ترشیح النحاس

ما هو ترشیح النحاس؟

أول عملیه ترسیب وترسیب للنحاس ربما تم إجراء على نطاق واسع فی ریو تینتو فی إسبانیا حوالی عام 1752. تم استخدام الطریقه وتتألف من غسل الماء فی الهواء الطلق لکتل ​​خام النحاس المتجمده متبوعًا بترسیب النحاس بالحدید. وصف تایلور وویلان لترشیح النحاس وهطول الأمطار فی ریو تینتو فی القرن العشرین. هذه الطریقه هی فی الأساس نفس الطریقه التی تمارسها حالیًا معظم شرکات غسیل النحاس فی الولایات الغربیه ، تم الحصول على ما یقرب من 12 فی المائه من إجمالی إنتاج النحاس فی الولایات الغربیه فی عام 1965 من ترسیب النحاس من السوائل. تم إنتاج المعادن الخرده ، ومعظمها من نحاس الأسمنت ، ونقلها إلى المصاهر واستخدامها کعلف فی الأفران الانعکاسیه.

الغرض من هذا التقریر هو وصف ومناقشه مختلف طرق الترشیح والاستعاده المستخدمه حالیًا فی إنتاج النحاس من خام منخفض الدرجه فی الولایات الغربیه. تم الحصول على البیانات الوارده فی هذا التقریر من البحث فی الأدبیات ومن زیارات العدید من عملیات الغسیل الأکبر فی الغرب. تشمل الموضوعات التی تمت مناقشتها الأنواع الفیزیائیه والمعدنیه للمواد المتسربه ، والطبیعه الفیزیائیه للنفایات والأکوام ، ومواقع النفایات ، وطرق إدخال حلول الترشیح ، وطبیعه محالیل الترشیح وسوائل النحاس ، وطرق الاسترداد.

تفاعلات کیمیائیه

ترشیح النحاس ، وخام النحاس المؤکسد ، وخام أکسید الکبریتید المختلط ، وخام الکبریتید منخفض الدرجه للغایه للترکیز عن طریق التعویم السفلی ، باستخدام طرق غسیل النحاس المختلفه. المعادن الرئیسیه لأکسید النحاس المذابه عن طریق الترشیح هی أزوریت وکریسوکولا والملاکیت وکلورید البنزالکونیوم ، على الرغم من وجود کمیات متفاوته من الکوبریت والتینوریت والنحاس الأصلی فی بعض الصخور ویتم إذابتها فی نفس الوقت. معادن کبریتید النحاس الشائعه فی العدید من خامات الکبریتید والمذابه أثناء الترشیح هی: الکالکوسیت ، والکالکوبیریت ، والکافولیت. البیریت معدن مهم یوجد فی العدید من صخور الکبریتید الذی یتأکسد أثناء الترشیح لتکوین کبریتات الحدید وحمض الکبریتیک.

التفاعلات التی یتم بواسطتها إذابه بعض معادن النحاس فی ترشیح النحاس ، إما مع حامض الکبریتیک أو حمض الکبریتیک بالإضافه إلى الحدید الحدیدیک ، قدمها Van Arsdale:

• أزوریت

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

• ملکیه

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

• الکریزوکولا

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

• شعیره دینیه مقدسه

Cu2O + H2SO4 ↔ CuSO4 + Cu + H2O

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

• النحاس الأصلی

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

• کالکوسیت

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

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

• فحم

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

یذوب الکالکوبایرایت ببطء فی محالیل حمض الحدیدیک ویتأکسد أیضًا وفقًا للتفاعلات التالیه:

CuFeS2 + 2O2 ↔ CuS + FeSO4 ؛

CuS + 2O2 ↔ CuSO4.

طریقه ترشیح النحاس

الرئیسیه النحاس طرق ترشیح وتصفیه المستخدمه حالیًا هی: التفریغ ، والتکویم ، والمبیدات الحیویه فی الموقع ، والحوض. هذه الطرق مترابطه والعدید من الأشیاء التی تعتبر ضروریه للغسیل الفعال بطریقه واحده قابله للتطبیق على الطرق الأخرى أیضًا.

یعتمد اختیار طریقه ترشیح النحاس على الخواص الکیمیائیه والفیزیائیه للماده المحدده المراد تنقیتها. تعتبر درجه الخام ، وقابلیه ذوبان معادن النحاس ، وکمیه الشوائب المرتبطه بالحمض المستخدم ، وحجم العملیه ، وحدوث معادن النحاس من العوامل المهمه التی یجب مراعاتها.

یستخدم الترشیح بالتفریغ لاستخراج النحاس من النفایات الناتجه أثناء التعدین المکشوف على نطاق واسع لرواسب خام النحاس. یمکن ترشیح جمیع معادن أکسید النحاس والکبریتید الموجوده فی هذه الرواسب تقریبًا بهذه الطریقه ، حیث یتم قیاس دوره الترشیح بالسنوات.

یستخدم ترشیح الکومه بشکل أساسی لاستخراج النحاس من خام النحاس المؤکسد المسامی غیر المکسور والمکدس على منصات تصریف معده. معادن أکسید النحاس الموجوده فی المعادن قابله للذوبان بسهوله فی محالیل حامض الکبریتیک وتقاس دوره الغسیل لهذه الطریقه بالأشهر.

یشمل الغسیل فی الموقع غسل الرکاز المکسور فی الأرض إذا حدث ذلک. یستخدم الترشیح الداخلی الحالی تفکک معادن النحاس فی المناجم تحت الأرض التی کانت تستخدم سابقًا طرق تعدین رصف الکتل. تتشابه معادن النحاس التی یمکن ترشیحها عن طریق النض فی الموقع مع تلک التی یمکن ترشیحها عن طریق ترشیح المواشی ، حیث یتم قیاس دوره الترشیح بالسنوات.

یستخدم غسل الأحواض بشکل أساسی إذابه معادن أکسید النحاس بواسطه حامض الکبریتیک من المعادن المکسره غیر المسامیه الموجوده فی الخزانات المغلقه. تُستخدم هذه الطریقه عند الرغبه فی استخراج النحاس بسرعه ، حیث یتم قیاس دوره الغسیل بالأیام.

