选冶联合工艺预富集阳极泥中稀贵元素的试验研究.pdf

5 8 有色金属 选矿部分2 0 1 7 年第4 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 7 ．0 4 ．0 1 3 选冶联合工艺预富集阳极泥中稀贵元素的试验研究 代献仁 铜陵有色技术中心，安徽铜陵2 4 4 0 0 0 摘要铜阳极泥是铜阳极板电解过程中产生的副产品，含有金、银、铂、钯等稀贵元素。目前，铜陵有色所采用的卡尔多 炉火法工艺能实现对阳极泥中稀贵元素的综合回收，但该工艺存在处理能力低，生产成本高等缺点。若在阳极泥进入卡尔多 炉前，采用选冶联合工艺对阳极泥中的稀贵元素进行富集，预富集后精矿再进入卡尔多炉处理，则可以降低阳极泥处理成本， 实现企业经济效益最大化。试验在酸性矿浆条件下，以铁粉作为还原剂，通过擦洗反应把阳极泥中金、银的氯化物还原成单 质，然后以六偏磷酸钠作为调整剂，以丁基黄药 丁基铵黑药作为捕收剂对金、银等稀贵元素进行浮选预富集，取得了满意的 选别指标。最终精矿中金、银、铂、钯、硒品位分别为65 2 5 ．2s ／t 、2 9 ．4 ％、7 0 ．1s ／t 、1 4 5 ．9s ／t 和1 8 ．5 4 ％，回收率分别为 9 8 ．5 9 ％、9 9 ．O l ％、9 3 ．7 0 ％、9 4 ．6 1 ％和9 6 ．6 0 ％。 关键词阳极泥；擦洗还原；选冶联合工艺；预富集 中图分类号T D 9 5 3 ；T D 9 5 4 ；T D 9 1 3 文献标志码A 文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 7 0 4 - 0 0 5 8 - 0 6 E x p e r i m e n t a lS t u d yo nt h eP r e c o n c e n t r a t i o no fR a r eP r e c i o u sM e t a l sb y F l o t a t i o na n dS m e l t i n gi nA n o d em u d D A lX i a n r e n T o n g L i n gN o n - f e F F O U 岱M e t a lT e c h n o l o g yC e n t e r ，T o n g l i n gA n h u i2 4 4 0 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t T h ec o p p e ra n o d em u di sab y p r o d u c to fc o p p e ra n o d ep l a t ee l e c t r o l y s i sp r o c e s s ，c o n t a i n i n gg o l d ， s i l v e r ，p l a t i n u m ，p a l l a d i u ma n do t h e rr a r ep r e c i o u se l e m e n t s ．A tp r e s e n t ，t h eu s eo ft h eK a l d o rf i r ep r o c e s sc a n a c h i e v eac o m p r e h e n s i v er e c o v e r yo fr a r ea n dp r e c i o u se l e m e n t si nt h ea n o d em u d ，b u tt h ep r o c e s sh a st h e d i s a d v a n t a g e so fl o wp r o c e s s i n gc a p a c i t y ，h i g hc o s to fp r o d u c t i o na n dS Oo n ．I fw eu s ef l o t a t i o nm e t h o dt oe n r i c hr a r e p r e c i o u se l e m e n t si nt h ea n o d em u db e f o r et h e ye n t e ri n t ot h eK a l d o rf u m a c e ，w ec a nr e d u c et h ec o s to fa n o d em u d t r e a t m e n ta n da c h i e v em a x i m u me c o n o m i ce f f i c i e n c yo fe n t e r p r i s e s ．