ترشيح النحاس

ما هو ترشيح النحاس؟

أول عملية ترسيب وترسيب للنحاس ربما تم إجراء على نطاق واسع في ريو تينتو في إسبانيا حوالي عام 1752. تم استخدام الطريقة وتتألف من غسل الماء في الهواء الطلق لكتل ​​خام النحاس المتجمدة متبوعًا بترسيب النحاس بالحديد. وصف تايلور وويلان لترشيح النحاس وهطول الأمطار في ريو تينتو في القرن العشرين. هذه الطريقة هي في الأساس نفس الطريقة التي تمارسها حاليًا معظم شركات غسيل النحاس في الولايات الغربية ، تم الحصول على ما يقرب من 12 في المائة من إجمالي إنتاج النحاس في الولايات الغربية في عام 1965 من ترسيب النحاس من السوائل. تم إنتاج المعادن الخردة ، ومعظمها من نحاس الأسمنت ، ونقلها إلى المصاهر واستخدامها كعلف في الأفران الانعكاسية.

الغرض من هذا التقرير هو وصف ومناقشة مختلف طرق الترشيح والاستعادة المستخدمة حاليًا في إنتاج النحاس من خام منخفض الدرجة في الولايات الغربية. تم الحصول على البيانات الواردة في هذا التقرير من البحث في الأدبيات ومن زيارات العديد من عمليات الغسيل الأكبر في الغرب. تشمل الموضوعات التي تمت مناقشتها الأنواع الفيزيائية والمعدنية للمواد المتسربة ، والطبيعة الفيزيائية للنفايات والأكوام ، ومواقع النفايات ، وطرق إدخال حلول الترشيح ، وطبيعة محاليل الترشيح وسوائل النحاس ، وطرق الاسترداد.

تفاعلات كيميائية

ترشيح النحاس ، وخام النحاس المؤكسد ، وخام أكسيد الكبريتيد المختلط ، وخام الكبريتيد منخفض الدرجة للغاية للتركيز عن طريق التعويم السفلي ، باستخدام طرق غسيل النحاس المختلفة. المعادن الرئيسية لأكسيد النحاس المذابة عن طريق الترشيح هي أزوريت وكريسوكولا والملاكيت وكلوريد البنزالكونيوم ، على الرغم من وجود كميات متفاوتة من الكوبريت والتينوريت والنحاس الأصلي في بعض الصخور ويتم إذابتها في نفس الوقت. معادن كبريتيد النحاس الشائعة في العديد من خامات الكبريتيد والمذابة أثناء الترشيح هي: الكالكوسيت ، والكالكوبيريت ، والكافوليت. البيريت معدن مهم يوجد في العديد من صخور الكبريتيد الذي يتأكسد أثناء الترشيح لتكوين كبريتات الحديد وحمض الكبريتيك.

التفاعلات التي يتم بواسطتها إذابة بعض معادن النحاس في ترشيح النحاس ، إما مع حامض الكبريتيك أو حمض الكبريتيك بالإضافة إلى الحديد الحديديك ، قدمها Van Arsdale:

• أزوريت

Cu3 (OH) 2 · (CO3) 2 + 3H2SO4 ↔ 3CuSO4 + 2CO2 + 4H2O

• ملكية

Cu2 (OH) 2 · CO3 + 2H2SO4 2CuSO4 + CO2 + 3H2O

• الكريزوكولا

CuSiO3 · 2H2O + H2SO4 ↔ CuSO4 + SiO2 + 3H2O

• شعيرة دينية مقدسة

Cu2O + H2SO4 ↔ CuSO4 + Cu + H2O

Cu2O + H2SO4 + Fe2 (SO4) 3 ↔ 2CuSO4 + H2O + 2FeSO4

• النحاس الأصلي

النحاس + Fe2 (SO4) 3 ↔ CuSO4 + 2FeSO4

• الفرن

CuO + H2SO4 ↔ CuSO4 + H2O

3CuO + Fe2 (SO4) 3 + 3H2O ↔ 3CuSO4 + 2Fe (OH) 3

4CuO + 4FeSO4 + 6H2O + O2 ↔ 4CuSO4 + 4Fe (OH) 3

• كالكوسيت

Cu2S + Fe2 (SO4) 3 ↔ CuS + CuSO4 + 2FeSO4

Cu2S + 2Fe2 (SO4) 3 ↔ 2CuSO4 + 4FeSO4 + S

• فحم

CuS + Fe2 (SO4) 3 ↔ CuSO4 + 2FeSO4 + S.

يذوب الكالكوبايرايت ببطء في محاليل حمض الحديديك ويتأكسد أيضًا وفقًا للتفاعلات التالية:

CuFeS2 + 2O2 ↔ CuS + FeSO4 ؛

CuS + 2O2 ↔ CuSO4.

طريقة ترشيح النحاس

الرئيسية النحاس طرق ترشيح وتصفية المستخدمة حاليًا هي: التفريغ ، والتكويم ، والمبيدات الحيوية في الموقع ، والحوض. هذه الطرق مترابطة والعديد من الأشياء التي تعتبر ضرورية للغسيل الفعال بطريقة واحدة قابلة للتطبيق على الطرق الأخرى أيضًا.

يعتمد اختيار طريقة ترشيح النحاس على الخواص الكيميائية والفيزيائية للمادة المحددة المراد تنقيتها. تعتبر درجة الخام ، وقابلية ذوبان معادن النحاس ، وكمية الشوائب المرتبطة بالحمض المستخدم ، وحجم العملية ، وحدوث معادن النحاس من العوامل المهمة التي يجب مراعاتها.

يستخدم الترشيح بالتفريغ لاستخراج النحاس من النفايات الناتجة أثناء التعدين المكشوف على نطاق واسع لرواسب خام النحاس. يمكن ترشيح جميع معادن أكسيد النحاس والكبريتيد الموجودة في هذه الرواسب تقريبًا بهذه الطريقة ، حيث يتم قياس دورة الترشيح بالسنوات.

يستخدم ترشيح الكومة بشكل أساسي لاستخراج النحاس من خام النحاس المؤكسد المسامي غير المكسور والمكدس على منصات تصريف معدة. معادن أكسيد النحاس الموجودة في المعادن قابلة للذوبان بسهولة في محاليل حامض الكبريتيك وتقاس دورة الغسيل لهذه الطريقة بالأشهر.

