3.5 Теория процесса ионного обмена

Ионообменными свойствами обладают очень многие природные и искусственные соединения. Однако по практическому значению первое место занимают иониты на основе синтетических смол - ионообменные смолы.

Макромолекула ионообменных смол, состоит из гибких переплетающихся нитей полимерных молекул, углеводородные цепи которых имеют поперечные связи - мостики, образующие матрицу смолы. Матрица имеет неподвижно закрепленные на ней заряженные группы - фиксированные ионы. Заряд фиксированных ионов нейтрализуется распределенными внутри смолы подвижными ионами противоположного знака, так называемыми противоионами. Фиксированные ионы связаны с противоионами и образуют с ними ионогенные группы. Подвижность противоионов способствует вступлению их в реакцию обмена с ионами того же знака, находящимися в растворе. Если фиксированные ионы несут отрицательный заряд, то ионит способен к обмену катионов и называется катионитом, если заряд положительный, то ионит способен к обмену анионов и называется анионитом.

При контактировании с растворами электролитов катиониты обменивают находящийся в их структуре противоион, например, катиониты на эквивалентное количество другого катиона, находящегося в растворе:

Аналогично аниониты при контактировании с растворами электролитов обменивают находящийся в их структуре противоион, например анион OH?, на эквивалентное количество другого аниона, присутствующего в растворе



В уравнениях через R обозначен каркас ионита, фаза ионита отмечена чертой.

Наиболее часто в качестве фиксированных ионов служат:

у катионитов - SO3?, COO?, PO32?.

у анионитов - NH3+, =NH2+, ?NH+,?N+.

Очевидно, что ионный обмен может протекать только при условиях, когда ионогенная группа диссоциирована. По степени диссоциации ионогенной группы, содержащей в качестве противоиона ион или , ионообменные смолы делят на сильно или слабокислотные катиониты и сильно - или слабоосновные аниониты.

Сильноосновные аниониты способны к обмену анионами как в кислой так и в щелочной среде. Помимо сильно - и слабоосновных анионитов существуют аниониты смешанной основности (полифункциональные). Такие аниониты содержат одновременно сильноосновные четвертично - аммониевые группы и слабоосновные аминогруппы[2,10].

На всех золотоизвлекательных фабриках, где применяют сорбционную технологию, чаще всего используют анионит марки АМ-2Б, что означает анионит макропористый, бифункциональный. Матрица анионита состоит из сополимера стирола и дивинилбензола, обработанных хлорметиловым спиртом. Содержание дивинилбензола в смоле составляет 10--12 %, что обеспечивает ей необходимую механическую прочность. С помощью реакций аминирования в матрицу анионита привиты сильноосновные активные группы четвертичных аммониевых оснований, а также среднеосновные группы - третичные амины. Если буквой R условно обозначить матрицу смолы, то ее формула имеет вид:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Количество сильноосновных и среднеосновных групп в ионите содержится примерно поровну. Наличие в анионите двух видов функциональных групп повышает его селективность по отношению к золоту и увеличивает сорбционную емкость по сравнению с ранее применявшимся сильноосновным анионитом АМ.

Макропористость анионита значительно улучшает его кинетические характеристики, так как наличие крупных пор в ионите способствует большей скорости диффузии ионов внутри смолы, благодаря чему увеличивается общая скорость ионного обмена.

Основными физико-химическими характеристиками ионообменной смолы являются обменная емкость, набухаемость, пористость, селективность, механическая прочность.

В производственных условиях обычно пользуются понятием полезной или рабочей емкости, которая выражает количество сорбированных ионов, считающихся полезными в данном технологическом процессе, на единицу массы ионита в воздушносухом состоянии.

Рабочую емкость смолы определяют путем пропускания с постоянной скоростью раствора через ионит до появления сорбируемого иона определенной концентрации в выходящем растворе. Например, при извлечении золота из растворов цианистых пульп концентрация его в жидкой фазе хвостов должна составлять не более 0,03-0,05 мг/л.

По техническим условиям завода-изготовителя анионит АМ-2Б имеет следующие количественные характеристики: полная обменная емкость по хлор-иону 3,2 мг-экв/г; размер зерен 0,6-1,2 мм; удельная поверхность ионита 32м2/г; насыпная масса сухой смолы 0,42 г/см3; влажность товарного анионита 52-58 %; коэффициент набухания в воде 2,7.

Анионит поставляется в полиэтиленовых мешках массой 33,6 кг. Транспортировать и хранить его нужно при температуре не ниже 5°С, иначе смола растрескивается и при загрузке в процесс начинает интенсивно разрушаться. Перед загрузкой свежую смолу предварительно промывают 3-4 объемами 0,5 %-ного раствора НС1 или Н2SO4, чтобы удалить содержащиеся в анионите химические продукты синтеза [8,10].

В процессе сорбционного выщелачивания ионы благородных металлов и примесей сорбируются анионитом по реакциям:

Помимо комплексных цианистых анионов, смола сорбирует и простые циан-ионы:

В результате протекания побочных реакций часть активных групп оказывается занятой анионами металлов примесей, что, естественно, снижает рабочую емкость анионита по золоту. Количество примесей, содержащихся в насыщенной смоле, зависит от химического состава руды и режима ее цианирования[5,10].

3.6 Термодинамика процесса сорбции

Для правильного выбора режима проведения сорбционного процесса руду каждого месторождения предварительно исследуют, проводя комплекс лабораторных и полупромышленных испытаний, после чего рассчитывают производственную аппаратуру и технологический режим проведения процесса с учетом максимального извлечения благородных металлов.

Обязательное условие при проведении исследований и испытаний руды - снятие и изучение изотерм сорбции, которые характеризуют состояние ионообменного равновесия при постоянной температуре.

Изотермы сорбции позволяют судить о селективности применяемых ионитов, дают возможность рассчитывать необходимое количество ступеней сорбции, определять величину средней движущей силы массообмена.

Изотермы сорбции выражают графически и строят в координатах: равновесная концентрация ионов в смоле - концентрация ионов в растворе. Соответственно на рисунке 2 показан графический метод расчета ступеней сорбции для ионообменной смолы АМ-2Б.

Рисунок 2 - Графический метод расчета числа ступеней сорбции

На рисунке 3 рассмотрена группа изотерм сорбции одного и того же иона на различных ионообменных столах. Анализ иных изотерм позволяет сделать следующие заключения. Ионит 1 обладает наибольшей селективностью при достаточно высокой емкости по данному иону. Резкий подъем изотерм 1 при малых равновесных концентрациях иона в растворе позволяет извлекать данный компонент с достаточной полнотой. Иониты, имеющие изотерму подобного типа, благоприятны для извлечения благородных металлов из растворов. Ионит 2 обладает также высокой емкостью, но менее селективен, чем ионит 1. ионит 3 имеет наиболее распространенную изотерму сорбции. Ионит 4 характеризует процесс физической сорбции и практически непригоден для использования в пульповых процессах.[10]

Рисунок 3 - Изотермы сорбции одного и того же иона на различных ионообменных смолах

3.7 Кинетика ионного обмена

Процесс ионного обмена состоит из пяти стадий:

1) диффузия ионов в растворе к поверхности зерна ионита;

2) диффузия ионов внутри зерна;

3) протекание реакции обмена ионов;

4) диффузия вытесненного противоиона изнутри к поверхности зерна;

5) диффузия противоиона в объем раствора.

