30.12.2015

Золотосодержащие сульфидные концентраты (реже руды) до цианирования нередко подвергаются обжигу. Обжиг необходим при упорном характере концентратов, цианирование которых в сыром виде не дает удовлетворительного извлечения золота иди вызывает высокий расход цианида (сульфиды меди, соединения сурьмы и др.), а также, если при обжиге утилизируется пенная составная часть (сера, селен, сурьма, медь и др.).
Наиболее часто применяется окислительный обжиг. Его целью является обнажение частиц золота при разложении сульфидов, возможно полное удаление из концентрата серы, мышьяка и сурьмы в виде летучих соединений и получение огарка, состоящего главным образом из оксидов, легко проницаемых для растворов.
Обжиг производится при t=500...700 °С. Наибольшая температура обжига не превышает 800—850 °C во избежание спекания материала.
В зависимости от характера концентрата и условий обжига степень удаления серы (десульфуризация) составляет 90-95%, степень удаления мышьяка - также 90-95%. В огарках вместе с пылью циклонов и электрофильтратов остается: серы сульфидной 0,3-0,5%, серы сульфатной 0,5-3,0%, мышьяка - 0,5-1,5%. Выход обожженного материала составляет 75-90%.
При расчете обжига требуется определить:
1) рациональный состав сырого концентрата; 2) количество огарка, его химический и рациональный составы; 3) количество воздуха, необходимого для обжига концентрата; 4) количество и состав обжиговых газов; 5) материальный и тепловой балансы обжига.
Пример. Расчет окислительного обжига золотосодержащего пиритно-арсенопиритного концентрата следующего состава, %: Fe 33,70; As 6,55; Cu 0,28; Pb 0,33; Zn 0,5; Ss 33,54; SiO2 9,30; Al2O3 5,20; CaO 2,60; MgO 1,00; CO2 3,12; O2 0,98; прочие 2,90; всего 100,0. Расчет ведется на 100 кг концентрата.
При определении рационального состава концентрата по данным химического и минералогического анализов принимаем: а) мышьяк находится в форме арсенопирита FeAsS, медь — в виде халькопирита CuFeS2; б) свинец и цинк присутствуют в виде сульфидов PbS и ZnS; в) железо входит в состав пирита FeS2, арсенопирита, халькопирита и гематита Fe2O3, количество Fe в FeS2 определяется по количеству оставшейся Ss; количество Fe в Fe2O3 — по разности между общим Fe и Fe, входящим в сульфидные минералы; г) CaO и MgO присутствуют в виде карбонатов CaCO3 и MgCO3; д) SiO2 и Al2O3 находятся в свободном виде. Рациональный состав концентрата представлен в табл. IV.34.
Обжиг концентратов

В результате окислительного обжига концентрата получен огарок, рациональный состав которого с учетом возврата пыли принят: а) содержание Ss — 0,3%, связанной в FeS; б) количество As в огарке 0,75%, из них 0,5% в виде Fe3(AsO4) и 0,25% - в виде FeAsO4; в) количество Fe по разности — в форме Fe2O3; г) медь и цинк присутствуют в форме оксидов CuO и ZnO ; д) 60% Pb находится в виде PbSO4, остальной — в виде PbO; е) CaO и MgO переходят в сульфаты CaSO4 и MgSO4; ж) SiO2 и Al2O3 присутствуют в виде свободных соединений; з) прочие принимаем без изменений.
Определяем количество компонентов огарка:
1) CuO - (79,54 * 0,28) : 63,54 = 0,35 кг, в том числе Cu 0,28 кг и O2 0,07 кг;
2) ZnO - (81,38 * 0,5) : 65,38 = 0,62 кг, в том числе Zn 0,5 кг и O2 0,12 кг;
3) PbO - (223,21 * 0,13) : 207,21 = 0,14 кг, в том числе Pb 0,33 * 0,4 = 0,13 кг и O2 0,01 кг;
4) PbSO4 - (303,21 * 0,2) : 207,21 = 0,29 кг, в том числе Pb 0,33 * 0,6 = 0,2 кг, Sso4 0,03 кг и O2 0,06 кг;
5) CaSO4 - (136,15 * 2,60) : 56,08 = 6,30 кг, в том числе CaO 2,6 кг, Sso4 - 1,48 кг и O2 2,22 кг;
46) MgSO4- (120,39 * ,0) : 40,32 = 2,98 кг, в том числе MgO 1,0 кг, Sso4 0,79 кг и O2 1,19 кг.