وترد فی الأقسام التالیه أوصافًا وصورًا موجزه لعملیات غسل النفایات ، وتکدیسها ، وفی الموقع ، وعملیات غسیل الحوض.

تصریف الترشیح

یتم استخدام ترشیح الصرف الصحی للمواد منخفضه الجوده والخرده التی تمت إزالتها من عملیات الحفر المفتوحه. یتم ترشیح معادن السوائل التی تحتوی على النحاس بکمیات أقل من درجه القطع (عادهً 0.4٪ نحاس) والتی تعتبر ضروریه للاسترداد المربح من خلال طرق الاستخراج والترکیز التقلیدیه. تم تقدیم وصف لتکنولوجیا التخلص من النفایات من قبل مالوف وبراتر. یوضح الشکل 1 ورقه تدفق معممه لغسیل النفایات وترسیب الحدید.

کتالوج ترشیح النحاس:

احصل على کتالوج غسیل النحاس

ترشیح النحاس

یتم ترسیب معظم مدافن الغسل على التضاریس الموجوده. یتم اختیار مواقع المستودعات لضمان الأسطح غیر المنفذه واستخدام المنحدرات الطبیعیه للتلال والودیان لاستعاده وجمع المشروبات الکحولیه. تم العثور على أمثله لهذه الطریقه للتخلص من النفایات فی العدید من عملیات الغسیل فی أریزونا ونیفادا ونیو مکسیکو ویوتا.

فی کثیر من الحالات ، تترسب رواسب العصاره فی مناطق معده بشکل خاص. یتم توضیح تحضیر الأرض لوضع النفایات من خلال أمثله محدده أدناه.

یتکون السطح الأساسی فی منطقه النفایات لشرکه Anaconda Co، Butte، Mont، injection من 5 إلى 80 قدمًا من الطمی المترسب على الکوارتز مونزونیت. نظرًا لأن فقدان المذاب من خلال الماده الغرینیه کان کبیرًا ، فقد تم إنشاء وساده غیر منفذه لمنع فقد المذاب فی الخطوات التالیه:

• تمت إزاله الغطاء النباتی بواسطه الجرافات.
• تم تصنیف السطح المکسور ثم ضغطه باستخدام بکرات قدم الأغنام والاهتزاز.
• تم وضع طبقه 4 بوصات من الخبث ناقص 1 بوصه على السطح وضغطها بأسطوانه اهتزازیه.
• تم وضع طلاء من الأسفلت التمهیدی فوق الخبث.
• تم وضع طبقه مضغوطه مقاس بوصه من الإسفلت (کتله سوداء) فوق سطح الخبث المعبأ.
• ثم تم تفجیر طبقه 1/8 بوصه من الإسفلت فوقها
• تم وضع ما لا یقل عن 12 بوصه من ماده الحفر الدقیقه فوق حصیره الإسفلت لحمایه السطح من التمزق بواسطه الشاحنات الثقیله.
• تم وضع سمک من 5 إلى 6 أقدام من المواد الخشنه للحفره فوق الماده الدقیقه لتوفیر الحمایه ضد تلف الوساده عن طریق الصخور المتتالیه على منحدر التفریغ العالی. کان استرداد محالیل النض من النفایات المبنیه على هذه الوساده غیر منفذه للنفاذ عالیًا جدًا.

بعد تسویه قاع البحیره بواسطه الجرافات وضغطها بواسطه بکرات طولها سته أقدام ، تم وضع مواقع تصریف المیاه فی مرتفعات هارتس ، شمال ، عملیات شرکه أناکوندا على سریر جاف.

طریقه نشر التفریغ

فی معظم العملیات ، یتم نقل المخلفات من الحفر المفتوحه إلى النفایات بواسطه الشاحنات أو القطارات. تستخدم الجرافات لتسویه أسطح وحواف النفایات. عادهً ما یتم رفع النفایات الأکبر حجمًا فی مصاعد من 50 إلى 100 قدم (الشکل 5) بطریقه تقلل من النقل من حیث الدرجه ومسافه السحب ، وتشکل نفایات مسامیه مناسبه لتسلل محالیل الترشیح.

الطبیعه الفیزیائیه للنفایات

معظم المواد الموضوعه حالیًا فی مقالب الترشیح عباره عن مواد مناجم مساله یتم تحمیلها بواسطه مجارف کهربائیه کجزء من عملیات التعدین العادیه. لذلک ، تتکون الماده المغسوله من صخور یبلغ قطرها عده أقدام وتزن عده أطنان. ومع ذلک ، فإن معظم المواد یبلغ قطرها أقل من قدمین وتحتوی على أحجام جزیئات دقیقه جدًا. المنظفات التی یتم دفنها حالیًا أصغر حجمًا بشکل عام من المنظفات التی تم دفنها فی الماضی. یرجع الانخفاض فی الحجم بشکل أساسی إلى تقنیات التفجیر المحسنه التی توفر تفتیتًا أفضل للصخور.

ترسیب النفایات

تستقر معظم نفایات النض بعد إدخال محالیل النض للأسباب التالیه:

• تمیل المحالیل المخترقه إلى نقل الجزیئات الصغیره إلى الفراغات بین الجسیمات الأکبر ، وبالتالی تکثیف النفایات ککل.
• یزید الوزن الإجمالی للنفایات. مع ثقل المحالیل ، مما یؤدی إلى ضغط النفایات إلى أسفل.
• یؤدی انحلال وتفکک المعادن فی المکب إلى استقرار المکب.

عملیه النض

تتضمن عملیه الترشیح إدخال محلول حامض الکبریتیک یحتوی على کمیات مختلفه من الحدید وکبریتات الحدید وکبریتات الألومنیوم على السطح أو داخل الخزانات من أجل إذابه معادن النحاس. المنتج النهائی لعملیه النض هو سائل مائی یحتوی على النحاس على شکل کبریتات النحاس.

محلول النض

تعید معظم الشرکات تدویر حلول النفایات من عملیات الترسیب إلى جانب میاه المکیاج وحمض الکبریتیک المرکز لاستخدامها کحل للغسیل. یرد تحلیل حلول النفایات من العملیات المختلفه فی الجدول 1. یضاف حامض الکبریتیک لخفض الرقم الهیدروجینی لمحلول النض ، بشکل عام فی النطاق من 1.5 إلى 3.0. أسباب الحفاظ على هذا الرقم الهیدروجینی هی:

• وجود حمض کافٍ لإذابه معادن النحاس.
• لمنع التحلل البکتیری فی النفایات.
• التقلیل من التحلل المائی وترسب الحدید والمعادن الأخرى فی خطوط الأنابیب وعلى الأسطح أو فی النفایات.

