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        含砷金精礦焙燒氧化預(yù)處理工藝研究

        2020-08-06 13:24:22熊領(lǐng)領(lǐng)
        有色冶金節(jié)能 2020年3期
        關(guān)鍵詞:氰化精礦金礦

        熊領(lǐng)領(lǐng) 田 靜

        (1.河南省黃金資源綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 河南 三門峽 472000;2.河南中原黃金冶煉廠有限責(zé)任公司, 河南 三門峽 472000)

        0 前言

        我國(guó)黃金產(chǎn)量一直穩(wěn)居世界首位,每年黃金的產(chǎn)量保持在較高的水平,隨著國(guó)內(nèi)易處理金礦石的不斷開采利用,資源儲(chǔ)量下降明顯,含碳含砷等難處理金礦資源不斷加大開采力度。我國(guó)含砷金礦儲(chǔ)量豐富,近年來(lái),在湖南、云南、貴州、四川、甘肅和新疆等省區(qū)已相繼發(fā)現(xiàn)大中型砷金礦[1]。含砷金礦已成為金礦生產(chǎn)的重要資源,國(guó)內(nèi)有一些黃金冶煉企業(yè)將含砷金礦作為主要的生產(chǎn)原料。含砷的金礦石和精礦,由于其中的金與砷黃鐵礦緊密共生、金在礦物中呈細(xì)粒浸染狀等緣故而屬于難處理的原料,因此一般都需要進(jìn)行預(yù)處理[2]。預(yù)處理的實(shí)質(zhì)就是通過(guò)物理或者化學(xué)方法,去除礦粉中的各種有害雜質(zhì)元素,使金的包裹體充分解離,達(dá)到提金浸出藥劑與金的充分接觸,從而提升金的浸出率。

        對(duì)于這類難處理含砷金精礦的預(yù)處理工藝,目前研究得比較多的有焙燒氧化、加壓氧化、細(xì)菌氧化、化學(xué)預(yù)氧化等,其中焙燒氧化法研究和應(yīng)用最廣,工藝也較成熟[3-4]。但是即使是經(jīng)過(guò)焙燒法預(yù)處理的含砷精礦,由于容易出現(xiàn)礦物焙燒溫度過(guò)高的情況,導(dǎo)致金的二次包裹,影響浸出率,使得尾渣中通常還有5~20 g/t的金,造成資源浪費(fèi)。有資料指出,當(dāng)?shù)V物中含砷 2%~3%時(shí),采用一段焙燒,焙砂中金的浸出率僅為45%~50%[5];而采用兩段焙燒可有效脫除金精礦中的砷,對(duì)提高金的回收率有更加明顯的效果。因此選擇合適的預(yù)處理工藝,最大程度地提高金的回收率是此類難處理金精礦的研究重點(diǎn)。

        本文針對(duì)某含砷金精礦進(jìn)行了有價(jià)金屬回收工藝研究,選用了兩種焙燒氧化預(yù)處理手段,以期最大程度地提高金的回收率,同時(shí)還對(duì)金精礦中的銅回收工藝進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)獲得了較好的效果,可為其他含砷金精礦處理提供工藝參考。

        1 實(shí)驗(yàn)原料

        實(shí)驗(yàn)研究所用的含砷金精礦來(lái)自某高砷金礦企業(yè),礦粉粒度較細(xì)(-75 μm占85%以上),實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行了烘干處理。其多元素分析結(jié)果見表1。

        表1 含砷金精礦多元素分析結(jié)果 %

        注:*單位為g/t。

        從表1中可以看出,實(shí)驗(yàn)原料含砷金精礦中含金34 g/t,含銀72.3 g/t,含砷3.54%,屬于高砷金精礦;此外還含有1.55%的銅,具有一定的回收價(jià)值;另外還含有0.32%的鉛和0.07%的鋅,基本不具備回收價(jià)值。

        2 實(shí)驗(yàn)原理及方法

        本研究主要針對(duì)含砷金精礦進(jìn)行預(yù)處理,預(yù)處理工藝步驟分為一段焙燒或兩段焙燒,焙燒后的焙砂進(jìn)行酸浸回收其中的銅。預(yù)處理后的渣再進(jìn)行氰化提金銀,以考察不同的預(yù)處理工藝對(duì)金浸出率的影響。