T e s tu n d e rt h ec o n d i t i o n so fa c i dp u l p ，u s i n gi r o n p o w d e ra st h er e d u c i n ga g e n t ，t u r n st h eg o l da n ds i l v e rc h l o r i d et oe l e m e n t a r ys u b s t a n c e si nt h ea n o d es l i m eb y s c r u b b i n gr e a c t i o na n dt h e nu s i n gs o d i u mh e x a m e t a p h o s p h a t ea sr e g u l a t o r ，u s i n gb u t y lx a n t h a t ea n da m m o n i u m d i b u t y ld i t h i o p h o s p h a t ea sc o l l e c t i n ga g e n to fg o l d ，s i l v e ra n do t h e rd i l u t ep r e c i o u se l e m e n t so ff l o m t i o nw e r e e n r i c h e d ，s a t i s f a c t o r yb e n e f i c i a t i o ni n d e x e sw e r ea c h i e v e d ．F i n a lf l o t a t i o nc o n c e n t r a t eo fA u ，A g ，P t ，P d ，S eg r a d e w e r e65 2 5 ．2g ／t ，2 9 ．4 ％，7 0 ．1 g ／t ，1 4 5 ．9s i ta n d1 8 ．5 4 ％，t h er e c o v e r y r a t ew a s9 8 ．5 9 ％，9 9 ．0 1 ％， 9 3 ．7 0 ％．9 4 ．6 1 ％a n d9 6 ．6 0 ％． K e yw o r d s a n o d em u d ；r e d u c t i o nb yS c r u b b i n g ；p r e c o n c e n t r a t i o n ；f l o t a t i o na n ds m e l t i n g 铜阳极泥是铜电解精炼过程中产出的一种副产 品，它是由铜阳极在电解精炼过程中不溶于电解液 的各种物质所组成，通常含有金、银、铅、钯、硒、碲等 稀贵元素，经济价值较大引。目前、阳极泥的主要 处理方法有火法工艺、湿法工艺和选冶联合工艺三 种方法旧引。无论何种工艺，其目标都是最大限度回 收稀贵元素，最大限度降低药剂和能源消耗，节约处 理成本。 铜陵有色某公司贵金属冶炼主流程引进O u t o t e c 公司K a l d o 炉火法工艺。主要由浸出和K a l d o 炉熔 炼、金银精炼及粗硒精制等主要生产工序组成。该 工艺实现对大部分有价元素的回收，但最大的缺点 就是处理能力小，处理成本高，每吨阳极泥处理成本 在1 ．1 万元左右。目前、铜陵有色公司每年处理阳 极泥70 0 0t 左右，每年处理费用近8 0 0 0 万元。若能 在阳极泥进入卡尔多炉处理之前，采用选冶联合工 收稿日期2 0 1 6 1 2 - 1 6修回日期2 0 1 7 - 0 5 1 9 作者简介代献仁 1 9 8 1 ． ，男，河南鹿邑人，硕士，工程师，主要从事选矿试验及工艺研究。 万方数据 2 0 1 7 年第4 期代献仁选冶联合工艺预富集阳极泥中稀贵元素的试验研究 5 9 艺对阳极泥进行预富集，富集后的精矿再进入卡尔 多炉工艺处理，则减少阳极泥进入卡尔多炉处理量， 降低处理成本，实现企业经济效益最大化。 