تأتی المیاه المضافه إلى محلول النض من عده مصادر مثل الآبار والینابیع والمناجم الجوفیه أو الجداول. فی بعض الأحیان یتم استخدام المیاه من الأنهار الملوثه فی المدن المجاوره. ومع ذلک ، یُعتقد أن الماده العضویه فی میاه الصرف الصحی مثبطه للنشاط البکتیری ، وبالتالی لا تُستخدم فی العدید من دوائر الغسیل.

یتم إنتاج حامض الکبریتیک المستخدم فی معظم عملیات الترشیح الکبیره وتزویده من قبل الشرکه المشغله. فی العملیات الصغیره ، یتم الحصول على الحمض من الموردین التجاریین. أدى تطویر مصانع حامض الکبریتیک الملامسه جنبًا إلى جنب مع الإمداد الثابت للکبریت عالی الجوده إلى تبسیط إنتاج حامض الکبریتیک. ومن الأمثله النموذجیه لمصنع حامض الکبریتیک الملامس ، منشأه شرکه بغداد للنحاس ، بغداد ، أریزونا ، الواقعه بجوار مصنع ترسیب الشرکه. قدم بوغارت وصفًا کاملاً لمصنع الأحماض شبه الأوتوماتیکی الخاضع للرقابه.

رش

یتم إدخال محالیل النض إلى مناطق التصریف فی عملیات مختلفه بطرق رش مختلفه. تتمثل میزه الرش فی أنه یوفر توزیعًا موحدًا لمحالیل الغسیل على سطح المصارف. العیب الرئیسی لهذه الطریقه هو فقد التبخر ، والذی قد یصل إلى 60٪ فی المناطق الجافه.

تتضمن الطریقه الأکثر شیوعًا للرش استخدام أنابیب بلاستیکیه مثقبه. شرکه Inspiration Consolidated Copper Co.، Inspiration، Ariz. (الشکل 10) وشرکه Anaconda Co، Weed Heights، Nev. (الشکل 11) استخدم هذه الطریقه. یتم ضخ الحلول إلى سطح النفایات من خلال خطوط أنابیب أسمنت الأسبستوس المبطنه بالبلاستیک من 8 إلى 12 بوصه ویتم نقلها من خطوط التوزیع الرئیسیه فی أنابیب بلاستیکیه مثقبه من 2 إلى 4 بوصات. یؤدی الضغط الناتج فی الأنابیب إلى تصریف محالیل الغسیل من خلال الفتحات على شکل رذاذ. ارتفاع ومسافه تغطیه الرش هی داله لضغط خط الأنابیب.

تتوفر رؤوس الرش المعدنیه أو البلاستیکیه تجاریاً من عملیات Esperanza التابعه لشرکه Duval Corp. ، Sahuarita ، Ariz. یتم استخدامه لتوزیع محالیل الشطف بنمط دائری متداخل (الشکل 12). یحدد حجم قطرات الماء معدل التبخر المتوقع. کلما زاد حجم القطرات الموجوده فی الرذاذ ، انخفض معدل التبخر.

قامت شرکه بغداد للنحاس باختبار واستخدام نوع رأس رش مصنوع من أنابیب جراحیه. یتم توصیل الأنابیب بمخفضات فی نهایه الأنابیب البلاستیکیه التی تنقل محلول الغسیل من خطوط التوزیع الرئیسیه إلى سطح النفایات. الأنبوب مرن للغایه ویتفاعل بقوه مع تدفق المحلول. یتم استخدام طول اسمی (حوالی 18 بوصه) لتوفیر حرکه تذبذب عشوائیه للأنبوب ، حیث یتم إنشاء نمط دائری لطلاء الرش (الشکل 13).

تُستخدم طرق الرش أیضًا لتوزیع محالیل الترشیح على المناطق المنحدره من النفایات التی یتم غسلها بطرق الغمر. یتم وضع أنبوب بلاستیکی ذو قطر صغیر فی منطقه المنحدر من أعلى إلى قاعده النفایات. التغطیه الکافیه لمنطقه المنحدر صعبه للغایه لأن الحلول تمیل إلى تشکیل قنوات فی أسفل المنحدر وتتدفق بسرعه أسفل المنحدرات دون اختراق السطح. لذلک ، لا یتم الاتصال بأحمال کبیره من المواد فی منطقه المنحدر بواسطه محالیل الترشیح.

تأثیر البکتیریا

قدم کوزنتسوف وآخرون دور الکائنات الحیه الدقیقه فی تکوین وتغییر الرواسب المعدنیه. وصف Zimmerli et al أهمیه بعض البکتیریا المؤکسده للحدید أثناء عملیات الترشیح الدوری. تم فحص ووصف استخدام البکتیریا فی غسل کبریتید النحاس وکبریتیدات المعادن الأخرى. إن وجود بکتیریا معینه فی محالیل الغسیل أو فی النفایات یعزز ویسرع أکسده البیریت إلى کبریتات الحدید وحمض الکبریتیک وأکسده معادن کبریتید النحاس إلى کبریتات النحاس. أظهرت التجارب التی أجراها العدید من الباحثین المذکورین أعلاه أن معدلات الأکسده تتسارع بمقدار عام 2000. العوامل التی ذکرها الباحثون کعناصر تحکم مهمه فی الغسیل البکتیری هی الحمایه من الضوء والتهویه الکامله للمحالیل البکتیریه وسرعه دوران المحلول العالیه. .

السیطره على أملاح الحدید فی المحلول

ربما تکون المشکله الأکثر إشکالیه فی عملیات الغسیل هی ترسب أملاح الحدید فی خطوط الأنابیب ، أو على سطح النفایات (الشکل 16) ، أو داخل النفایات. تترسب هذه الأملاح من المحلول عندما یکون الرقم الهیدروجینی للمحلول أعلى من 3.0. الرقم الهیدروجینی 2.4 مطلوب لمنع تکوین أملاح الحدید ودرجه الحموضه 2.1 لإعاده إذابه الأملاح بعد الترسیب. یعد التحکم الدقیق فی محتوى الحدید ودرجه الحموضه ضروریًا لتقلیل ترسیب أملاح الحدید.