        2.1 實(shí)驗(yàn)原理

        含砷金精礦中的砷主要附存在FeAsS中,另有一定量砷存在于FeS2[6]。采用一段焙燒工藝,精礦中的金屬硫化物被氧化生成金屬氧化物和二氧化硫,F(xiàn)eS2在較高氧化氣氛下反應(yīng)生成 Fe2O3,F(xiàn)e2O3則與砷迅速反應(yīng),形成穩(wěn)定的鐵砷化合物,反應(yīng)原理如下:

        4FeS2+11O2→2Fe2O3+8SO2

        (1)

        As2O3+Fe2O3+O2→2FeAsO4

        (2)

        采用一段焙燒處理含砷金精礦,由于砷生成不揮發(fā)的砷酸鹽留在焙砂中,不能完全脫砷,且鐵砷化合物會(huì)嚴(yán)重抑制金的浸出。兩段焙燒工藝,是將含砷金精礦先在一段爐缺氧條件下進(jìn)行焙燒,F(xiàn)eS2生成Fe3O4,物料中的砷揮發(fā);之后再進(jìn)行二段氧化焙燒,使鐵充分氧化,金與緊密結(jié)合的硫化礦物和其他礦物分離,在氰化物浸出時(shí)獲得較高的浸出率[7],反應(yīng)原理如下:

        12FeAsS+29O2→6As2O3+4Fe3O4+12SO2

        (3)

        3FeS2+8O2→Fe3O4+6SO2

        (4)

        3FeS+5O2→Fe3O4+3SO2

        (5)

        2FeAsS+3FeS2→5FeS+As2S3

        (6)

        2As2S3+9O2→6SO2+As4O6

        (7)

        2.2 實(shí)驗(yàn)方法

        1)一段焙燒預(yù)處理。稱取一定量的含砷金精礦置于焙燒盤中,放入加熱至一定溫度的馬弗爐中,焙燒一段時(shí)間,焙燒結(jié)束后將焙燒盤取出,焙砂制樣分析。

        2)兩段焙燒預(yù)處理。稱取一定量的含砷金精礦置于焙燒盤中,放入加熱至一定溫度(500 ℃、550 ℃、600 ℃)的馬弗爐中,低溫密閉焙燒一段時(shí)間,將馬弗爐溫度升高至設(shè)定溫度后(600 ℃、650 ℃、700 ℃),再氧化焙燒一段時(shí)間,焙燒結(jié)束后將焙燒盤取出,焙砂制樣分析。

        3)酸浸處理。將焙燒獲得的焙砂按照一定的液固比進(jìn)行調(diào)漿,按照一定的酸度加入硫酸,升溫至指定溫度后,反應(yīng)一段時(shí)間,固液分離后渣樣送分析。

        4)氰化浸出。將酸浸渣按液固比進(jìn)行調(diào)漿,用碳酸鈉調(diào)節(jié)礦漿pH,待pH值穩(wěn)定后,加入氰化鈉,控制氰化鈉濃度,氰化浸出一段時(shí)間,過(guò)濾、洗滌、烘干,制樣送分析。

        5)結(jié)果計(jì)算。以金的氰化浸出率為例,其余均按照渣中元素含量進(jìn)行相應(yīng)的脫除率和浸出率的計(jì)算,金的氰化浸出率按下式進(jìn)行計(jì)算。

        ψ(Au)=(mAu原-mAu渣)/mAu原×100%

        (8)

        式中:ψ(Au)——金的氰化浸出率,%;

        mAu原——原礦中金含量,g;

        mAu渣——渣礦中金含量,g。

        3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

        3.1 一段焙燒實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        實(shí)驗(yàn)根據(jù)目前金精礦冶煉企業(yè)所采用焙燒制度進(jìn)行焙燒實(shí)驗(yàn),焙燒主要是實(shí)現(xiàn)脫砷、脫硫以及銅礦物的硫酸化過(guò)程,一段焙燒和兩段焙燒實(shí)驗(yàn)結(jié)果分別如圖1和圖2所示。

        圖1 高砷金精礦一段焙燒實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        圖2 高砷金精礦兩段焙燒實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        1)從圖1中可以看出,對(duì)高砷金精礦進(jìn)行一段焙燒,隨著焙燒溫度的升高,砷和硫的脫除率也隨之增加,硫的脫除率基本都在97%以上;當(dāng)焙燒溫度達(dá)到650 ℃時(shí),砷的脫除率達(dá)到70%,進(jìn)一步升高焙燒溫度,砷的脫除率增加并不明顯;當(dāng)焙燒溫度為750 ℃時(shí),砷的脫除率達(dá)到72%,但焙砂中砷含量超過(guò)1.15%,脫砷效果較差。