يشمل الغسيل في الموقع غسل الركاز المكسور في الأرض إذا حدث ذلك. يستخدم الترشيح الداخلي الحالي تفكك معادن النحاس في المناجم تحت الأرض التي كانت تستخدم سابقًا طرق تعدين رصف الكتل. تتشابه معادن النحاس التي يمكن ترشيحها عن طريق النض في الموقع مع تلك التي يمكن ترشيحها عن طريق ترشيح المواشي ، حيث يتم قياس دورة الترشيح بالسنوات.

يستخدم غسل الأحواض بشكل أساسي إذابة معادن أكسيد النحاس بواسطة حامض الكبريتيك من المعادن المكسرة غير المسامية الموجودة في الخزانات المغلقة. تُستخدم هذه الطريقة عند الرغبة في استخراج النحاس بسرعة ، حيث يتم قياس دورة الغسيل بالأيام.

وترد في الأقسام التالية أوصافًا وصورًا موجزة لعمليات غسل النفايات ، وتكديسها ، وفي الموقع ، وعمليات غسيل الحوض.

تصريف الترشيح

يتم استخدام ترشيح الصرف الصحي للمواد منخفضة الجودة والخردة التي تمت إزالتها من عمليات الحفر المفتوحة. يتم ترشيح معادن السوائل التي تحتوي على النحاس بكميات أقل من درجة القطع (عادةً 0.4٪ نحاس) والتي تعتبر ضرورية للاسترداد المربح من خلال طرق الاستخراج والتركيز التقليدية. تم تقديم وصف لتكنولوجيا التخلص من النفايات من قبل مالوف وبراتر. يوضح الشكل 1 ورقة تدفق معممة لغسيل النفايات وترسيب الحديد.

كتالوج ترشيح النحاس:

احصل على كتالوج غسيل النحاس

ترشيح النحاس

يتم ترسيب معظم مدافن الغسل على التضاريس الموجودة. يتم اختيار مواقع المستودعات لضمان الأسطح غير المنفذة واستخدام المنحدرات الطبيعية للتلال والوديان لاستعادة وجمع المشروبات الكحولية. تم العثور على أمثلة لهذه الطريقة للتخلص من النفايات في العديد من عمليات الغسيل في أريزونا ونيفادا ونيو مكسيكو ويوتا.

في كثير من الحالات ، تترسب رواسب العصارة في مناطق معدة بشكل خاص. يتم توضيح تحضير الأرض لوضع النفايات من خلال أمثلة محددة أدناه.

يتكون السطح الأساسي في منطقة النفايات لشركة Anaconda Co، Butte، Mont، injection من 5 إلى 80 قدمًا من الطمي المترسب على الكوارتز مونزونيت. نظرًا لأن فقدان المذاب من خلال المادة الغرينية كان كبيرًا ، فقد تم إنشاء وسادة غير منفذة لمنع فقد المذاب في الخطوات التالية:

• تمت إزالة الغطاء النباتي بواسطة الجرافات.
• تم تصنيف السطح المكسور ثم ضغطه باستخدام بكرات قدم الأغنام والاهتزاز.
• تم وضع طبقة 4 بوصات من الخبث ناقص 1 بوصة على السطح وضغطها بأسطوانة اهتزازية.
• تم وضع طلاء من الأسفلت التمهيدي فوق الخبث.
• تم وضع طبقة مضغوطة مقاس بوصة من الإسفلت (كتلة سوداء) فوق سطح الخبث المعبأ.
• ثم تم تفجير طبقة 1/8 بوصة من الإسفلت فوقها
• تم وضع ما لا يقل عن 12 بوصة من مادة الحفر الدقيقة فوق حصيرة الإسفلت لحماية السطح من التمزق بواسطة الشاحنات الثقيلة.
• تم وضع سمك من 5 إلى 6 أقدام من المواد الخشنة للحفرة فوق المادة الدقيقة لتوفير الحماية ضد تلف الوسادة عن طريق الصخور المتتالية على منحدر التفريغ العالي. كان استرداد محاليل النض من النفايات المبنية على هذه الوسادة غير منفذة للنفاذ عاليًا جدًا.

بعد تسوية قاع البحيرة بواسطة الجرافات وضغطها بواسطة بكرات طولها ستة أقدام ، تم وضع مواقع تصريف المياه في مرتفعات هارتس ، شمال ، عمليات شركة أناكوندا على سرير جاف.

طريقة نشر التفريغ

في معظم العمليات ، يتم نقل المخلفات من الحفر المفتوحة إلى النفايات بواسطة الشاحنات أو القطارات. تستخدم الجرافات لتسوية أسطح وحواف النفايات. عادةً ما يتم رفع النفايات الأكبر حجمًا في مصاعد من 50 إلى 100 قدم (الشكل 5) بطريقة تقلل من النقل من حيث الدرجة ومسافة السحب ، وتشكل نفايات مسامية مناسبة لتسلل محاليل الترشيح.

الطبيعة الفيزيائية للنفايات

معظم المواد الموضوعة حاليًا في مقالب الترشيح عبارة عن مواد مناجم مسالة يتم تحميلها بواسطة مجارف كهربائية كجزء من عمليات التعدين العادية. لذلك ، تتكون المادة المغسولة من صخور يبلغ قطرها عدة أقدام وتزن عدة أطنان. ومع ذلك ، فإن معظم المواد يبلغ قطرها أقل من قدمين وتحتوي على أحجام جزيئات دقيقة جدًا. المنظفات التي يتم دفنها حاليًا أصغر حجمًا بشكل عام من المنظفات التي تم دفنها في الماضي. يرجع الانخفاض في الحجم بشكل أساسي إلى تقنيات التفجير المحسنة التي توفر تفتيتًا أفضل للصخور.

ترسيب النفايات

تستقر معظم نفايات النض بعد إدخال محاليل النض للأسباب التالية:

• تميل المحاليل المخترقة إلى نقل الجزيئات الصغيرة إلى الفراغات بين الجسيمات الأكبر ، وبالتالي تكثيف النفايات ككل.
• يزيد الوزن الإجمالي للنفايات. مع ثقل المحاليل ، مما يؤدي إلى ضغط النفايات إلى أسفل.
• يؤدي انحلال وتفكك المعادن في المكب إلى استقرار المكب.