یتم تنظیف خطوط الأنابیب المقیده بأملاح الحدید المترسبه بوسائل میکانیکیه مثل الکره والسلسله (“الخنازیر”) أو أدوات القطع. یتم حفر أو خدش أملاح الحدید المترسبه التی تسد بشکل دوری أسطح النفایات وضغطها على حافه النفایات. ومع ذلک ، فی وحده صدأ الفضه التابعه لشرکه الصهر والتکریر الأمریکیه ، لا تتم إزاله رواسب الحدید (الشکل 17) من أسطح البرکه. أثناء “التجفیف”

خلال هذه الفتره ، یتم ترسیب الحدید الجاف والمتشقق ویظهر مقاومه قلیله فقط لتدفق المحلول عندما تبدأ فتره الغمر التالیه.

من الصعب للغایه التغلب على ترسیب أملاح الحدید داخل النفایات. النتیجه الطبیعیه لترسیب أملاح الحدید هنا هی تکوین طبقات غیر منفذه تمنع حرکه محالیل الترشیح داخل النفایات. لا تلامس المواد النحاسیه الموجوده أسفل الطبقات محالیل النض. ذکر العاملون العاملون فی العدید من الشرکات (شرکه میامی کوبر وغیرها) أن کمیات کبیره من الحدید یتم إیداعها یومیًا فی مقالب الترشیح.

تنتج التفاعلات الکیمیائیه المتضمنه أثناء عملیه الترسیب کمیه کبیره من الحدید فی المحالیل المتداوله. یأتی بعض الحدید الموجود فی السائل المدعم من انحلال المعادن الحامله للحدید فی النفایات.

یقوم معظم المشغلین بإعاده تدویر حلول المخلفات من محطات هطول الأمطار الخاصه بهم إلى النفایات دون مزید من المعالجه. ومع ذلک ، تقوم بعض الشرکات بتنقیه الحلول قبل إدخالها على أسطح التفریغ للتحکم فی محتوى الحدید. فی عملیه Castle Dome التابعه لشرکه Miami Copper Company ، یتدفق حل المخلفات عبر البرک الضحله ویتدفق عبر البنوک لترسیب أملاح الحدید الأساسیه ، وبالتالی تقلیل محتوى الحدید. یتم جمع المحلول الناتج وضخه إلى نقطه التفریغ واستخدامه کحل للغسیل.

حلول المخلفات من مصنع هطول الأمطار فی Duval Corp. Mineral Park property. یتم جمع عملیات الصدأ الفضی لشرکه الصهر والتکریر الأمریکیه (الشکل 18) فی أحواض الترسیب حیث یُسمح بترسیب بعض أملاح الحدید. اللون البنی للماء هو مثال على حلول النفایات التی تحتوی على نسبه منخفضه من النحاس والحدید. فی عملیه الجرس الفضی ، یتم ضخ المیاه بواسطه مضخات عائمه من البرکه إلى مخرج الغسیل.

تم بناء خزان جدید کجزء من مصنع جدید للغسیل والأمطار فی عملیه Bingham Canyon التابعه لشرکه Kennecott Copper Corp. سیحتوی هذا الخزان على 500 ملیون جالون من المحلول. یتم تغذیه نصف محلول النفایات الناتج عن عملیه الترسیب فی هذا الخزان. الغرض الأساسی من الخزان الجدید هو جمع میاه المکیاج وتوفیرها لنظام توزیع محلول النض. الغرض الثانی هو إعطاء وقت لأکسده بعض الحدید من الحاله الحدیدیه إلى الحاله الحدیدیه وبالتالی ترسیب بعض الحدید المتاح.

الورک ارتشاح النحاس

تستخدم کومه الترشیح فی إذابه النحاس من خام أکسید مسامی یوضع على السطح المحضر. یتناقض ترشیح الکومه مع ترشیح التفریغ لأن المعادن یتم ترشیحها بدلاً من النفایات. لا تنطبق هذه الطریقه على إذابه معادن کبریتید النحاس أو الصخور التی تحتوی على کمیات کبیره من الکربونات أو معادن الشوائب الأخرى القابله للذوبان فی الحمض. تشمل الشرکات التی تستخدم کومه الترشیح حالیًا شرکه Ranchers Exploration and Development Corp. فی منجم بلوبیرد بالقرب من میامی ، أریزونا ، قامت شرکه JH Trigg Co. فی Tyrone ، N. Mex. ، وشرکه Zontelli Western Mining Co. فی Page ، Ariz.

استقرار Heaps

ترسب أکوام الراشح بشکل رئیسی فی المناطق بعد تحضیر سطح الأرض. الاستثناء الوحید لهذه الطریقه هو عملیه ترشیح الوبر فی شرکه JH Trigg ، حیث یتم وضع کومه الترشیح فوق التضاریس الحالیه. فیما یلی أمثله على الأسطح المحضره.

فی Bluebird Mine التابع لشرکه Ranchers Exploration and Development Corp ، تم تطهیر الأرض أولاً من الغطاء النباتی. ثم تم ترسیخ التربه وتغطیتها بالقطران المخفف للمعالجه والختم.

المنطقه المستخدمه لترکیب کتله الغسیل فی تشغیل شرکه Zonteli West Mining Company تم تسویتها بجرافه مع منحدر ثابت باتجاه خزان الخمور المشحون بالقرب من خزانات الترسیب. بعد الانتهاء من عملیه التسویه ، تم نشر طبقه 10 بوصه من الرمل الناعم على السطح ، تلیها طبقه من بلاستیک البولی إیثیلین 10 مل. طبقه من الرمل الناعم بقیاس 12 بوصه فوق بلاستیک البولی إیثیلین وکلورید البولی ألمونیوم تم بعد ذلک وضع . تم وضع أنبوب الأسبستوس المثقوب بفتحات بوصه ومحمی بألواح خشبیه فوق طبقه 12 بوصه من الرمل على مسافات 15 قدمًا عبر الأکوام.