1 原矿性质 铜阳极泥呈黑色，物相组成比较复杂，金属存在 形式多样，其中铜以金属铜、c u s 、c u s e 和c u T e 形 式存在；银主要以A g 、A 9 2 s e 、A 9 2 T e 及A g C l 形式存 在；金主要以A u S e 和A u T e 的形式存在。 表1 T a b l e1 ‘铜阳极泥相当稳定，在室温下氧化不明显。在 没有空气的情况下不与稀硫酸和盐酸作用，但能与 硝酸发生强烈反应；在有空气作氧化剂存在时，可缓 慢溶解于硫酸和盐酸，并直接与硝酸发生强烈反应。 在空气中加热阳极泥时，其中一些成分即被氧化而 形成氧化物，如亚硒酸盐和亚碲酸盐，同时也形成一 些S e 0 2 、T e 0 2 而挥发。 试样主要元素、物相和粒度分析结果分别如表1 至表4 所示。 阳极泥中主要化学元素分析结果 M a i nc h e m i c Mc o m p o n e n t sa n a l y s i so ft h ea n o d em u d ／％ 由多元素和金、银物相分析结果可知，铜阳极泥 中主要可回收元素为金、银、铂、钯、硒、碲等。其中 金主要以为硒化金和碲化金为主；银主要以硒化银 和氯化银的形式存在。 粒度分析结果表明，该阳极泥粒度较细，一3 7 斗m 粒级占7 6 ．9 6 ％，不需磨矿即可直接进行浮选 作业。 2 擦洗还原试验研究 探索试验结果表明，由于阳极泥粒度较细，重选 对阳极泥基本无富集效果；采用直接浮选的方法，尾 矿中金、银损失率较高。采用在酸性矿浆条件下，加 人铁粉对阳极泥中金、银的化合物进行擦洗还原，然 后通过浮选的阳极泥中金、银等稀贵元素的工艺流 程是可行的。主要原理为阳极泥中的硒化金、碲化 金和银、氯化银可浮性较差，在酸性条件下和擦洗设 备的强烈作用下，金、银的氯化物和硒化物与铁屑不 断地碰撞，金、银的表面特性从而改变，可浮性提 高㈣。 由探索试验结果可知，阳极泥浮选精矿金、银品 位较高，相对误差较大，故此条件试验过程中，只化 验浮选尾矿中的金、银品位，通过尾矿中金、银品位 的高低来衡量试验条件的好坏，确定下一步试验 工作。 2 ．1 硫酸用量试验 阳极泥在强化擦洗过程中添加一定量的铁粉， 铁粉在体系中起到还原作用，这种还原作用的强弱 取决于F e 2 的浓度 活度 。F e 2 来自铁粉自身的 氧化，如果金属铁已经被氧化，F e 2 的浓度就不再控 制F e F e 2 电偶而是控制F e 2 一F e 3 电偶。此时， 万方数据 6 0 有色金属 选矿部分2 0 1 7 年第4 期 体系中的F e “、F e 3 将成为阳极泥浮选矿浆中的有 害离子。如果p H 值大于1 ，那么F e 3 会水解，在金 银矿表面形成亲水的氢氧化铁薄膜，降低金、银的可 浮性。所以，在阳极泥浮选过程中，需调节矿浆p H 值小于1 。 为查明硫酸用量对擦洗效果的影响，在铁粉用 量为4 2k g ／t ，质量浓度为2 3 ％的条件下，改变硫酸 用量进行擦洗还原试验。擦洗还原1 5 0m i n 后，调整 矿浆浓度至1 2 ％，然后直接加入调整剂、捕收剂对阳 极泥中的金、银等稀贵元素进行浮选回收，试验流程 见图l ，结果见图2 。 图1 硫酸用量试验结果 F i g ．1E x p e r i m e n tp r o c e s so fs u l f u r i ca c i dd o s a g e 图2 硫酸用量试验结果 F i g ．2 T e s tr e s u l t so fs u l f u r i ca c i dd o s a g e 由图2 可以看出，当硫酸用量为9 5 ．0k g ／t 和 1 4 2 ．5k g ／t 时，尾矿金、银品位变化不大；继续增大硫 酸用量，尾矿金银品位随着降低，当硫酸用量为 2 8 5 ．0k g ／t 时，尾矿金银品位分别为1 1 6 ．0g ／t 和 3 7 3 ．0g ／t 。继续增大硫酸用量，尾矿金品位降低幅 度不大，银品位有所升高。故此，综合考虑尾矿金银 品位、选矿成本及硫酸用量对选别设备的影响，暂定 硫酸用量为2 8 5 ．0k g ／t ，并以此进行后续条件试验。 2 ．2 铁粉用量试验 以铁粉作为还原剂，铁粉的主要作用为在酸性 条件下通过擦洗还原，把金、银的硒化物、碲化物及 氯化物转换成金、银单质的形式，然后通过浮选方法 回收。为弄清铁粉用量对擦洗效果的影响，在硫酸 用量为2 8 5g ／t 的条件下，固定浮选药剂种类和用 量，改变铁粉用量进行试验。 