浸出(浸出)通常用于从矿石中回收各种金属，包括贵金属。一种浸出剂从矿石中溶解所需的金属;例如，氰化物浸出被广泛用于提取黄金。
浸出后通常要进行逆流滗析(CCD)电路，以便从脉石中回收有价值的矿物。CCD包括在一系列增稠剂中洗涤料浆，直到大部分溶解的金属被去除。
该工艺的常规选择是高速率增稠剂。然而,使用高密度对于许多站点，膏体增稠剂可能更具成本效益，如下所述。
CCD的背景
回顾CCD的基本原理是一个良好的开端。Emmett & Dahlstrom 1974总结道:“在最简单的形式中，在增稠器中洗涤可以包括将固体和相关溶液与水混合，沉淀固体，倒入澄清的溶液，然后根据需要重复该过程，直到溶解的物质被除去。”
“这个过程的逻辑扩展是在早期阶段使用更稀释的，滗析的溶液作为洗涤液，这个过程适合连续操作，因此，连续逆流滗析。”
图1(上图)提供了CCD电路的典型原理图。料浆从1号浓缩器进入，洗涤水从3号浓缩器进入。相互反向流动，溢流收集了更多有价值的溶液，而溢流收集了更多的废固体。
Emmett & Dahlstrom解释CCD的控制因素有:
- 级数(增稠剂数)
- 溢液与下溢液
- 效率(混合的彻底性)
因此，计算回收率的基本公式与被处理的体积或质量无关，而是依赖于上面的1到3项。
当然，体积较大的液体和固体会增加确保彻底混合的挑战。因此，效率(上述第3项)通常通过在增稠机之间放置混合槽来混合洗涤水和浆料来提高或保证。为简单起见，图1中的示意图没有显示槽，但暗示了混合阶段。
合理设计的进料井也能提高混合效果。它是絮凝剂(当今稠化技术的关键组成部分)的有效添加场所，对在稠化器中良好的分布具有重要意义。最佳分布不仅消除了短路，而且确保了整个增稠器体积的使用(见图2)，这当然保障了CCD系列的性能(例如效率)。
下面的图2显示了进料井的计算流体动力学比较及其对增稠器分布的影响。
为了突出设计CCD电路中的变量，我们将考虑基于矿浸后CCD的不同回收率估计。表1概述了具有高速率增稠剂的三级CCD的基本数据。
在我们的例子中，稍微超过86%的溶解值将被恢复。在大多数情况下，这是不可接受的低，系统设计师会寻找提高回收率的方法，可能是通过增加洗涤或增加级数。
将洗涤水量增加到每吨固体3.5吨水，或洗涤比例为1:1.1，可将回收率提高到约95%(表2)。增加一级(四增稠器回路)，并保持洗涤水量为每吨固体2.5吨，可提供96.2%的回收率(表3)。
使用更多的水主要影响运营支出(OPEX)，而添加增稠剂也会影响资本支出(CAPEX);但对资本支出的影响可能更大。当然，还需要考虑其他因素，但将这些细节与最终用户的需求进行权衡，可以为做出合理的设计决策提供必要的数据。
高密度增稠剂使用的前提
高密度和膏状增稠器使用更深的侧壁和更陡的锥来增加污泥床深度，从而增加固体浓度，在增稠器底流处产生非牛顿泥浆。
因此，屈服应力成为增稠器、泵等的关键设计因素。高速率增稠剂产生的浆液表现得像牛顿流体，而屈服应力并不那么重要。
图3提供了不同类型增稠剂屈服应力的相对比较。更适用于我们的CCD讨论，增厚型材(虽然不是按比例)也给出了深度与直径的相对差异。
增稠机底流中固体含量的增加意味着更多的液体流向溢流，提高了CCD电路的效率。提高效率还可以减少第一个控制因素，即压裂段数。
使用表1中的示例，但替换膏体增稠剂，我们可以将底流假设更改为60%固体，并显著影响采收率。
从表4可以看出，采用深锥增稠剂的三级回路回收率为97.6%。在表5中，四级电路的产率为99.6%。
在我们的假设下，使用浆料增稠剂的三级CCD电路优于使用高倍率增稠剂的四级CCD电路(97.6% vs 96.2%)。工艺选择是明确的，除非大量的洗涤水是合理的;当然，这在很大程度上取决于孕酒中所含的值。
虽然过程结果是制定设计决策的关键，并且通常是决定性因素，但在全面评估中还有更多需要考虑的因素。
运营成本评估
增稠剂最大的运行成本是使用聚合物进行絮凝。聚合物用量以进料浆中固体的吨数为基础，虽然非牛顿下流可能需要更多的聚合物，但增加并不显著，并且完全在操作偏差的误差范围内。为了讨论的目的，我们假设所有的增稠剂对相同吨位使用相同数量的絮凝剂。
更令人感兴趣的是能耗。也许这是显而易见的，但在密度更大的污泥床上驾驶耙子需要更多的动力。然而，权力差异并不像看起来那么大。
让我们假设一台35M高速增稠机由三台7.5 kW (10 HP)电机驱动。当时的装机功率为22.5 kW。我们将进一步假设膏体增稠机的替代选择，其安装功率为两倍，即45千瓦，这是一个保守估计。
确保齿轮长寿命驱动器的大小可以处理比它们在正常操作中预期看到的更大的负载。增稠机可以从扰动条件下体验到相当高的负载，而合理的设计意味着相应的更大的驱动器来适应这些扰动。虽然不同制造商的尺寸大小略有不同，但40%的税率是一个合理的假设。