تمتد أنابیب التفریغ هذه من نهایه الأکوام ویتم شحنها باتجاه مخروط الخمور.

عملیه ترشیح النحاس

تشبه العملیه العامه لترشیح الکومه تلک الخاصه بغسل النفایات فی کثیر من النواحی ، مع استثناءات قلیله.

یتم استخدام محالیل حمض الکبریتیک الأکثر ترکیزًا فی غسیل المکدس نظرًا لقوه الحمض المطلوبه لإذابه معادن أکسید النحاس. لا یتم تجدید الحمض الموجود داخل الأکوام بسبب عدم وجود البیریت فی الخام المؤکسد. فی منجم Bluebird التابع لشرکه Ranchers Exploration and Development Corp. یضاف 50 جرام لکل لتر من حمض الکبریتیک إلى محلول النض.

تم اتباع نهج مختلف لإزاله الحدید المنتج فی مصنع باراش من قبل شرکه Ranchers Exploration and Development Corp. بالإضافه إلى المواد عالیه الجوده التی یتم وضعها على الکومه للغسیل ، یتم وضع ماده تحتوی على أقل من 0.3٪ من النحاس فی مکب نفایات المناجم. یتم تدویر محلول المخلفات من محطه الترسیب بین النفایات لترسیب بعض الحدید. یتم استهلاک بعض الأحماض فی هذه العملیه ، ولکن النحاس یذوب أیضًا. ثم یتم إرجاع المحلول من المکب إلى کومه الغسیل لاستخدامه کمحلول غسیل.

نظرًا لارتفاع درجه الأکوام ، والمحلول الحمضی الأقوى ، وقابلیه الذوبان الجاهزه لمعادن النحاس المؤکسده ، فإن المخلفات المنتجه تحتوی بشکل عام على محتوى نحاسی أعلى بکثیر من المخلفات التی تم الحصول علیها من غسل النفایات. محتوى النحاس فی الخمور الحامل فی شرکه Ranchers Exploration and Development Corp. یتراوح من 3 إلى 7 جرام لکل لتر.

معدات ترشیح النحاس

تُستخدم حالیًا العدید من طرق النض الجزئی لاستعاده النحاس من خامات أکسید – کبریتید مختلطه أو من جزء الحمأه الناتج من تکسیر خامات الأکسید المستخدمه فی غسیل الحوض. تُعرف هذه الطرق باسم الترشیح – الترسیب – التعویم (LPF) وغسل الحمأه ، على التوالی ، ویتم شرحها فی الأقسام التالیه. تم استخدام ترشیح الأمونیا فی الماضی لاستعاده النحاس من معادن أکسید النحاس المرتبطه بکربونات الشوائب. یقدم Dugan و Eddy وصفًا لعملیه غسل الأمونیا السابقه. تم اقتراح ترشیح معادن النحاس بواسطه محالیل السیانید من قبل لویر وبوث ، ولکن لم یتم وضعه موضع التنفیذ بعد.

الرشح – الترسیب – التعویم

وفقًا لـ Bain ، تم تصمیم وتطویر عملیه LPF الأصلیه بواسطه FW Maclennon و Harmon Keyes من شرکه Miami Copper Company فی 1929-1934. تم تصمیم هذه العملیه لتکمله عملیات التعویم التقلیدیه عن طریق إضافه دائره غسیل إلى المطحنه.

تم تغییر العدید من رواسب النحاس السماقی فی غرب الولایات المتحده بشکل کبیر وتحتوی على معادن النحاس المؤکسد القابله للذوبان فی الأحماض والمرتبطه بمعادن کبریتید النحاس. غالبًا ما تحدث المعادن غیر الکبریتیدیه کطلاءات وبقع على الشوائب والمعادن الصخریه بدلاً من الحبوب الفردیه فی الصخر ککل. لاستعاده معادن النحاس المکونه من أکسید وکبریتید ، یجب استخدام طرق الترشیح والطفو. فی بعض النباتات ، یتم استرداد معادن الکبریتید عن طریق تعویم القاع وغسل المخلفات الناتجه لاستعاده النحاس المتبقی. الطریقه الأکثر شیوعًا هی غسل معادن الأکسید بالحمض ، وترسیب النحاس المذاب بالحدید ، واستعاده الأسمنت النحاسی ومعادن الکبریتید الناتجه فی نفس دائره التعویم. تم تقدیم أوصاف دوائر LPF بواسطه Franz و Hottel و Milliken و Goodwin.

تتضمن أول عملیه وحده فی عملیه LPF التکسیر والطحن لتحریر معادن الکبریتید. یتم تصنیف الخام المطحون ناعماً فی مصنفات الوعاء ، ومصنفات السحب والأعاصیر لإنشاء تغذیه موحده للغسیل والطفو.

یُغسل اللب المطحون فی الخزانات لمده 30 دقیقه بکمیه کافیه من حامض الکبریتیک للحفاظ على الرقم الهیدروجینی للمحلول بین 1.5 و 2.0. من خزانات الغسیل ، یتم تغذیه اللب فی سلسله من الخزانات أو خلایا الترسیب حیث یضاف الحدید المقسم بدقه لترسیب النحاس المذاب. ثم یتم نقل اللب إلى خلایا التعویم بالرغوه المضاده للحموضه لاستعاده الترکیز المحتوی على النحاس والأسمنت وکبریتید النحاس. یتم تعدیل الرقم الهیدروجینی لمعجون التعویم إلى حوالی 4 فی معظم النباتات عن طریق إضافه الجیر ، على الرغم من استخدام الحدید المعدنی أیضًا لهذا الغرض. بما أن تغذیه التعویم حمضیه ، فإن دیکسانثوجین هو جامع شائع. یبلغ استرجاع النحاس بواسطه عملیه LPF بشکل عام حوالی 90٪.

کان التطور الرئیسی فی عملیه LPF فی السنوات الأخیره هو توافر معدات أکثر متانه. یتم تغطیه خلایا التعویم والمضخات والخزانات بأنواع جدیده من المواد العضویه والمطاطیه التی تمنع التآکل المفرط وتآکل المعدات.

