Опишите процессы растворения и выщелачивания

Выщелачивание – это процесс перевода основного металла из твердой фазы (руды или концентрата) в жидкую, с помощью селективных растворителей. Выщелачивание включает по меньшей мере два процесса: химический — перевод одного из веществ в растворимое состояние, и физико-химический — растворение в воде.Обычно выщелачивание осуществляют с помощью водных растворов неорганических кислот (серной, соляной, азотной), щелочей (едкий натр, аммиак) и солей (углекислый натрий или аммоний, цианиды и др.). Растворитель выбирается исходя из свойств и состава материала, с учётом селективности, токсичности, стабильности состава, коррозионного действия, возможности регенерации и других свойств, а также его стоимости и дефицитности.

Кинетика и механизм процессов растворения и выщелачивания определяются структурой и составом растворяемого минерала, характером химических связей в его кристалле, а также целым комплексом физико-химических свойств растворителя. Растворение минералов состоит из стадий подвода частиц растворителя к поверхности минерала, собственно взаимодействия растворителя и минерала и отвода продуктов реакции от поверхности раздела фаз.

Перед выщелачиванием твёрдое вещество в случае необходимости подвергают механической обработке и химической — вскрытию. Для выщелачивания перемешиванием используют ёмкости, оборудованные механическими, пневматическими или пневмомеханическими перемешивающими устройствами (мешалками, эрлифтами и др.). При выщелачивании перколяцией обрабатываемый материал загружают в чан с ложным днищем, покрытым фильтровальной тканью, или укладывают штабелями на заранее подготовленные площадки — т.н. кучное выщелачивание. Этот способ выщелачивания применяется для извлечения меди и урана из некондиционных руд и вскрышных пород и представляет собой единственный экономически оправданный способ переработки бедного сырья. Выщелачивание перколяцией по существу происходит также при выщелачивании подземном, производимом непосредственно на месте залегания рудного материала.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ:

- полнотой извлечения ценных компонентов,

- концентрацией извлекаемых компонентов и вредных примесей в конечном растворе,

-расходом материалов, электроэнергии, пара,

-затратами рабочей силы,

-скоростью процесса.

РАСТВОРЕНИЕ — это процесс перехода вещества из твердой фазы в жидкую, сопровождаемый разрушением кристаллической структуры твердой фазы. Этим он отличается от процессов выщелачивания (экстракции), представляющих избирательное извлечение какого-либо компонента из твердого вещества, сохраняющего при этой свою кристаллическую структуру. Процесс растворения можно осуществлять в периодическом и непрерывном режиме.

18.Оцените роль компьютерного обеспечения производственных технологий Внедрение автоматизированной информационной системы управления добычей «Рудник» началось в 2002 году. Оно включает спектр мероприятий от организации обслуживания геофизических работ до управления процессом вывода скважин из эксплуатации. Разработка системы «Рудник» шла путем накопления технологий, их постепенных изменений и неразрывно связано с формированием упорядоченной системы сбора и анализа геолого – геофизической и геотехнологической цифровой информации. Она включает в себя технологии, которые объединены для реализации «Геолого-экономического мониторинга участков земных недр и добычи металла методом подземного скважинного выщелачивания (ПСВ)».Основу системы составляет совокупность специально – разработанных программ системы, которые создают техническую возможность, реализации трех видов проектов:1)Проект «GiK» – процедура обработки геолого-геофизических данных и подсчета запасов (по блокам), оценки достоверности и качества полученных результатов с внутренней процедурой графических построений; 2)Проект «GeT» - процедура планирования и сопровождения горных работ с расчетом схем заложения скважин, геотехнологических параметров работы технологических блоков;3)Проект «LoR» - процедура анализа продуктивных и выщелачивающих растворов в системе рудник с целью оптимизации извлечения металла и расхода кислоты.А так же программы системы позволяют решать аналитические задачи в целом по месторождению: 1) процедура управления базами данных приложение «AtomGeo» (сбор, хранение и обработка данных скважинных исследований). Фактически это совокупность цифровых данных по скважинам, упорядоченных по возрастанию их номеров, с параметрами рудных интервалов по данным каротажа и опробования керна, инклинометрии, геологического и геотехнологического описания объектов. При решении конкретной задачи, данные, логически группируются в совокупности, которые могут быть представлены в виде одной из следующих моделей:

• разведочная модель МПИ - схема разведки месторождения (профиль – скважина - аномальное пересечение);

• геологическая модель (горизонт - рудное тело - морфологический элемент рудного тела - литологическая разность);

• геолого – промышленная модель (продуктивный горизонт - залежь – блок – рудное пересечение – литолого фильтрационный тип).

