Помощь студентам в учебе
Влияние качества вод на процесс автоклавного выщелачивания (на примере Березняковской ЗИФ)
|
РЕФЕРАТ 2
ВВЕДЕНИЕ 8
1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА БЕРЕЗНИКОВСКОЙ
ЗИФ 10
1.1. Общая характеристика исследуемой золото -извлекательной
фабрики 10
1.1.1. Рельеф и геологическое строение 14
1.1.2. Климат 16
1.1.3. Г идрографическая и гидрогеологическая характеристика 18
1.1.4. Почвенно-растительный покров и животный мир 19
1.1.5. Ландшафтная структура и экологическое состояние 25
1.2. Анализ водного хозяйства на Березняковской ЗИФ и ее воздействие на окружающую среду 26
2. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ
ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ПРИ ОБОГАЩЕНИИ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ РУД 46
2.1. Обзор зарубежных и отечественных методов обогащения
золотосодержащих руд 46
2.1.1. Г равитационно-флотационный метод 47
2.1.2. Аммиачно-тиосульфатное выщелачивание 49
2.1.3. Тиокарбамидное выщелачивание 51
2.1.4. Угольно-сорбционная технология 52
2.1.5. Применение нецианистого реагента Flotent GoldSC_570 53
2.1.6. Извлечение золота из упорных руд (Альбон-процесс) 54
2.1.7. Бактериальное окисление 58
2.1.8. Автоклавное выщелачивание 60
2.2. Сравнительный анализ расходов воды при различных способах
добычи золота из руды 62
2.3. Анализ метода автоклавного выщелачивания, применяемого на
Березняковской ЗИФ 64
2.4. Вариант возможного комбинированного решения по улучшению
процесса автоклавного выщелачивания 70
3. АНАЛИЗ КОЛИЧЕСТВЕННЫХ И КАЧЕСТВЕННЫХ
ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВОД, ИДУЩИХ НА ПРОЦЕСС АВТОКЛАВНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ РУД 73
3.1. Обоснование необходимости улучшения качественных и
количественных показателей вод для оптимизации процесса
автоклавного выщелачивания 73
3.2. Результаты химических анализов оборотных и подпиточных вод
Березняковской ЗИФ 74
3.3. Повышение качества вод, поступающих на процесс автоклавного
выщелачивания 76
3.4 Расчет поверхностного стока на технологические нужды фабрики 88
3.5. Основные предложения по развитию водо- и ресурсосбережения на Березняковской ЗИФ 90
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 96
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 99
ПРИЛОЖЕНИЕ А 103
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 105
ПРИЛОЖЕНИЕ В 107
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 109
ВВЕДЕНИЕ 8
1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА БЕРЕЗНИКОВСКОЙ
ЗИФ 10
1.1. Общая характеристика исследуемой золото -извлекательной
фабрики 10
1.1.1. Рельеф и геологическое строение 14
1.1.2. Климат 16
1.1.3. Г идрографическая и гидрогеологическая характеристика 18
1.1.4. Почвенно-растительный покров и животный мир 19
1.1.5. Ландшафтная структура и экологическое состояние 25
1.2. Анализ водного хозяйства на Березняковской ЗИФ и ее воздействие на окружающую среду 26
2. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ
ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ПРИ ОБОГАЩЕНИИ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ РУД 46
2.1. Обзор зарубежных и отечественных методов обогащения
золотосодержащих руд 46
2.1.1. Г равитационно-флотационный метод 47
2.1.2. Аммиачно-тиосульфатное выщелачивание 49
2.1.3. Тиокарбамидное выщелачивание 51
2.1.4. Угольно-сорбционная технология 52
2.1.5. Применение нецианистого реагента Flotent GoldSC_570 53
2.1.6. Извлечение золота из упорных руд (Альбон-процесс) 54
2.1.7. Бактериальное окисление 58
2.1.8. Автоклавное выщелачивание 60
2.2. Сравнительный анализ расходов воды при различных способах
добычи золота из руды 62
2.3. Анализ метода автоклавного выщелачивания, применяемого на
Березняковской ЗИФ 64
2.4. Вариант возможного комбинированного решения по улучшению
процесса автоклавного выщелачивания 70
3. АНАЛИЗ КОЛИЧЕСТВЕННЫХ И КАЧЕСТВЕННЫХ
ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВОД, ИДУЩИХ НА ПРОЦЕСС АВТОКЛАВНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ РУД 73
3.1. Обоснование необходимости улучшения качественных и
количественных показателей вод для оптимизации процесса
автоклавного выщелачивания 73
3.2. Результаты химических анализов оборотных и подпиточных вод
Березняковской ЗИФ 74
3.3. Повышение качества вод, поступающих на процесс автоклавного
выщелачивания 76
3.4 Расчет поверхностного стока на технологические нужды фабрики 88
3.5. Основные предложения по развитию водо- и ресурсосбережения на Березняковской ЗИФ 90
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 96
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 99
ПРИЛОЖЕНИЕ А 103
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 105
ПРИЛОЖЕНИЕ В 107
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 109
В начале XXI века перед мировым сообществом встал острый вопрос о поиске вариантов ресурсосбережения и сохранении окружающей среды (ОС). Быстрый темп развития индустриальных технологий, применение в производстве сложных химических и зачастую опасных соединений - все это негативно влияет на природную составляющую и, в частности, значительно истощает водные ресурсы, которые могут стать дороже нефти.
