Алгоритм управления аммиачно-цианистым процессом переработки медистых золотосодержащих руд Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 669,713

АЛГОРИТМ УПРАВЛЕНИЯ АММИАЧНО-ЦИАНИСТЫМ ПРОЦЕССОМ ПЕРЕРАБОТКИ МЕДИСТЫХ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ РУД

© А.А. Макаров1, В.М.Салов2

Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Дано краткое описание проблем извлечения золота цианированием из медистых золотосодержащих руд. Описаны цели автоматизации процесса и сложности при внедрении. Показано, что увеличение степени извлечения золота и снижение расхода цианида натрия может быть достигнуто при добавлении аммиачно-цианистых комплексов меди Cu(NH3)2CN2. Приведён разработанный алгоритм управления процессом растворения золота с использованием датчиков определения концентрации кислорода, цианида, pH. Показаны положительные стороны при использовании предлагаемой автоматизированной системы управления. Ил. 2. Библиогр. 3 назв.

Ключевые слова: цианирование; скорость извлечения; упорные руды; медистые руды; концентрат; автоматизация; алгоритм управления; цели автоматизации; система управления; объект управления.

CONTROL ALGORITHM OF COPPER GOLD ORE AMMONIUM CYANIDE TREATMENT A.A. Makarov, V.M.Salov

Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.

The article gives a brief description to the problems of gold extraction from gold-bearing copper ores by cyanidation. It deals with the goals of the process automation and its introduction difficulties. It is shown that gold recovery degree can be increased and sodium cyanide consumption can be reduced by adding ammonium cyanide complexes of copper Cu(NH3)2CN2. The authors present a developed algorithm to control the process of gold dissolving using the sensors that determine the concentrations of oxygen, cyanide, pH. The advantages of using the proposed automated control system are shown. 2 figures. 3 sources.

Key words: cyanidation; recovery (extraction) rate; refractory ores; copper ores; concentrate; automation; control algorithm; automation objectives; control system; controlled object.

В настоящее время проблема переработки золотых руд, содержащих медь, относится к числу наиболее актуальных, так как медь в золотых рудах является одновременно и попутным ценным компонентом, и вредной примесью, осложняющей процесс извлечения золота. Прежде всего это касается цианирования -одной из главных операций процесса металлургической переработки золоторудного сырья.

Минералы меди, активно взаимодействуя с цианистыми растворами, являются причиной больших потерь цианида вследствие образования комплексных цианистых соединений меди [2]. В отличие от золота и серебра медь способна окисляться водой и может переходить в раствор даже в отсутствие кислорода. В результате активного взаимодействия медных минералов с цианидом наличие в руде даже относительно небольшого количества меди (десятые доли процента) может вызвать большой расход цианида, поэтому применение обычного процесса цианирования может стать нерентабельным.

Однако трудности переработки медистых руд не ограничиваются только высоким расходом цианида. Присутствие в рабочих растворах комплексных циани-

стых анионов меди сопровождается заметным уменьшением скорости растворения золота и снижает показатели извлечения золота на сорбенты в сорбционном процессе. Вредное влияние меди на растворение золота объясняется не только понижением концентрации ионов свободного цианида, но и образованием на поверхности благородных металлов пленок меди, замедляющих процесс растворения. Малое содержание золота в руде, примеси, появляющиеся в процессе выщелачивания и поступающие в пульпу с используемой водой, ассоциация золота с вмещающими минералами и многое другое резко усложняют процесс извлечения золота при цианистом выщелачивании.

В соответствии с этой теорией вблизи поверхности растворяющегося золота в диффузионном слое концентрация свободных ионов цианида может сделаться столь малой, что равновесие реакций диссоциации комплексных анионов меди смещается вправо, вплоть до образования нерастворимого в воде простого цианида меди СиС^ Осадок CuCN покрывает поверхность золота и затрудняет его переход в раствор. Если концентрация меди в растворе сохраняется постоянной, то при повышении концентрации цианида

1Макаров Андрей Александрович, аспирант, тел.: 89086609774, e-mail: scaut89@list.ru Makarov Andrei, Postgraduate, tel.: 89086609774, e-mail: scaut89@list.ru

2Салов Валерий Михайлович, кандидат технических наук, профессор кафедры автоматизации производственных процессов, тел.: (3952) 405117, e-mail: salov@istu.edu

Salov Valery, Candidate of technical sciences, Professor of the Department of Automation of Industrial Processes, tel.: (3952) 405117, e-mail: salov@istu.edu

увеличивается концентрация свободных ионов CN'. Поэтому пленка цианистой меди растворяется и меньше тормозит процесс растворения золота. С повышением содержания цианида в растворе скорость осаждения меди на поверхности золота сильно снижается, а скорость перехода золота в раствор возрастает.

