趙鵬喜

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某含砷難處理金精礦預(yù)處理工藝研究

趙鵬喜

對(duì)某含砷金精礦進(jìn)行了氧化浸出及一段還原焙燒除砷試驗(yàn)研究。通過正交試驗(yàn)考察了各種因素對(duì)氧化浸出過程中砷浸出率的影響，確定的最佳浸出條件為：浸出劑添加量為原礦質(zhì)量的23%，硫酸1 mol/L，液固質(zhì)量比3∶1，浸出溫度60 ℃，浸出時(shí)間1.0 h，該條件下除砷率達(dá)25%。浸出后的含砷礦再進(jìn)行焙燒，渣含金4.1 g/t，較常規(guī)焙燒—酸浸—氰化工藝渣含金下降了4.5 g/t。

砷； 金精礦； 預(yù)處理； 氧化浸出； 還原焙燒

隨著黃金產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，易采易處理的高品位金礦資源不斷消耗，部分礦山幾近枯竭，黃金生產(chǎn)企業(yè)將目光投向了以高砷礦為代表的難處理金礦資源[1-8]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在世界范圍內(nèi)難處理金礦石中的黃金儲(chǔ)量占黃金總儲(chǔ)量的60%，目前世界黃金總產(chǎn)量的1/3來自于難處理金礦石。在我國(guó)已探明的黃金資源中，也有30%為難處理金礦石，這類資源分布廣泛，貴州、云南、四川、甘肅、青海、內(nèi)蒙、廣西、陜西等西部省份占有較大比例[2-9]。

目前，國(guó)內(nèi)黃金冶煉通常采取焙燒—酸浸除雜—氰化浸金工藝從含雜精金礦中綜合回收金、銀、銅等有價(jià)金屬，雖然該工藝方法較為成熟，但部分有價(jià)元素未能回收，氰渣中金含量高達(dá)1.5～4.5 g/t，且適應(yīng)于該工藝的礦源有限。由于難處理金礦石沒有有效的處理技術(shù)，近千億元的黃金資源無法充分開發(fā)利用。因此，有效的處理難處理金礦石的技術(shù)可以創(chuàng)造長(zhǎng)遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益[6-13]。本文對(duì)某含砷金精礦進(jìn)行了氧化浸出脫砷預(yù)處理試驗(yàn)研究。

1 試驗(yàn)原料

試驗(yàn)原料為某含砷金精礦，礦樣多元素分析結(jié)果為：Au 34.4 g/t，Ag 4.6 g/t，Cu 0.14%，Pb 微，S 10.54%，As 3.50%，C 2.91%，Zn 0.08%，F(xiàn)e 12.23%。

該金精礦銅、銀、鉛、鋅含量較低，基本沒有工業(yè)回收價(jià)值，對(duì)提金有害的砷、硫、碳含量較高，尤其是砷達(dá)到3.5%，屬于典型的含砷金精礦。

2 試驗(yàn)原理及方法

2.1 試驗(yàn)原理

采用浸出法對(duì)某含砷金精礦進(jìn)行預(yù)處理，改進(jìn)除砷工藝，以獲得更高的除砷率和金浸出率。

在酸性條件下，二氧化錳有強(qiáng)氧化性，主要發(fā)生以下反應(yīng)：

(1)

(2)

(3)

(4)

二氧化錳在酸性條件下與毒砂(FeAsS)和二硫化亞鐵反應(yīng)，生成可溶性的砷酸、砷酸鹽和硫酸鹽，可達(dá)到除砷的目的。

2.2 試驗(yàn)方法

取定量礦樣放入燒杯中，控制一定的液固比和浸出溫度，加入二氧化錳，反應(yīng)一段時(shí)間后，過濾烘干取樣分析。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 正交試驗(yàn)

主要考察影響除砷率的因素：二氧化錳用量、硫酸濃度、液固質(zhì)量比、浸出溫度、浸出時(shí)間。為了判斷各影響因素的主次，進(jìn)行正交試驗(yàn)。試驗(yàn)因素水平表如表1所示，正交試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表1 二氧化錳氧化浸出水平因素表

注：A—二氧化錳(%)；B—硫酸濃度(mol/L)；C—液固比； D—浸出溫度(℃)；E—浸出時(shí)間(h)

表2 二氧化錳氧化浸出L16(45)正交試驗(yàn)結(jié)果

由表2中數(shù)據(jù)可知，各因素對(duì)除砷率影響的順序?yàn)椋篊>B>D>A>E，其中液固比和硫酸濃度影響較大。為了確定最佳的除砷條件，在正交試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了單因素試驗(yàn)。

3.2 單因素試驗(yàn)

3.2.1 二氧化錳用量對(duì)除砷率的影響

二氧化錳用量對(duì)除砷率的影響如圖1所示。

圖1 二氧化錳用量對(duì)除砷率的影響

由圖1可見，隨著二氧化錳添加量的增加，除砷率平穩(wěn)增高，在添加量為礦樣質(zhì)量的23%時(shí)達(dá)到最大，添加量繼續(xù)增大，礦漿濃度增大，除砷率則呈下降趨勢(shì)。因此，二氧化錳用量為礦樣質(zhì)量的23%較適合。

