難處理金礦預(yù)處理技術(shù)

謝朝暉、戴川、劉詩倩、康路良、李曉波、楊羅、陳遠(yuǎn)林、劉新彬、康瀟難處置金礦的預(yù)處置技術(shù)第九組成員：匯報人：康瀟1難處理金礦資源的概述2焙燒氧化法3加壓氧化法4化學(xué)氧化法5其他方法難處置金礦的預(yù)處置技術(shù)1.難處置金礦資源的概述1.1難處置金礦的定義難處置金礦是指不經(jīng)過預(yù)處置時，采用傳統(tǒng)的氰化法直接提金不能得到稱心的金浸出率的礦石和精礦，其氰化浸金率通常小于80%。1.2難處置金礦的分類微細(xì)浸染型金礦：金以顯微或次顯微甚至晶格金的方式分散〔浸染〕于毒砂、黃鐵礦等硫化礦物中，阻止了金粒與浸金試劑有效接觸。碳質(zhì)金礦：該類金礦中含有一定數(shù)量的有機(jī)碳及無機(jī)碳。在金浸出時，金被礦石中的活性碳從溶液中“劫持〞。復(fù)雜多金屬硫化礦型金礦：常與銅、鋅、銻、汞等硫化礦物及其氧化礦物共生，而這些復(fù)雜多金屬硫化礦難以經(jīng)濟(jì)地分選出單一硫化精礦。1.3難處置金礦資源的現(xiàn)狀

隨著金礦資源的開發(fā)利用，易處置金礦資源日益減少，難處置金礦成為了黃金消費的重要原料。目前，難處置金礦的金儲量占世界金儲量的60%，世界黃金總產(chǎn)量的1/3左右是產(chǎn)自難處置金礦，這一比例今后還將進(jìn)一步增高。在我國，已探明的黃金儲量中，有30%為難處置金礦。因此，如何提高難處置金礦的金產(chǎn)量是今后提金的重要研討方向。原因舉例礦物學(xué)金細(xì)粒包裹，不易與浸出液接觸；存在有機(jī)碳和粘土礦物，形成“劫金”。如含硫砷金礦中的金被黃鐵礦和砷黃鐵礦包裹，很難與氰化物作用?；瘜W(xué)金礦中含干擾氰化的雜質(zhì)，氰化時與氰化物作用，消耗氰化物、氧和堿。如含鐵礦物在金粒上有氫氧化鐵膜，阻礙金溶解。電化學(xué)金與碲、鉍、銻等導(dǎo)電礦物形成化合物，鈍化金陰極溶解。如在氰化過程中，金屬硫化礦物與金粒接觸，引起金的溶解鈍化。1.3金礦石難處置的緣由2.焙燒氧化法定義焙燒氧化法是經(jīng)過焙燒金礦，破壞包裹金的組織從而使金裸露，大大提高金浸出率的一種有效方法。國內(nèi)外運用現(xiàn)狀焙燒氧化工藝作為難處置金礦的預(yù)處置已有近百年的歷史。該工藝特別適用于含硫砷較高的金精礦中金的回收。自1920年前后在消費上運用以來，焙燒法工藝在國外迅速開展。20世紀(jì)80年代初，我國開場了對焙燒氰化浸出工藝的研討，并于1987年投入工業(yè)化消費。焙燒氧化法含硫砷金礦焙燒工藝原理

含硫砷金礦焙燒時，隨著條件的變化〔如溫度，氣氛，礦物組合的不同〕，能夠發(fā)生以下化學(xué)反響：3FeS2+8O2=Fe3O4+6SO2↑4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2↑在氧氣缺乏和450℃左右的條件下，毒砂中的砷以硫化物或氧化物的方式轉(zhuǎn)入到氣相中：3FeAsS=FeAs2+2FeS+AsS↑12FeAsS+29O2=4Fe3O4+3As4O6↑+12SO2↑在有氧和毒砂與黃鐵礦共存的情況下，毒砂和黃鐵礦中的砷和硫以As4S4和SO2的方式升華：16FeAsS+12FeS2+45O2=14Fe2O3+4As4S4↑+24SO2↑