Для расчета количества соединений железа и мышьяка необходимо знать выход огарка т, кг:
a) FeS: 1) количество Ss = 0,003 т, кг; 2) количество FeS = (87,85 * 0,003 т) :32 = 0,00824 m, кг; в том числе Fe = 0,00824 m - 0,003 m = 0,00524 m, кг;
6) Fe3(AsO4)2: 1) количество As = 0,005, кг; 2) количество Fe3(AsO4)2 = (445,37 * 0,005 т) : 74,91 * 2 = 0,015 m, кг; в том числе Fe = 0,0056 m, кг и O2 = 0,0044 m, кг;
в) Fe2AsO4: 1) количество As = 0,0025 m, кг; 2) количество FeAsO4 = (196,76 * 0,0025 m) : 74,91 = 0,0065 m, кг; в том числе Fe = 0,0019 m, кг и O2 = 0,0021 т, кг;
г) Fe2O3: 1) количество Fe в форме Fe2O3 - по разности: 33,70 - (0,00524 m + 0,0056 m + 0,0019 m) = 33,70 - 0,0127 m, кг; 2) количество Fe2O3 = 159,70 * (33,70 - 0,0127 m) : 55,85 * 2 = 48,18 - 0,018 т, кг; в том числе O2 = 14,48 - 0,0053 m, кг.
Определяем количество огарков m, кг: m = 28,08 + 0,0082 m + 0,015 m + 0,0065 m + (48,18 - 0,018 m) = 76,26 + 0,0117 т, кг, где 28,08 - сумма компонентов огарка без соединений Fe и As.
Отсюда m = 76,26 : (1 - 0,0117) = 77,161 кг. Зная выход огарка m, находим количество компонентов его, содержащих Fe и As:
1) FeS - 0,00824 * m = 0,00824 * 77,161 = 0,633 кг, в том числе Fe = 0,00524 * 77,161 = 0,401 кг; Ss = 0,003 * 77,161 = 0,232 кг;
2) Fe2O3- 48,18 - 0,018 m = 48,18 - 0,018 * 77,161 = 48,18 - 1,39 = 46,79 кг, в том числе Fe = 33,70-0,0127 m = 33,70 -0,0127 * 77,161 - 33,70 - 0,98 = 32,72 кг и O2 = 14,48 - 0,0053 m = 14,48 - 0,0053 * 77,161 = 14,48 - 0,41 = 14,07 кг;
3) Fe3(AsO4)2- 0,015 т = 0,015-77,161 = 1,158 кг; в том числе Fe = 0,0056 m = 0,0056 * 77,161 = 0,432 кг; As = 0,005 m = 0,005 * 77,161 = 0,386 кг и O2= 0,0044 m = 0,0044 * 77,161 = 0,34 кг;
4) FeAsO4 — 0,0065 m = 0,0065 * 77,161 = 0, кг, 500 в том числе Fe = 0,0019 m = 0,0019 * 77,161 = 0,147 кг; As = 0,0025 m = 0,0025 * 77,161 = 0,193 кг и O2 = 0,0021 m = 0,0021 * 77,161 = 0,160 кг.
Химический и рациональный составы огарка представлены в табл. IV.35.
Обжиг концентратов

Из газовой фазы выделяется мышьяксодержащий осадок, состоящий из 65,0% As, или 85,8% As2O3, и 14,2% примесей. Количество As, переходящего в газовую фазу, составляет: 6,55 - 0,579 = 5,971 кг. Тогда количество мышьякового осадка будет: 5,971 : 0,65 = 9,186 кг. Принятые при расчете химический и рациональный составы мышьякового осадка приведены в табл. IV.36. Количество пыли, переходящей в мышьяковый осадок, составит: 9,186 — 7,882 = 1,304 кг. Тогда количество, химический и рациональный составы огарка (вместе с возвратной пылью), направляемого на дальнейшую переработку, будут определяться данными в табл. IV.37.