عملية النض

تتضمن عملية الترشيح إدخال محلول حامض الكبريتيك يحتوي على كميات مختلفة من الحديد وكبريتات الحديد وكبريتات الألومنيوم على السطح أو داخل الخزانات من أجل إذابة معادن النحاس. المنتج النهائي لعملية النض هو سائل مائي يحتوي على النحاس على شكل كبريتات النحاس.

محلول النض

تعيد معظم الشركات تدوير حلول النفايات من عمليات الترسيب إلى جانب مياه المكياج وحمض الكبريتيك المركز لاستخدامها كحل للغسيل. يرد تحليل حلول النفايات من العمليات المختلفة في الجدول 1. يضاف حامض الكبريتيك لخفض الرقم الهيدروجيني لمحلول النض ، بشكل عام في النطاق من 1.5 إلى 3.0. أسباب الحفاظ على هذا الرقم الهيدروجيني هي:

• وجود حمض كافٍ لإذابة معادن النحاس.
• لمنع التحلل البكتيري في النفايات.
• التقليل من التحلل المائي وترسب الحديد والمعادن الأخرى في خطوط الأنابيب وعلى الأسطح أو في النفايات.

تأتي المياه المضافة إلى محلول النض من عدة مصادر مثل الآبار والينابيع والمناجم الجوفية أو الجداول. في بعض الأحيان يتم استخدام المياه من الأنهار الملوثة في المدن المجاورة. ومع ذلك ، يُعتقد أن المادة العضوية في مياه الصرف الصحي مثبطة للنشاط البكتيري ، وبالتالي لا تُستخدم في العديد من دوائر الغسيل.

يتم إنتاج حامض الكبريتيك المستخدم في معظم عمليات الترشيح الكبيرة وتزويده من قبل الشركة المشغلة. في العمليات الصغيرة ، يتم الحصول على الحمض من الموردين التجاريين. أدى تطوير مصانع حامض الكبريتيك الملامسة جنبًا إلى جنب مع الإمداد الثابت للكبريت عالي الجودة إلى تبسيط إنتاج حامض الكبريتيك. ومن الأمثلة النموذجية لمصنع حامض الكبريتيك الملامس ، منشأة شركة بغداد للنحاس ، بغداد ، أريزونا ، الواقعة بجوار مصنع ترسيب الشركة. قدم بوغارت وصفًا كاملاً لمصنع الأحماض شبه الأوتوماتيكي الخاضع للرقابة.

رش

يتم إدخال محاليل النض إلى مناطق التصريف في عمليات مختلفة بطرق رش مختلفة. تتمثل ميزة الرش في أنه يوفر توزيعًا موحدًا لمحاليل الغسيل على سطح المصارف. العيب الرئيسي لهذه الطريقة هو فقد التبخر ، والذي قد يصل إلى 60٪ في المناطق الجافة.

تتضمن الطريقة الأكثر شيوعًا للرش استخدام أنابيب بلاستيكية مثقبة. شركة Inspiration Consolidated Copper Co.، Inspiration، Ariz. (الشكل 10) وشركة Anaconda Co، Weed Heights، Nev. (الشكل 11) استخدم هذه الطريقة. يتم ضخ الحلول إلى سطح النفايات من خلال خطوط أنابيب أسمنت الأسبستوس المبطنة بالبلاستيك من 8 إلى 12 بوصة ويتم نقلها من خطوط التوزيع الرئيسية في أنابيب بلاستيكية مثقبة من 2 إلى 4 بوصات. يؤدي الضغط الناتج في الأنابيب إلى تصريف محاليل الغسيل من خلال الفتحات على شكل رذاذ. ارتفاع ومسافة تغطية الرش هي دالة لضغط خط الأنابيب.

تتوفر رؤوس الرش المعدنية أو البلاستيكية تجارياً من عمليات Esperanza التابعة لشركة Duval Corp. ، Sahuarita ، Ariz. يتم استخدامه لتوزيع محاليل الشطف بنمط دائري متداخل (الشكل 12). يحدد حجم قطرات الماء معدل التبخر المتوقع. كلما زاد حجم القطرات الموجودة في الرذاذ ، انخفض معدل التبخر.

قامت شركة بغداد للنحاس باختبار واستخدام نوع رأس رش مصنوع من أنابيب جراحية. يتم توصيل الأنابيب بمخفضات في نهاية الأنابيب البلاستيكية التي تنقل محلول الغسيل من خطوط التوزيع الرئيسية إلى سطح النفايات. الأنبوب مرن للغاية ويتفاعل بقوة مع تدفق المحلول. يتم استخدام طول اسمي (حوالي 18 بوصة) لتوفير حركة تذبذب عشوائية للأنبوب ، حيث يتم إنشاء نمط دائري لطلاء الرش (الشكل 13).

تُستخدم طرق الرش أيضًا لتوزيع محاليل الترشيح على المناطق المنحدرة من النفايات التي يتم غسلها بطرق الغمر. يتم وضع أنبوب بلاستيكي ذو قطر صغير في منطقة المنحدر من أعلى إلى قاعدة النفايات. التغطية الكافية لمنطقة المنحدر صعبة للغاية لأن الحلول تميل إلى تشكيل قنوات في أسفل المنحدر وتتدفق بسرعة أسفل المنحدرات دون اختراق السطح. لذلك ، لا يتم الاتصال بأحمال كبيرة من المواد في منطقة المنحدر بواسطة محاليل الترشيح.

تأثير البكتيريا

قدم كوزنتسوف وآخرون دور الكائنات الحية الدقيقة في تكوين وتغيير الرواسب المعدنية. وصف Zimmerli et al أهمية بعض البكتيريا المؤكسدة للحديد أثناء عمليات الترشيح الدوري. تم فحص ووصف استخدام البكتيريا في غسل كبريتيد النحاس وكبريتيدات المعادن الأخرى. إن وجود بكتيريا معينة في محاليل الغسيل أو في النفايات يعزز ويسرع أكسدة البيريت إلى كبريتات الحديد وحمض الكبريتيك وأكسدة معادن كبريتيد النحاس إلى كبريتات النحاس. أظهرت التجارب التي أجراها العديد من الباحثين المذكورين أعلاه أن معدلات الأكسدة تتسارع بمقدار عام 2000. العوامل التي ذكرها الباحثون كعناصر تحكم مهمة في الغسيل البكتيري هي الحماية من الضوء والتهوية الكاملة للمحاليل البكتيرية وسرعة دوران المحلول العالية. .