2) процедура графических построений планов и разрезов;

3) процедура «Analis» технического анализа работы технологических блоков месторождения полезного ископаемого.

1.1.Проект «GiK» процедура обработки геолого – геофизических данных

Программа «GiK» является составной частью системы «Рудник», процедуры которой заключаются в обработке первоначальных геолого – геофизических данных, подсчет запасов (по блокам), оценки достоверности и качества полученных результатов с внутренней процедурой графических построений.

Программа предоставляет пользователю полный спектр функций для обработки, анализа, а также промежуточных графических построений геолого – геофизических данных по разведочным и технологическим скважинам, разрезам, геологическим и технологическим блокам на всех этапах работ от поисков, оценки, разведки и добычи урана. В том числе программа позволяет дать оценку следующих параметров:

1.Положения и свойств рудных тел, запасов урана в недрах в том числе:

• радиологическую характеристику рудных тел;

• параметров рудных интервалов и пересечений;

• запасов урана в недрах.

2.Характеристику природных факторов, определяющих возможность отработки месторождений методом ПСВ, в том числе: • состояния верхнего и нижнего водоупоров; • фильтрационных свойств пород и руд; • мощности рудовмещающего горизонта; • положения рудного тела в водоносном горизонте.

Опишите процессы ионообмена

Ионный обмен — это обратимая химическая реакция, при которой происходит обмен ионами между твердым веществом (ионитом) и раствором электролита. Ионный обмен может происходить как в гомогенной среде,так и в гетерогенной, в которой один из электролитов является твёрдым.Реакции ионного обмена идут до конца в трех случаях: Если образуется осадок,Если выделяется газ,Если образуется Вода.В остальных случаях реакции обмена являются обратимыми. Принято рассматривать ионный обмен как гетерогенную химическую реакцию обмена и количественно характеризовать ее одной из трех констант равновесия К: концентрационной; кажущейся; термодинамической. К определяют из уравнения Никольского: K = (c ₁/ a ₁)^1/z1(a ₂/ c ₂)^1/z2

где c ₁ и с ₂ - концентрации или активности противоионов 1 и ионов 2 в равновесном растворе, a ₁ и а ₂ - концентрации или активности ионов 1 и 2 в равновесной фазе ионита, z ₁ и z ₂ - зарядовые числа ионов.

В простейшем случае ионный обмен система содержит два типа обменивающихся ионов и, следовательно, характеризуется четырьмя равновесными концентрациями. Все задачи решаются на основе системы четырех уравнений: баланса, изотермы ионный обмен, эквивалентности обмена и электронейтральности. Во многих реальных ионообменных системах ионный обмен сопровождается побочными явлениями, в первую очередь комплексообразованием, переносом растворителя (воды), неэквивалентным обменом, окислительно-восстановительными реакциями. Значения К для сорбции на комплексообразующих сорбентах больше, чем К обычного ионного обмена. Процесс ионного обмена включает 5 последовательных стадий: перемещение сорбируемого иона к поверхности зерна сорбента (1) и внутри него (2), собственно ионный обмен (3), перемещение вытесняемого иона внутри зерна сорбента (4) и от его поверхности в растворе (5). Все стадии, кроме собственно хим. реакции обмена, носят диффузионныйхарактер.

Схемы ионообменного умягчения воды (М = Са, Mg) на неподвижном слое сорбента (а) и в противотоке (б) с движущимися слоями сорбента (NaR, MR2) и потоками растворов (умягчаемая вода и регенерирующий раствор NaCl).

Ионный обмен применяют: для получения умягченной и обессоленной воды в тепловой и атомной энергетике, в электронной промышленности; в цветной металлургии - при комплексной гидрометаллургической переработке бедных руд цветных, редких и благородных металлов; в пищевой промышленности - в производстве сахара, при переработке гидролизатов; в медицинской промышленности - при получении антибиотиков и других лекарственных средств, а также во многих отраслях промышленности - для очистки сточных вод в целях организации оборотного водоснабжения и извлечения ценных компонентов, очистки воздуха.