В России имеется ряд вододефицитных регионов, в которых решение проблем водосбережения на промышленных предприятиях - серьезная задача. Одним из таких регионов является Челябинская область.
Горнодобывающие предприятия, которых в области насчитывается более сотни, являются не только местами острой экологической ситуации, но и территориями со значительным изъятием или преобразованием природных ресурсов и весьма большим водопотреблением.
В частности, золото-извлекательные предприятия (ЗИФ), в связи с низким содержанием полезных элементов в руде (золота, меди и др.) используют сложные технологические схемы их обогащения, при которых применяется большой ассортимент реагентов, при котором процесс обогащения руд требует значительных водных ресурсов, что приводит к истощению в частности поверхностных и подземных вод.
Рассматриваемая в работе Березняковская ЗИФ, работает по технологии автоклавного выщелачивания золота. В ближайшее время объем переработки руды на предприятии должен возрасти в 2,5 раза. В связи с наращиванием объемов производства увеличится и объем используемых вод. В связи с этим, тема водо- и ресурсосбережения является весьма актуальной.
Следовательно, необходимо провести анализ существующего водного хозяйства фабрики для выбора рационального развития его производственно-технологического потенциала по пути сбережения водных ресурсов и уменьшения затрат воды на обогащение золотосодержащих руд. На основании этого необходимо провести выбор наиболее подходящих способов доочистки вод, поступающих на основной технологический процесс - автоклавное выщелачивание золотосодержащих руд.
Цель квалификационной работы - анализ существующего водного хозяйства Березняковской ЗИФ для его оптимизации и поиск различных способов водо- и ресурсосбережения.
Для достижения цели необходимо выполнить ряд задач, а именно:
1. Рассмотреть и проанализировать существующее водное хозяйство Березняковской ЗИФ.
2. Провести полевые и лабораторные исследования производственных подпиточных и оборотных вод предприятия, используемых при автоклавном выщелачивании и предложить пути улучшения их качественных и количественных характеристик
3. Найти возможные варианты водо- и ресурсосбережения при автоклавном выщелачивании золото-содержащих руд с целью оптимизации работы водного хозяйства.
Объект исследования - водохозяйственный комплекс Березняковской золото-извлекательной фабрики (ЗИФ).
Предмет исследования - водо- и ресурсосбережение в процессе обогащения золотосодержащих руд методом автоклавного выщелачивания на предприятиях ЗИФ.
В работе использованы следующие основные методы исследования:
1. Анализа и синтеза литературных и информационных источников по исходной проблеме,
2. Полевые геоэкологические исследования
3. Лабораторные исследования качества вод Березняковской ЗИФ
Научная новизна в работе заключается:
1. В проведении сравнительного анализа водоемкости, предприятий ЗИФ при современных технологиях извлечения золота из руды.
2. В выявлении наилучшей технологии обогащения руд для Южно-Уральского региона с наличием упорных сульфидных руд.