Стадии первая и пятая, вторая и четвертая, по сути, одинаковы, только обратны по знаку. Поскольку процесс ионного обмена - многостадийный, общая скорость обмена определяется скоростью процесса, протекающего наиболее медленно.

Многочисленными исследованиями установлено, что химическая реакция обмена (третья стадия) осуществляется очень быстро и, как правило, не определяет общей скорости ионообменного процесса. Таким образом, в кинетике ионного обмена решающую роль играют диффузионные процессы. Об этом свидетельствует большое число экспериментальных данных, полученных в статических и динамических условиях. Эти данные показывают, что скорость ионного обмена зависит от размера зерна ионита: при уменьшении крупности зерен скорость ионообменного процесса возрастает. Отсюда следует, что скорость ионного обмена определяется скоростью диффузии ионов либо непосредственно в зерне ионита, либо в неподвижном слое жидкости (называемом пленкой), окружающем зерно ионита. Диффузию ионов в зерне ионита принято называть гелевой диффузией, диффузию ионов через пленку раствора - пленочной.

Гелевая диффузия протекает чаще всего медленнее, чем диффузия в растворе. Происходит это по нескольким причинам. Во-первых, часть пространства в ионите занята цепями полимерных молекул и поэтому недоступна для диффузии. Во-вторых, путь диффундирующих ионов в смоле длиннее, так как ионам приходится перемещаться не по прямой, а по сложной траектории.

В реальных условиях процесс гелевой диффузии зачастую сопровождается рядом побочных явлений. Для простейших случаев получены некоторые количественные соотношения. Так, если оба обменивающихся иона обладают одинаковой подвижностью внутри ионита, справедливо следующее соотношение:

ф = r2/ Dn

где ф - время установления равновесия;

Dn - коэффициент диффузии ионов в смоле;

r - радиус зерна смолы.

Из выражения видно, что с увеличением коэффициента диффузии ионов внутри ионита время перемещения ионов уменьшается, следовательно, скорость обмена возрастает. Коэффициент диффузии зависит от процента сшивки ионита: чем больше содержится дивинилбензола в смоле, тем меньше коэффициент диффузии, тем соответственно больше время ионообмена. Формула показывает также, что скорость гелевой диффузии прямо пропорциональна квадрату радиуса зерна смолы, т.е. с увеличением крупности зерен удлиняется путь перемещения ионов внутри ионита, и скорость диффузии уменьшается.

При пленочной диффузии вокруг каждого зерна ионита в растворе находится пленка жидкости, которая благодаря силам молекулярного сцепления относительно прочно связана с поверхностью зерна. В этой пленке перемешивания нет, поэтому перенос ионов через нее идет только вследствие диффузии. Установлено, что скорость диффузии в пленке зависит от ее толщины, разницы концентраций раствора на внешней и внутренней ее границах, а также от коэффициента диффузии в растворе. Все эти факторы связаны следующим соотношением:

ф = (б / Dp) (СH - СB)

где ф - время;

б - толщина пленки;

Dp - коэффициент диффузии ионов в растворе;

СH и СB - концентрации ионов на поверхности зерен ионита и на внешней границе пленки.

Из соотношения следует, что скорость диффузии ионов в пленке, окружающей зерно ионита, можно увеличить путем уменьшения ее толщины в результате более интенсивного перемешивания раствора со смолой, а также путем увеличения разницы концентраций ионов на границах пленки благодаря увеличению концентрации ионов в растворе.

В сорбционном процессе извлечения золота из раствора пульпы скорость ионного обмена определяется в основном пленочной диффузией ионов.

На стадии регенерации смолы скорость ионообмена лимитируется, по-видимому, гелевой диффузией, так как процесс идет в неподвижном слое ионита без перемешивания [1, 2,3,10].

4 Описание технологической схемы, пуск и остановка

Пульпа поступает в барабанные вращающиеся грохоты (поз. 1-1-1-6), в которых происходит отделение пульпы от щепы, затем пульпа поступает в пачуки цианирования (поз. 2-1-2-4), в пачуки поз. 2-1 и поз. 2-3 подается 0,2% раствор NaCN и 5% раствор NaOH (для поддержания pH 10-11) из напорных емкостей поз. 7 и 8 соответственно. Перемешивание осуществляется воздухом.

Цель предварительного цианирования - перевести в раствор 30-40% золота, и тем самым обеспечить высокую емкость ионообменной смолы по золоту. Затем частично выщелоченная пульпа поступает в пачуки сорбционного выщелачивания (поз. 5-1-5-16), где происходит дальнейшее выщелачивание золота и его сорбция на анионит АМ-2Б, отрегенерированная или свежая смола подается в пачуки поз. 5-7 и поз. 5-15, автоматически передвигаясь противотоком по отношению к пульпе из последнего аппарата в первый. Насыщенная смола поступает самотеком в отмывочную колонну (поз. 3), в нижнюю часть которой подается вода для частичной отмывки смолы от пульпы, далее смола аэрлифтом подается в барабанный вращающийся грохот (поз. 4), в котором ионит отмывается от илов и песков, после чего поступает в цех регенереции смолы.

Выщелоченная пульпа из поз. 5-8 и поз. 5-16 поступает на контрольные грохоты (поз. 6-1,2,3) для улавливания единичных зерен ионита, выносимых с пульпой при возможном повреждении дренажных сеток. Смолу направляют в поз. 5-7, выщелоченную пульпу - на обезвреживание. Технологическая схема представлена на рисунке 4.

В случае аварии или капитального ремонта, остановку процесса производим в следующем порядке: прекращается подача пульпы, растворов NaCN и NaOH, воздуха. Затем опустошаем пачуки через патрубки, находящиеся в днищах пачуков.

Рисунок 4 - Технологическая схема

5 Расчетная часть

5.1.1 Материальный баланс стадии цианирования

Основной частью расчета является составление материального баланса процесса. На основании заданной годовой производительности 1 млн. тонн руды и количества рабочих часов каскада в году (с учетом времени на текущий и планово-предупредительный ремонт) определяется часовая производительность каскада по золоту.

Исходные данные:

Элементный состав, % массовый:

Au - 4,5•10-4

Fe - 1,0

Cu - 0,02

Zn - 0,05

Ni - 0,005

Степень цианирования:

Au - 83%

В виде карбонатов:

Cu - 53%

Ni - 10%

В виде сульфидов:

Zn - 11%

Fe - 10%

NaCN - 5% раствор, CaO - 0,1% от массы руды, рН >10.

Исходя из годовой производительности, рассчитаем часовую производительность на одну линию:

Qч = 0,5Ч(Qг /365Ч24ЧК) = 0,5Ч(1000000 / 365Ч24Ч0,85) = 67,15 т/ч,

где Qч - часовая производительность, т/ч.;

Qг - годовая производительность по руде, тонн;

- коэффициент использования оборудования с учетом текущих и планово-предупредительных ремонтов.