20.Оцените галогенамонийную технологию переработки минерального сырьяВ настоящее время многие физические методы обогащения руд являются малорентабельными. Некоторые виды руд вообще не поддаются обогащению, из-за чего выведены из использования. На смену существующим физическим методам обогащения компания «Фторидные технологии» предлагает рассмотреть принципиально новый подход к практике обогащения — использовать т.н. сухое обогащение с регенерируемым агентом.В качестве основного агента предлагается использовать галогениды аммония — фторид или хлорид аммония. Уникальность этих соединений заключается в том, что они способны связать ценный компонент рудной массы в газообразное или растворимое соединение и выделить его из общей массы руды.
Впервые появилась возможность ввести в промышленное использование минеральное сырьё, не подвергающееся обогащению. Разработаны технологии галогенаммонийной переработки необогащённого минерального сырья.В настоящее время подготовлены технико-экономические обоснования и регламент для галогенаммонийной переработки ряда труднообогатимых руд и обогащённых концентратов, в т. ч. следующие разработки:-хлороаммонийная технология переработки окисленных никелевых руд;-хлороаммонийная технология переработки марганцевых руд;-хлороаммонийная технология переработки медных руд;-фтороаммонийная технология переработки бериллиевых руд;-фтороаммонийная технология переработки титановых концентратов;-фтороаммонийная технология переработки циркониевых концентратов

Разработан принцип галогенаммонийного разделения оксидного минерального сырья на индивидуальные оксиды. Глубокие исследование физико-химических основ процессов галогенаммонийной технологии, сопровождаются лабораторной апробацией каждого метода на реальных рудных породах и заканчиваются технико-экономическим обоснованием и сравнением экономических показателей существующих технологий с разработанными. Необходимо отметить, что применение галогенаммонийного метода исключает образование шлаков и шламов — всё рудное сырьё разделяется на товарные опции, которые далее вовлечены в процесс коммерциализации. Отсутствие отходов также положительно влияет на экономику процесса с точки зрения экологии и затрат на утилизации шлама, шлака и др. «хвостов» в классических методах. Особенно выгодным представляется использование предлагаемых методов в современной экономической ситуации, когда стоимость основного реагента гидрометаллургии — серной кислоты достигает 200 долл/т при этом серная кислота используется только один раз и регенерации не подлежит. Основной реагент хлороаммонийной технологии — хлорид аммония может использоваться многократно, при этом стоимость его регенерации составляет не более 30 долл/т.

В настоящее время осуществляется промышленное внедрение фтороаммонийной технологии получения пигментного диоксида титана и фтороаммонийной технологии получения сверхчистого синтетического оксида кремния.

 

 

21.Опишите процессы химической переработки полезных ископаемых. Полезные ископаемые или минеральное сырье - это природные минеральные образования земной коры неорганического и органического происхождения, которые при современном состоянии техники и технологии могут с достаточной эффективностью применяться в народном хозяйстве в естественном виде или после предварительной обработки.Сырьевая база химической промышленности разнообразна, причем многие виды сырья взаимозаменяемы, поэтому проблема выбора сырья является актуальной. Основной критерий, которым руководствуются при выборе сырья, - это экономическая эффективность. Современное состояние технологии и техники обогащения позволяет вовлекать в переработку все новые виды минерального сырья, содержание в котором цветных и особенно редких металлов находится часто на грани рентабельности и требует применение наиболее совершенных технологических процессов и схем, оборудования, методов контроля. Осваиваются новые виды полезных ископаемых и техногенного сырья, повышается извлечение из них ценных компонентов. При обогащении полезных ископаемых применяются разнообразные технологические схемы, выбор которых определяется прежде всего вещественным составом руды, применяемым процессом обогащения и требованиями к технологическим показателям обогащения – к качеству концентратов и извлечению металлов. Очень редко в практике обогащения удается получить кондиционный концентрат и отвальные хвосты. Это достигается лишь при последовательной совокупности нескольких операций обогащения. По своему назначению операции обогащения различают основные, перечистные и контрольные операции. Например, основная флотация, контрольная флотация и перечистная флотация. По своему назначению операции обогащения различают основные, перечистные и контрольные операции. Основная операция – первая операция обогащения в цикле, в результате которой выделяется черновой или грубый концентрат и хвосты. В одной и той же схеме может быть несколько основных операций, например, при обогащении медно-цинковой руды: основная медная флотация, основная цинковая флотация. Контрольная операция – операция обогащения хвостов основной операции с целью доизвлечения из них ценных минералов. В контрольной операции концентрат представляет собой промпродукт, который возвращается, как правило в основную операцию, а хвосты являются отвальными.
Перечистная операция – операция повторного обогащения концентратов основной операции с целью повышения качества концентрата. В этой операции хвосты являются промпродуктом, который возвращается также в основную операцию. Поиск доступного и дешевого сырья является весьма актуальным вопросом. Прежде всего, необходимо стремиться использовать местное сырьё, не требующее дальних перевозок. Это сокращает расходы на его транспортировку. Комплексное использование сырья.

