СОРБЦИОННЫЙ МОДУЛЬ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЗОЛОТА

Полезная модель относится к устройствам для осуществления сорбционной технологии извлечения золота из техногенных вод золотоносных отвалов с использованием активных углей.
Внутри отвалов протекает циркуляция кислых агрессивных техногенных вод, в результате чего происходит выщелачивание неизвлеченного золота из руд, а также золота, попавшего в отвалы в результате потерь производства. Золото переходит в жидкую фазу. В зависимости от состава отвалов в техногенных водах растворяется от 10 до 20% находящегося в отвалах золота.
Известны конструкции сорбционных модулей, предназначенных для извлечения золота путем принудительного пропускания растворов через сорбционные кассеты, заполненные сорбентами различных составов (RU 2504648, опубл. 20.01.2014, RU 2490344, опубл. 20.08.2013, RU 2678344, опубл. 28.01.2019). Однако такие устройства не предназначены для извлечения золота из отвалов с использованием естественной циркуляции техногенных растворов.
Известен сорбционный модуль, который является одной из сорбционных колонн устройства для извлечения золота из водных растворов конденсата, предназначенного для извлечения золота из сырья. Модуль представляет собой вертикальную цилиндрическую камеру, изготовленную из полиэтиленовой трубы, которая заполнена гранулированным сорбентом - активированным углем. Сверху и снизу камеры выполнены фланцевые разъемы с поддерживающими решетками и сетками. Конденсат принудительно под действием гидростатического давления перетекает снизу вверх в указанной камере, при этом частицы золота сорбируются на угле (RU 120968, опубл. 01.10.2010).
Недостатком такого устройства является то, что оно не предназначено для дополнительного извлечения золота из золотоносных отвалов (хвостовых продуктов производства). Данная конструкция сорбционного модуля требует откачки техногенных вод и принудительной их подачи в сорбционную колонну, что затратно и трудоемко.
Для извлечения золота из отвалов требуется создание сорбционных барьеров для концентрации золота, содержащегося в техногенных водах, с использованием естественной циркуляция техногенных вод в указанных отвалах.
Технический результат заключается в создании сорбционного модуля для извлечения золота не менее 15 г в год из золотоносных отвалов и хвостовых продуктов производства за счет использования естественной циркуляции техногенных вод в теле отвала.
Предлагаемый сорбционный модуль для извлечения золота содержит цилиндрический корпус и сорбционный наполнитель из активированного угля. В отличии от прототипа корпус выполнен в форме стакана из непластифицированного поливинилхлорида с перфорированной боковой поверхностью на 2/3 его высоты, а сорбционный наполнитель размещен в капроновой сетке в виде сменного сорбционного элемента.
Кроме того, щелевые отверстия боковой поверхности корпуса выполнены в шахматном порядке, а площадь щелевых отверстий перфорации составляет 20-25% от площади боковой поверхности корпуса, что обеспечивает достаточную фильтрацию флюида через модуль и сохраняет его прочностные свойства.
Таким образом, технический результат достигается в результате того, что взаимодействие техногенных вод с сорбционным модулем заявляемой конструкции исключает необходимость извлечения вод из тела отвалов и осуществляется за счет естественной циркуляции техногенных вод при их движении в теле отвала.
Естественная циркуляция техногенных вод будет осуществляться в том случае, если перфорированная боковая поверхность корпуса выполнена на 2/3 его высоты. Причем максимальная эффективность будет в том случае, когда площадь щелевых отверстий перфорации составит 20-25% от площади боковой поверхности корпуса, а щелевые отверстия будут выполнены в шахматном порядке.
Стакана корпуса должен быть выполнен из химически стойкого материала, например из непластифицированного поливинилхлорида.
Внутри отвалов за счет разных уровней поступления и разгрузки протекает естественная циркуляция техногенных вод. Форма нахождения золота в техногенных отвалах может быть свободной, в сростках с другими минералами, связанной в других минералах, в виде пленок на поверхности других частиц. Под влиянием процессов физико-химического и био-химического выветривания золото высвобождается и поступает в техногенные воды. В результате движения вод происходит дальнейшее растворение и выщелачивание золота, не извлеченного из руд, а также золота, попавшего в отвалы в результате потерь производства. Таким образом, золото переходит в состав техногенных вод и вместе с ними циркулирует по телу отвалов. Размещение сорбционных барьеров в виде модулей на участках циркуляции техногенных золотосодержащих вод позволит концентрировать золото на сорбентах и извлекать его.
