Смола в пульпе: проектирование, оборудование и выбор
Смола в пульпе (RIP) — процесс извлечения золота и урана, при котором растворенный металл сорбируется на шариках ионообменной смолы, взвешенных прямо в нефильтрованной выщелачивающей пульпе, обычно в пяти-восьми перемешиваемых ступенях. Поскольку анионит сорбирует ауроцианид в два-четыре раза быстрее активированного угля, схемы RIP нередко достигают целевого извлечения в аппаратах меньшего объема.
Главное
- RIP извлекает растворенное золото и уран на смоле, взвешенной в нефильтрованной пульпе.
- Кинетика смолы в 2-4 раза быстрее угля, что позволяет уменьшить сорбционные чаны.
- Типовые проектные значения: 10-25 г/л смолы, пять-восемь ступеней, противоточная передача.
- RIP выигрывает на глинистых рудах, растворах с органикой и там, где потери угля недопустимы.
- Контролируйте отравление силикой, органикой и медью; закладывайте потери смолы 5-15 г/т руды.
Как это работает
Механически схема проста: батарея перемешиваемых чанов с пульпой и зарядом сферических гранул смолы; пульпа движется вперед, смола передается противотоком через сита и насосы. Насыщенная смола уходит из первого чана на элюирование, регенерированная возвращается в последний. Так как гранулы имеют крупность 10-20 меш (ориентировочно), межступенчатые сита могут быть грубее и менее склонны к кольматации, чем тонкие сита, которые иногда требует уголь.
По химии сильноосновная смола — полимер с четвертичными аминогруппами, обменивающий противоион на цианидные комплексы вроде Au(CN)2- и при равновесии сорбирующий обычно 2,000-5,000 г/т золота (типично) в широком диапазоне pH. Слабоосновная смола с третичным амином сорбирует только выше своей pKa и регенерируется простым разбавленным кислотным промыванием; она лучше селективна к цианидам меди и никеля, но сорбирует медленнее, поэтому по кинетике обычно выигрывает сильноосновная. Макропористые смолы с постоянными внутренними порами устойчивы к осмотическим ударам и органике и являются обычным выбором для грязных пульп при небольшой потере емкости.
Параметры проектирования
| Параметр | Типичный диапазон | Примечание |
|---|---|---|
| Концентрация смолы | 10-25 г/л пульпы | Выше концентрация — быстрее равновесие, но больше истирания и потерь |
| Число ступеней | 5-8 | Задается целевой хвостовой концентрацией и кинетикой |
| Контакт на ступень | 0.5-1.5 ч | Кинетика в 2-4 раза быстрее угля; проверять бутылочным перемешиванием |
| Суммарное пребывание | 3-8 ч | Сумма ступеней; сопоставлять с выщелачиванием того же цеха |
| Емкость насыщенной смолы | 2,000-5,000 г/т Au | Сильоосновная, золотая система; для урана зависит от смолы |
| Потери смолы | 5-15 г/т руды | Ориентировочно: истирание, унос на ситах, проливы элюирования |
| Ячейка межступенчатого сита | 0.6-0.8 мм | Ориентировочно для смолы 10-20 меш |
При быстрой кинетике и противоточной передаче пять ступеней обычно снижают хвосты раствора ниже 0.02-0.05 мг/л Au на умеренно упорных пульпах (типично); каждая добавленная ступень дает убывающую отдачу, но дешевую страховку от колебаний содержания. Эскиз расчета: 2,000 т/сут руды при 45% твердых и плотности пульпы 1.52 т/м3 дают 185 т/ч и 122 м3/ч пульпы; шесть ступеней по 1.0 ч требуют шесть чанов около 130 м3; при 15 г/л это примерно 1,950 кг смолы на чан и 11.7 т в контуре. При руде 2.5 г/т Au и 90% растворения контур извлекает 4,500 г/сут, что при емкости насыщения 3,000 г/т требует передачи на элюирование 1.5 т/сут смолы.