Это означает использование всех компонентов сырья для производства различных продуктов. При комплексном использовании сырья нет отходов производства: всё, что содержится в сырье, используется.

24.Укажите примеры комплексного использования минерального сырья.

Комплексное использование природных ресурсов - это удовлетворение потребностей общества в определенных видах природных ресурсов, основанное на экономически и экологически оправданном использовании всех их полезных свойств. Этот принцип составляет основу рационального использования природных богатств, максимального ограничения возможных негативных последствий антропогенного воздействия на окружающую среду.

Сущность комплексного использования заключается в последовательной переработке сырья сложного состава в различные ценные продукты с целью наиболее полного использования всех компонентов сырья. Это чрезвычайно важно для сохранения окружающей среды.

Примером комплексного использования органического сырья является термическая переработка топлива - угля, нефти, сланцев. Так, при коксовании угля кроме целевого продукта - металлургического кокса - получают коксовый газ и смолу, перерабатывая которую выделяют сотни ценных веществ; ароматические углеводороды, фенолы, пиридин, аммиак, водород, этилен и др.

Уровень комплексности использования минерального сырья можно оценить коэффициентом комплексности Кк, представляющим собой отношение суммарной стоимости извлеченных в товарную продукцию полезных компонентов к суммарной стоимости компонентов в сырье. Уровень комплексности использования месторождений оценивается числом добываемых на месторождении полезных ископаемых и полезных компонентов, а также степенью их полноты извлечения и реализации.

Практически все месторождения твердых полезных ископаемых являются комплексными; они содержат, как правило, несколько различных минералов и химических элементов, одни из которых считаются основными, другие - попутными (сопутствующими, или совместно залегающими) полезными ископаемыми. Проблема комплексного использования минеральных ресурсов рассматривается в трех аспектах: 1) комплексное использование месторождений полезных ископаемых; 2) комплексное использование добываемого минерального сырья, 3) использование отходов производства.

Опишите процесс грохочения.

Грохочение – это процесс разделения материалов на классы крупности, осуществляемый на просеивающих поверхностяхСущность процесса грохочения заключается в том, что частицы исходного питания размерами меньше отверстий сита под действием силы тяжести и колебаний грохота проходят через эти отверстия. Частицы размерами больше отверстий сита остаются на нем и удаляются с грохота.

Материал, поступающий на грохочение, называется исходным, остающийся на сите – надрешетным (верхним) продуктом, проваливающийся через отверстия сита – подрешетным (нижним) продуктом.

Операции грохочения широко применяются на обогатительных фабриках и сортировках при производстве строительных материалов, а также в химической, абразивной и многих других отраслях промышленности. зависимости от назначения грохочение бывает самостоятельным, подготовительным, вспомогательным и с целью обезвоживания.

Спмостоятельное грохочение – процесс разделения материала на продукты заданной крупности, являющиеся конечными товарными продуктами, предназначенными для отправки потребителям.

Подготовительное грохочение – процесс разделения материала на два или несколько классов, подвергаемых раздельной перерработке на данной фабрике, например, перед раздельным обогащением классов крупности на различных аппаратах.

Вспомогательное грохочение предусматривается в схемах дробления и измельчения с целью выделения мелких классов, не подлежащих дроблению (измельчению).