السيطرة على أملاح الحديد في المحلول

ربما تكون المشكلة الأكثر إشكالية في عمليات الغسيل هي ترسب أملاح الحديد في خطوط الأنابيب ، أو على سطح النفايات (الشكل 16) ، أو داخل النفايات. تترسب هذه الأملاح من المحلول عندما يكون الرقم الهيدروجيني للمحلول أعلى من 3.0. الرقم الهيدروجيني 2.4 مطلوب لمنع تكوين أملاح الحديد ودرجة الحموضة 2.1 لإعادة إذابة الأملاح بعد الترسيب. يعد التحكم الدقيق في محتوى الحديد ودرجة الحموضة ضروريًا لتقليل ترسيب أملاح الحديد.

يتم تنظيف خطوط الأنابيب المقيدة بأملاح الحديد المترسبة بوسائل ميكانيكية مثل الكرة والسلسلة (“الخنازير”) أو أدوات القطع. يتم حفر أو خدش أملاح الحديد المترسبة التي تسد بشكل دوري أسطح النفايات وضغطها على حافة النفايات. ومع ذلك ، في وحدة صدأ الفضة التابعة لشركة الصهر والتكرير الأمريكية ، لا تتم إزالة رواسب الحديد (الشكل 17) من أسطح البركة. أثناء “التجفيف”

خلال هذه الفترة ، يتم ترسيب الحديد الجاف والمتشقق ويظهر مقاومة قليلة فقط لتدفق المحلول عندما تبدأ فترة الغمر التالية.

من الصعب للغاية التغلب على ترسيب أملاح الحديد داخل النفايات. النتيجة الطبيعية لترسيب أملاح الحديد هنا هي تكوين طبقات غير منفذة تمنع حركة محاليل الترشيح داخل النفايات. لا تلامس المواد النحاسية الموجودة أسفل الطبقات محاليل النض. ذكر العاملون العاملون في العديد من الشركات (شركة ميامي كوبر وغيرها) أن كميات كبيرة من الحديد يتم إيداعها يوميًا في مقالب الترشيح.

تنتج التفاعلات الكيميائية المتضمنة أثناء عملية الترسيب كمية كبيرة من الحديد في المحاليل المتداولة. يأتي بعض الحديد الموجود في السائل المدعم من انحلال المعادن الحاملة للحديد في النفايات.

يقوم معظم المشغلين بإعادة تدوير حلول المخلفات من محطات هطول الأمطار الخاصة بهم إلى النفايات دون مزيد من المعالجة. ومع ذلك ، تقوم بعض الشركات بتنقية الحلول قبل إدخالها على أسطح التفريغ للتحكم في محتوى الحديد. في عملية Castle Dome التابعة لشركة Miami Copper Company ، يتدفق حل المخلفات عبر البرك الضحلة ويتدفق عبر البنوك لترسيب أملاح الحديد الأساسية ، وبالتالي تقليل محتوى الحديد. يتم جمع المحلول الناتج وضخه إلى نقطة التفريغ واستخدامه كحل للغسيل.

حلول المخلفات من مصنع هطول الأمطار في Duval Corp. Mineral Park property. يتم جمع عمليات الصدأ الفضي لشركة الصهر والتكرير الأمريكية (الشكل 18) في أحواض الترسيب حيث يُسمح بترسيب بعض أملاح الحديد. اللون البني للماء هو مثال على حلول النفايات التي تحتوي على نسبة منخفضة من النحاس والحديد. في عملية الجرس الفضي ، يتم ضخ المياه بواسطة مضخات عائمة من البركة إلى مخرج الغسيل.

تم بناء خزان جديد كجزء من مصنع جديد للغسيل والأمطار في عملية Bingham Canyon التابعة لشركة Kennecott Copper Corp. سيحتوي هذا الخزان على 500 مليون جالون من المحلول. يتم تغذية نصف محلول النفايات الناتج عن عملية الترسيب في هذا الخزان. الغرض الأساسي من الخزان الجديد هو جمع مياه المكياج وتوفيرها لنظام توزيع محلول النض. الغرض الثاني هو إعطاء وقت لأكسدة بعض الحديد من الحالة الحديدية إلى الحالة الحديدية وبالتالي ترسيب بعض الحديد المتاح.

الورك ارتشاح النحاس

تستخدم كومة الترشيح في إذابة النحاس من خام أكسيد مسامي يوضع على السطح المحضر. يتناقض ترشيح الكومة مع ترشيح التفريغ لأن المعادن يتم ترشيحها بدلاً من النفايات. لا تنطبق هذه الطريقة على إذابة معادن كبريتيد النحاس أو الصخور التي تحتوي على كميات كبيرة من الكربونات أو معادن الشوائب الأخرى القابلة للذوبان في الحمض. تشمل الشركات التي تستخدم كومة الترشيح حاليًا شركة Ranchers Exploration and Development Corp. في منجم بلوبيرد بالقرب من ميامي ، أريزونا ، قامت شركة JH Trigg Co. في Tyrone ، N. Mex. ، وشركة Zontelli Western Mining Co. في Page ، Ariz.

استقرار Heaps

ترسب أكوام الراشح بشكل رئيسي في المناطق بعد تحضير سطح الأرض. الاستثناء الوحيد لهذه الطريقة هو عملية ترشيح الوبر في شركة JH Trigg ، حيث يتم وضع كومة الترشيح فوق التضاريس الحالية. فيما يلي أمثلة على الأسطح المحضرة.

في Bluebird Mine التابع لشركة Ranchers Exploration and Development Corp ، تم تطهير الأرض أولاً من الغطاء النباتي. ثم تم ترسيخ التربة وتغطيتها بالقطران المخفف للمعالجة والختم.