万方数据 2 0 1 7 年第4 期代献仁选冶联合工艺预富集阳极泥中稀贵元素的试验研究 6 l 图3 铁粉用量试验结果 F i g ．3 T e s tr e s u l t so fi r o np o w d e rd o s a g e 由图3 可知，随着铁粉用量的增大，尾矿金、银 品位逐步降低，当铁粉用量为4 2k g ／t 时，尾矿金、银 品位分别为1 1 2 ．0g ／t 和3 6 5 ．0g ／t 。继续增大铁粉 用量，尾矿金、银品位变化不大。故综合考虑尾矿 金、银品位，确定铁粉用量为4 2k g ／t 。 2 ．3 擦洗浓度试验 阳极泥中金、银比重较大，浮选浓度对金、银的 选别指标影响较大。浓度过低，增加了药剂的消耗， 降低了生产能力；浓度过高，在选别过程中容易产生 夹带，不利于尾矿金、银品位的降低。此外，在同样 阳极泥重量的条件下，若提高擦洗浓度，则可以减少 硫酸的消耗。本次试验保持硫酸用量为2 0m L ，水量 为6 5 0m L ，即保持擦洗过程中，硫酸体积浓度不变， 讲行诜矿试验一 擦淹浓『蔓／，r 图4 擦洗浓度试验结果 F i g ．4 T e s tr e s u l t so fc o n c e n t r a t i o nb ys c r u b b i n g 当擦洗浓度为3 4 ．7 ％，阳极泥选别指标较好。此 时浮选尾矿金、银品位分别为1 0 6 ．0 和3 1 9 ．0g ／t 。 2 ．4 擦洗时间试验 铁粉在酸性条件下，把金、银从它们的氯化物、 硒化物和碲化物中还原成金、银单质需要一定的反 应时间。若擦洗时间过短，铁粉不能完全与金、银的 化合物发生还原反应，影响金、银的回收；若擦洗时 间过长，现场则需要较大的搅拌设备，经济上不可 行。为确定最佳擦洗搅拌时间进行试验，试验流程 和结果分别如图1 和图5 昕示一 5 0 4 5 0 4 0 0 3 5 0 o3 0 0 兰2 5 0 运2 0 0 。1 5 0 l o o 5 0 0 图5 擦洗时间试验结果 F i g ．5 T e s tr e s u l t so ft i m eb ys c r u b b i n g 由图5 可知，随着擦洗时间的延长，尾矿金、银 品位逐步降低。当擦洗时间为1 5 0m i n 时，尾矿金银 品位分别为1 0 2 ．0 和3 0 7 ．0g ／t 。可见延长擦洗搅拌 时间有利于尾矿金银品位的降低。综合考虑，确定 擦洗时间为1 5 0m i n 。 3 浮选试验研究 3 ．1 六偏磷酸钠用量试验 六偏磷酸钠对金属P b 2 有一定的络合能力，在 矿物表面的吸附增加了矿物表面的电负性和亲水 性，使矿物表面的金属P b 2 失去了与捕收剂作用的 机会。六偏磷酸钠在溶液中的水解组份H P O 。2 。、 H P O 。一、结构中含有羟基，它们以氢键形式在矿物表 面氧区吸附，对石英有较好的抑制作用。 为了查明六偏硫酸钠对浮选效果的影响，进行 六偏磷酸钠用量试验，试验流程和结果分别如图1 和图6 所示。 由图6 可以看出，随着六偏磷酸钠用量的增大， 尾矿金、银品位和回收率逐步降低，当抑制剂用量超 过1 3k g ／t 时，抑制效果变差。最终确定抑制剂的最 佳用量为1 3k g ／t ，此时尾矿金、银品位分别为1 0 2 和 3 0 7g ／t ，金银损失率分别为1 ．4 ％和0 ．9 ％。 万方数据 6 2 有色金属 选矿部分2 0 1 7 年第4 期 ，、蛸磷 翰q 川㈨lk g I 图6 六偏磷酸钠用量试验结果 F i g ．6 T e s tr e s u l t so fs o d i u mh e x a m e t a p h o s p h a t ed o s a g e 3 ．2 捕收剂筛选及用量试验 采用捕收能力较强的丁基黄药与对金银选择性 较好的丁基铵黑药、B K - 3 0 、P A C 组合使用作为金银 矿物的捕收剂。由于药剂间的协同效应，组合药剂 在矿物表面产生共吸附作用，可以弥补单独使用一 种药剂带来的不足，提高选别回收率。试验结果表 明，丁基黄药 丁基铵黑药组合使用选别效果佳，用 量试验结果如图7 所示。 图7 捕收剂用量试验结果 F i g ．7 T e s tr e s u l t so fc o l l e c t o rd o s a g e 图7 表明，随着捕收剂用量的增大，尾矿金、银 品位逐步降低。