        2)從圖2中可以看出,隨著一段焙燒溫度的增加,砷的脫除率均增加明顯,硫的脫除率變化較慢,當(dāng)一段焙燒溫度為550 ℃時(shí),砷的脫除率可達(dá)到80%以上,進(jìn)一步增加一段焙燒時(shí)間,砷的脫除率可達(dá)90%以上;當(dāng)一段焙燒溫度為600 ℃、二段焙燒溫度為700 ℃時(shí),砷的脫除率達(dá)到93%,此時(shí)焙砂中的砷含量為0.29%,脫砷效率較高。

        3.2 酸浸實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        將焙燒獲得的焙砂進(jìn)行酸浸以回收其中的銅,按照液固比3∶1進(jìn)行調(diào)漿,加入硫酸控制pH<0.5,升溫至75 ℃,浸出2 h后過(guò)濾洗滌濾渣,渣樣烘干后送樣分析。一段焙燒和兩段焙燒酸浸實(shí)驗(yàn)結(jié)果分別如圖3和圖4所示。

        圖3 一段焙燒焙砂酸浸實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        圖4 兩段焙燒焙砂酸浸實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        1)從圖3中可以看出,隨著一段焙燒溫度的升高,銅的浸出率呈升高趨勢(shì),基本都達(dá)到了較好的浸出效果,但是當(dāng)焙燒溫度升高至750 ℃時(shí),銅的浸出率稍有降低。

        2)從圖4中可以看出,隨著焙燒溫度的升高,銅的浸出率有所增加,但是增加幅度有限,隨著焙燒溫度進(jìn)一步升高,銅的浸出率稍有下降??赡苁怯捎诒簾郎囟冗^(guò)高,造成了焙燒獲得的硫酸銅相分解導(dǎo)致,造成銅的浸出率有所降低。整體來(lái)說(shuō)一段焙燒和兩段焙燒對(duì)銅的浸出率影響不明顯,銅都達(dá)到了較好的浸出效果,說(shuō)明無(wú)論采用兩段還是一段焙燒工藝基本不影響銅的回收。

        3.3 氰化浸出實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        對(duì)一段焙燒和兩段焙燒酸浸后的酸浸渣進(jìn)行氰化浸出以提取其中的貴金屬,實(shí)驗(yàn)結(jié)果分別如圖5和圖6所示。

        圖5 一段焙燒酸浸渣氰化浸出實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        圖6 兩段焙燒酸浸渣氰化浸出實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        1)從圖5中可以看出,一段焙燒酸浸處理后進(jìn)行氰化浸出,金的浸出率普遍在80%左右,銀的浸出率在55%~60%,浸出率均較低,氰渣中的金還有6.9 g/t,銀36 g/t,一段焙燒酸浸處理后,金銀的回收率都偏低。

        2)從圖6中可以看出,經(jīng)過(guò)兩段焙燒酸浸處理后,金的回收率可接近90%,普遍比一段焙燒酸浸的金的浸出率要高,氰渣中含金4.4 g/t,含銀32 g/t,說(shuō)明經(jīng)過(guò)兩段焙燒處理后,能顯著提高金的浸出率,但銀的浸出率增加不明顯。

        綜上所述,兩段焙燒預(yù)處理方法對(duì)含砷金精礦有價(jià)元素回收效果優(yōu)于一段焙燒,兩段焙燒氰化浸出工藝是處理含砷金精礦最有效的工藝方法之一。

        4 結(jié)論

        本文對(duì)比研究了一段焙燒與兩段焙燒兩種焙燒氧化預(yù)處理方式對(duì)含砷金精礦砷的脫除與有價(jià)金屬回收效果的影響,得出如下結(jié)論:

        1)含砷金精礦兩段焙燒的脫砷效果要優(yōu)于一段焙燒。

        2)對(duì)高砷金精礦一段焙燒和兩段焙燒獲得的焙砂進(jìn)行酸浸提銅,結(jié)果表明銅的浸出率均較高,達(dá)到了93%以上,實(shí)現(xiàn)了銅的回收。

        3)對(duì)一段焙燒和兩段焙燒獲得的焙砂經(jīng)酸浸提銅后,氰化浸出提金銀,發(fā)現(xiàn)兩段焙燒后氰化尾渣中的金浸出率明顯高于一段焙燒,金含量可由最初的34 g/t降至4.4 g/t,這說(shuō)明兩段焙燒氰化浸出工藝是處理含砷金精礦最有效的工藝方法之一。

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