المنطقة المستخدمة لتركيب كتلة الغسيل في تشغيل شركة Zonteli West Mining Company تم تسويتها بجرافة مع منحدر ثابت باتجاه خزان الخمور المشحون بالقرب من خزانات الترسيب. بعد الانتهاء من عملية التسوية ، تم نشر طبقة 10 بوصة من الرمل الناعم على السطح ، تليها طبقة من بلاستيك البولي إيثيلين 10 مل. طبقة من الرمل الناعم بقياس 12 بوصة فوق بلاستيك البولي إيثيلين وكلوريد البولي ألمونيوم تم بعد ذلك وضع . تم وضع أنبوب الأسبستوس المثقوب بفتحات بوصة ومحمي بألواح خشبية فوق طبقة 12 بوصة من الرمل على مسافات 15 قدمًا عبر الأكوام.

تمتد أنابيب التفريغ هذه من نهاية الأكوام ويتم شحنها باتجاه مخروط الخمور.

عملية ترشيح النحاس

تشبه العملية العامة لترشيح الكومة تلك الخاصة بغسل النفايات في كثير من النواحي ، مع استثناءات قليلة.

يتم استخدام محاليل حمض الكبريتيك الأكثر تركيزًا في غسيل المكدس نظرًا لقوة الحمض المطلوبة لإذابة معادن أكسيد النحاس. لا يتم تجديد الحمض الموجود داخل الأكوام بسبب عدم وجود البيريت في الخام المؤكسد. في منجم Bluebird التابع لشركة Ranchers Exploration and Development Corp. يضاف 50 جرام لكل لتر من حمض الكبريتيك إلى محلول النض.

تم اتباع نهج مختلف لإزالة الحديد المنتج في مصنع باراش من قبل شركة Ranchers Exploration and Development Corp. بالإضافة إلى المواد عالية الجودة التي يتم وضعها على الكومة للغسيل ، يتم وضع مادة تحتوي على أقل من 0.3٪ من النحاس في مكب نفايات المناجم. يتم تدوير محلول المخلفات من محطة الترسيب بين النفايات لترسيب بعض الحديد. يتم استهلاك بعض الأحماض في هذه العملية ، ولكن النحاس يذوب أيضًا. ثم يتم إرجاع المحلول من المكب إلى كومة الغسيل لاستخدامه كمحلول غسيل.

نظرًا لارتفاع درجة الأكوام ، والمحلول الحمضي الأقوى ، وقابلية الذوبان الجاهزة لمعادن النحاس المؤكسدة ، فإن المخلفات المنتجة تحتوي بشكل عام على محتوى نحاسي أعلى بكثير من المخلفات التي تم الحصول عليها من غسل النفايات. محتوى النحاس في الخمور الحامل في شركة Ranchers Exploration and Development Corp. يتراوح من 3 إلى 7 جرام لكل لتر.

معدات ترشيح النحاس

تُستخدم حاليًا العديد من طرق النض الجزئي لاستعادة النحاس من خامات أكسيد – كبريتيد مختلطة أو من جزء الحمأة الناتج من تكسير خامات الأكسيد المستخدمة في غسيل الحوض. تُعرف هذه الطرق باسم الترشيح – الترسيب – التعويم (LPF) وغسل الحمأة ، على التوالي ، ويتم شرحها في الأقسام التالية. تم استخدام ترشيح الأمونيا في الماضي لاستعادة النحاس من معادن أكسيد النحاس المرتبطة بكربونات الشوائب. يقدم Dugan و Eddy وصفًا لعملية غسل الأمونيا السابقة. تم اقتراح ترشيح معادن النحاس بواسطة محاليل السيانيد من قبل لوير وبوث ، ولكن لم يتم وضعه موضع التنفيذ بعد.

الرشح – الترسيب – التعويم

وفقًا لـ Bain ، تم تصميم وتطوير عملية LPF الأصلية بواسطة FW Maclennon و Harmon Keyes من شركة Miami Copper Company في 1929-1934. تم تصميم هذه العملية لتكملة عمليات التعويم التقليدية عن طريق إضافة دائرة غسيل إلى المطحنة.

تم تغيير العديد من رواسب النحاس السماقي في غرب الولايات المتحدة بشكل كبير وتحتوي على معادن النحاس المؤكسد القابلة للذوبان في الأحماض والمرتبطة بمعادن كبريتيد النحاس. غالبًا ما تحدث المعادن غير الكبريتيدية كطلاءات وبقع على الشوائب والمعادن الصخرية بدلاً من الحبوب الفردية في الصخر ككل. لاستعادة معادن النحاس المكونة من أكسيد وكبريتيد ، يجب استخدام طرق الترشيح والطفو. في بعض النباتات ، يتم استرداد معادن الكبريتيد عن طريق تعويم القاع وغسل المخلفات الناتجة لاستعادة النحاس المتبقي. الطريقة الأكثر شيوعًا هي غسل معادن الأكسيد بالحمض ، وترسيب النحاس المذاب بالحديد ، واستعادة الأسمنت النحاسي ومعادن الكبريتيد الناتجة في نفس دائرة التعويم. تم تقديم أوصاف دوائر LPF بواسطة Franz و Hottel و Milliken و Goodwin.

تتضمن أول عملية وحدة في عملية LPF التكسير والطحن لتحرير معادن الكبريتيد. يتم تصنيف الخام المطحون ناعماً في مصنفات الوعاء ، ومصنفات السحب والأعاصير لإنشاء تغذية موحدة للغسيل والطفو.

يُغسل اللب المطحون في الخزانات لمدة 30 دقيقة بكمية كافية من حامض الكبريتيك للحفاظ على الرقم الهيدروجيني للمحلول بين 1.5 و 2.0. من خزانات الغسيل ، يتم تغذية اللب في سلسلة من الخزانات أو خلايا الترسيب حيث يضاف الحديد المقسم بدقة لترسيب النحاس المذاب. ثم يتم نقل اللب إلى خلايا التعويم بالرغوة المضادة للحموضة لاستعادة التركيز المحتوي على النحاس والأسمنت وكبريتيد النحاس. يتم تعديل الرقم الهيدروجيني لمعجون التعويم إلى حوالي 4 في معظم النباتات عن طريق إضافة الجير ، على الرغم من استخدام الحديد المعدني أيضًا لهذا الغرض. بما أن تغذية التعويم حمضية ، فإن ديكسانثوجين هو جامع شائع. يبلغ استرجاع النحاس بواسطة عملية LPF بشكل عام حوالي 90٪.