焙燒氧化法的優(yōu)缺陷優(yōu)點該工藝處置速度快順應(yīng)性較強(qiáng)操作費用較低綜合回收效果好缺陷在焙燒過程產(chǎn)生大量的SO2，As2O3等有毒氣體，污染環(huán)境工藝要求嚴(yán)厲，工藝流程長設(shè)備投資大，對于中小黃金礦山難以推行運用主要的焙燒氧化法傳統(tǒng)焙燒氧化法微波焙燒氧化法循環(huán)沸焙燒氧化法固化焙燒氧化法雙層球團(tuán)焙燒氧化法2.1傳統(tǒng)焙燒氧化法根據(jù)金礦石含砷的高低，可采用一段焙燒法或二段焙燒法。對于黃鐵礦型金礦石(或精礦)和炭質(zhì)金礦石(或精礦)，由于含砷低，焙燒的目的是脫除硫和碳，應(yīng)選用一段焙燒法為宜，焙燒溫度普通為650~750℃。南非的JMS金礦采用一段沸騰焙燒處置精礦，焙燒溫度為650℃，處置量1200t/d。大多數(shù)難處置金礦除含砷外，還含有相當(dāng)數(shù)量的硫。由于砷和硫的升華溫度相差較大，宜采用二段焙燒法脫除。第一段在較低溫度下(450～550℃)弱氧化氣氛或中性氣氛中焙燒脫砷，砷黃鐵礦和黃鐵礦轉(zhuǎn)換成磁鐵礦和磁黃鐵礦。第二段在較高溫度(650～750℃)、強(qiáng)氧化氣氛中氧化硫和碳，磁鐵礦和磁黃鐵礦轉(zhuǎn)換成赤鐵礦。2.2循環(huán)沸騰焙燒氧化法循環(huán)沸騰焙燒法本質(zhì)上是一種流態(tài)化焙燒技術(shù)，使金礦物料在上升氣流作用下懸浮湍動，容易混合，傳熱和傳質(zhì)速率很高，床層溫度均勻一致。精礦入爐后先與曾經(jīng)部分利用的空氣接觸，因此氧濃度不高，有利于脫砷；隨著物料在爐內(nèi)運動，逐漸與富氧的空氣接觸進(jìn)展脫硫。常規(guī)沸騰焙燒也有其限制要素。沸騰層處于穩(wěn)定形狀，即上升的氣流速度較低，沸騰層具有確定的層外表和有限的固體攜帶量。由于增高氣流速度會引起物料損失；氣流速度太低又導(dǎo)致層料不沸騰，故穩(wěn)定態(tài)沸騰系統(tǒng)對物料粒度和氣流速度均很敏感，因此給料粒度和消費才干被限制在了一個很窄的范圍內(nèi)。2.3固化焙燒氧化法固化焙燒是利用原料中的碳酸鹽或添加適量的鈣鹽或鈉鹽，與硫化物氧化產(chǎn)生的SO2、As2O3等反響，使砷、硫固定于焙砂中，從而大大減少了環(huán)境污染。常用的固定劑有：氧化鈣、氫氧化鈣、碳酸鈉、氫氧化鈉、氯化鈉、氯化鎂、碳酸鎂等。

加鈣鹽焙燒采用氧化鈣、氫氧化鈣固硫砷試劑進(jìn)展焙燒預(yù)處置，稱為加鈣鹽焙燒。焙燒過程中發(fā)生的化學(xué)反響為：加鈉鹽焙燒采用碳酸鈉、氫氧化鈉、氯化鈉等鈉鹽為固定劑進(jìn)展焙燒，稱為加鈉鹽焙燒。加碳酸鹽焙燒的根本原理為：2FeAsS+5Na2CO3+7O2=Fe2O3+2Na3AsO4+2Na2SO4+5CO22FeS2+4Na2CO3+15/2O2=Fe2O3+4Na2SO4+4CO22.4雙層球團(tuán)焙燒氧化法雙層球團(tuán)焙燒法，即將含硫砷金精礦呵斥球核之后，將硫砷固化劑〔氫氧化鈣〕延續(xù)均勻覆蓋在含硫砷金精礦球核外表，構(gòu)成具有一定厚度包裹層的雙層球團(tuán)，在焙燒過程中產(chǎn)生的As2O3、SO2將會被固化劑固化在包裹層，且副產(chǎn)物也會殘存于包裹層之中，后續(xù)將球核與包裹層剝離，進(jìn)而實現(xiàn)硫砷與金的有效分別。制備球核制備球殼焙燒雙層球團(tuán)焙燒氧化法實驗流程圖2.5微波焙燒氧化法微波可以加熱大多數(shù)有用礦物，而不加熱脈石礦物，因此在有用礦物和脈石礦物之間會構(gòu)成明顯的部分溫差，從而使它們之間產(chǎn)生熱應(yīng)力，當(dāng)這種熱應(yīng)力到達(dá)一定的程度時，就會在礦物之間的界面上產(chǎn)生裂痕，裂痕的產(chǎn)生可以有效地促進(jìn)有用礦物的單體解離和添加有用礦物的有效反響面積。微波加熱具有傳統(tǒng)加熱方式無法比較的優(yōu)點：