Ожидаемые результаты:
• результаты анализа существующего водного хозяйства
Березняковской ЗИФ,
• результаты полевых и лабораторных исследований производственных подпиточных и оборотных вод предприятия,
• результаты анализа использования вод при автоклавном выщелачивании,
• предложения по улучшению их качественных и количественных характеристик и вариантов водо- и ресурсосбережения для процесса автоклавного выщелачивания золото-содержащих руд с целью оптимизации работы водо-хозяйственного комплекса.
В России имеется ряд вододефицитных регионов, в которых решение проблем водосбережения на промышленных предприятиях - серьезная задача. Одним из таких регионов является Челябинская область.
Горнодобывающие предприятия, которых в области насчитывается более сотни, являются не только местами острой экологической ситуации, но и территориями со значительным изъятием или преобразованием природных ресурсов и весьма большим водопотреблением.
В частности, золото-извлекательные предприятия (ЗИФ), в связи с низким содержанием полезных элементов в руде (золота, меди и др.) используют сложные технологические схемы их обогащения, при которых применяется большой ассортимент реагентов, при котором процесс обогащения руд требует значительных водных ресурсов, что приводит к истощению в частности поверхностных и подземных вод.
Рассматриваемая в работе Березняковская ЗИФ, работает по технологии автоклавного выщелачивания золота. В ближайшее время объем переработки руды на предприятии должен возрасти в 2,5 раза. В связи с наращиванием объемов производства увеличится и объем используемых вод. В связи с этим, тема водо- и ресурсосбережения является весьма актуальной.
Следовательно, необходимо провести анализ существующего водного хозяйства фабрики для выбора рационального развития его производственно-технологического потенциала по пути сбережения водных ресурсов и уменьшения затрат воды на обогащение золотосодержащих руд. На основании этого необходимо провести выбор наиболее подходящих способов доочистки вод, поступающих на основной технологический процесс - автоклавное выщелачивание золотосодержащих руд.
Цель квалификационной работы - анализ существующего водного хозяйства Березняковской ЗИФ для его оптимизации и поиск различных способов водо- и ресурсосбережения.
Для достижения цели необходимо выполнить ряд задач, а именно:
1. Рассмотреть и проанализировать существующее водное хозяйство Березняковской ЗИФ.
2. Провести полевые и лабораторные исследования производственных подпиточных и оборотных вод предприятия, используемых при автоклавном выщелачивании и предложить пути улучшения их качественных и количественных характеристик
3. Найти возможные варианты водо- и ресурсосбережения при автоклавном выщелачивании золото-содержащих руд с целью оптимизации работы водного хозяйства.
Объект исследования - водохозяйственный комплекс Березняковской золото-извлекательной фабрики (ЗИФ).
Предмет исследования - водо- и ресурсосбережение в процессе обогащения золотосодержащих руд методом автоклавного выщелачивания на предприятиях ЗИФ.
В работе использованы следующие основные методы исследования:
1. Анализа и синтеза литературных и информационных источников по исходной проблеме,
2. Полевые геоэкологические исследования
3. Лабораторные исследования качества вод Березняковской ЗИФ
Научная новизна в работе заключается:
1. В проведении сравнительного анализа водоемкости, предприятий ЗИФ при современных технологиях извлечения золота из руды.
2. В выявлении наилучшей технологии обогащения руд для Южно-Уральского региона с наличием упорных сульфидных руд.
Ожидаемые результаты:
• результаты анализа существующего водного хозяйства
Березняковской ЗИФ,
• результаты полевых и лабораторных исследований производственных подпиточных и оборотных вод предприятия,
• результаты анализа использования вод при автоклавном выщелачивании,
• предложения по улучшению их качественных и количественных характеристик и вариантов водо- и ресурсосбережения для процесса автоклавного выщелачивания золото-содержащих руд с целью оптимизации работы водо-хозяйственного комплекса.
Для достижения поставленной в работе цели - анализа технологий обогащения золотосодержащих руд для поиска оптимальных вариантов по улучшению существующего процесса автоклавного выщелачивания, а также водо и - ресурсосбережения (на примере Березняковской ЗИФ) нами решался ряд задач, позволивших сделать следующие выводы:
Выбор технологии обогащения золотосодержащих руд на
Березняковской ЗИФ во многом обусловлен геологическими условиями разрабатываемого месторождения и наличием в руде сульфидных упорных горных пород, которые при других технологиях обогащения в нашем регионе не будут эффективны.