كان التطور الرئيسي في عملية LPF في السنوات الأخيرة هو توافر معدات أكثر متانة. يتم تغطية خلايا التعويم والمضخات والخزانات بأنواع جديدة من المواد العضوية والمطاطية التي تمنع التآكل المفرط وتآكل المعدات.

غسل الطين

يتم أولاً معالجة جزء الحمأة في الخام الذي تم الحصول عليه من تحضير تغذية حوض الترشيح في مصنع Inspiration Consolidated Copper Co بواسطة طرق التعويم التقليدية لاستعادة معادن كبريتيد النحاس. ثم يتم تكثيف مخلفات التعويم إلى حوالي 40٪ من المواد الصلبة وإرسالها إلى معمل غسيل الحمأة لاستخراج النحاس من معادن النحاس المؤكسد المذابة في الحمض. تم وصف هذه العملية بواسطة Power. يتكون مصنع الحمأة من ثلاثة خزانات غسيل من الخشب الأحمر قطرها 20 قدمًا. تم تجهيز كل خزان بمحرض ميكانيكي به رافعة هوائية 4 بوصات في عمود المحرض لإزالة اللب المغسول.

يتم فصل محلول كبريتات النحاس الناتج عن البقايا غير القابلة للذوبان في الحمض عن طريق غسل التيار المعاكس في أربعة مكثفات شد خرسانية بطول 150 قدمًا ، كل منها مجهز بثلاث مصاعد هوائية 4 بوصات على حنفية المنتج ومضخة طرد مركزي 4 بوصة محتوية على الرصاص في الفائض . يتم ضخ محلول كبريتات النحاس المشحون إلى غسالة حديدية حيث يتم ترسيب النحاس بواسطة الحديد الخردة. تتراوح متطلبات حمض الكبريتيك لغسيل الحمأة من 3.9 إلى 4.2 رطل من الحمض لكل رطل من النحاس المستعاد. استهلاك الحديد لترسب الأسمنت والنحاس هو 1.6 رطل من الحديد لكل رطل من النحاس المودع. تبلغ نسبة استخلاص النحاس من علف مصانع الرشح حوالي 95٪.

استعادة النحاس

يتم استرداد النحاس حاليًا من السوائل المُرشحة بالكامل تقريبًا من خلال الترسيب بواسطة الحديد المعدني. يتم استرداد النحاس في سائل الترشيح بالحوض عن طريق الترسيب الإلكتروليتي في شركة Inspiration Consolidated Copper Company. تم اقتراح طرق أخرى لهطول الأمطار من قبل بارسون وراي وكروسديل. أظهر العديد من الباحثين ، بما في ذلك Forward و Peters و Hahn و Schuffelberger ، أنه في درجات الحرارة والضغط المرتفعين ، يمكن ترسيب النحاس من المحلول عن طريق تقليل الهيدروجين.

تقوم شركة بغداد للنحاس ببناء مصنع لانتاج مسحوق النحاس باستخدام مبادئ تقليل الهيدروجين. طرق أخرى لاسترداد النحاس من المحلول ، اقترحها Agers et al. Fletcher and Felt و Quarm و Swanson and Eggers ، مع الاستخلاص بالمذيبات والتبادل الأيوني. ومع ذلك ، في الوقت الحالي ، يتم استرداد النحاس عمليًا فقط من خلال طرق الترسيب بواسطة الحديد المعدني والترسيب الإلكتروليتي ، ويركز الوصف التالي الانتباه على هذه الطرق.

ترشيح كبريتيد النحاس

تعتبر علب الخردة المكسرة المصدر الرئيسي للحديد ، والذي يستخدم كمرسب في استعادة النحاس من المحاليل المحتوية على النحاس. هم

أولاً ، تم حرقه لإزالة الملصقات الورقية والمواد العضوية. غالبًا ما تتم إزالة محتوى القصدير في علب الخردة عن طريق عملية غسيل كاوية. الموردين الغربيين الرئيسيين للعلب المكسرة هم Prowler Steel ، مع مصانع في هيوستن وإل باسو ، تكساس ، وسان فرانسيسكو ، كاليفورنيا ، والمنتجات الثانوية في لوس أنجلوس ، مع مصانع في بيكرسفيلد ولوس أنجلوس. ، كاليفورنيا

اكتسبت مخلفات اللكمات والقطع التي تم إنتاجها أثناء تصنيع العلب أهمية كبيرة كمصدر للحديد لترسب النحاس في السنوات الأخيرة. تعتبر هذه المواد مستودعات جيدة للنحاس بسبب تناسقها النسبي في الحجم وعدم وجود شوائب ضارة مثل المواد العضوية والمواد الصلبة الأخرى. شركة Proler Steel Corp. قامت مؤخرًا ببناء مصنع تكسير بالقرب من كوبرتون ، يوتا ، لتزويد عملية هطول الأمطار بينغهام فالي التابعة لشركة كينيكوت للنحاس.

مصدر آخر للحديد المستخدم كمادة ترسب هو الخراطة من المخارط وآلات القطع الأخرى. ومع ذلك ، فإن هذا النوع من المرسبات لم يكن مرضيًا بسبب احتوائه على الزيت ومواد التشحيم الأخرى. رادع آخر لاستخدام التدوير هو الترسب البطيء للنحاس بسبب انخفاض نسبة سطح إلى وزن الحديد.

تم استخدام خردة الحديد الثقيلة كمرسب للنحاس في العديد من العمليات. جعلت التكلفة المنخفضة لنفايات الحديد الناتجة عن عمليات التعدين والطحن هذا النوع من المرسبات جذابة. ومع ذلك ، فإن العوامل المثبطة في استخدام النفايات الثقيلة كمرسبات هي صعوبة التعامل مع النفايات أثناء تحميل وتنظيف غسالات الترسيب ومساحة السطح الصغيرة لكل وحدة وزن متاحة للتفاعل. استخدم عدد قليل من المشغلين قصاصات ثقيلة في رأس الغسالات لتقليل كمية الحديد المذاب وبالتالي تقليل استهلاك القصدير المسحوق في الخلايا المتبقية ، نظرًا لأن كبريتات الحديدوز وحمض الكبريتيك مسؤولان عن الحديد المستهلك في هذه الحلول . الغسيل حسب ردود الفعل:

Fe2 (SO4) 3 + Fe ↔ 3FeSO4 ؛

H2SO4 + Fe ↔ H2 + FeSO4.