Грохочение с целью обезвоживания – операция обезвоживания на грохотах продуктов обогащения или обесшламливание материала перед дальнейшим обогащением.

 

26.Критически оцените пути.рудыПолиметаллические Pb-Zn руды являются наиболее трудными с технологической точки зрения. Как правило, это вкрапленные руды. Кроме галенита и сфалерита в них входят первичные (халькопирит), вторичные (борнит, халькозин, ковеллин) и окисленные медные минералы. Сложность руд усугубляется присутствием большого количества пирита.

Для этих руд характерна агрегативная вкрапленность сульфидов в пустой породе. Выделение сульфидных агрегатов происходит при измельчении руды до 45-50 % класса – 0.074 мм. Разделение сульфидов возможно при измельчении агрегатов до крупности 85-90 (100) % класса – 0.074 мм.

На фабрику поступают сульфидные полиметаллические руды с преобладанием содержания цинка над свинцом и медью. Рудные минералы представлены галенитом, сфалеритом, пиритом и халькопиритом. Основным рудным минералом является пирит. Размер зёрен пирита от долей мм до 10-15 мм.Основным нерудным минералом является кварц – зернистый, плотный и кристаллический. Кроме кварца присутствуют полевые шпаты, роговики, кварциты. Плотность руды 2850 кг/м³, коэффициент крепости 16-18.Подготовка руды включает 3 стадии дробления до крупности 90 % класса – 16 мм. Измельчение осуществляется в две стадии.Особенностью схемы является применение отсадки в цикле измельчения с целью выделения богатого золотосодержащего продукта.Основная коллективная флотация проводится при крупности питания 52-56 % класса – 0.074 мм и рН 8.5 - 9.5. Необходимое значение рН обеспечивается содой, которая подаётся в мельницы в количестве 300 г/т. Собиратель – бутиловый ксантогенат. Общий расход его на основную и контрольную флотации составляет 110-120 г/т. В качестве дополнительного собирателя используется трансформаторное масло.Время основной коллективной флотации 7 минут, контрольной – 12 минут.Коллективный концентрат, содержащий 95 % всех сульфидных минералов, дважды перечищается (t₁= 17 мин, Медно-свинцовый концентрат после 3-й перечистки направляется на селективную флотацию. Хвосты медно-свинцовой флотации являются исходным питанием цинковой флотации. Хвосты цинковой флотации направляются на пиритную флотацию. Потери с хвостами составляют: меди -1.7 %, свинца-1.3 %, цинка–1.8 %.Медно-свинцовый концентрат разделяется бесцианидным методом. Перед разделением концентрат подвергается десорбции в присутствии сернистого натрия Na₂S и активированного угля.Свинцовый концентрат содержит 46-47 % свинца при извлечении e= 77-83 %.

Цинковый концентрат содержит 55-56 % цинка при извлечении e = 76-81 %.

 

 

Опишите процесс дробления.

Дробление – это процесс уменьшения кусков полезных ископаемых путем разрушения их действием внешних сил, преодолевающих внутренние силы сцепления, которые связывают между собой частицы твердого вещества.По своему технологическому назначению различают 3 вида процессов дробления:Самостоятельное – продукты дробления являются конечными (товарными) и не подвергаются дальнейшей обработке. Например, дробление углей, горных пород для получения щебня и др.;

Подготовительное – продукты дробления получают заданной крупности и подвергают последующей переработке. Например, дробление руд для последующего обогащения;Избирательное – один из компонентов материала отличается незначительной прочностью и разрушается эффективнее другого, с их последующим разделением по крупности.При обогащении полезных ископаемых дробление и измельчение применяют для разъединения (раскрытия) сростков полезных и породных минералов, содержащихся в исходном сырье и доведения исходного материала до необходимой крупности или гранулометрического состава. Классификация процессов и дробильно-измельченных машин осуществляется по способу разрушения материала, который определяется видом используемой для разрушения энергии. Различают следующие способы:- механический, осуществляемый за счет использования механических сил;

- пневматический (взрывной) – использование энергии пара или сжатого воздуха;-электрогидравлический, электроимпульсный, электротермический – использование электроэнергии;- аэродинамический (струйный) – использование энергии струи газа, разгоняющей куски материала перед их столкновением;- ультразвуковой, осуществляемый за счет использования энергии ультразвука, вызывающей резонансные колебания в кусках материала и их разрушение.