Вычислим количество NaCN, необходимые для перевода золота в раствор, количество воды, кислорода и образовавшихся веществ по реакциям:

250,81 х1 х2 х3 y1 y2

2Au + 4NaCN + Ѕ O2 + H2O = 2Na[Au(CN)2] + 2NaOH

394 196 16 18 544 80

Количество:

NaCN x1 = 250,81Ч196/394 = 124,768 г/ч

О2 x2 = 250,81Ч16/394 = 10,185 г/ч

Н2О x3 = 250,81Ч18/394 = 11,458 г/ч

Na[Au(CN)2] y1 = 250,81Ч544/394 = 346,296 г/ч

NaOH y2 = 250,81Ч80/394 = 50,926 г/ч

7,118 х4 y3 y4 y5

2CuCO3 + 8NaCN = 2Na2[Cu(CN)3] + 2Na2CO3 + (CN)2^

0,248 0,392 0,376 0,212 0,052

Количество:

NaCN x4 = 7,118 Ч0,392/0,248 = 11,251 кг/ч

Na2[Cu(CN)3] y3 = 7,118 Ч0,376/0,248 = 10,792 кг/ч

Na2CO3 y4 = 7,118 Ч0,212/0,248 = 6,085 кг/ч

(CN)2 y5 = 7,118 Ч0,052/0,248 = 1,492 кг/ч

0,336 х5 y6 y7 y8

2NiCO3 + 8NaCN = 2Na2[Ni(CN)3] + 2Na2CO3 + (CN)2^

0,238 0,392 0,366 0,212 0,052

Количество:

NaCN x5 = 0,336Ч0,392/0,238 = 0,553 кг/ч

Na2[Ni(CN)3] y6 = 0,336Ч0,366/0,238 = 0,517 кг/ч

Na2CO3 y7 = 0,336Ч0,212/0,238 = 0,299 кг/ч

(CN)2 y8 = 0,336Ч0,052/0,238 = 0,073 кг/ч

6,384 х6 y9 y10

Na2CO3 + H2O = 2NaOH + CO2^

0,106 0,018 0,08 0,044

? Na2CO3=6,085+0,299=6,384 кг/ч

Количество:

H2O x6 = 6,384 Ч0,018/0,106 = 1,084 кг/ч

NaOH y9 = 6,384 Ч0,08/0,106 = 4,818 кг/ч

CO2 y10 = 6,384 Ч0,044/0,106 = 2,65 кг/ч

3,693 х7 y11 y12

ZnS + 4NaCN = Na2[Zn(CN)4] + Na2S

0,097 0,196 0,215 0,078

Количество:

NaCN x7 = 3,693Ч0,196/0,097 = 7,462 кг/ч

Na2[Zn(CN)4] y11 = 3,693Ч0,215/0,097 = 8,186 кг/ч

Na2S y12 = 3,693Ч0,078/0,097 = 2,97 кг/ч

67,15 х8 х13 х14

FeS + 6NaCN = Na4[Fe(CN)6] + Na2S

0,088 0,294 0,304 0,078

Количество:

NaCN x8 = 67,15Ч0,294/0,088 = 224,342 кг/ч

Na4[Fe(CN)6] y13 = 67,15Ч0,304/0,088 = 231,973 кг/ч

Na2S y14 = 67,15Ч0,078/0,088 = 59,519 кг/ч

62,489 х9 х10 х11 y15 y16

Na2S + NaCN + H2O + O2=NaCNS + 2NaOH

0,078 0,049 0,018 0,016 0,081 0,08

? Na2S=59,519 +2,97 =62,489 кг/ч

Количество:

NaCN x9 = 62,489Ч0,049/0,078 = 39,256 кг/ч

H2O x10 = 62,489Ч0,018/0,078 = 14,421 кг/ч

O2 x11 = 62,489Ч0,016/0,078 = 12,818 кг/ч

NaCNS y15 = 62,489Ч0,081/0,078 = 64,892 кг/ч

NaOH y16 = 62,489Ч0,08/0,078 = 64,091 кг/ч

67,15 x12 y17

CaO + H2O = Ca(OH)2

0,056 0,018 0,074

Количество:

H2O x12 = 67,15Ч0,018/0,056 = 21,584 кг/ч

Ca(OH)2 y17 = 67,15Ч0,074/0.056 = 88,734 кг/ч

Итого:

У NaCN = 282,989 кг/ч

У NaOH = 68,96 кг/ч

У (СN)2 = 1,565 кг/ч

У H2O = 37,1 кг/ч

У O2 = 12,818 кг/ч

У СО2 = 2,65 кг/ч

Так как цианид для процесса необходим в избытке, то добавляем 10% от полученного количества, т. е. 28,299 кг/ч (У NaCN = 311,288 кг/ч).

Полученные результаты сведем в таблицу 4.

Таблица 4 - Материальный баланс стадии цианирования

Приход	Расход
Статьи	m, кг/ч	Статьи	m, кг/ч
Твердая фаза
Au	0,302	Au	0,044
CuCO3	13,43	CuCO3	6,312
NiCO3	3,358	NiCO3	3,022
ZnS	33,575	ZnS	29,882
FeS	671,5	FeS	604,35
SiO2	772,166	SiO2	772,166
Защитная щелочь
CaO	67,15	Ca(OH)2	88,734
Жидкая фаза
NaCN	311,288	NaOH	68,96
H2O	37,1	NaCNS	64,892
O2	12,818	Na[Au(CN)2]	0,346
		Na2[Cu(CN)3]	10,792
		Na2[Ni(CN)4]	0,517
		Na2[Zn(CN)4]	8,186
		Na4[Fe(CN)6]	231,973
		NaCN	28,299
		(CN)2	1,565
		CО2	2,65
Итого:	1872,687	Итого:	1872,69

5.1.2 Материальный баланс стадии сорбции

Определяем часовой объем пульпы, который необходимо пропустить через каскад, чтобы обеспечить часовую производительность:

,

где Vчас - часовой объем пульпы: м3/час;

Qчас - часовая производительность каскада по золоту, кг/час;

Снач и Скон - начальная и конечная концентрация Au в пульпе, кг/м3.

Vчас= 0,250/(0,003-0,00003 ) = 87,175 м3/час

Количество ионита, которое нужно при этом использовать, определяется по исходному уравнению:

где Gсм - часовой расход ионообменной смолы в условных тоннах;

Qраб - рабочая емкость смолы, кг/усл. тонну;

Qраб - берется в пределах 80 - 90 % от равновесной емкости;

Qнач - остаточная емкость ионообменной смолы по золоту, получаемая после регенерации смолы, она составляет 0,3 кг Au на условную тонну[10].

В таблице 5 приведено содержание компонентов в анионите АМ-2Б до и после регенерации, кг/т.

Gсм = 0,250/(15,2-0,3) = 0,0168 т/час.

Таблица 5 - Содержание компонентов в анионите АМ-2Б

Компонент	Аu	Zn	Сu	Fe	Ni	CN-
Насыщенная смола Qраб	15,2	8,0	4,1	2,8	1,6	22
Регенерированная смола Qнач	0,3	0,6	1,0	0,9	0,6	0,5

Полная емкость АМ-2Б составляет 3,2 кг экв/т.

Поскольку стандартной формой анионита является Сl- - форма, то количество матрицы в условной тонне АМ-2Б составляет:

1000 - 3,2 · 35,5 = 886,4 кг.

Считаем, что условная тонна анионита АМ-2Б (при полной емкости 3,2 кг экв/т) в любой ионной форме содержит 886,4 кг матрицы.