الحديد الإسفنجي المقسم بدقة هو مرسب فعال للنحاس ، على الرغم من أنه ليس منافسًا حاليًا في السعر مع علب الخردة المكسرة. يبدو أن الميزة الرئيسية في استخدام الحديد الإسفنجي هي معدل ترسيب النحاس الأسرع نسبيًا الذي تحقق مع جزيئات الحديد مقارنة بمنتجات الحديد الإسفنجي الأكبر. وفقًا لبيك ، فإن الحديد الإسفنجي فعال كمترسب للنحاس عند استخدامه بالاقتران مع المرسبات المخروطية. يعتبر المغنتيت عالي الجودة وخام الحديد وشراب التفاح من المصادر الرئيسية لإنتاج الحديد الإسفنجي المناسب كمترسب تفاعلي للنحاس. Kennecott Copper Corp. يتم دراسة جدوى إنتاج الحديد الإسفنجي لترسيب النحاس عن طريق تقليل الحديد في خبث النحاس المشع من مصهر الشركة.

المرسبات المخروطية

من الابتكارات الحديثة في استعادة النحاس من الحلول المحتوية على النحاس هو المرسب المخروطي الذي طورته شركة Kennecott Copper Corp. تم تطويره ووصفه بواسطة Spedden et al. يتم عرض مخطط قاطع لمخروط هطول الأمطار. يتم ضخ المحلول المحتوي على النحاس من خلال نظام متعدد في أسفل المخروط ويتم حقنه من خلال فتحات في خردة الحديد المكسرة والمنفصلة ، والتي يتم تحميلها بشكل شبه مستمر في المخروط الداخلي العلوي. شاشة من الفولاذ المقاوم للصدأ مع أداة شديدة التحمل. إن حقن المحلول المضغوط في مواد حديدية له تأثير مزدوج. يترسب النحاس بسرعة ويتم إزالته بسرعة من أسطح الحديد بفعل مضطرب ، تاركًا أسطحًا جديدة ونظيفة من الحديد لاستمرار ترسيب النحاس.

طريقة خزان ترشيح النحاس

تستخدم طرق مختلفة للتعامل مع النحاس الأسمنتي بعد ترسبه في المغاسل أو الأقماع. الهدف في كل عينة هو نفسه ، الحصول على منتج نقي قدر الإمكان وبأدنى حد من الرطوبة.

الطريقة الأكثر شيوعًا لإزالة نحاس الأسمنت من غسالات الترسيب هي نفاثات الماء عالية الضغط. يتم ضخ المياه عند ضغط حوالي 100 رطل لغسل الخراطيم المجهزة بفوهات الإغلاق السريع (شكل 27). يتم غسل النحاس الأسمنتي من الحديد غير المتفاعل ويتم تفريغ الملاط الناتج في أحواض الصرف من خلال صمامات الصرف في قاع الخلايا.

يتم استخدام مضخات الجسر الجوي (الشكل 29) من قبل شركة بغداد للنحاس لإزالة الأسمنت النحاسي من أرضية الغسالات بعد غسل الأسمنت النحاسي من العلب غير المتفاعلة. يتدفق ملاط ​​النحاس والأسمنت والماء ، بعد تصريفه من مضخات الجسر الجوي ، إلى أحواض الترسيب عن طريق الجاذبية (الشكل 30).

تستخدم الكاشطات الهيدروليكية (الشكل 31) ، التي تتكون من جسر تروس فوق جميع الغسالات المتوازية الست في مصنع ترسيب شركة Anaconda Butte ، لتحريك العلب في الغسالات ، وإزالة الأسمنت النحاسي من العلب ، وإزالة الحمأة. كنس) نحاس أسمنتي على طول الحلقات لإسقاط الخزانات. بعد أن تمتلئ خزانات الإسقاط تقريبًا ، يتم ضخ المياه ويتم تحميل الأسمنت النحاسي في عربات السكك الحديدية بواسطة دلو قابل للطي.

في بعض العمليات ، يتم استخدام دلو قابل للطي لتصريف النحاس والأسمنت والعلب غير المتفاعلة من غسالات الترسيب. يتم بعد ذلك شحن المادة المجمعة في مجرفة (الشكل 32) مزودة بصفائح فولاذية مقاومة للصدأ ذات فتحات صغيرة القطر لفصل نحاس الأسمنت والعلب غير المتفاعلة عن بعضها البعض. يتم إرجاع العلب غير المتفاعلة إلى مجففات الترسيب ويتم تصريف النحاس الأسمنتي إلى أحواض الترسيب.

النحاس الأسمنتي المنتج في المرسبات المخروطية كينيكوت يستقر من خلال صفيحة فولاذية مقاومة للصدأ ، ويسقط في قاع الخزان ، ويتم إزالته بشكل متقطع من خلال صمام هوائي. يتم الحصول على منتجات عالية الجودة بنسبة 90-95٪ من تحلل النحاس باستخدام طريقة الترسيب هذه. تتمثل المزايا الأخرى لهذه الطريقة في استخدام كمية أقل من الحديد والقضاء على الحاجة إلى العمالة العادية في مصنع الغسيل.

رش الأمونيا من النحاس

شركة انسبيريشن الموحدة للنحاس يغسل النحاس من المحلول ويستعيد الحوض عن طريق الترسيب الالكتروليتي باستخدام أنودات غير قابلة للذوبان. هذه العملية تسمى بالكهرباء. المشروبات التي تحتوي على 25 إلى 30 جرامًا لكل لتر من النحاس تعمل كإلكتروليتات لعملية الاستخلاص بالكهرباء. وصف العملية الكهربائية وبيانات التشغيل للإلهام. مصنع بواسطة مكماهون.

تتمثل المزايا الرئيسية لهذه العملية في أن النحاس المكرر بالتحليل الكهربائي لا يحتاج إلى معالجة إضافية ، أي أنه يتم التخلص من عملية الصهر التقليدية المطلوبة لإنتاج النحاس ويتم تجديد حامض الكبريتيك وكبريتات الحديد المطلوبة كمذيبات أثناء عملية الترشيح.