 

28.Охарактеризуйте магнитные методы обогащения.Магнитное обогащение – это обогащение в магнитном поле, основанное на различии магнитных свойств разделяемых компонентов. Исходным материалом для магнитного обогащения является механическая смесь магнитных и немагнитных тел, которая разделяется на магнитный и немагнитный продукты в воздушной или водной среде.

Магнитное обогащение осуществляется в магнитных сепараторах, характерной особенностью которых является наличие в их рабочей зоне магнитного поля. При движении материала через рабочую зону сепаратора под воздействием магнитной силы притяжения Fмаг минералы с различными магнитными свойствами перемещаются по различным траекториям, что позволяет магнитные минералы выделять в отдельный – магнитный – продукт, а немагнитные – в немагнитный.

Магнитные методы обогащения широко применяются в практике переработки руд, в состав которых входят магнитные минералы. Это относится прежде всего к железным и марганцевым рудам, для которых магнитные методы являются основными. Кроме того эти методы применяются при доводке коллективных концентратов, содержащих редкометальные магнитные минералы, как ильменит, монацит, франклинит и др., а также при разделении, например вольфрамо-оловянных концентратов, в которых магнитным минералом является вольфрамит, а немагнитным – касситерит. Разделение минералов осуществляется в магнитном поле, которое образуется вокруг постоянных магнитов или вокруг проводников с электрическим током. Такое магнитное поле характеризуется вектором магнитной индукции В.Индукция магнитного поля – величина векторная, численно равная силе, с которой магнитное поле действует на единичный элемент тока, направленной перпендикулярно полю.

Магнитные свойства минералов не являются постоянными физическими величинами. Они изменяются в зависимости от напряженности магнитного поля, температуры, крупности измельчения, формы частиц, влажности, особенности кристаллической решетки, наличия изоморфных примесей и дефектов.

Магнитное поле, в котором происходит процесс разделения, может быть однородным, когда напряженность в любой точке поля постоянная по величине и направлению. При этом градиент напряженности grad H, представляет собой производную dH/dx в направлении наибольшего возрастания Н.

 

29.Дайте общие сведения о классических и современных теориях технологических процессов.Технологический процесс (сокращенно ТП) — это упорядоченная последовательность взаимосвязанных действий, выполняющихся с момента возникновения исходных данных до получения требуемого результата.

"Технологический процесс" — это часть производственного процесса, содержащая целенаправленные действия по изменению и (или) определению состояния предмета труда. К предметам труда относят заготовки и изделия.Практически любой технологический процесс можно рассматривать как часть более сложного процесса и совокупность менее сложных технологических процессов. Технологические процессы состоят из "технологических (рабочих) операций", которые, в свою очередь, складываются из "технологических переходов". "Технологическим переходом" называют законченную часть технологической операции, выполняемую с одними и теми же средствами технологического оснащения.

"Вспомогательным переходом" называют законченную часть технологической операции, состоящей из действий человека и (или) оборудования, которые не сопровождаются изменением свойств предметов труда, но необходимы для выполнения технологического перехода. В зависимости от применения в производственном процессе для решения одной и той же задачи различных приёмов и оборудования различают следующие "виды техпроцессов":-Единичный технологический процесс (ЕТП) — технологический процесс изготовления или ремонта изделия одного наименования, типоразмера и исполнения, независимо от типа производства.

- Типовой технологический процесс (ТТП) — технологический процесс изготовления группы изделий с общими конструктивными и технологическими признаками.

- Групповой технологический процесс (ГТП) — технологический процесс изготовления группы изделий с разными конструктивными, но общими технологическими признаками.

Этапы Техпроцесса:-"Подготовительный". Прием, контроль, регистрация входной информации и перенос ее на машинный носитель. Различают визуальный и программный контроль, позволяющий отслеживать информацию на полноту ввода, нарушение структуры исходных данных, ошибки кодирования. При обнаружении ошибки производится исправление вводимых данных, корректировка и их повторный ввод.- "Основной". Непосредственно обработка информации. Предварительно могут быть выполнены служебные операции, например, сортировка данных.- "Заключительный". Контроль, выпуск и передача результатной информации, ее размножение и хранение.