При остаточной емкости 0,3 кг золота на тонну анионита АМ-2Б количество килограмм-эквивалентов золота, в условной тонне будет:

0,3/197 = 0,0015 кг экв.

В 1 условной тонне будет содержаться: 3,2 - 0,0015 = 3,198 кг - иона OH-. Кроме матрицы и ионов в ионообменной смоле находится вода набухания. Удельный объем набухания анионита АМ-2Б составляет 2,38 м3/т. Из этого объема вычтем объем матрицы.

Объем матрицы 1 условной тонны АМ-2Б составляет:

Vмат = 886,4 / 910 = 0,974 м3

Следовательно, объем воды набухания в 1 условной тонне АМ-2Б составляет: 2,38 - 0,974 - 0,8 = 0,606 м3, а вес ее составляет - 606 кг.

Ионообменные реакции, проходящие в процессе сорбции.

Таблица 6 - Материальный баланс процесса сорбции

Приход	Расход
Статьи	m, кг/ч	Статьи	m, кг/ч
1.Пульпа, в т.ч.	1.Обедненная пульпа
[Au(CN2)]-	0,317	[Au(CN2)]-	0,007
[Fe(CN6)]4-	161,771	[Fe(CN6)]4-	161,707
[Zn(CN4)]2-	6,435	[Zn(CN4)]2-	6,138
[Cu(CN3)]2-	8,151	[Cu(CN3)]2-	8,072
[Ni(CN3)]2-	0,403	[Ni(CN4)]2-	0,384
CNS-	46,466	CNS-	46,466
OH-	29,308	OH-	29,308
H2O	1444,332	H2O	1444,332
CN-	15,016	CN-	14,351
SiO2	722,166	SiO2	722,166
2.Ионит, в т.ч. матрица	14,892	2.Насыщенный ионит, в т.ч. матрица	14,892
H2Oнабух	10,181	H2Oнабух	10,181
[Au(CN2)]-	0,0064	[Au(CN2)]-	0,316
[Fe(CN6)]4-	0,0572	[Fe(CN6)]4-	0,121
[Zn(CN4)]2-	0,0262	[Zn(CN4)]2-	0,323
[Cu(CN3)]2-	0,0373	[Cu(CN3)]2-	0,116
[Ni(CN4)]2-	0,0278	[Ni(CN4)]2-	0,0464
CN-	0,0158	CN-	0,681
Итого	2459,609	Итого	2459,607

5.2.1 Аппаратурный расчёт процесса цианирования

Основной задачей при конструировании пачуков является достижение максимальной интенсивности перемешивания в пачуке при минимальном расходе энергии.

Определение основных размеров чана

Часовая производительность передела по потоку пульпы поступающей на выщелачивание:

V=QЧ[(1000/ст)+(RЧ1000/сp)]=67,15Ч[(1000/2700)+(2Ч1000/1100)] =146,92м3/ч.

где V - часовая производительность передела по потоку пульпы,м3/ч;

R - отношение Ж:Т = 2:1;

ст - плотность частицы, кг/м3;

сp - плотность раствора, кг/м3.

Оптимальная продолжительность выщелачивания:

ч,

где B - величина, зависящая от сложности технологии переработки руды. Принимается равной 0,2 руб/г;

K1 - часовая себестоимость переработки 1 т руды в пачуках. Принимается равной 0,005 руб/тЧчас;

K2 - константа скорости выщелачивания для данного рудного материала и условий выщелачивания. Величина постоянная, и равная 0,1 т/гЧчас;

б1, б2 начальная и конечная концентрация золота в руде, г/т.[11]

Определение общего рабочего объема аппаратуры для выщелачивания:

Vобщ = VЧф = 146,92Ч17,33 = 2546,12 м3.

Принимая общее количество пачуков n=8, рассчитаем объем одного пачука:

Vi= Vобщ/n = 2546,12/8 = 318,27 м3

От конструкции чана пачука зависит, насколько эффективно используется восходящий поток перемешивания всего объема пульпы или жидкости в чане. Принимаем пачук с коническим днищем с углом конуса

б = 600; H:D = 2,5:1

Имея в виду, что высота конической части пачука: Нкон=0,5•D•tgб, а общий объем пачука определяется по формуле [11]:

V = (р/4) ЧD3Ч[(H-Hкон) + 1/3ЧНкон]

вычисляем диаметр чана пачука:

м,

Принимаем D=6 м. Рабочая высота чана пачука: Н = 2,5ЧD = 2,5Ч6= 15 м.

Геометрическая высота чана: Нг = Н+1 = 16 м.

Определение скорости восходящего потока в циркуляторе.

Скорость потока воды, при которой начинается взвешивание частиц размером 0,1-0,25 мм Wвз ? 0,6 м/сек.

Скорость потока во всасывающем патрубке циркулятора должна быть в 2 - 3 раза больше размывающей скорости. Принимаем скорость восходящего потока в циркуляторе Wц = 2,0 м/сек.

Определение вязкости пульпы:

,

где:



где мП - динамическая вязкость пульпы, спз,

мР - динамическая вязкость раствора, спз,

I - ионная сила раствора, I = 1 г•ион/литр;

спз

спз;

где мВ - динамическая вязкость воды. При 200С равна 1,002 спз;

К - коэффициент, учитывающий содержание в растворе ПАВ и коллоидных частиц, степень измельчения и минералогический состав выщелачиваемого материала. Принимаем К = 1,5.

Определим скорость осаждения крупных частиц руды в растворе. Для этого необходимо рассчитать критерий Архимеда:

.

где Ar - критерий Архимеда;

dч - диаметр частиц, мм;

сp - плотность раствора, кг/м3;

g - ускорение свободного падения, м/c2;

мР - динамическая вязкость раствора, спз.

Затем рассчитаем критерий Рейнольдса:

.

Вычисляем скорость осаждения крупных частиц пульпы в растворе:

м/с

Определение скорости нисходящего потока в чане пачука

Скорость нисходящего потока пульпы в чане пачука должна превышать скорость осаждения крупных частиц руды в 1,8-2,0 раза.

W = (1,8-2,0) ЧWос = 1,8Ч1,71Ч10-2 =3,08Ч10-2 м/сек.

Определение диаметра и длины циркулятора:

м.

Принимаем диаметр циркулятора DЦ = 0,8 м.

Длина циркулятора принимается конструктивно:

Lц = 1/3ЧН= 1/3Ч15= 5 м.

Определение положения циркулятора относительно днища пачука.

Для того чтобы не происходило заиливание конуса пачука, расстояние от нижнего конца циркулятора до донного фланца должно быть не более рассчитанного по уравнению [11]:

м,

где Dвс - диаметр полусферы всасывания, который рассчитывают по уравнению:



Таким образом,

,м

Re = (WцЧDцЧсп) / мп

Re = (WцЧDцЧсп) / мп = (2Ч0,8Ч1370) / 2,9Ч10-3=0,76Ч106

Следовательно, расстояние от нижнего конца циркулятора до донного фланца:

Определение диаметра донного фланца пачука:

Dф = Dвс - 2Hвс Ч ctg 45

Таким образом, рассчитаем диаметр донного фланца:

Dф = 2,66 - 2Ч0,92 Ч 1 = 0,82 м.