Аммиачно-цианистое цианирование пока не нашло широкого применения в золотодобывающей отрасли, однако представляет большой интерес как в научном, так и в практическом отношении, имеет благоприятные перспективы для обогащения и гидрометаллургической переработки медистых золотых руд.

Сущность процесса заключается в обработке руды раствором цианида в смеси с аммиаком. Присутствие аммиака позволяет достичь высоких показателей извлечения золота в раствор при умеренном растворении меди и соответственно при значительно меньшем расходе NaCN на выщелачивание руды.

Одним из основных факторов, обеспечивающих поддержание режимных параметров технологического процесса на заданном уровне и получение высоких технико-экономических показателей, является автоматизация производства. При этом высший эффект достигается в том случае, когда средства автоматизации выстроены в единую систему с управляющим началом, т.е. в автоматизированную систему управления технологическим процессом, которая имеет свою логику и иерархию.

Цели автоматизированной системы:

- обеспечение контроля работы;

- надежное и эффективное управление процессом;

- своевременное обеспечение персонала необходимой достоверной информацией о ходе технологического процесса;

- повышение качества регулирования и управления;

- повышение надежности работы;

- повышение коэффициента готовности оборудования;

- повышение экономичности работы.

Как правило, АСУТП под каждую технологию конкретно и для каждого производственного процесса в этой технологии разрабатывают свой проект и алгоритм. В связи с тем что автоматизация процесса цианирования является очень сложной задачей, на большинстве золотоизвлекательных фабрик решают ряд вопросов по стабилизации расходов материалов, давлений, pH и уровней пульпы, в некоторых случаях поддержанию Ж:Т. При таком подходе не может быть речи об эффективном улучшении качественных показателей процесса и оптимальном управлении.

Наиболее важными параметрами процесса цианирования являются: степень измельчения материала, содержание твердого в пульпе, концентрация цианида, щелочи и кислорода в жидкой фазе пульпы. Эти параметры определяют степень извлечения золота из руд и поэтому необходимо поддерживать их в строго заданных соотношениях. Такую задачу невозможно решить без автоматического управления [3].

Согласно исследованиям по цианированию золо-томедных руд [1], [2], увеличение степени извлечения золота и снижение расхода цианида натрия может быть достигнуто при добавлении аммиачно-цианистых комплексов меди ^(N^^N2. На основании этих работ нами была создана функциональная схема автоматизации процесса цианирования (рис. 1), которая показывает, что, используя современную информационно-измерительную базу, можно непрерывно проводить диагностику процесса и осуществлять оптимальное управление процессом.

Принципиальными отличиями данной схемы от применяемых в настоящее время на золотоизвлека-тельных фабриках являются контроль и автоматическое регулирование всех важных параметров процесса, таких как NaCN, pH, и плотности пульпы. Также есть автоматическая система стабилизации уровня. Данная система управления, кроме снижения расходов реагентов, способна обеспечить стабильность цианирования, сократить потери и перерасход, а также увеличить качество выдаваемого продукта. Основу технических средств для измерения технологических параметров составляют датчики, выпускаемые известными отечественными и зарубежными фирмами и хорошо зарекомендовавшие себя в условиях обогатительных фабрик.

Система АСУ ТП состоит из 3-х уровней. На 1-ом уровне система реализует следующие функции:

- измерение технологических параметров (давления, уровня в емкостях и дренажных приямках, расхода воды и реагентов, значения тока на электроприводах, состояния оборудования с локальной системой управления и т.д.);

- регулирование уровня в емкостях с растворами, дозировка подачи воды и реагентов, регулирование частоты вращения электроприводов;

- управление электроприводами, пневмоприводами;

- защита (двигателей от перегрузки, насосов от работы без перекачиваемой среды, переливов емкостей с раствором, от превышения ПДК опасных химических веществ, блокировки технической безопасности, алгоритма работы оборудования).