غسل الطین

یتم أولاً معالجه جزء الحمأه فی الخام الذی تم الحصول علیه من تحضیر تغذیه حوض الترشیح فی مصنع Inspiration Consolidated Copper Co بواسطه طرق التعویم التقلیدیه لاستعاده معادن کبریتید النحاس. ثم یتم تکثیف مخلفات التعویم إلى حوالی 40٪ من المواد الصلبه وإرسالها إلى معمل غسیل الحمأه لاستخراج النحاس من معادن النحاس المؤکسد المذابه فی الحمض. تم وصف هذه العملیه بواسطه Power. یتکون مصنع الحمأه من ثلاثه خزانات غسیل من الخشب الأحمر قطرها 20 قدمًا. تم تجهیز کل خزان بمحرض میکانیکی به رافعه هوائیه 4 بوصات فی عمود المحرض لإزاله اللب المغسول.

یتم فصل محلول کبریتات النحاس الناتج عن البقایا غیر القابله للذوبان فی الحمض عن طریق غسل التیار المعاکس فی أربعه مکثفات شد خرسانیه بطول 150 قدمًا ، کل منها مجهز بثلاث مصاعد هوائیه 4 بوصات على حنفیه المنتج ومضخه طرد مرکزی 4 بوصه محتویه على الرصاص فی الفائض . یتم ضخ محلول کبریتات النحاس المشحون إلى غساله حدیدیه حیث یتم ترسیب النحاس بواسطه الحدید الخرده. تتراوح متطلبات حمض الکبریتیک لغسیل الحمأه من 3.9 إلى 4.2 رطل من الحمض لکل رطل من النحاس المستعاد. استهلاک الحدید لترسب الأسمنت والنحاس هو 1.6 رطل من الحدید لکل رطل من النحاس المودع. تبلغ نسبه استخلاص النحاس من علف مصانع الرشح حوالی 95٪.

استعاده النحاس

یتم استرداد النحاس حالیًا من السوائل المُرشحه بالکامل تقریبًا من خلال الترسیب بواسطه الحدید المعدنی. یتم استرداد النحاس فی سائل الترشیح بالحوض عن طریق الترسیب الإلکترولیتی فی شرکه Inspiration Consolidated Copper Company. تم اقتراح طرق أخرى لهطول الأمطار من قبل بارسون ورای وکروسدیل. أظهر العدید من الباحثین ، بما فی ذلک Forward و Peters و Hahn و Schuffelberger ، أنه فی درجات الحراره والضغط المرتفعین ، یمکن ترسیب النحاس من المحلول عن طریق تقلیل الهیدروجین.

تقوم شرکه بغداد للنحاس ببناء مصنع لانتاج مسحوق النحاس باستخدام مبادئ تقلیل الهیدروجین. طرق أخرى لاسترداد النحاس من المحلول ، اقترحها Agers et al. Fletcher and Felt و Quarm و Swanson and Eggers ، مع الاستخلاص بالمذیبات والتبادل الأیونی. ومع ذلک ، فی الوقت الحالی ، یتم استرداد النحاس عملیًا فقط من خلال طرق الترسیب بواسطه الحدید المعدنی والترسیب الإلکترولیتی ، ویرکز الوصف التالی الانتباه على هذه الطرق.

ترشیح کبریتید النحاس

تعتبر علب الخرده المکسره المصدر الرئیسی للحدید ، والذی یستخدم کمرسب فی استعاده النحاس من المحالیل المحتویه على النحاس. هم

أولاً ، تم حرقه لإزاله الملصقات الورقیه والمواد العضویه. غالبًا ما تتم إزاله محتوى القصدیر فی علب الخرده عن طریق عملیه غسیل کاویه. الموردین الغربیین الرئیسیین للعلب المکسره هم Prowler Steel ، مع مصانع فی هیوستن وإل باسو ، تکساس ، وسان فرانسیسکو ، کالیفورنیا ، والمنتجات الثانویه فی لوس أنجلوس ، مع مصانع فی بیکرسفیلد ولوس أنجلوس. ، کالیفورنیا

اکتسبت مخلفات اللکمات والقطع التی تم إنتاجها أثناء تصنیع العلب أهمیه کبیره کمصدر للحدید لترسب النحاس فی السنوات الأخیره. تعتبر هذه المواد مستودعات جیده للنحاس بسبب تناسقها النسبی فی الحجم وعدم وجود شوائب ضاره مثل المواد العضویه والمواد الصلبه الأخرى. شرکه Proler Steel Corp. قامت مؤخرًا ببناء مصنع تکسیر بالقرب من کوبرتون ، یوتا ، لتزوید عملیه هطول الأمطار بینغهام فالی التابعه لشرکه کینیکوت للنحاس.

مصدر آخر للحدید المستخدم کماده ترسب هو الخراطه من المخارط وآلات القطع الأخرى. ومع ذلک ، فإن هذا النوع من المرسبات لم یکن مرضیًا بسبب احتوائه على الزیت ومواد التشحیم الأخرى. رادع آخر لاستخدام التدویر هو الترسب البطیء للنحاس بسبب انخفاض نسبه سطح إلى وزن الحدید.

تم استخدام خرده الحدید الثقیله کمرسب للنحاس فی العدید من العملیات. جعلت التکلفه المنخفضه لنفایات الحدید الناتجه عن عملیات التعدین والطحن هذا النوع من المرسبات جذابه. ومع ذلک ، فإن العوامل المثبطه فی استخدام النفایات الثقیله کمرسبات هی صعوبه التعامل مع النفایات أثناء تحمیل وتنظیف غسالات الترسیب ومساحه السطح الصغیره لکل وحده وزن متاحه للتفاعل. استخدم عدد قلیل من المشغلین قصاصات ثقیله فی رأس الغسالات لتقلیل کمیه الحدید المذاب وبالتالی تقلیل استهلاک القصدیر المسحوق فی الخلایا المتبقیه ، نظرًا لأن کبریتات الحدیدوز وحمض الکبریتیک مسؤولان عن الحدید المستهلک فی هذه الحلول . الغسیل حسب ردود الفعل:

Fe2 (SO4) 3 + Fe ↔ 3FeSO4 ؛

H2SO4 + Fe ↔ H2 + FeSO4.