Выбор конструкции воздухоподающего устройства и глубины его погружения в пульпе пачука.

В связи с большим диаметром циркулятора принимаем периферическую подачу воздуха через отверстия в стенках циркулятора. Для предотвращения забивания отверстий песками пульпы диаметр отверстия для подачи воздуха принимаем 10 мм (d0=10 мм).

Так как диаметр циркулятора достаточно велик, а длина его сравнительно мала, то принимаем подачу воздуха в нижнюю часть циркулятора на расстоянии 1м от нижней кромки циркулятора.

Расстояние от уровня пульпы в пачуке до точки подачи воздуха в циркулятор находим по уравнению:

Н0 = Н - Нвс - 1 = 15 - 0,92 - 1=13,08м.

Принимаем Н0 = 13,1м. [11].

5.2.2 Аппаратурный расчет процесса сорбции

Для определения точного количества ионообменных пачуков в каскаде следует определить число теоретических ступеней ионного обмена, необходимого для достижения заданной степени извлечения золота. Это производится с помощью х-у диаграмм, где х - концентрация золота в водной фазе (пульпе), у - концентрация золота в органической фазе (смоле). На у - х - диаграмме строится кривая равновесных концентраций и прямая линия рабочих концентраций по координатам двух ее крайних точек (Хнач и Qраб; Хкон и Qнач).

Из рисунка 2 видно, что для уменьшения концентрации золота до Хкон необходимо 6 теоретических ступеней ионного обмена. Реальное число пачуков находится путем деления числа теоретических ступеней на коэффициент полезного действия реальной ступени (в обычных условиях 0,6 - 0,9) [10].

Рассчитаем количество ионообменных пачуков:

При непрерывном потоке сорбционного выщелачивания необходимо устанавливать на один аппарат больше, чем по расчету для большей эффективности использования рабочего объема пачука. Таким образом, в каждую из двух цепочек аппарата добавляем по 1 пачуку и принимаем число ионообменных пачуков в каскаде 12 [11].

5.3 Гидравлический расчет

Определение давления воздуха в воздухоподающем устройстве

Общее давление воздуха в воздухоподающем устройстве перед его истечением в пульпу должно быть достаточным, чтобы преодолеть статическое давление столба пульпы Но, а также достаточным для создания скоростного напора и преодоления сопротивления трения при истечении из отверстия.

Избыточное давление воздуха в воздухоподающем устройстве можно рассчитать по уравнению [11]:

Pи = kЧH0Ч спЧ g = 1,2Ч13,1Ч1370Ч9,81 = 211 кПа;

где Pи - избыточное давление воздуха, кПа;

к - коэффициент, учитывающий возможные колебания в пачуке уровня пульпы, средней плотности ее и избыток давления, необходимый для создания скоростного напора и преодоления сопротивления трения при истечении из отверстия.

Ho - расстояние от уровня пульпы в пачуке до точки подачи воздуха,м;

сп- плотность пульпы, кг/м3;

g - ускорение свободного падения, м/с2.

Абсолютное давление в системе определяется как сумма избыточного и атмосферного:

Pаб = Pи + Pа = 211000+101300 = 312,3 кПа. [11].

Определение расхода воздуха

Удельный расход воздуха принимаем 0,03нм3/мин на 1 м3 пульпы

(t = 0°С, Pa = 101,3 кПа), общий расход воздуха при этих условиях:

нм3/мин,

где Vi - объем пульпы, перерабатываемый в одном аппарате.

Так, как воздухоподающее устройство расположено на глубине Н0, то фактический расход через воздухоподающее устройство составит[11]:

Определение расхода воздуха через одно отверстие

- вязкость воздуха при 0°С,

плотность воздуха на глубине Н0 при t = 20°С:

кг/м3

Для создания устойчивого турбулентного потока принимаем

Re = 2•104.

Таким образом, расход из одного отверстия d0 = 10 мм при t =20°С:

м3/мин. [11].

Определение числа отверстий

Число отверстий определим по уравнению [11] :

где N - число отверстий;

Qфакт - фактический расход, м3/мин;

Q`возд - расход из одного отверстия, м3/мин.

Необходимо расположить отверстия в три ряда. Для этого выбираем ближайшее значение N =90, т.е по 30 отверстий в каждом. Расстояние между отверстиями 90 мм с интервалом между соседними рядами 100 мм. Отверстия в рядах располагаем со смещением на 90 мм. [11].

Расчет диаметра воздухоподводящего трубопровода

Принимаем скорость движения воздуха в трубопроводе

Wтр = 30 м/с, тогда:

м = 48мм. [11].

Расчет потока пульпы и кратности ее обмена

Определение величины восходящего потока пульпы в пачуке:

,

где = 95,

?о=овых из трубы + овходв трубу + оплавное закругл = 4,0 + 0,3 + 0,1 + 0,1 = 5,4

Определение кратности обмена пульпы в пачуке в результате перемешивания:

n = 60ЧQп/Va = 60Ч61,85/318,27 = 11,6 объемов в час.

Нормальным считается n = 8 - 25. [11].

5.4 Механический расчет

В соответствии с таблицей 9.1 [12] для расчета выбираем материал аппарата, стойкий в цианистых растворах, которым является сталь марки 1Х13. По таблице 2.18 [12] определим механические свойства стали 1Х13:

При t =20оС предел прочности при растяжении уЕ = 580 МН/м2; предел текучести ут = 420 МН/м2; относительное удлинение при растяжении уу = 20%; ударная вязкость ун = 1,1 МДж/м2.

Расчет обечайки

Расчетное давление в нижней части обечайки:

Р = сп•g•Нп•10-6,

где P - расчетное давление;

сп - плотность пульпы, равная 1355т/м3;

g - ускорение силы тяжести 9,81 м/с2;

Нп - высота столба пульпы, равная 15м.

Р = 1370•9,81•15•10-6 = 0,2 МН/м2.

По таблице 14.5 [12] определяем запас прочности по пределу прочности, nв=2,6. Тогда номинальное допускаемое напряжение составит:

 МН/м2.

Допускаемое напряжение определяем по формуле [12]:

МН/м2.

Определяем отношение определяющих параметров уд и Р с учетом коэффициента и паяных соединений :

[12].

Номинальную расчетную величину толщины стенки обечайки для денного отношения согласно таблице 15.6 [12] определяем по формуле:

мм

Величину суммы прибавки определим по уравнению [12]:

С = СК+СЭ+СД+С0

где C - величина суммы прибавки, мм;

СК - прибавка на коррозию или другой вид химического воздействия рабочей среды на материал, мм;

СЭ - прибавка на эрозию или другой вид механического воздействия на материал рабочей средой;

СД - дополнительная прибавка по технологическим, монтажным и другим соображениям, мм;

СО - прибавка на округление размера.

С = 2 + 0 + 4 + 0,5 = 6,5 мм

s = s' + С = 3 + 7,5 = 9,5 мм.

Проверим условие 15.5 [12]:

< 0,1, следовательно, условие выполняется.

Допускаемое давление в обечайке определяем по формуле 15.16 [12]:

МН/м2.

которое больше расчетного давления, P = 0,2 МН/м2.