但当捕收剂用量超过8 0 0g ／t 时，尾 表5 T a b l e5 矿金、银品位变化已经不明显，此时尾矿金、银含量 分别为9 6 和2 8 9g ／t 。故此，后续试验选定捕收剂用 量为8 0 0g ／t ，即丁基黄药和丁基铵黑药分别为4 0 0 4 0 0g ／t 。 3 ．3 浮选时间试验 对矿石进行浮选时间试验，通过分析精矿品位 和回收率，为制定合理的浮选流程和技术方案提供 依据。浮选时间试验结果如图8 所示。 图8 浮选时间试验结果 F i g ．8 T e s tr e s u l t so ff l o t a t i o nt i m e 由图8 可知，随着浮选试验的延长，浮选精矿金 银累计品位逐步降低，回收率逐步增加，当浮选时间 超过2 1m i n 时，精矿金银回收率变化已不明显，故此 确定浮选时间为2 1m i n 。 3 ．4 综合条件试验 ． 本次试验的主要目的是富集阳极泥中的金、银 等稀贵金属，故此不进行闭路试验。在条件试验的 基础上进行综合条件试验，试验仍采用一次粗选三 次扫选流程，试验流程见图1 ，试验结果见表5 。擦 洗还原试验条件为硫酸用量2 8 5k g ／t ，铁粉用量4 2 k g ／t ，擦洗浓度3 4 ．7 ％，擦洗时间1 5 0m i n 。浮选试 验条件浮六偏磷酸钠用量1 3k g ／t ，丁基黄药用量 1 5 0 5 0 5 0 5 0g ／t ，丁基铵黑药用量1 5 0 5 0 5 0 5 0g ／t ，松醇油用量5 0 5 0 5 0 5 0g ／t 。 综合条件试验结果 T e s tr e s u l t so fT h ec o m p r e h e n s i v ec o n d i t i o n s ，‘％ 由表5 可知，通过一次粗选、三次扫选试验，阳 极泥中的金、银、铂、钯、硒等稀贵元素得到了有效回 收。最终浮选精矿产率为4 8 ．5 ％，浮选精矿中金、 银、铂、钯、和硒品位分别为65 2 5 ．2g ／t 、2 9 ．4 0 ％、 万方数据 2 0 1 7 年第4 期代献仁选冶联合工艺预富集阳极泥中稀贵元素的试验研究 6 3 7 0 ．1 7g ／t 、1 4 5 ．9g ／t 和1 8 ．5 4 ％，回收率分别为 9 8 ．5 9 ％、9 9 ．0 1 ％、9 3 ．7 0 ％、9 4 ．6 l ％和9 6 ．6 0 ％。 铜陵有色公司每年处理阳极泥70 0 0t 左右，卡 尔多炉工艺处理每吨阳极泥按1 ．1 万元计算，阳极 泥选冶工艺预富集每吨成本按15 0 0 元，预富集后的 阳极泥产率按4 8 ．5 ％计算，则每年可以节省费用 1 ．1 万歹己／t 70 0 0t 一0 ．1 5 万歹毛／t 70 0 0t 一1 ．1 万 元70 0 0t 4 8 ．5 ％ 2 9 1 5 ．5 万元。 4结语 1 阳极泥中含有金、银、铂、钯、硒等稀贵元素， 探索试验结果表明，采用擦洗还原一浮选回收金、银 等稀贵元素的的方法是可行的。 2 采用选冶联合工艺，浮选精矿中金、银、铂、 钯、硒等稀贵元素均得到了有效富集。最终浮选精 矿含金、银、铂、钯、硒品位分别为65 2 5 ．2g ／t 、 2 9 ．4 0 ％、7 0 ．1 7g ／t 、1 4 5 ．9g ／t 和1 8 ．5 4 ％；回收率分 别为9 8 ．5 9 ％、9 9 ．0 1 ％、9 3 ．7 0 ％、9 4 ．6 l ％和 9 6 ．6 0 ％。 3 铜陵有色公司每年处理阳极泥70 0 0t 左右， 采用选冶联合工艺对阳极泥进行预富集，富集后的 精矿再进入卡尔多炉工艺处理，可有效降低处理成 本，实现企业经济效益最大化。 参考文献 [ 1 ] 涂百乐，张源，王爱荣，等．卡尔多炉处理铜阳极泥技术 及应用实践[ J ] ．黄金，2 0 1 1 ，3 2 3 4 5 ．4 8 ． [ 2 ] 陈志刚．采用K a l d o 炉从阳极泥中提取稀贵金属[ J ] ．贵 金属，2 0 0 8 6 4 3 4 5 ． [ 3 ] 王小龙，张听红．阳极泥处理工艺的探讨[ J ] ．矿冶，2 0 0 5 ， 1 4 4 4 6 4 8 ． [ 4 ] 夏彬．铜阳极泥稀贵金属回收工艺及优化[ J ] ．铜业工 程，2 0 1 1 ，1 0 9 3 3 4 - 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