以美国的中等电力成本为例，假设每年连续运行365天，我们可以从表3中看到，每个糊状稠化器每年将增加6000多美元的运营成本。与基于电机铭牌的100%相比，增加了50%;再一次，我们的膏体增稠器的2倍驱动器尺寸是保守的高。
下流泵的功率消耗同样会受到影响，但程度较轻。混合器也可能更大一些。根据表6中的示例，合理的假设每个增稠机每年增加的总运营成本为10,000美元。这样一来，四级电路每年的运营成本将增加4万美元。
从长远来看，我们会说我们的35M尾矿浓密机每天处理10,000 mT固体，使用中等剂量和成本的聚合物。表7表明，每台浓缩机每年的运营费用(不考虑维护费用)约为40万美元。因此，我们通过选择浆料增稠剂增加的功耗约为OPEX的10%。
当然，这些估计是一般性的，不应被视为替代对具体安装的适当评估。说明这一点的限定词是:
- 膏体或高密度通常需要少一种增稠剂。按照我们的例子，这将意味着不到8%的运营成本增长。
- 高密度增稠剂需要比深锥更低的功率，因此正确选择是关键。沉降试验很重要。
- 我们没有解决增加洗涤水量的选择，这可能会减少增稠剂的数量。
- 根据最后一个增稠器(图1中的#3)的底流处理情况，最终泵级的要求可能会有很大差异。我们将在CAPEX评估中更详细地讨论这些挑战。
资本支出评估
如前所述，对于能够生产非牛顿下流浆料的增稠剂，需要更大的驱动器。因此也需要更坚固的耙子、竖井和桥梁。一种典型的浆料增稠剂比一种高倍率的浆料增稠剂贵70%左右。这是一个近似值，但足以进行比较。
我们可以看到，消除一个阶段意味着资本支出只增加了36%，尽管每个增稠剂增加了70%。成本仍然很高，但没有预期的那么高。
选择能够产生非牛顿底流的增稠剂的一个不太明显的好处是大大减少了足迹。
在上图中，红色圆圈代表深锥增稠剂，绿色代表高密度，蓝色代表高速率。
当挖掘成本上升时，占地面积会成为一个重要的资本支出考虑因素。为了说明这一点，我们假设表8中的高速率增稠剂每个成本为100万美元。因此，高速率选项的所有增稠剂价格为500万美元，深锥选项的所有增稠剂价格为680万美元;或者再增加180万美元。
如果挖掘成本从50美元/米3.200美元/ m3.高速率增稠器下必须去除的物料为3m，而深锥增稠器下必须去除的物料为8m;我们可以使用前面的总面积计算来产生表10中非常粗略的比较。
显然，这种评估过于简单化了(或许是荒谬的)。但它说明了一点:随着地基成本的增加，高密度和/或浆料增稠剂变得更具成本竞争力。在我们的例子中，土方工程超过了增稠器的增加成本(185万美元对180万美元)。
当CCD电路安装在现有的磨机中、安装在建筑物中或需要加厚机屋顶时，占地面积还可以提高深锥和高密度加厚机的CAPEX评估。相反，在地震活动区，相对于高速率增稠剂，较高的膏体和高密度增稠剂储罐可能会增加资本支出。
CCD电路中的单个高密度单元或粘贴单元也可能具有优势。例如，在除最后阶段外的所有阶段使用高倍率增稠剂在经济上是可行的。这样的配置可能对现有的装置特别有吸引力，在这些装置中，用粘贴或高密度技术添加另一个阶段是合理的，但更换整个电路并不符合成本效益。
考虑尾矿管理
如上所述的混合配置可以提供最低的资本支出，提高回收率，并降低尾矿蓄水的成本。
尾矿管理可以成为CCD评价的一个复杂部分。许多关于尾矿沉积的研究已经完成(例如Fitton & Roshdieh 2013)。很少需要阅读就能认识到，高水平的估计，例如我们迄今在讨论中使用的估计，在这个领域没有什么价值。现场条件和特定的客户需求导致了结果的巨大差异。
因此，我们将简单地指出，尾矿管理研究可能超过所有其他CCD CAPEX考虑因素。
结论
仅从工艺角度来看，高密度和深锥增稠剂比高速率增稠剂具有明显的优势。由于不同工艺之间的金属价值差异很大(例如铜浸出与金/银浸出)，我们没有尝试对不同稠化剂选择的回收率进行财务评估。
根据站点细节，高密度或粘贴可能需要或多或少的OPEX。资本支出也可能更大，但有一些特定的场地条件使得购买浆料或高密度增稠剂更具吸引力。
决策过程不一定是困难的。虽然一些信息必须由过程所有者提供(主要是在比较一种方案与另一种方案时提高回收率的价值)，但经济评估所需的大部分数据可以从供应商、工程公司和/或承包商那里获得。
因此，确定CCD的未来是高速率、高密度还是粘贴是一个相当直接的评估。
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参考文献
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