الحدید الإسفنجی المقسم بدقه هو مرسب فعال للنحاس ، على الرغم من أنه لیس منافسًا حالیًا فی السعر مع علب الخرده المکسره. یبدو أن المیزه الرئیسیه فی استخدام الحدید الإسفنجی هی معدل ترسیب النحاس الأسرع نسبیًا الذی تحقق مع جزیئات الحدید مقارنه بمنتجات الحدید الإسفنجی الأکبر. وفقًا لبیک ، فإن الحدید الإسفنجی فعال کمترسب للنحاس عند استخدامه بالاقتران مع المرسبات المخروطیه. یعتبر المغنتیت عالی الجوده وخام الحدید وشراب التفاح من المصادر الرئیسیه لإنتاج الحدید الإسفنجی المناسب کمترسب تفاعلی للنحاس. Kennecott Copper Corp. یتم دراسه جدوى إنتاج الحدید الإسفنجی لترسیب النحاس عن طریق تقلیل الحدید فی خبث النحاس المشع من مصهر الشرکه.

المرسبات المخروطیه

من الابتکارات الحدیثه فی استعاده النحاس من الحلول المحتویه على النحاس هو المرسب المخروطی الذی طورته شرکه Kennecott Copper Corp. تم تطویره ووصفه بواسطه Spedden et al. یتم عرض مخطط قاطع لمخروط هطول الأمطار. یتم ضخ المحلول المحتوی على النحاس من خلال نظام متعدد فی أسفل المخروط ویتم حقنه من خلال فتحات فی خرده الحدید المکسره والمنفصله ، والتی یتم تحمیلها بشکل شبه مستمر فی المخروط الداخلی العلوی. شاشه من الفولاذ المقاوم للصدأ مع أداه شدیده التحمل. إن حقن المحلول المضغوط فی مواد حدیدیه له تأثیر مزدوج. یترسب النحاس بسرعه ویتم إزالته بسرعه من أسطح الحدید بفعل مضطرب ، تارکًا أسطحًا جدیده ونظیفه من الحدید لاستمرار ترسیب النحاس.

طریقه خزان ترشیح النحاس

تستخدم طرق مختلفه للتعامل مع النحاس الأسمنتی بعد ترسبه فی المغاسل أو الأقماع. الهدف فی کل عینه هو نفسه ، الحصول على منتج نقی قدر الإمکان وبأدنى حد من الرطوبه.

الطریقه الأکثر شیوعًا لإزاله نحاس الأسمنت من غسالات الترسیب هی نفاثات الماء عالیه الضغط. یتم ضخ المیاه عند ضغط حوالی 100 رطل لغسل الخراطیم المجهزه بفوهات الإغلاق السریع (شکل 27). یتم غسل النحاس الأسمنتی من الحدید غیر المتفاعل ویتم تفریغ الملاط الناتج فی أحواض الصرف من خلال صمامات الصرف فی قاع الخلایا.

یتم استخدام مضخات الجسر الجوی (الشکل 29) من قبل شرکه بغداد للنحاس لإزاله الأسمنت النحاسی من أرضیه الغسالات بعد غسل الأسمنت النحاسی من العلب غیر المتفاعله. یتدفق ملاط ​​النحاس والأسمنت والماء ، بعد تصریفه من مضخات الجسر الجوی ، إلى أحواض الترسیب عن طریق الجاذبیه (الشکل 30).

تستخدم الکاشطات الهیدرولیکیه (الشکل 31) ، التی تتکون من جسر تروس فوق جمیع الغسالات المتوازیه الست فی مصنع ترسیب شرکه Anaconda Butte ، لتحریک العلب فی الغسالات ، وإزاله الأسمنت النحاسی من العلب ، وإزاله الحمأه. کنس) نحاس أسمنتی على طول الحلقات لإسقاط الخزانات. بعد أن تمتلئ خزانات الإسقاط تقریبًا ، یتم ضخ المیاه ویتم تحمیل الأسمنت النحاسی فی عربات السکک الحدیدیه بواسطه دلو قابل للطی.

فی بعض العملیات ، یتم استخدام دلو قابل للطی لتصریف النحاس والأسمنت والعلب غیر المتفاعله من غسالات الترسیب. یتم بعد ذلک شحن الماده المجمعه فی مجرفه (الشکل 32) مزوده بصفائح فولاذیه مقاومه للصدأ ذات فتحات صغیره القطر لفصل نحاس الأسمنت والعلب غیر المتفاعله عن بعضها البعض. یتم إرجاع العلب غیر المتفاعله إلى مجففات الترسیب ویتم تصریف النحاس الأسمنتی إلى أحواض الترسیب.

النحاس الأسمنتی المنتج فی المرسبات المخروطیه کینیکوت یستقر من خلال صفیحه فولاذیه مقاومه للصدأ ، ویسقط فی قاع الخزان ، ویتم إزالته بشکل متقطع من خلال صمام هوائی. یتم الحصول على منتجات عالیه الجوده بنسبه 90-95٪ من تحلل النحاس باستخدام طریقه الترسیب هذه. تتمثل المزایا الأخرى لهذه الطریقه فی استخدام کمیه أقل من الحدید والقضاء على الحاجه إلى العماله العادیه فی مصنع الغسیل.

رش الأمونیا من النحاس

شرکه انسبیریشن الموحده للنحاس یغسل النحاس من المحلول ویستعید الحوض عن طریق الترسیب الالکترولیتی باستخدام أنودات غیر قابله للذوبان. هذه العملیه تسمى بالکهرباء. المشروبات التی تحتوی على 25 إلى 30 جرامًا لکل لتر من النحاس تعمل کإلکترولیتات لعملیه الاستخلاص بالکهرباء. وصف العملیه الکهربائیه وبیانات التشغیل للإلهام. مصنع بواسطه مکماهون.

تتمثل المزایا الرئیسیه لهذه العملیه فی أن النحاس المکرر بالتحلیل الکهربائی لا یحتاج إلى معالجه إضافیه ، أی أنه یتم التخلص من عملیه الصهر التقلیدیه المطلوبه لإنتاج النحاس ویتم تجدید حامض الکبریتیک وکبریتات الحدید المطلوبه کمذیبات أثناء عملیه الترشیح.