Когда RIP бьет уголь
| Фактор | RIP | Уголь (CIP) |
|---|---|---|
| Кинетика сорбции | В 2-4 раза быстрее (типично) | Медленнее; больше объем на тонну |
| Глинистые пульпы со шламами | Устойчива; грубые сита | Кольматация сит, истирание угля |
| Растворы с органикой | Макропористая смола терпит масла и гуматы | Активность угля резко падает |
| Элюирование | Тиомочевина/кислота или щелочная десорбция при умеренной температуре | Горячая десорбция под давлением |
| Селективность к Cu/Ni | Лучше у слабоосновных смол | Уголь сорбирует медь, цинк, никель |
| Стоимость сорбента | Дороже за литр; меньше запас | Дешевле за тонну; больше запас |
Самые ясные выигрыши RIP: глинистые руды со шламами, где шламы забивают сита угля; растворы с флотореагентами, маслами и гуминовыми кислотами, необратимо отравляющими поры угля; меньшие чаны благодаря кинетике — критично для реконструкций и высокопроизводительных заводов; урановые и полиметаллические пульпы, где аниообмен — исторический рабочий инструмент, а слабоосновные смолы отбрасывают цианиды меди и никеля, иначе съедающие элюент. Для чистых окисленных руд уголь обычно дешевле и привычнее.
Отравление смолы — тихий убийца
Отравление постепенно снижает емкость и кинетику, и контур съедает маржу, требуя больше смолы и времени. Типовые механизмы: силика — растворенный и коллоидный кремнезем полимеризуется на грануле и тормозит диффузию; следите за содержанием в растворе и планируйте щелочные отмывки; органика — флотореагенты, масла, гуминовые кислоты; применяйте макропористую смолу, контролируйте масло на входе, мойте растворителем или щелочью; сорбция меди и цинка как Cu(CN)32- и Zn(CN)42-, конкурирующая за те же сайты и разгоняющая расход элюента; определяйте количественно тяжелые металлы в испытаниях и подберите селективность; отравление железо- и кобальтцианидами, которые обычная десорбция не снимает, — нужны отдельные циклы дезактивации; накипь и шламы, забивающие сита, — контроль химии воды и плановая отмывка сит; окислительная и осмотическая деградация от остаточного окислителя и температурных экскурсий — гасите окислитель до сорбции и держите температурное окно поставщика.
Полезная дисциплина: анализируйте насыщенную смолу каждой передачи и стройте график емкости по времени. Планомерное снижение за недели — накопительное отравление; резкий спад — возмущение питания вроде остаточного окислителя или разлива масла. Ранний разворот тренда превращает проблему шести месяцев в недельную программу отмывки.
Эксплуатационные данные
| Параметр | RIP, глинистое золото (типично) | CIP, чистый оксид (ориент.) | RIP, урановая пульпа (ориент.) |
|---|---|---|---|
| Содержание в питании | 2-4 г/т Au | 2-5 г/т Au | 0.3-1.0 г/л U3O8 в растворе |
| Ступени | 6-8 | 6-8 | 4-6 |
| Концентрация сорбента | 12-20 г/л | 10-20 г/л угля | 5-15 г/л |
| Извлечение растворенного металла | 95-98% | 95-98% | 90-97% |
| Потери сорбента | 5-15 г/т | 10-50 г/т угля | 3-10 г/т |
| Емкость насыщения | 2,000-5,000 г/т Au | 1,000-3,000 г/т Au | Специфична для смолы |
Два вывода: здоровые RIP и CIP дают сопоставимое извлечение, а различие — в готовности и потерях сорбента на враждебных пульпах; урановая практика опирается на смолу из-за селективности и стойкости к кислоте. На уровне контура RIP меняет несколько более высокую цену сорбента на меньшие чаны, меньше угольной инфраструктуры и меньше стадий осветления на грязных рудах; на чистых рудах уголь чаще дешевле, и это надо доказывать цифрами. Больше руководств — в разделе знаний.
Частые вопросы
Сколько служит смола в контуре RIP?
Срок почти полностью определяется отравлением и осмотическими нагрузками, а не химией сорбции. В достаточно чистых золотых пульпах сильноосновная смола обычно служит один-три года до полной замены (типично), а постоянная подпитка покрывает потери 5-15 г/т руды. На сильно отравляющих режимах замену диктует падение емкости, а не потеря гранул, и программы химической отмывки заметно продлевают срок.
Как выбрать между сильноосновной и слабоосновной смолой?
По набору металлов и экономике элюирования. Сильноосновная сорбирует быстро и в широком диапазоне pH, но тянет медь и цинк вместе с золотом и требует химического элюирования. Слабоосновная сорбирует медленнее, но отбрасывает цианиды меди и никеля и регенерируется простым разбавленным кислотным промыванием. Там, где медь — главный штрафной элемент, селективность слабоосновной часто побеждает ценой кинетики; подтвердите параллельными бутылочными пробами.