3.2.2 硫酸濃度對(duì)除砷率的影響

硫酸濃度對(duì)除砷率的影響如圖2所示。

圖2 硫酸濃度對(duì)除砷率的影響

由圖2可見，增大硫酸濃度，除砷率隨之提高，二氧化錳難溶于水卻溶于熱硫酸中，增大硫酸濃度可以溶解更多的二氧化錳，促進(jìn)其反應(yīng)；而且二氧化錳的氧化性隨酸度的增加而增加，從而提高氧化毒砂的效率，使除砷率提高。當(dāng)硫酸濃度為1.0 mol/L時(shí)，達(dá)到了較高的除砷率，繼續(xù)增加硫酸濃度為2.0 mol/L時(shí)，除砷效果改變不明顯，且硫酸濃度越高，生產(chǎn)成本越大。因此，綜合考慮，確定硫酸濃度為1 mol/L。

3.2.3 液固比對(duì)除砷率的影響

液固比對(duì)除砷率的影響如圖3所示。

圖3 液固比對(duì)除砷率的影響

由圖3可見，隨著液固比不斷增大，除砷率不斷提高。這是因?yàn)橐汗瘫鹊蜁r(shí)，礦漿濃度較大，難以與二氧化錳充分接觸。液固比升高，改善了擴(kuò)散條件，礦物與二氧化錳充分接觸反應(yīng)，除砷率隨之提高。但是液固比增大會(huì)增加硫酸用量，增大反應(yīng)器體積，所以液固比取3∶1比較合適。

3.2.4 浸出溫度對(duì)除砷率的影響

浸出溫度對(duì)除砷率的影響如圖4所示。

圖4 浸出溫度對(duì)除砷率的影響

由圖4可知，隨著浸出溫度的提高，除砷率逐漸提高，溫度達(dá)到60 ℃后，進(jìn)一步提高溫度除砷率增加不明顯，所以浸出溫度取60 ℃為宜。

3.2.5 浸出時(shí)間對(duì)除砷率的影響

浸出時(shí)間對(duì)除砷率的影響如圖5所示。

圖5 浸出時(shí)間對(duì)除砷率的影響

由圖5可見，除砷率隨浸出時(shí)間的延長(zhǎng)先降低后升高。浸出時(shí)間為1.0 h時(shí)除砷率最高，考慮到單位時(shí)間處理量，所以浸出時(shí)間取1.0 h。

綜合試驗(yàn)數(shù)據(jù)以及對(duì)經(jīng)濟(jì)效益的考慮，最佳浸出條件為：二氧化錳添加23%，硫酸濃度為1 mol/L，液固比為3∶1，浸出溫度為60 ℃，浸出時(shí)間為1.0 h。

3.3 對(duì)比試驗(yàn)

根據(jù)以上試驗(yàn)確定的最佳浸出條件：二氧化錳添加23%，硫酸濃度為1 mol/L，液固比為3，浸出溫度為60 ℃，浸出時(shí)間為1.0 h，進(jìn)行驗(yàn)證性試驗(yàn)與金浸出率試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 驗(yàn)證及對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果分析

從表3可以看出，采用二氧化錳浸出—氰化工藝，氰渣金含量為30.1 g/t；采用常規(guī)焙燒—酸浸—氰化工藝，氰渣金含量為8.6 g/t；而采用二氧化錳浸出—焙燒—氰化工藝，氰渣中金含量為4.1 g/t，較常規(guī)處理工藝低4.5 g/t，具有一定的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)論

(1)二氧化錳氧化浸出預(yù)處理的最佳條件為：二氧化錳添加量23%，硫酸濃度1 mol/L，液固比3∶1，浸出溫度60 ℃，浸出時(shí)間1.0 h，該條件下除砷率為25%。

(2)采用二氧化錳浸出—焙燒—氰化工藝，渣金含4.1 g/t，較常規(guī)處理工藝噸礦多回收金4.5 g，具有一定的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，但氰渣中金含量仍相對(duì)偏高。

(3)二氧化錳氧化浸出可以作為含砷金精礦常規(guī)工藝的預(yù)處理手段，經(jīng)過預(yù)處理后含砷金精礦金的回收率明顯提高。

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(三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 河南 三門峽 472000)

Study of pretreatment process of refractory gold concentrate containing arsenic

ZHAO Peng-xi

In this experiment, an gold concentrate was tested by oxidation leaching and first stage reduction roasting to remove arsenic. Through orthogonal test the various factors influencing on the arsenic leaching rate in oxidation leaching process were examined, the optimum leaching conditions were determined: leaching agent was added for 12% of the quality of raw ore, 1 mol/L H2SO4and liquid-solid ratio of 3, leaching temperature of 60 ℃, leaching time of 1.0 h, under that condition arsenic removal rate reached to 25%. Arsenic bearing ore was roasted after leaching, then gold content of slag was 4.1 g/t, it’s decreased by 4.5 g/t compared with conventional roasting - acid leaching - cyanide process.

arsenic; gold concentrate; pretreatment; oxidation leaching; reduction roasting

趙鵬喜(1968—)，男，河南周口人，碩士，三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授，主要從事大學(xué)物理、機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)與科研工作。

2015-- 02-- 07

TF831

A

1672-- 6103(2015)05-- 0067-- 04