Вода в выщелачивании и растворении минералов

На ряде обогатительных предприятии для выщелачивания или вымывания нужного минерала из руды используют водные растворы. Эти процессы широко используют в производстве урана, глинозема (переработка бокситов), соды кальцинированной, поташа и хлорида калия, а также при получении экстракционной ортофосфорной кислоты (переработка фосфатного сырья), используемой в производстве удобрений. Водные растворы, содержащие различные выщелачивающие вещества (кислоты, щелочи или рассолы), используются для растворения ценного минерала из рудного материала, отделим таким способом ценный минерал от ненужных нерастворимых компонентов, содержащихся в руде. Для снижения потерь растворенных минералов с отвальным шламом его подвергают противоточной промывке, которую обычно проводят в нескольких сгустителях, работающих последовательно. При противоточной промывке применяют флокулянты, для того чтобы обеспечить максимальное уплотнение шлама и получить oсветленный пересыщенный раствор с минимальным содержанием взвешенных частиц для извлечения из него нужного минерала.

Наряду с процессами химического выщелачивания существуют три других процесса извлечения минерала: бактериальное выщелачивание, расплавление в горячей воде и растворение в воде.

Почти 20% меди, извлеченной из хвостов, подвергают бактериальному действию в растворе, затем полученный экстракт обогащают обычными способами с целью извлечения меди. Как и во всех процессах биологического бактериального переваривания, важно поддерживать относительно однородную среду, так как деятельность бактерий ухудшается при изменениях температуры, pH и питательной среды; степень активности бактерий зависит от этих факторов и питательной среды, которая, в свою очередь, определяет продолжительность контакта бактерий с содержащими медь хвостами обогащения, необходимую для эффективного извлечения меди из субстрата минерала. Согласно теории многие металлосодержащие соединения накапливаются в рудном теле естественным образом в ре­зультате биологических процессов, поэтому весьма вероятно, что в будущем способ бактериального выщелачивания будет находить все более широкое применение.

Известен метод расплавления горячей водой, применяемый в США при добыче самородной серы по процессу Фраша (Frasch Process).

Залежи чистой серы, как правило, встречаются на глубине 150 - 600 м от поверхности земли и часто в морских шельфовых месторождениях. В месте залегания бурят шахтные стволы диаметром 6 дюймов и устанавливают систему из трех соосных труб, по центральной трубе в месторождение подается сжатый воздух; по наружному кольцевому каналу подается вода, нагретая до 190 °С, т.е. выше температуры плавления серы, а по внутреннему кольцевому каналу расплавленная смесь серы и воды порциями подается на поверхность с помощью пузырьков сжатого воздуха. Смесь направляется в бункер, где вода отводится, а сера затвердевает. Для процесса Фраша требуется примерно 8,34 м³ воды на тонну добытой серы (8,34 м³/т). При использовании пресной воды ее обычно умягчают известью и проводят деаэрацию в целях защиты трубопроводов большой длины от накипи и коррозии. При использовании морской воды проводят ее деаэрацию и стабилизацию. Поскольку воду нагревают до 190 °С, требуется установка мощного котла.

Растворение водой используется для добычи смесей соли и карбоната-гидрокарбонта натрия. В обоих случаях, как правило, получают кристаллический конечный продукт, поэтому расход воды должен быть минимальным в целях уменьшения затрат на выработку энергии, необходимой для кристаллизации.

На некоторых предприятиях для получения тепла, необходимого для максимального выщелачивания, требуется технологический пар. Для того чтобы процессы такого рода были максимально эффективными, должна быть разработана эффективная программа подготовки котловой воды. На предприятиях металлообрабатывающей промышленности, где для восстановления из руды металла в элементарной форме применяются плавильные печи, для превращения теплоты газов плавильной печи в пар используются котлы-утили­заторы. Эти котлы-утилизаторы накапливают дополнительную энергию при охлаждении стенок печей и других сосудов, через которые проходит жидкий металл.

На таких металлообрабатывающих предприятиях также имеет место значительный расход охлаждающей воды. Например, во многих процессах выплавки металлов из сульфидов металлов применяются установки для регенерации серной кислоты в целях выделения сернистого ангидрида. На этих установках получают серную кислоту, кото­рая, в свою очередь, может использоваться для выщелачивания руды, содержащей дру­гие металлы. Главную проблему при работе таких вспомогательных установок пред­ставляет охлаждающая вода; это связано с повышенной соленостью ограниченных ис­точников воды в районах добычи и атмосферным загрязнением.

В связи с этим на многих предприятиях по обогащению руды осуществляется по­степенный переход на использование замкнутых систем водоснабжения.

Способ транспортировки пульпы. К одной из технологических операций в гор­ной промышленности, которая связана с использованием воды и в которой отмечается быстрый прогресс, относится гидравлическая транспортировка минералов.