加熱速度快，微波同時作用于礦石的中心及外表，內(nèi)外一同加熱，不需熱傳導(dǎo)。選擇性加熱物料，升溫速率快，加熱效率高。當(dāng)用微波加熱替代傳統(tǒng)加熱時，熔煉和其它高溫化學(xué)反響可以在非常低的溫度下進(jìn)展，即微波加熱具有降低化學(xué)反響溫度的作用。

〔1〕焙燒爐型的選擇，不斷改良優(yōu)化焙燒爐；〔2〕實現(xiàn)低溫焙燒，以降低本錢，易控制過程(如過燒等問題)；〔3〕為了符合環(huán)保要求，不斷研討固化焙燒等無污染焙燒，使雙層球團(tuán)焙燒法實現(xiàn)工業(yè)化；〔4〕為了降低藥劑耗費及提高脫砷硫率，繼續(xù)開發(fā)新添加劑；〔5〕微波焙燒具有潛在的運用價值，加強(qiáng)對其工業(yè)化方面的研討。焙燒氧化法研討方向3.加壓氧化法加壓氧化法在加壓容器內(nèi)，控制一定的溫度和壓力，對難處置金礦〔包括金礦石、金精礦〕進(jìn)展預(yù)處置，使硫化礦氧化，并將氧化解離出來的重金屬和硫酸鹽除去，然后采用氰化或其他浸金的方法進(jìn)展浸取。定義分類根據(jù)運用的介質(zhì)的不同，加壓氧化法可以分為酸性加壓氧化和堿性加壓氧化兩大類。主要化學(xué)反響4FeS2+15O2+2H2O→2Fe2(SO4)3+2H2SO42FeAsS+7O2+H2SO4+2H2O→2H3AsO4+Fe2(SO4)32H3AsO4+Fe2(SO4)3+4H2O→2FeAsO4·H2O↓+3H2SO4Fe2(SO4)3+3H2O→Fe2O3↓+3H2SO4Fe2(SO4)3+2H2O→2Fe(OH)SO4↓+H2SO43Fe2(SO4)3+14H2O→2H3OFe3(SO4)2(OH)6↓+5H2SO4可以看出，在高溫〔普通在180~225℃)、高壓〔1100~3200kPa)和酸性條件下，黃鐵礦和毒砂被分解，生成FeAsO4、Fe2O3、Fe(OH)SO4等沉淀物，它們都較穩(wěn)定，不會污染水和空氣。酸性4FeS2+15O2+16Na2CO3+14H2O→4Fe(OH)3+8Na2SO4+16NaHCO32FeAsS+7O2+10Na2CO3+8H2O→2Fe(OH)3+2Na3AsO4+2Na2SO4+10NaHCO34FeS2+15O2+8CaCO3→2Fe2O3+8CaSO4+8CO2在高溫高壓和堿性介質(zhì)中，黃鐵礦和毒砂也會分解，生成穩(wěn)定的Fe(OH)3、Na2SO4、Na3AsO4、Fe2O3、CaSO4和NaHCO3等化合物。堿性加壓氧化法的優(yōu)缺陷優(yōu)點氧化徹底對物料成分不太敏感環(huán)境友好預(yù)氧化時間短消費靈敏性更大缺陷所用設(shè)備的抗壓、密封和防腐性能要求較高設(shè)備費用較貴氰化浸金前需對氧化礦漿作徹底沖洗與中和處置等。工業(yè)運用情況國外國內(nèi)在鎳礦山、鉛鋅礦山上已有勝利運用加壓氧化工藝的實例，例如金川有色金屬公司、新疆富康鎳冶煉廠、云南瀾滄鉛鋅礦等。但是還未見到在金礦山運用的實例。15家以上的金礦加壓氧化廠投入運轉(zhuǎn)，類型以酸性氧化為主。其中，Mclaughlin金礦位于美國加利福尼亞州，于1985年9月投產(chǎn)，是世界上第一家工業(yè)運用壓力氧化法處置難浸金礦石的工廠。以后，巴西、加拿大、巴布亞新幾內(nèi)亞等國也在工業(yè)上勝利運用。加壓氧化法研討的方向〔1〕高壓釜及其附屬設(shè)備的改良〔2〕兩步浸金法改為一步法,低溫、低壓堿性預(yù)氧化法高壓釜的內(nèi)襯資料改用聚乙烯纖維、鈦板等資料，保送礦漿泵、管道、閥門等也用高耐磨、耐蝕合金取代了普通合金，消費費用顯著降低，停工維修時間縮短，并改善了操作人員的工藝控制和平安條件?！?〕以硝酸為根底的加壓氧化工藝