Расчет днища

Материал днища также изготовлен из стали марки 1Х13. Угол конуса при вершине в днище 60о. Номинальную толщину стенки днища согласно таблице 16.22. определяем по следующей формуле [12]:

мм.

где - номинальная толщина стенки днища, мм;

D - расчетный диаметр пачука, равный 6000 мм.

P - расчетное давление, равное 0,2 МН/м2;

- допускаемое напряжение, МН/м2;

при коэффициенте днища Х = 30о и , из литературных источников [12] следует, что, Y = 1,4.

Номинальную расчетную толщину стенки днища теперь определим по следующей формуле [12], принимая ц = 1:

 мм,

где D - расчетный диаметр определяем по уравнению [12], считая :

За расчетную величину принимаем большее значение. Суммарную прибавку к номинальной расчетной толщине стенки определяем по формуле 14.12 [12]:

С = Ск + Сэ + Сд + С0 = 2+0+4+1,3 = 7,3.

Толщина стенки днища

мм. Принимаем толщину стенки днища s=11 мм.

Допускаемое давление в днище согласно таблице 16.33 [12]: определяем по формуле 16.28 [12]:

МН/м2,

МН/м2.

Действительное значение Р является меньше значения определенного выше, т.е. 0,86 МН/м2 > 0,63 МН/м2.

Расчет строп для укрепления циркулятора

При пределе прочности при растяжении равномв = 520 МН/м2, принимаем кг [12].

Принимаем 4 стропы для укрепления циркулятора, тогда нагрузка на одну стропу равна Р/4 = 100 кг.



мм2.

мм

Диаметр стропы реальный принимаем d = 8 мм.

Расчет штуцеров

Штуцера служат для присоединения к аппарату трубопроводной арматуры и трубопроводов для подвода и отвода различных жидких или газообразных продуктов, которые могут быть разъемными и неразъемными. По условиям ремонтоспособности применяются разъемные соединения (фланцевые штуцера) [13].

Диаметр патрубков для ввода и вывода реагентов подбирают из расчета, что, чем меньше диаметр труб, тем эффективнее эксплуатация, но с другой стороны, чем больше скорость потока, тем больше потери, и, следовательно, энергетические затраты. Экономически выгодной считается скорость потока для жидкостей перемещающихся самотеком - 0,5 ч1,0 м/с.

При заданной производительности диаметр патрубков может быть определен из уравнения расхода:

отсюда,

где d - внутренний диаметр патрубка, м;

V - объемный расход, м3/с;

- средняя скорость потока, м/с.

Объемный расход пульпы равен 0,06 м3/с. Принимаем скорость

щ = 0,5 м/с для ввода исходных веществ; щ = 1 м/с для выхода продуктов реакции.

Рассчитаем диметры патрубков по формуле[12]:

для вывода продуктов реакции (пульпа):

мм,

принимаем, Dy = 300 мм;

для выхода смолы: мм,

принимаем Dy = 150 мм.[13].

6 Контроль и автоматизация

Автоматизация приводит к улучшению основных показателей эффективности производства: увеличению количества, улучшению качества и снижению себестоимости выпускаемой продукции, повышению производительности и эффективности труда, улучшение условий труда обслуживающего персонала. Внедрение автоматических устройств уменьшает затраты сырья и энергии, сокращает количество брака и отходов, увеличивает срока работы оборудования. Комплексная автоматизация процессов химической технологии предусматривает не только автоматическое обеспечение нормального хода этих процессов с использованием различных автоматических устройств (контроля, сигнализации, регулирования), но и автоматическое управление пуском и остановом аппаратов для ремонтных работ и в критических ситуациях.

Для получения информации о состоянии объекта и условиях работы служат устройства контроля. Они могут быть выполнены либо в виде отдельных приборов, предназначенных для визуального контроля параметров процесса, либо являться составной частью устройств регулирования, сигнализации и защиты.

В данном дипломном проекте разработана схема автоматизации процесса сорбционного выщелачивания золотосодержащей руды.

Необходимость автоматизации данного процесса обусловлена опасными и вредными факторами, присутствующими в производстве Au и создающими опасность для людей, контактирующих с оборудованием. Чтобы избежать этого, применяется комплексная автоматизация с дистанционным управлением, сводящая к минимуму всё вредное воздействие производства на работников [15].

6.1 Функциональная схема автоматизации процесса сорбционного цианирования золота

Объектом автоматизации является цех сорбционного выщелачивания золотосодержащей руды. Здесь происходят непрерывные процессы цианирования в четырех пачуках и сорбционного выщелачивания в шестнадцати пачуках. На рисунке 5 представлена только одна из двух одинаковых цепочек аппаратов, соответственно два пачука цианирования (2-1 и 2-2) и восемь пачуков сорбционного выщелачивания (5-1-5-8).

Пульпа поступает в барабанные вращающиеся грохоты (1-1-1-3), где происходит измерение ее расхода, и отделение пульпы от щепы, затем пульпа поступает в пачуки цианирования (2-1-2-2), в пачук 2-1 подается 0,2% раствор NaCN и 5% раствор NaOH (для поддержания значения pH в пределах 10-11) из напорных емкостей 7 и 8 соответственно. Перемешивание осуществляется воздухом. В процессе сорбционного цианирования золота регулированию подлежат следующие параметры: рН и концентрация , уровень пульпы в пачуках 2-1, 2-2; 5-1-5-8. Пульпа поступает в пачуки цианирования (2-1 и 2-2), затем в пачуки сорбционного выщелачивания (5-1-5-8), где происходит дальнейшее выщелачивание золота и его сорбция на анионит, отрегенерированная или свежая смола подается в пачук 5-7 передвигаясь противотоком по отношению к пульпе из последнего аппарата в первый. Насыщенная смола поступает самотеком в отмывочную колонну (3), в нижнюю часть которой подается вода для частичной отмывки смолы от пульпы, далее смола аэролифтом подается в барабанный вращающийся грохот (4), в котором ионит отмывается от илов и песков, после чего поступает в цех регенерации смолы.

Расход пульпы, поступающей в барабанные грохоты (номинальный расход 200 м3/час), в которых происходит отделение пульпы от щепы, регулируется контуром 1-2. Количество подаваемой воды регулируется контуром 3.

Для контроля давления воздуха предназначен контур 4.

Концентрация регулируется контуром 9-10.

рН - регулируется контуром 11.

Уровни в пачуках регулируются контурами 13-14, 15-16, 17-18, 22-23, 24-25, 26-27, 28-29, 30-31, 32-33, 34-35, 36-37.

Уровень растворов в напорных емкостях 7, 8 регулируется контурами 5-6, 7-8 соответственно. Выщелоченная пульпа из 5-8 поступает на контрольные грохоты (6-1,2,3, на схеме автоматизации показан контрольный грохот 6-1) для улавливания единичных зерен ионита, выносимых с пульпой при возможном повреждении дренажных сеток. Смолу направляют в поз. 5-7, выщелоченную пульпу - на обезвреживание.

Значения всех измеряемых параметров выводятся на щитовую. При выходе измеряемых параметров за допустимые ограничения незамедлительно срабатывает сигнализация [14,15].