1. Проведенный анализ материалов системы водоснабжения и
водоотведения Березняковской ЗИФ показал, что предприятие использует технологические схемы со значительным потреблением водных ресурсов, а реагентной обработке руды использует цианиды, оказывающие
значительное влияние на экологию региона.
2. Наиболее рациональными технологиями извлечения золота из руд, исходя из технико-экономических и экологических показателей являются автоклавное выщелачивание, бактериальное окисление и Альбион -процесс, позволяющие значительно уменьшить использование цианидов. Однако Альбион процесс требует применения на фабриках дорогого мельничного оборудования и установки большого количества брызгальных систем, а биологическое окисление - трудоемкий процесс поддержания в стабильном реагентном состоянии активного ила.
3. Сравнительный анализ расходов воды при различных способах добычи золота из руды показал, что в Альбион -процессе и автоклавном выщелачивании при использовании мельничного оборудования уменьшаются объемы вод, идущих на обогащение руд.
4. В условиях нахождения золотосодержащих руд в упорных сульфидных горных породах используется автоклавное выщелачивание как наиболее эффективное. Однако при этом отмечается (на примере Березняковской ЗИФ), значительная водоемкость технологии и нерациональное использование водных ресурсов. В связи с этим, в работе выявлена экономическая и ресурсная эффективность применения бактериального выщелачивания и Альбион-процесса - относительно автоклавного выщелачивания (в ценовом эквиваленте на 9-18%). В результате анализа наилучших доступных технологий нами предложено использование на ЗИФ, аналогичных Березняковской (по составу рудного тела) комбинированной схемы технологического процесса: автоклавное выщелачивание + бактериальное окисление.
5. Лабораторные исследованиям оборотных и подпиточных вод Березняковской ЗИФ показали 9-кратное превышение предельно допустимой концентрации содержания меди и повышенной жесткости воды.
6. Нами предложено перед процессом автоклавного выщелачивания с целью снижения жесткости и концентрации тяжелых металлов (особенно меди) проведение кондиционирования вод.
Для стабилизации вод идущих на автоклавное выщелачивание нами предложено использовать метод кондиционирования, основанный на применении последовательного Na-H-катионирования. Его использование приведет к увеличению скорости химической реакции воды с рудной массой при автоклавном выщелачивании и увеличению, в конечном итоге процентного содержания золота при обогащении руды.
Применение кондиционирования при подготовке вод к процессу автоклавного выщелачивания позволит получить не только более высокие показатели по извлечению золота, но и будет, в частности, содействовать сбережению водных ресурсов (экономия на промывке автоклавов и прочего оборудования). Это актуально для вододефицитных районов России.
Предлагаемый нами метод кондиционирования позволяет стабилизировать воду, идущую на процесс автоклавного выщелачивания, в частности уменьшить показатели жесткости с 8 мг/экв-л до 2-4 мг/экв-л, что позволит свести к минимуму образование солевых отложений на самих автоклавах, подводных и отводных водопроводах, распределительных колодцах и оборудовании, участвующем в автоклавном выщелачивании (мешалки, компрессорные установки), а также увеличит их износостойкость и уменьшит финансовые затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание.
10. Расчет поверхностного стока, выполненный в работе показал, что величину требуемой «подпиточной» воды из отстойников можно уменьшить на 4-9% , за счет отбора поверхностных вод (это до 250 тыс. м3 в год). При этом собранные воды рекомендуем использовать на работу брызгальных систем, обработку измельченной руды, промывку технологического оборудования, в частности, автоклавов, мытье корпусов цехов, на борьбу с пылеобразованием на отвалах, строительных площадках и дорогах.
Таким образом, результаты исследований можно использовать при освоении новых территорий или улучшения работы действующих горных предприятий, специализирующихся на добыче золотосодержащих руд, для оптимизации водоснабжения и водоотведения вододефицитных районов страны (какой, в частности, является Челябинская область). Такой анализ территории позволит сохранить, улучшить природную составляющую, а также рационально подходить к развитию в нашем регионе современных водохозяйственных комплексов.