Обжиг концентратов

При обжиге выгорает серы: 33,54 - (0,232 + 2,30) = 31,008 кг. Степень десульфуризации при обжиге составляет: (31,008 : 33,54) * 100 = 93,45%. Степень удаления As будет: (5,971 : 6,55) * 100 = 91,16%. Подсчитываем количество воздуха, требующегося для обжига 100 кг концентрата. Принимаем, что 10% серы «сгорает» в SO3, а остальные 90% — в SO2, т.е. 31,008 * 0,1 = 3,101 кг серы сгорает в SO3 а 31,008 - 0,9 = 27,907 кг серы сгорает в SO2. Количество O2 для образования SO3 составляет: (3,101 * 48) : 32 = 4,65 кг; образуется SO3 : 3,101 + 4,65 = 7,751 кг.
Количество O2 для образования SO2 : (27,907 * 32) : 32 = 27,907 кг; образуется SO2: 27,907 + 27,907 = 55,814 кг.
Количество O2 для окисления As в As2O3:
(5,971 * 3 * 16) : 2 : 74,91 = 1,911 кг; образуется As2O3:
5,971 + 1,911 = 7,882 кг.
Теоретически требуется кислорода для окисления: металлов (табл. IV.35) 18,240 кг
S в SO- 3 4,65 кг
S в SO2 - 27,907 кг
As в As2O3 - 1,911 кг
Всего - 52,708 кг
или (52,708 : 32) * 22,4 = 36,9 м3; с этим количеством кислорода поступит азота: (52,708 : 23) * 77 = 176,46 кг (141,17 м3).
Теоретически необходимое количество воздуха составляет: 52,708 + 176,46 = 229,17 кг (178,07 м3).
Количество SO3 в обжиговых газах 7,751 кг (2,17 м3);
Количество SO2 в обжиговых газах 59,414 кг (20,795 м3).
Поступит воды с концентратом при влажности его 12%: (H2O)к = 100 * 12 : 0,88 = 13,636 кг (16,969 м3). При влажности воздушного дутья 6 г/м3поступит воды с воздухом: (H2O)4 = (178,07 * 6) : 1000 = 1,068 кг (1,383 м3). Всего поступит: H2O = 13,636 + 1,068 = 14,704 кг или 16,969 + 1,383 = 18,352 м3.
Расчетные данные о теоретическом составе обжиговых газов представлены в табл. IV.38.
Для определения практически необходимого количества воздуха следует задаться коэффициентом избытка дутья, который колеблется в пределах 1,15 — 1,50. Для расчета принимаем значение этого коэффициента 1,35. Тогда расход воздушного дутья составит: 229,17 * 1,35 = 309,38 кг или 178,07 * 1,35 = 240,39 м3. Кислорода в дутье - 52,708 * 1,35 = 71,16 кг или 36,9 * 1,35 = 49,8 м3. Азота в дутье содержится 178,07 * 1,35 = 240,39 кг или 141,17 * 1,35 = 190,58 м3. Влаги в дутье — 1,068 * 1,35 = 1,44 кг или 1,383 * 1,35 = 1,867 м3. Удельный расход воздуха на 1 кг сухого концентрата составляет 249,973 : 100 = 2,50 м3, а на 1 кг влажного концентрата 249,973 : 113,636 = 2,20 м3. Остаток кислорода в обжиговых газах будет: 73,994 - 54,81 = 19,184 кг или 51,80 - 38,37 = 13,43 м3.
Количество и состав газов при избытке воздуха 1,35 приведены в табл. IV.39.
Для уточнения выхода огарка необходимо учесть безвозвратный унос пыли с As2O3, который равен 1,304 кг. Выход огарка составит: 77,161 - 1,304 = 75,857 кг.
Полученные данные сводим в таблицу материального баланса (табл. IV.40).
Состав и количество топочных газов не учитываются, так как в связи с большим содержанием серы в концентрате обжиг будет производиться без сжигания дополнительного топлива.
Обжиг концентратов