6.2 Перечень технологических параметров подлежащих контролю, регулированию и сигнализации

Контроль:

- уровень пульпы в пачуках;

- pH пульпы в пачуках;

- концентрация CN- в пачуках;

- расход воздуха в пачуках;

- уровень растворов в напорных емкостях;

-расход пульпы питающий;

-давление воздуха;

Сигнализация:

- уровень пульпы в пачуках;

- pH пульпы в пачуках;

- концентрация CN- в пачуках;

- расход воздуха в пачуках;

- уровень растворов в напорных емкостях;

- расход пульпы питающий;

Регулирование:

- уровень пульпы в пачуках;

- pH пульпы в пачуках;

- концентрация CN- в пачуках;

- расход воздуха в пачуках;

- уровень растворов в напорных емкостях;

- расход пульпы питающий.

6.3 Перечень первичных преобразователей

1. pH - метр типа «рН - 125»

- диапазон рН 0 -12

- давление не более 0,5 МПа

- температура от +5 до +50, °С

- основная погрешность электронного блока:

pH ± 0,02

ЭДС, мВ ± 2

Позиции: 5-1, 6-1.

2. Индикатор расхода газа ультразвуковой типа «Расход 10.4»

- условные диаметры трубопровода 10-500 мм

- максимальная допустимая погрешность:

при кратности диапазона расхода 1:10 не более 1,0%

при кратности диапазона расхода 1:2 не более 0,5%.

- температура от +5С до +80°С

- максимальное давление 2,5 МПа

- выходные сигналы: аналоговый 0-5 мА

частотный 0,5-100 Гц

- питание от сети ~220 В, 50 Гц

- потребляемая мощность не более 50 Вт

Позиция: 2-1.

3. Расходомер типа «Метран 310Р»

- условные диаметры трубопровода 15-250 мм

- максимальная допустимая погрешность не более 1%

- температура окружающего воздуха от -50 до + 50 °C

- максимальное давление 1,6 МПа

- питание от сети ~220 В, 50 Гц

Позиция: 10-1.

4. Уровнемер радарный «УЛМ-11А1»

-диапазон измерений, 0,6 - 15м,

- основная погрешность, ± 3мм

- напряжение питания: 220 В

- температура окружающего воздуха: -50…..+50 °С

- выходной сигнал 4…..20 мА

Позиции: 3-1; 4-1; 7-1; 8-1; 9-1; 12-1; 13-1; 14-1; 15-1; 16-1; 17-1;

18-1;19-1.

5. Расходомер кориолисовый Метран М-360

- условные диаметры трубопровода 10-500 мм

- температура окружающего воздуха, С: -50…..+50

- питание от сети ~220 В, 50 Гц

- диапазоны измерения: массового расхода жидкости 3 ... 31980 кг/ч, объемного расхода жидкости 3 ... 31980 л/ч, объемного расхода газа 17 ... 1777 м3/ч.

Позиции: 1-1; 20-1.

6.4 Использование ЭВМ

Важной составляющей современной АСУ ТП являются электронные вычислительные машины. В структурной схеме ЭВМ должны быть специальные устройства ввода-вывода, которые связывают ее с технологическим процессом.

При этом ЭВМ может быть запрограммирована так, чтобы реагировать на системы согласно заданному алгоритму управления. Ручное управление осуществляется обычно лишь в особых случаях, а также при ремонте машин, иногда при отладке программы. В данном проекте рассматривается схема АСУ ТП с контроллером, непосредственно связанным с ЭВМ.

Характерная особенность таких систем управления состоит в том, что в них контроллер и ЭВМ включается в замкнутый контур автоматического управления и вырабатывается управляющее воздействие, поступающее как сигналы заданий непосредственно на вход к системам автоматического регулирования.

Поскольку в наших системах контур управления замкнут через контроллер, то функции оператора сводятся к общему наблюдению за ходом процесса. Остается необходимость внести коррективы в процесс при изменениях, например, состава исходных веществ, состава вырабатываемого продукта, рН и т.д.

В щитовой находятся: щит технологического контроля, панель сигнализации, пульт оператора, дисплей с клавиатурой. На щите технологического контроля располагаются контрольно-измерительные приборы, панель регулирования. На пульте оператора находятся показывающие приборы, переключатели режима работа, задатчики локальных контуров автоматического регулирования, пусковая аппаратура. Для повышения надежности работы оборудования предусмотрен переход с автоматического регулирования к ручному управлению. С помощью дисплея по запросу оператора можно получить информацию о параметрах аварийного участка и при помощи клавиатуры ввести управляющие воздействия, устраняющие аварийную ситуацию [16].

6.5 Действия оператора-технолога при пуске, остановке и нормальном режиме ведения технологического процесса

Рисунок 5 - Функциональная схема автоматизации

Пуск технологического процесса производится в данном порядке: подача воздуха, подача пульпы, подача растворов NaCN и NaOH.

При ведении технологического процесса в нормальном режиме оператор-технолог должен осуществлять наблюдение и контроль параметров.

Также, при необходимости, регулировку параметров процесса.

В случае аварии или капитального ремонта, остановку процесса производим в следующем порядке: прекращается подача пульпы, растворов NaCN и NaOH, воздуха. Затем опустошаем пачуки через патрубки, находящиеся в днищах пачуков [4].

7 План размещения оборудования

Основными габаритными размерами являются длина, ширина и высота оборудования, расположенного в нем.

При размещении в цехе пачуков, необходимо учитывать создание максимальных удобств при их обслуживании и ремонте. Ширина прохода между пачуками должна быть не менее 2м. Зная число аппаратов можно рассчитать площадь, занимаемую под отделение цеха сорбционного выщелачивания золота.

Длина цеха составит: Lц = 66 м; ширина Вц = 36 м; высота Нц = 25м.

Площадь цеха Sn = 2376м2

В цехе имеются две лестницы с высотой перил не менее 1,2 м со сплошной обшивкой перил понизу не менее 150 мм.

Площадки и лестницы выполнены из просечно - вытяжного листа или из сортовой (полосовой) стали с размерами просвета не более 30Ч30мм.

Лестницы имеют ширину не менее 600 мм, высота ступеньки не более 200 мм, ширина ступеньки не менее 80 мм.

Трубопроводы не должны примыкать к стенкам, колоннам зданий. Расстояние между трубопроводом и неподвижной опорой составляет не менее 50 мм. Расстановка вспомогательного оборудования в цехе должна соответствовать очередности операций; по точности технологического оборудования и действующими строительными нормами и правилами[17,18].



Рисунок 6 - План размещения оборудования

8 Охрана труда и охрана окружающей природной среды

8.1 Охрана труда

Охрана труда - система обеспечения безопасности жизни и здоровья работников в процессе трудовой деятельности, включая правовые, социально-экономические, организационно-технические, санитарно-гигиенические, лечебно-профилактические и иные мероприятия. Конституция Российской Федерации, Трудовой кодекс, Основы законодательства РФ об охране труда, устанавливают гарантии осуществления права трудящихся на охрану труда, отвечающих требованиям сохранения жизни и здоровья работников[19].

Статьи из Конституции Российской Федерации[20]:

- Статья 7, п. 2.

.«В РФ охраняется труд и здоровье людей, устанавливается гарантированный минимальный размер оплаты труда, обеспечивается гос. поддержка семьи, материнства, отцовства и детства, инвалидов и пожилых граждан..».

- Статья 37, п. 3.