На 2-ом уровне система реализует следующие функции:

- сбор и первичная обработка измерительной информации с датчиков (преобразователей) технологических параметров;

- контроль функционирования технологического оборудования с анализом нештатных и аварийных ситуаций;

- автоматическое управление (включая функции защиты) исполнительными механизмами;

- автоматический прием и выполнение команд оператора (диспетчера) на изменение режимов работы;

- защита от несанкционированного доступа к информации.

На 3-ем уровне система реализует следующие функции:

- централизованный сбор информации от ком-

Рис.1. Функциональная схема процесса

понентов второго уровня каждой из подсистем;

- диагностика комплекса технических средств;

- защита от несанкционированного доступа к информации;

- автоматический контроль состояния объектов и выдача рекомендаций оперативному дежурному персоналу в нештатных и аварийных ситуациях;

- отображение текущей информации о состоянии контролируемых объектов;

- передача команд на изменение режимов работы с контролем их выполнения;

- регистрация персонала, имеющего доступ к АРМ оператора и инженера;

- регистрация квитирования аварийных сообщений;

- формирование и отображение отчетной документации;

- архивирование информации (контролируемых параметров, нештатных и аварийных ситуаций, действий оператора);

- синхронизация системного времени;

На уровне дежурного и обслуживающего персонала:

- контроль диагностики состояния оборудования АСУ ТП ОФ;

- выдача директив на изменение состояния или режима работы соответствующих подсистем;

- квитирование сообщений о нештатных и аварийных ситуациях;

- внесение изменений в конфигурацию системы при изменении технологической схемы или количества контролируемых объектов;

- авторизация персонала, работающего с АРМ;

- формирование отчетной документации.

На основании глубокого анализа аммиачно-цианистой технологии и функциональной схемы (рис.

1) разработан алгоритм для диагностирования и управления рассмотренным процессом (рис. 2).

Процессы, протекающие в объекте автоматического управления, зависят от многих факторов. Некоторые из этих факторов известны заранее, другие определяются в процессе работы; однако многие факторы остаются неизвестными и их значения не могут быть предусмотрены и учтены заранее. Химический состав сырья, его физические свойства, распределение материалов в рабочем пространстве объекта являются случайными факторами, значения которых могут изменяться в известных пределах. В результате случайных событий и случайных значений многих факторов течение процесса и его результаты также могут быть случайными. Однако, располагая достаточным числом экспериментальных данных о факторах, влияющих на ход процесса, и анализируя поведение процесса по его результатам, полученным при различных условиях, можно определить некоторые усредненные характеристики процесса. Созданный алгоритм управления предназначен для осуществления автоматизированного управления технологическим процессом дозирования технологических растворов.

Алгоритм состоит из четырех параллельных ветвей и работает в следующей последовательности. Для начала нужно выставить и стабилизировать концентрацию NaCN, ^Н4)2СО3 и рН, нормативные показания которых определены для конкретных условий и вещественного состава руд, при которых будет протекать процесс, а также определить концентрацию кислорода в растворе. рН раствора будет поддерживаться за счет добавления в раствор NaOH. Так как концентрация кислорода не может быть регулируемой, алгоритм будет отслеживать возможное достижение заданного значения кислорода, но при завершении некоторого количества циклов проверки и не-

Начало

достижении заданного параметра будет выдаваться соответствующее сообщение оператору фабрики и алгоритм будет протекать дальше. Измерения этих параметров ведутся параллельно всеми ветвями блока одновременно и при достижении условия «A», в котором идет проверка ДО соответствия всех значений заданным. В случае, если не достигается хотя бы

одно значение параметров, алгоритм возвращается в начало и процесс повторяется.

Таким образом, предлагаемый алгоритм аммиач-но-цианистого процесса цианирования, реализованный на основе структурной схемы, способен наиболее точно предоставить информацию о процессе и на основе её анализа сгенерировать воздействие эффек-

тивного управления процессом, что позволит сэкономить расход химических реагентов, увеличить надёжность, повысить интенсивность извлечения, стабили-

Библиографический список

1. Лодейщиков В.М. Исследование процесса и разработка 1999. аммиачно-цианистой технологии переработки медистых золотых руд. Иркутск, 2011.

2. Лодейщиков В.В. Технология извлечения золота и серебра из упорных руд. В 2 т. Иркутск: ОАО «Иргиредмет»,

зировать процесс без увеличения потери золота в хвосты.

