на золоте плотных пленок, резко замедляющих растворение
Углистые	Сорбция растворенного золота углистым веществом
Глинистые	Плохая фильтруемость цианистой пульпы, заметная сорбция растворенного золота и цианида глинистыми минералами
Феррозолотые	Присутствие на золотинах пленок гидратировапнных оксидов железа, затрудняющих растворение золота

Как видно из этих данных, упорность золотосодержащих руд может быть вызвана различными причинами, зависящими в свою очередь от того, к какому из перечисленных выше типов относится данная руда. В соответствии с этим схемы переработки упорных руд отличаются большим разнообразием. Следует учитывать также, что в действительности часто встречаются такие руды, упорность которых обусловлена не одной, а двумя или большим числом причин. В этом случае технологические схемы носят, как правило, комбинированный характер, позволяющий по возможности устранить все причины недоизвлечения золота.

3. ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ ЦИАНИСТЫХ СТОЧНЫХ ВОД

3.1. Состав сточных вод.

В процессе эксплуатации на золотоизвлекательных фабриках образуются сточные воды сложного состава, содержащие токсичные компоненты

Характеристика сточных вод золотоизвлекательных фабрик
Показатели	Схема переработки руд
	флотационная	цианидная	комбинированная
рН Сухой остаток, мг/дм³ Окисляемость, мг О₂/дм³ Содержание, мг/дм³: Магний Кальций Хлор – ион Сульфат – ион Циан – ионы Роданиды Железо общее Медь Свинец Цинк Мышьяк Ксантогенат бутиловый Вспениватели	7,0-8,6 400-500 12-18 30-100 50-150 40-50 200-600 0 0 0-0,3 0-0,3 0-0,2 0,1-1,0 0,1-0,4 0,1-2,0 5-20	10-12 2000-2500 20-25 10-20 600-800 30-50 400-600 20-200 10-50 0,3-0,5 1-40 0,7-1,0 1-15 0,8-1,0 0 0	8-10 600-2000 20-22 30-35 100-400 40-50 300-600 10-30 10-20 0,3-0,5 1-20 0,2-0,6 0,5-10,0 0,4-0,5 0,1-1,0 1-10

Указанное в таблице минимальное содержание циан – иона (20 мг/дм³) относится к стокам, образующимся при цианировании руд с фильтрацией пульп или противоточной декантацией. В этих случаях концентрация цианида снижается в результате промывки хвостов.

Наиболее токсичными компонентами стоков золотоизвлекательных фабрик являются цианиды, роданиды и соединения мышьяка.

В цианистых и смешанных стоках при избытке простых водорастворимых цианидов медь и цинк входят в состав комплексных растворимых цианидов.

Роданиды образуются в стоках в результате взаимодействия простых цианидов с сульфидами щелочных металлов и элементной серой.

Мышьяковые соединения появляются в жидкой фазе в результате растворения минералов мышьяка в цианистых растворах.

Попадание токсичных цианидов в хвостохранилище неизбежно приводит к заражению подземных и поверхностных вод из – за просачивания растворов через ложе и дамбу. Поэтому в настоящее время все сбрасываемые в хвостохранилища цианистые стоки подлежат обезвреживанию. Специальную проблему представляет обезвреживание стоков, образующихся в процессе кучного выщелачивания золота.

3.2. Методы обработки цианистых стоков золотоизвлекательных фабрик.

На выбор технологии обработки цианистых стоков влияют их объем и состав, вид комплексных цианистых соединений и относительная стоимость обработки.

В свою очередь, стоимость определяется рядом факторов:

- выбором между регенерацией или деструкцией цианида;

- возможностью доизвлечения металла (металлов)

- необходимостью нейтрализации роданид – ионов;

- возможностью воздействия метода обработки на окружающую среду и др.

4. ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ ЦИАНИСТЫХ СТОКОВ ЗОЛОТОИЗВЛЕКАТЕЛЬНЫХ ФАБРИК МЕТОДОМ ХЛОРИРОВАНИЯ

Этот метод используется для разрушения цианид – ионов, за исключением комплексных цианидов железа. Количество хлор – газа, необходимо для окисления цианидов, определяется изменением редокс – потенциала системы до постоянного значения – 600 мВ при рН 11-12. Для поддержания рН на нужном уровне добавляют известь, которая нейтрализует кислоту, выделяющуюся в результате различных окислительных реакций (табл. 14. 2)

Таблица 14. 2

Реакции, протекающие при хлорировании цианистых растворов

Процесс

Реакция

Гидролиз и растворение газообразного хлора

Образование гидрохлорида натрия

Первая стадия окисления цианидов

Вторая стадия окисления цианидов

Окисление цианида гипохлоритами

Cl₂+H₂O→H⁺+Cl^-+HOCl

2NaOH+Cl₂→NaOCl+NaCl+H₂O

NaCN+Cl₂→CNCl+NaCl

CNCl+Cl₂→NaCNO+NaCl+H₂O

2NaCNO+3Cl₂+4H₂O→3Cl₂+(NH₄)₂CO₃+Na₂CO₃→

→NaHCO₃+N₂↑+6NaCl+6H₂O

NaCN+NaOCl+H₂O→CNCl+2NaOH

2NaCN+Ca(OCl)₂+H₂O→2CNCl+Ca(OH)₂

CNCl+2NaOH→NaCNO+2NaCl+ H₂O

Время, за которое протекает 1-я стадия окисления цианидов газообразным хлором, зависит от щелочности: при рН 10-11 оно составляет 5-7 мин, а при рН 8,5-9,0 – от 10 до 30 мин. На 2-й стадии окисления цианидов процесс идет медленнее: 1-1,5 ч.

Установка хлорирования содержит 3 реактора.

Обработку слива 5%-ной известковой пульпой и раствором, насыщенным хлором, проводят в 1-м реакторе при постоянном перемешивании. Расход извести регулируется автоматически в зависимости от рН в реакторе (оптимальная величина 10,5-11,5).

Узел приготовления пульпы извести состоит из 60-т бункера, питателя, агитатора для приготовления пульпы и шламового насоса, производительность которого находится в зависимости от величины рН. Хлорсодержащий раствор получают в хлораторе. Дозировки меняются автоматически в зависимости от величины окислительно-восстановительного потенциала. Хлор доставляют в жидком виде в резервуарах емкостью 1 т.

Во 2-м реакторе при добавлении 20%-ного раствора сульфата железа происходит осаждение мышьяка. Регулировка рН на уровне 8,5 достигается добавлением 98%-ной Н₂SO₄, подаваемой насосом из стального резервуара емкостью 13 м³. Раствор сульфата железа готовят 1-2 раза в сутки.

В 3-м реакторе, в который вводят 0,1%-ный раствор анионного полиэлектролита, при перемешивании происходит отстаивание тонких взвесей, образующихся во 2-м реакторе. Для приготовления пульпы извести и растворов сульфата железа и анионного полиэлектролита используют часть слива после 3-го реактора.

Достоинства метода:

- широко используется на многих предприятиях;

- реакции быстро и полностью снижают концентрацию цианид – ионов до величины 0,1 г/м³;

- удаляются токсичные металлы;

- хлор как реагент легко доступен, технологичен, процесс легко контролировать;

- метод применим как к непрерывным, так и периодическим процессам;

- капитальные затраты низки;

-метод относительно безопасный;

- разлагаются роданид – ионы, тиосоли окисляются.

Недостатки процесса хлорирования:

- стоимость реагентов высока в случае, если необходимо полностью окислить цианистые соединения;

- необходимо очень точно осуществлять контроль за уровнем рН для предотвращения образования хлорциана;

- необходим контроль за остаточным содержанием газообразного хлора в водной среде, которое не должно превышать 1 см³/м³;

В сточных водах, содержащих аммиак, расход хлора резко увеличивается из-за образования хлорамина. Также повышенный расход хлора вызывают медь и никель;

- в случае, если перемешивание стоков недостаточно, цианистые соединения металлов могут осаждаться. Анализ на свободный хлор будет показывать, что процесс окисления завершен, тогда как в действительности этого нет;

- цианид в этом процессе не регенерируется;

- комплексные цианиды железа обычно не разлагаются;

- содержащиеся в стоках металлы не извлекаются, что в принципе, должно предполагать направление стоков после хлорирования в отстойник.

5. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ И ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ.

Стратегия внедрения экологически чистых технологий при освоении месторождений полезных ископаемых подразумевает системное сокращение производственных отходов, вызывающих загрязнение окружающей среды. А по мере увеличения масштабов промышленного производства становится больше отходов и загрязнений, поэтому некоторые из них исключить полностью, в настоящее время имеются предпосылки для создания таких технологических схем, при которых загрязнение биосферы можно значительно уменьшить.

Экологические вопросы при добыче и переработке золотосодержащего сырья являются одними из приоритетными в цепочке производственно-технологического цинка. Реализуемые в горном производстве и в цехах перерабатывающих заводов технико-технологические решения снижают воздействие загрязняющих веществ на воздух, воду и почву. Однако проблема промышленного загрязнения в действительности существует. В первую очередь это конечно ядовитые и токсичные отходы золотоизвлекательной промышленности, как цианиды.

По классу опасности цианиды относятся к первой группе: их предельно допустимые концентрации (ПДК) в воде водоемов хозяйственно-питьевого назначения составляют 0,05 мг/л, в то же время концентрация цианистых растворов золотоизвлекательных предприятий и гальванических производств достигает 200 мг/л и более.

В настоящее время для обезвреживания цианидосодержащих стоков, образующихся при переработке золотосодержащих руд, применяют озонирование водой или отработанными растворами, подкисление, щелочное хлорирование, сорбции на ионообменных смолах и активированных углях, электрохимическую обработку, обработку смесью «воздух сернистый ангидрит» в присутствии катализаторов из них обладают своими достоинствами и недостатками и выбор конкретного способа нейтрализации цианидов зависит от ряда факторов: экономических, территориальных и климатических условий района расположения предприятия и его типа.

Так для нейтрализации цианидных комплексов на гидрометаллургических заводах применяются растворы сернокислого железа. При окислении цианидов в хвостовых прудах или сбрасываемых потоках вод кислородом воздуха происходит их вытеснение до углекислого газа и азота. Однако этот метод малоэффективен. Практика добычи золота показала, что для повышения эффективности охраны окружающей среды, сбрасываемые воды целесообразно пропускать через многолетние отвалы торфов, которые осуществляют химическую коагуляцию взвесей и другие водоочистительные мероприятия.

При концентрации цианидов в сбрасываемых водах 2-20 г/л целесообразно применять электролизные установки, содержащие графитовые аноды и металлические (в виде сеток) катоды. В них цианиды окисляются до цианидов. На разрушение 1 кг цианидов затрачивается 10 кВт.ч.

Для очистки сточных вод с более высоким содержанием цианидов применяют способ их специального озонирования. Озон получают электроионизацией кислорода при исходной концентрации 10-100 мг/л в течении 3 минут разрушается 91-97 % цианидов. Словом, основные резервы рентабельности горно-металлургической промышленности в части стратегий внедрение более чистых производств связываются с максимально полной утилизацией отходов.

Экологические проблемы являются одним из наиболее актуальных проблем современности. Правильное и масштабное решение которых в значительной ступени определяет улучшение условий жизни постоянного и будущего поколения людей экологические безвредное развитие всех отраслей экономики.

РАСЧЕТНОЕ ЗАДАНИЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Металлургия благородных металлов Ю.А.Котляр, М.А. Меретуков Л.С. Стрижко.

2. Металлургия благородных металлов И.Н. Масленицкий, Л.Е. Чугаев.

3. Методы обезвреживания стоков и водооборот при переработке золотосодержащих руд Л.А. Филимонова, В.И. Зеленов

4. Сайт www.Coolreferat.com

5. Сайт www. Allbest.ru

Обезвреживание цианистых стоков золотоизвлекательных фабрик методом хлорирования 📙 Курсовая → 🆔 144131