بحث

تقوم معظم الشركات المشاركة حاليًا في ترشيح النحاس بالبحث أو التخطيط للبحث فيما يلي:

• استخراج النحاس بالمذيبات من المشروبات الكحولية.
• استخدام مرسبات أخرى مثل الحديد الإسفنجي والألمنيوم.
• غسل البكتيريا.
• طبيعة النفايات (عن طريق حفر وتحليل عينات الحفر) ؛
• العلاقات الكيميائية لمواد النفايات والحلول.
• فعالية الحمض والمذيبات الأخرى المضافة إلى محلول الغسيل.
• تقنيات نشر الإخلاء.

يعد الاستعادة الأسرع والأكثر اكتمالًا للنحاس من نفايات النض هو الشغل الشاغل لجميع شركات ترشيح النحاس . لتحقيق معدلات مُرضية لترشيح النحاس واستعادته ، يجب إيلاء اهتمام دقيق للعديد من المشكلات المتأصلة في دورة الترشيح.

يعد ترسب ملح الحديد على السطح أو داخل خزان الغسيل أحد المشكلات الرئيسية التي تواجه عملية الغسيل. تعمل الطبقات غير المنفذة في مواقع الترشيح مثل البطانيات التي لا يمكن لحلول الترشيح المرور من خلالها. لا يتم الاتصال بكمية كبيرة من المواد المحتوية على النحاس بواسطة محاليل الغسيل. يمكن رؤية أمثلة على هذه الظاهرة في منجم النحاس في أوهايو ، والذي يعمل حاليًا في شركة Kennecott Copper Corp. في بينغهام ، يوتا ، وفي شركة Inspiration Consolidated Copper Co في إلهام ، أريزونا (الشكل 33). ). يبدو أن الحل الجزئي لهذه المشكلة هو تقليل ترسب ملح الحديد داخل النفايات عن طريق الحفاظ على درجة حموضة منخفضة للمحلول عن طريق إضافة حمض إلى محاليل الترشيح.

تحدث القنوات في العديد من مدافن النفايات نتيجة للطرق المستخدمة في بناء النفايات. غالبًا ما يتبع تدفق المحلول طبقات متناوبة من المواد الأفقية الخشنة والناعمة. وبالتالي ، قد لا تتلامس محاليل الغسيل مع كمية كبيرة من المعادن. لتقليل حجم الفصل ، يلزم إيلاء اهتمام دقيق لطريقة إنشاء مصرف البالوعة.

هناك مشكلة أخرى مهمة ستواجهها وهي فقدان حلول الترشيح والتحميل. غالبًا ما يتم مواجهة خسائر مياه الغسيل في الجنوب الغربي حيث يكون التبخر مرتفعًا بشكل غير عادي. عندما تكون الأرض التي يتم فيها ترسيب نفايات الترشيح قابلة للاختراق أو بها العديد من الكسور والأعطال ، يكون فقد المحلول المشحون مرتفعًا. يعد استخدام الوسائد الجاهزة لنقل النفايات أداة جزئية لحل هذه المشكلة. يمكن أن يحدث فقدان المحلول بسبب حبس محاليل الغسيل في الفراغات التي تحتوي على أملاح الحديد في النفايات. يمكن أن يؤدي تحسين التحكم في درجة الحموضة إلى تصحيح هذا الوضع جزئيًا.

معمل رش نحاس

وتسببت المضخات في الكثير من مشاكل الصيانة. الحل لهذه المشكلة هو منع ترسيب أملاح الحديد من خلال التحكم في حموضة المحاليل المتداولة.

تم إجراء عدة محاولات فاشلة لتحديد محتوى النحاس في المحلول المشحون عن طريق إعادة التدوير. تشير الأبحاث الحديثة التي أجراها Grunig إلى أن منتجات الطين داخل النفايات تعمل كمبادلات أيونية تمتص النحاس.

تؤثر ظروف التوازن أيضًا على قابلية ذوبان العديد من المعادن ، بما في ذلك الركاز والشوائب الموجودة في الغسلات. تتشكل مركبات النحاس والحديد والألمنيوم ، اعتمادًا على الظروف البيئية السائدة في وقت ومكان معينين ، وتذوب على أعماق مختلفة في مناطق الصرف. التفاعلات الكيميائية والفيزيائية التي تحدث داخل النفايات عديدة ومعقدة. في ظل مجموعة معينة من الظروف ، يمكن إزالة قدر النحاس من المحلول بقدر ما يتم إذابته.

تتمثل المشكلة الرئيسية في ترسيب النحاس في أقصى استخلاص للنحاس مع استهلاك منخفض نسبيًا للحديد. استهلاك الحديد مرتفع وعندما تحتوي المشروبات الكحولية الحامل على الحديد وحمض الحديديك بكميات منخفضة وكميات منخفضة من النحاس ، يكون منتج النحاس الأسمنتي ملوثًا بالشوائب. يتم الحصول أيضًا على أسمنت نحاسي منخفض الجودة عندما يكون المرسب من المعدن الثقيل وخاليًا من الشوائب غير القابلة للذوبان في حمض غير مناسب.

يتسبب التصميم غير السليم للمصنع في حدوث مشكلات في نقل المواد. تعتبر المشاكل الميكانيكية والكيميائية ، مثل فشل الختم والتحمل في المضخات والهجوم الحمضي على الأسطح التفاعلية ، شائعة في جميع العمليات تقريبًا.

يتزايد إنتاج النحاس باستخدام طرق الترشيح المختلفة بشكل مطرد ويمثل جزءًا كبيرًا من إجمالي إنتاج النحاس في غرب الولايات المتحدة. تعمل العديد من الشركات الكبيرة المنتجة للنحاس حاليًا على تحسين وتوسيع عمليات الترشيح. تخطط شركات أخرى لزيادة إنتاجها عن طريق الترشيح في المستقبل القريب.

توجد كميات كبيرة من الألومنيوم واليورانيوم والمعادن الأخرى في المشروبات الكحولية المنتجة والمغسولة. تجري العديد من الشركات ومكتب المناجم أبحاثًا لإيجاد وسائل لاستعادة هذه المعادن بشكل مربح كمنتجات ثانوية بعد إزالة النحاس من المحلول عن طريق الترسيب.