4.化學(xué)氧化法化學(xué)氧化法此法也稱為水溶液氧化法，是在常壓下經(jīng)過添加化學(xué)試劑來進(jìn)展氧化。所用的氧化劑有：臭氧、高錳酸鉀、過氧化物、二氧化錳、氯氣、高氯酸鹽、硝酸、過硫酸〔Caro酸〕等，主要用于含碳質(zhì)金礦和某些非黃鐵礦類型的硫化物金礦的預(yù)處置?；瘜W(xué)氧化法大都是在酸性介質(zhì)中先氧化破壞硫化礦物的構(gòu)造，使金的顆粒解離或暴顯露來，然后再用氰化法或其他方法提金。由于化學(xué)試劑的價錢較貴，所以化學(xué)氧化法預(yù)處置難浸金礦的本錢相對較高?；瘜W(xué)氧化法分類1.硝酸氧化法2.堿性氧化法Nitrox法〔加拿大濕法化學(xué)公司Hydrochem〕Arseno法〔阿辛諾礦冶公司〕COAL法〔中科院化學(xué)冶金所〕HMC法〔來源于西澳大利亞〕4.1硝酸氧化法法硝酸是黃鐵礦、毒砂和有色金屬硫化物最有效的氧化劑。硝酸氧化法是一種以硝酸作催化劑，在低溫、低壓條件下氧化黃鐵礦和砷黃鐵礦的預(yù)處置方法。方法適用礦種優(yōu)點缺點Nitrox法含砷含硫難浸金礦常壓，主要CaCO3工廠設(shè)備投資和生產(chǎn)成本低一半的S會生成單質(zhì)混入氧化渣而妨礙氰化作業(yè)，并且硝酸無法全部回收利用Arseno法含砷含硫難浸金礦且對硫含量不敏感浸出過程起主要作用的是亞硝酸，氧化速度快，浸出時間短，99%以上的硝酸鹽試劑仍可返回工藝過程中循環(huán)使用0.7兆帕的反應(yīng)壓力對反應(yīng)設(shè)備的材料及操作要求仍較高，而且氧化渣中仍存在單質(zhì)硫?qū)鸬亩伟?，不利于氰化浸出COAL法自含金在5g/t以上的各類型難浸金礦加入結(jié)構(gòu)多極性基團(tuán)的表面活性劑木質(zhì)素磺酸鈉使生成疏松的單質(zhì)硫?qū)?，減弱硫?qū)鸬亩伟F(xiàn)象。對低品位金礦的處理不具吸引力，而且仍然不能完全解決氧化渣,中單質(zhì)硫的不利影響。4.2堿性氧化法工業(yè)上常用堿浸試劑氨、碳酸鈉、苛性鈉、硫化鈉等來分解難浸礦石中的硫化物，使硫化礦物中的硫、砷、鐵分別被氧化成硫酸鹽、砷酸鹽及赤鐵礦，最終導(dǎo)致硫化物晶體的破壞，使被其包裹的金暴顯露來，得以用氰化法回收。由于耗氰化合物Sb2S3能溶解于NaOH堿性溶液中，所以堿性預(yù)氧化法普通用于含銻低硫金礦的處置。堿性介質(zhì)中預(yù)處置難浸金礦有作業(yè)溫度低，設(shè)備腐蝕輕，F(xiàn)e能氧化成Fe2O3進(jìn)入渣中等優(yōu)點。但是由于普通都會伴生在金礦中的砷黃鐵礦和黃鐵礦在常溫常壓堿性溶液中很難分解，所以堿性預(yù)處置法在實踐工業(yè)運用中較少見?；瘜W(xué)氧化法研討的方向化學(xué)氧化法預(yù)處置難浸金礦目前雖然還沒有大規(guī)模地運用于工業(yè)消費，但從其操作條件溫暖，反響速度快，設(shè)備和消費投資費用較低，環(huán)境污染小等優(yōu)點來看，化學(xué)氧化法有著寬廣的開展前景，是難浸金礦處置技術(shù)的主要開展方向之一。5.其他氧化法其他方法5.1機(jī)械化學(xué)法機(jī)械化學(xué)〔mechanochemistry〕最早發(fā)源于同生理機(jī)能有關(guān)的生物化學(xué)中機(jī)械運動能與化學(xué)能的轉(zhuǎn)變，目前主要指經(jīng)過擠壓、剪切、摩擦等手段，對物質(zhì)施加機(jī)械能，從而誘發(fā)其物理化學(xué)性量變化，使物質(zhì)與周圍環(huán)境中的固體、液體、氣體發(fā)生化學(xué)變化的景象。隨著機(jī)械行業(yè)的開展，各種高能研磨設(shè)備的不斷出現(xiàn)使機(jī)械化學(xué)在金屬合金化、有機(jī)合成、化合物改性等多個領(lǐng)域得到運用。因其具有無、低溶劑特征，機(jī)械化