بحث

تقوم معظم الشرکات المشارکه حالیًا فی ترشیح النحاس بالبحث أو التخطیط للبحث فیما یلی:

• استخراج النحاس بالمذیبات من المشروبات الکحولیه.
• استخدام مرسبات أخرى مثل الحدید الإسفنجی والألمنیوم.
• غسل البکتیریا.
• طبیعه النفایات (عن طریق حفر وتحلیل عینات الحفر) ؛
• العلاقات الکیمیائیه لمواد النفایات والحلول.
• فعالیه الحمض والمذیبات الأخرى المضافه إلى محلول الغسیل.
• تقنیات نشر الإخلاء.

یعد الاستعاده الأسرع والأکثر اکتمالًا للنحاس من نفایات النض هو الشغل الشاغل لجمیع شرکات ترشیح النحاس . لتحقیق معدلات مُرضیه لترشیح النحاس واستعادته ، یجب إیلاء اهتمام دقیق للعدید من المشکلات المتأصله فی دوره الترشیح.

یعد ترسب ملح الحدید على السطح أو داخل خزان الغسیل أحد المشکلات الرئیسیه التی تواجه عملیه الغسیل. تعمل الطبقات غیر المنفذه فی مواقع الترشیح مثل البطانیات التی لا یمکن لحلول الترشیح المرور من خلالها. لا یتم الاتصال بکمیه کبیره من المواد المحتویه على النحاس بواسطه محالیل الغسیل. یمکن رؤیه أمثله على هذه الظاهره فی منجم النحاس فی أوهایو ، والذی یعمل حالیًا فی شرکه Kennecott Copper Corp. فی بینغهام ، یوتا ، وفی شرکه Inspiration Consolidated Copper Co فی إلهام ، أریزونا (الشکل 33). ). یبدو أن الحل الجزئی لهذه المشکله هو تقلیل ترسب ملح الحدید داخل النفایات عن طریق الحفاظ على درجه حموضه منخفضه للمحلول عن طریق إضافه حمض إلى محالیل الترشیح.

تحدث القنوات فی العدید من مدافن النفایات نتیجه للطرق المستخدمه فی بناء النفایات. غالبًا ما یتبع تدفق المحلول طبقات متناوبه من المواد الأفقیه الخشنه والناعمه. وبالتالی ، قد لا تتلامس محالیل الغسیل مع کمیه کبیره من المعادن. لتقلیل حجم الفصل ، یلزم إیلاء اهتمام دقیق لطریقه إنشاء مصرف البالوعه.

هناک مشکله أخرى مهمه ستواجهها وهی فقدان حلول الترشیح والتحمیل. غالبًا ما یتم مواجهه خسائر میاه الغسیل فی الجنوب الغربی حیث یکون التبخر مرتفعًا بشکل غیر عادی. عندما تکون الأرض التی یتم فیها ترسیب نفایات الترشیح قابله للاختراق أو بها العدید من الکسور والأعطال ، یکون فقد المحلول المشحون مرتفعًا. یعد استخدام الوسائد الجاهزه لنقل النفایات أداه جزئیه لحل هذه المشکله. یمکن أن یحدث فقدان المحلول بسبب حبس محالیل الغسیل فی الفراغات التی تحتوی على أملاح الحدید فی النفایات. یمکن أن یؤدی تحسین التحکم فی درجه الحموضه إلى تصحیح هذا الوضع جزئیًا.

معمل رش نحاس

وتسببت المضخات فی الکثیر من مشاکل الصیانه. الحل لهذه المشکله هو منع ترسیب أملاح الحدید من خلال التحکم فی حموضه المحالیل المتداوله.

تم إجراء عده محاولات فاشله لتحدید محتوى النحاس فی المحلول المشحون عن طریق إعاده التدویر. تشیر الأبحاث الحدیثه التی أجراها Grunig إلى أن منتجات الطین داخل النفایات تعمل کمبادلات أیونیه تمتص النحاس.

تؤثر ظروف التوازن أیضًا على قابلیه ذوبان العدید من المعادن ، بما فی ذلک الرکاز والشوائب الموجوده فی الغسلات. تتشکل مرکبات النحاس والحدید والألمنیوم ، اعتمادًا على الظروف البیئیه السائده فی وقت ومکان معینین ، وتذوب على أعماق مختلفه فی مناطق الصرف. التفاعلات الکیمیائیه والفیزیائیه التی تحدث داخل النفایات عدیده ومعقده. فی ظل مجموعه معینه من الظروف ، یمکن إزاله قدر النحاس من المحلول بقدر ما یتم إذابته.

تتمثل المشکله الرئیسیه فی ترسیب النحاس فی أقصى استخلاص للنحاس مع استهلاک منخفض نسبیًا للحدید. استهلاک الحدید مرتفع وعندما تحتوی المشروبات الکحولیه الحامل على الحدید وحمض الحدیدیک بکمیات منخفضه وکمیات منخفضه من النحاس ، یکون منتج النحاس الأسمنتی ملوثًا بالشوائب. یتم الحصول أیضًا على أسمنت نحاسی منخفض الجوده عندما یکون المرسب من المعدن الثقیل وخالیًا من الشوائب غیر القابله للذوبان فی حمض غیر مناسب.

یتسبب التصمیم غیر السلیم للمصنع فی حدوث مشکلات فی نقل المواد. تعتبر المشاکل المیکانیکیه والکیمیائیه ، مثل فشل الختم والتحمل فی المضخات والهجوم الحمضی على الأسطح التفاعلیه ، شائعه فی جمیع العملیات تقریبًا.

یتزاید إنتاج النحاس باستخدام طرق الترشیح المختلفه بشکل مطرد ویمثل جزءًا کبیرًا من إجمالی إنتاج النحاس فی غرب الولایات المتحده. تعمل العدید من الشرکات الکبیره المنتجه للنحاس حالیًا على تحسین وتوسیع عملیات الترشیح. تخطط شرکات أخرى لزیاده إنتاجها عن طریق الترشیح فی المستقبل القریب.

توجد کمیات کبیره من الألومنیوم والیورانیوم والمعادن الأخرى فی المشروبات الکحولیه المنتجه والمغسوله. تجری العدید من الشرکات ومکتب المناجم أبحاثًا لإیجاد وسائل لاستعاده هذه المعادن بشکل مربح کمنتجات ثانویه بعد إزاله النحاس من المحلول عن طریق الترسیب.