Выбор технологии обогащения золотосодержащих руд на
Березняковской ЗИФ во многом обусловлен геологическими условиями разрабатываемого месторождения и наличием в руде сульфидных упорных горных пород, которые при других технологиях обогащения в нашем регионе не будут эффективны.
1. Проведенный анализ материалов системы водоснабжения и
водоотведения Березняковской ЗИФ показал, что предприятие использует технологические схемы со значительным потреблением водных ресурсов, а реагентной обработке руды использует цианиды, оказывающие
значительное влияние на экологию региона.
2. Наиболее рациональными технологиями извлечения золота из руд, исходя из технико-экономических и экологических показателей являются автоклавное выщелачивание, бактериальное окисление и Альбион -процесс, позволяющие значительно уменьшить использование цианидов. Однако Альбион процесс требует применения на фабриках дорогого мельничного оборудования и установки большого количества брызгальных систем, а биологическое окисление - трудоемкий процесс поддержания в стабильном реагентном состоянии активного ила.
3. Сравнительный анализ расходов воды при различных способах добычи золота из руды показал, что в Альбион -процессе и автоклавном выщелачивании при использовании мельничного оборудования уменьшаются объемы вод, идущих на обогащение руд.
4. В условиях нахождения золотосодержащих руд в упорных сульфидных горных породах используется автоклавное выщелачивание как наиболее эффективное. Однако при этом отмечается (на примере Березняковской ЗИФ), значительная водоемкость технологии и нерациональное использование водных ресурсов. В связи с этим, в работе выявлена экономическая и ресурсная эффективность применения бактериального выщелачивания и Альбион-процесса - относительно автоклавного выщелачивания (в ценовом эквиваленте на 9-18%). В результате анализа наилучших доступных технологий нами предложено использование на ЗИФ, аналогичных Березняковской (по составу рудного тела) комбинированной схемы технологического процесса: автоклавное выщелачивание + бактериальное окисление.
5. Лабораторные исследованиям оборотных и подпиточных вод Березняковской ЗИФ показали 9-кратное превышение предельно допустимой концентрации содержания меди и повышенной жесткости воды.
6. Нами предложено перед процессом автоклавного выщелачивания с целью снижения жесткости и концентрации тяжелых металлов (особенно меди) проведение кондиционирования вод.
Для стабилизации вод идущих на автоклавное выщелачивание нами предложено использовать метод кондиционирования, основанный на применении последовательного Na-H-катионирования. Его использование приведет к увеличению скорости химической реакции воды с рудной массой при автоклавном выщелачивании и увеличению, в конечном итоге процентного содержания золота при обогащении руды.
Применение кондиционирования при подготовке вод к процессу автоклавного выщелачивания позволит получить не только более высокие показатели по извлечению золота, но и будет, в частности, содействовать сбережению водных ресурсов (экономия на промывке автоклавов и прочего оборудования). Это актуально для вододефицитных районов России.
Предлагаемый нами метод кондиционирования позволяет стабилизировать воду, идущую на процесс автоклавного выщелачивания, в частности уменьшить показатели жесткости с 8 мг/экв-л до 2-4 мг/экв-л, что позволит свести к минимуму образование солевых отложений на самих автоклавах, подводных и отводных водопроводах, распределительных колодцах и оборудовании, участвующем в автоклавном выщелачивании (мешалки, компрессорные установки), а также увеличит их износостойкость и уменьшит финансовые затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание.
10. Расчет поверхностного стока, выполненный в работе показал, что величину требуемой «подпиточной» воды из отстойников можно уменьшить на 4-9% , за счет отбора поверхностных вод (это до 250 тыс. м3 в год). При этом собранные воды рекомендуем использовать на работу брызгальных систем, обработку измельченной руды, промывку технологического оборудования, в частности, автоклавов, мытье корпусов цехов, на борьбу с пылеобразованием на отвалах, строительных площадках и дорогах.
Таким образом, результаты исследований можно использовать при освоении новых территорий или улучшения работы действующих горных предприятий, специализирующихся на добыче золотосодержащих руд, для оптимизации водоснабжения и водоотведения вододефицитных районов страны (какой, в частности, является Челябинская область). Такой анализ территории позволит сохранить, улучшить природную составляющую, а также рационально подходить к развитию в нашем регионе современных водохозяйственных комплексов.
