Применение мельниц IsaMill™ в циклах выщелачивания позволяет получить более крутую кривую распределения продукта по классам крупности и высоко активированную минеральную поверхность. В сочетании с эффектом инертной среды, измельчение в IsaMill™ перед выщелачиванием улучшает кинетику выщелачивания и извлечение.

Максимально полное использование преимуществ измельчения - Р98

В простых циклах выщелачивания целью измельчения является высвобождение частицы и раскрытие мелкозернистых минералов для воздействия на них выщелачивателя (например, раскрытие тонкого золота для воздействия цианида). В более сложных условиях выщелачивания, например при переработке упорных руд, упорные минералы могут быть пассивированы продуктами реакции, образующими слой толщиной 2-3 мкм на поверхности частицы. Этот слой препятствует выщелачиванию материала, находящегося в центре частицы.

Как в простых, так и в более сложных системах выщелачивания размер минеральной частицы имеет определяющее значение. В простом цикле поддержание оптимальной крупности питания цикла выщелачивания обеспечивает максимальную площадь поверхности и оптимальное воздействие выщелачивателя на тонкозернистые минералы. В более сложных циклах оптимальной является такая крупность измельчения, при которой выщелачивание может быть завершено до образования препятствующего пассивирующего слоя.

Пленка продуктов реакции пассивации на частице крупностью 9 мкм не препятствует выщелачиванию, поскольку пленка не успевает набрать необходимую толщину, чтобы воспрепятствовать молекулярному переносу. Молекулярный перенос продолжает происходить через дефекты кристаллической решетки. На частице большего размера (30 мкм) пленка может успеть набрать достаточную толщину, чтобы помешать молекулярному переносу и проникновению реакции вглубь частицы. В таком случае ценный минерал в такой частице будет утрачен.

IsaMill™ не только обеспечивает эффективное измельчения до мелкого класса Р80, но и очень крутую кривую распределения по классам крупности и более тонкий класс Р98 по сравнению с альтернативными технологиями измельчения.

Повышение энергии активации

Скорость реакции выщелачивания сульфидных минералов зависит от:

  1. диффузии ионов на границе минерал - сульфат. Серная или сульфатная фаза образуется при реакции выщелачивания в виде пленки на поверхности минерала. Например, при кислотном выщелачивании сернокислого окисного железа из халькопирита диффузия ионов меди и железа происходит через слой серы, образующийся в ходе реакции.
  2. скорости химической реакции
  3. процесса диффузии внутри минерала. Если минеральная поверхность имеет незначительное количество дефектов кристаллической решетки, скорость определяет диффузия ионов на границе минерал - сульфат. Если минеральная поверхность активирована и имеет множество дефектов и нарушений кристаллической решетки, процесс диффузии протекает более быстро, а скорость зависит от химической реакции. Механическая активация материала создает сильнонарушенную кристаллическую решетку по сравнению с природным неактивированным материалом. Скорость реакции растет с увеличением количества дефектов.

Измельчение в IsaMill™ отличается очень большой энергоемкостью, превышающей энергоемкость шаровых или башенных мельниц почти в 10 раз: примерно 300 кВт/м3 объема IsaMill™ по сравнению с 20-40 кВт/м3 в мельнице доизмельчения или башенной мельнице.

IsaMill™ эффективно уменьшает размер частиц и увеличивает внутреннюю и поверхностную энергию, создавая высоконапряженные поверхности, увеличивая количество дефектов и нарушений в кристаллической решетке минерала и ослабляя кристаллическую структуру минерала. Этот процесс известен как механическая или механохимическая активация.

Механическая активация минерала протекает в четыре этапа:

  1. Перед нарушением структуры, небольшая сила, приложенная к минералу, смещает атомы относительно их обычных положений и нарушает кристаллическую решетку.
  2. Благодаря нарушению структуры образуется новая поверхность и появляются трещины.
  3. Дальнейшее тонкое измельчение создает новые поверхности и накапливает энергию в поверхностном слое, результатом чего являются серьезные изменения в структуре и свойствах материала.
  4. Дальнейшее (ультратонкое) измельчение может привести к утрате минералом первоначальных свойств - т.е. превращению в вещество с другой структурой, свойствами, а иногда и другим составом. Это явление известно как механохимическая активация.

Высокоинтенсивная среда в IsaMill™ создает на поверхности дефекты, служащие местами переноса электронов при "активации" минерала. Такое изменение структуры поверхности позволяет выщелачиванию протекать в значительно менее агрессивных условиях, ускоряя кинетику выщелачивания и уменьшая габариты цикла выщелачивания, а следовательно и затраты, - как капитальные, так и эксплуатационные.

Несколько новых процессов выщелачивания основаны на тонком измельчении питания - процесс Activox, процесс UBC/Anglo, процесс Phelps Dodge и патентованный компанией Glencore Technology процесс атмосферного выщелачивания после тонкого измельчения Albion (http://www.albionprocess.com).

Уменьшение влияния мелющей среды

Использование стальной среды в мельницах доизмельчения перед выщелачиванием может отрицательно сказаться на эффективности выщелачивания.

Когда цикл выщелачивания проектируется для извлечения драгоценных металлов, таких как золото или серебро, из пиритных концентратов, стадия предаэрации следует за стадией тонкого измельчения нередко. На стадии предаэрации перед цианированием удаляются небольшие примеси активного пирита и пирротита. Предаэрация повышает окислительно-восстановительный потенциал и окисляет активный пирит и пирротит, чтобы сократить расход цианида при выщелачивании. В этом состоит отличие от патентованного процесса Albion, при котором значительная доля сульфидов (более 10%) окисляется атмосферным выщелачиванием для повышения извлечения металла.

Если в мельнице доизмельчения применяется стальная среда, минерал и среда образуют гальванический элемент. Образование гальванического элемента ускоряет коррозию среды и переход ионов железа в раствор. Вследствие образования гальванического элемента возникает катодная реакция и начинается выпадение гидроокисей металла на минеральную поверхность.

Имеющая износ стальная среда в измельченном пиритном концентрате может значительно увеличить продолжительность предаэрации, необходимой для выщелачивания, а отложения гидроокисей металла на минеральных поверхностях могут замедлить протекание реакции выщелачивания.

Применение инертной среды вместо стальной в цикле измельчения имеет два эффекта:

  • сокращение длительности предаэрации и расхода цианида при выщелачивании и
  • ускорение кинетики реакции вследствие уменьшения образования нереактивных слоев.

Конечным результатом является сокращение капитальных и эксплуатационных затрат на цикл.