«Каждый имеет право на труд в условиях, отвечающих требованиям безопасности и гигиены, на вознаграждение за труд без какой бы то ни было дискриминации и не ниже установленного федеральным законом минимального размера оплаты труда».

- Статья 39, п.1.

«Каждому гарантируется соц.обеспечение по возрасту, в случае болезни, инвалидности, потери кормильца, для воспитания детей и в иных случаях, установленных законом».

- Статья 41, п.1.

«Каждый имеет право на охрану здоровья и медицинскую помощь.

- Статья 42.

«Каждый имеет право на благоприятную окружающую среду, достоверную информацию о ее состоянии и на возмещение ущерба, причиненного его здоровью или имуществу экологическим правонарушением».

Статьи из Трудового кодекса Российской Федерации[21]:

- Статья 212. Обязанности работодателя по обеспечению безопасных условий и охраны труда.

Администрация предприятий, учреждений, обязана обеспечивать надлежащее техническое оборудование всех рабочих мест и создавать на них условия работы, соответствующие единым межотраслевым и отраслевым правилам по охране труда, санитарным правилам и нормам, разрабатываемым и утверждаемым в порядке, установленном законодательством...

- Статья 215. Соответствие производственных объектов и продукции требованиям охраны труда.

Производственные здания, сооружения, оборудование, технологические процессы должны отвечать требованиям, обеспечивающим здоровые и безопасные условия труда...

Статьи из закона РФ «Основы законодательства РФ об охране труда»[22]:

В статьях 3,4,5,9 говорится о том, что государство заботится об улучшении условий и охране труда на предприятиях. Каждый работник имеет право на условия, отвечающие требованиям безопасности и гигиены, а администрация обязана внедрять современные средства безопасности, предупреждающие возникновение профессиональных заболеваний рабочих и служащих.

8.1.1 Анализ опасностей и вредностей

В проектируемом цехе сорбционного выщелачивания золота из руд имеют место следующие опасности и вредности:

1. Опасность отравления вредными и химически токсичными веществами. К ним следует отнести цианид натрия и тиомочевину.

2. Опасность получения травм при механическом воздействии. Это автотранспорт и различные движущиеся механизмы, в том числе барабанные вращающиеся грохота, кран- балки и др.;

3. Опасность поражения электрическим током (электропроводка, электроприводы механизмов);

4. Опасность воздействия вибрации и различных шумов на производстве. К ним относятся компрессоры, насосы и др.;

5. Опасность возникновения пожара.

Помимо этого, на предприятии должны быть соблюдены санитарно-гигиенические нормы по метеоусловиям. Особое внимание следует уделить освещению, отоплению и вентиляции цеха[19].

8.1.2 Техника безопасности при работе с токсичными веществами

Работа с реагентами, а также их хранение производится строго при работе постоянной искусственной вентиляции. Это крайне необходимо для того, чтобы содержание вредных веществ в воздухе помещений было не выше ПДК. К вредным веществам следует отнести пары синильной кислоты, образующихся в результате ее гидролиза. Значение предельно допустимой концентрации для паров синильной кислоты составляет 0,3мг/м3.

На предприятии предусматривается обязательный инструктаж по месту непосредственной работы. Автоматизация технологического процесса внедрена чтобы не допустить взаимодействия рабочих с потенциально- и особо- опасными объектами производства. Все рабочие помещения оборудованы общеобменной и аварийной вентиляцией. Водяное орошение служит устранителем запыленности. По технике безопасности работа в цехе производится в спецодежде, спецобуви, перчатках и фартуках (по месту необходимости).Каждый рабочий, имеющий дело с реагентами, должен уметь оказывать первую помощь пострадавшему при отравлении цианидом или получении травмы.

Первая помощь при отравлении цианидами. Отравление цианистыми соединениями характеризуется определенными признаками.

Это ощущение боли в горле, жгучий горький вкус миндаля во рту, слюнотечение, онемение рта, мышечная слабость, тошнота, затруднение речи, появление учащенного дыхания. Затем общая слабость увеличивается, появляются боли и стеснение в области сердца, редкое и глубокое дыхание, сильная одышка, отдельные короткие вздохи, сопровождающиеся длительными выдохами, тошнота, рвота, расширение зрачков глаз.

При обнаружении первых симптомов отравления парами синильной кислоты пострадавшему немедленно дают вдыхать раствор 2-3 капель амилнитрита и выносят его на свежий воздух. В случае необходимости производят искусственное дыхание. Вдыхание амилнитрита повторяют через каждые 2-3 минуты, по 15-30 секунд.

Если раствор цианида или сухой цианид попал внутрь организма, пострадавшему дают на чайной ложке 0,4% - ный раствор перманганата калия или раствор перекиси водорода. Если яд проник в дыхательные пути, то пострадавшего немедленно выносят на свежий воздух и дают вдыхать амилнитрит.

Оказав первую помощь при отравлении, нужно немедленно вызвать врача или быстро доставить пострадавшего в медпункт.

Для оказания первой помощи при отравлении цианистыми соединениями на каждом рабочем месте должны находиться аптечки с противоядиями и медикаментами.

Первая помощь при попадании щелочей на кожу. Сухой каустик и его растворы при попадании на кожу вызывают химические ожоги. Если щелочь сразу быстро смыть большим количеством воды, то на коже может появиться лишь красные пятна. Попавшую на кожу щелочь необходимо обильно промыть водой и затем 5% - ным раствором уксусной кислоты.

Смертельная доза Са(СN)2 -40 - 50г.

ПДК веществ: HCN(CH3)2 - 0,5 мг/м3,NaCN-0,3 мг/м3, KCN - 0,3 мг/м3.

Таблица 7 - Токсические концентрации НСN для человека, мг/л

[HCN],мг/л	Время пребывания и последствия
0,005-0,02	У отдельных рабочих головные боли
0,02-0,05	При длительном вдыхании головная боль, тошнота, рвота
0,05-0,06	Переносится 1 ч без немедленного действия
0,1	Опасна для жизни, смерть наступает в течении первого часа
0,12-0,15	Смерть после 30 мин - 1 ч
0,2	Смерть после 10 мин
0,3	В покое человек может выдержать без головокружения 2 мин
0,55	Без серьезных последствий можно выдержать 1 мин
3,6	При дыхании через противогаз можно выдержать 30 мин
7-12	При 5 минутном пребывании отравление через кожу.

Для защиты рабочего персонала от паров синильной кислоты в цехе применяются СИЗОД, в частности, противогаз ГП-5. Противогаз ГП-5 предназначен для защиты органов дыхания, глаз и лица человека от отравляющих веществ, радиоактивной пыли, биологических аэрозолей и других вредных примесей [4,23].

Противогаз ГП-5.

Комплект противогаза ГП-5 включает в себя фильтрующе-поглощающую коробку малых габаритных размеров; лицевую часть; сумку; незапотевающие пленки; утеплительные манжеты. Шлем-маска противогаза изготовляется пяти ростов:0;1;2;3;4. Масса противогаза в комплекте составляет около 1 кг. Для предупреждения обледенения стекол очков, на них надевают утеплительные манжеты со вторым стеклом. С целью расширения возможностей противогазов по защите от СДЯВ для них введены дополнительные патроны (ДПГ-1; ДПГ-3) .