3. Металлургия благородных металлов: учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. / Л.В. Чугуев [и др.]; под общ.ред. Л.В. Чугуева. М.: Металлургия, 1987. 432 с.

УДК 547.772'571.5/425.3

СИНТЕЗ И КОМПЬЮТЕРНОЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЕ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ O,S-, S,S-, O,Se-, Se,Se-АЦЕТАЛЕЙ ПИРАЗОЛЬНОГО РЯДА

12 3

© Л.К. Паперная1, А.А. Шатрова2, Г.Г. Левковская3

Иркутский институт химии им. А.Е. Фаворского Сибирского отделения РАН, 664033, Россия, г. Иркутск, ул. Фаворского, 1.

Ацетализацией пиразолкарбальдегидов бинуклеофилами в присутствии триметилхлорсилана осуществлен синтез гидрохлоридов открытоцепных и циклических халькогеноацеталей. Разработаны методы превращения солей пиразолов в свободные основания с целью проведения теоретической оценки их биологической активности. Выявленные расчетным методом с высокой степенью вероятности виды активности позволят направленно осуществлять синтез и экспериментальное исследование биологических свойств производных пиразолкарбальдеги-дов.

Табл.1. Библиогр. 10 назв.

Ключевые слова: биологическая активность; синтез; компьютерное прогнозирование; пиразолкарбальдегиды; O, S-, S, S-, O, Se-, Se, Se-ацетали.

SYNTHESIS AND COMPUTER PREDICTION OF BIOLOGICAL ACTIVITY OF O, S-, S, S-, O, Se-, Se, Se-PYRAZOLYL ACETALES L.K. Papernaya, A.A. Shatrova, G.G. Levkovskaya

A.E. Favorsky Institute of Chemistry, SB RAS, 1 Favorsky St, Irkutsk, 664033, Russia.

The synthesis of hydrochlorides of open-chain and cyclic chalcogen acetales is carried out by the acetalization of pyra-zole carbaldehydes with bisnucleophiles in the presence of trimethylchlorosilane. The methods have been developed to transform the salts of pyrazole series into free bases in order to conduct theoretical estimation of their biological activity. The activity types revealed by a high probability computational method will allow pointed synthesis and experimental researches of biological properties of pyrazole carbaldehyde derivatives. 1 table. 10 sources.

Key words: biological activity; synthesis; rnmputer-based prediction; pyrazole carbaldehydes; O, S-, S, S-, O, Se-, Se, Se-acetales.

Пиразол и его производные привлекают внимание химиков благодаря широчайшему спектру их фармакологической активности, такой как антибактериальная [1], антидепрессантная [2], противовоспалительная [3], противоопухолевая [4] и др. Среди наиболее известных препаратов на основе пиразола, нашедших применение в современной медицинской практике, можно отметить нестероидные противовоспалительные препараты - целеб-рекс, тибузон, большой ряд обезболивающих препаратов, например, анальгин, мощный селективный ингибитор цГМФ-специфической фосфодиэстеразы, ФДЭ5 - виагра. Кроме того, разнообразные виды специфической активности многочисленных производных пиразола позволяют широко использовать их в качестве агрохимикатов [5].

Особое значение имеют производные пиразола, которые проявляют инсектоакарицидную активность и широко используются в современной практической дезинсекции - фипронил, фенпироксимат, тебуфенпирад и др.

1Паперная Любовь Константиновна, доктор химических наук, старший научный сотрудник лаборатории химии серы, тел.: 89149440482, e-mail: papern@irioch.irk.ru

Papernaya Lyubov, Doctor of Chemistry, Senior Researcher of the Laboratory of Sulfur Chemistry, tel.: 89149440482, e-mail: pa-pern@irioch.irk.ru

Шатрова Александра Александровна, инженер лаборатории химии серы, тел.: 89501204273, e-mail: alx_shatrova@irioch.irk.ru Shatrova Aleksandra, Engineer of the Laboratory of Sulfur Chemistry, tel.: 89501204273, e-mail: alx_shatrova@irioch.irk.ru

3Левковская Галина Григорьевна, доктор химических наук, профессор, ведущий научный сотрудник лаборатории химии серы, тел.: 89149028589, e-mail: ggl@irioch.irk.ru

Levkovskaya Galina, Doctor of Chemistry, Professor, Leading Researcher of the Laboratory of Sulfur Chemistry, tel.: 89149028589, email: ggl@irioch.irk.ru