Полезная модель представлена на фигурах.
Фиг. 1 - схема сорбционного модуля.
Фиг. 2. - схема расположения сорбционного модуля в теле отвала, в разрезе.
Фиг. 3 - схема закладки сорбционных модулей в техногенном отвале, в разрезе.
Корпус 1 сорбционного модуля 2 выполнен в форме стакана из непластифицированного поливинилхлорида с перфорированной боковой поверхностью 3 на 2/3 его высоты Н. Причем для получения максимального эффекта площадь щелевых отверстий 4 перфорации должна составлять 20-25% от площади боковой поверхности корпуса. Сорбционный наполнитель размещен в капроновой сетке в виде сменного сорбционного элемента 5.
Сорбционный модуль 2 устанавливают вертикально в заранее пройденной горной выработке (скважине) 6 в теле техногенного отвала 7.
Перфорированную часть корпуса 1 (высота корпуса 1 - Н) с размещенными сменными сорбционными элементами 5 размещают в теле техногенного отвала 7 на 2/3 высоты Н и ниже уровня техногенных вод. Модуль 2 оставляют на промежуток времени, достаточный для концентрации сорбентами золота, например, на срок не менее 10 дней, т.к. чем больше срок, тем выше концентрация Аи на сорбенте.
Техногенные воды за счет естественной циркуляции через щелевые отверстия 4 поступают внутрь корпуса 1 и взаимодействуют с сорбентом - активированным углем сорбционного элемента 5, на котором происходит осаждение золота. Сменные сорбционные элементы 5 извлекают из корпуса 1, на их место устанавливают новые.
Дальнейшее извлечение (десорбцию) золота из сорбционных элементов 5 осуществляют по известным технологиям, применимым в промышленности, например по технологии согласно RU 2044085.
Модули 2 могут быть установлены по заданной схеме согласно предварительным расчетам (фиг. 3).
Конкретный пример использования сорбционного модуля.
3
Для проведения эксперимента был выбран полигон с замеренным ранее содержанием золота в техногенных водах. Таким полигоном являлись техногенно-минеральные образования отработанной россыпи участка «Полуночное» (Пермский край, Горнозаводский район), работа на котором закончилась более 10 лет назад. Содержание золота в техногенных водах было низким и составило в среднем 0,034 г/м.
Для эксперимента был собран опытный образец сорбционного модуля заявляемой конструкции. Корпус сорбционного модуля был изготовлен из трубы НПВХ (непластифицированного поливинилхлорида) диаметром 140 мм.
Сорбционные элементы состояли из активированного угля на основе кокосовой скорлупы с размерностью зерен 1,2-1,7 мм и были упакованы в капроновые сетки. Вес активированного угля составил 25 кг.
Для закладки модулей в техногенных отвалах была пробурена скважина диаметром 168 мм, глубиной 5 метров. Корпус сорбционного модуля был установлен в пробуренную скважину по аналогии с установкой обсадных труб для гидрогеологических скважин.
Сорбционные модули отпускали ниже уровня техногенных вод.
Время эксперимента составило 5 и 10 дней. По истечению срока осуществлялся подъем сорбционных элементов. После извлечения модуля сорбент - активированный уголь был высушен и взвешен.
Извлечение золота из активированного угля сорбционных элементов осуществляли путем обработки угля щелочным раствором цианида натрия с последующей десорбцией горячей водой. Конечный продукт (золото) получали электролитическим способом (электролизом) из полученного элюата.
Содержание золота после 5 дней эксперимента составило 12 мг/кг.
Содержание золота после 10 дней составило 21 мг/кг.
3
Расчет показал, что с одного сорбционного модуля при содержании 0,034 г/м в исходных техногенных водах за 10 дней было извлечено 0,5 гр. золота, что позволило бы извлекать не менее 15 грамм золота в год с одного сорбционного модуля при данных условиях.
3
Следует добавить, что содержание золота на действующих техногенных объектах гораздо выше и может после его извлечения из сорбента составлять сотни мг/м.