某含金汞冶炼渣硫代硫酸盐常温浸金试验研究.pdf

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5 0 有色金属 选矿部分2 0 1 4 年第3 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 4 .0 3 .0 1 3 某含金汞冶炼渣硫代硫酸盐常温浸金试验研究 傅开彬1 ,一,陈劲玻1 ,一,章军,,一,张显达,一,肖军辉,z 1 .西南科技大学环境与资源学院,四川绵阳6 2 1 0 1 0 ;2 .固体废物处理与资源化教育部 重点实验室,四川绵阳6 2 1 0 1 0 摘要某含金汞冶炼渣具有载金矿物嵌布粒度细、含碳和氧化钙含量高等特点,采用浮选和氰化浸出都难以获得 较好的选别指标。为此,运用硫代硫酸钠法回收其中的金,结果表明,当常温、液固比为3 l 、氨水为2 .5m 【几、硫代 硫酸钠为5 0g /L 、硫酸铜为3g 几、硫酸铵为1 2g /L 、浸出时间为3h 时,金的浸出率为7 0 .5 7 %,有效回收了冶炼渣中的金。 关键词汞冶炼渣;嵌布粒度细;碳;硫代硫酸钠;金 中图分类号7 I D 9 5 3文献标志码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 4 0 3 0 0 5 0 0 5 E 】【p e r i m 蚰t 蛆S t l l d y 伽1 h i o s u 胁t eL 昀c h i 雌o fG o l d B 船血gM e r 饥r yS m e l t i n gS l a ga t N o n n a lT 哪p e r a t l l 咒 F 【厂K a 访i n l 一,C j 田要Ⅳ沈n 6 0 1 一,Z E 酗M GJ - u n l 一,Z E 翻ⅣG 圈仍以口1 一,皿A oJ h n h M 矿,2 j .肌D D Zo 厂国n I ,z r o n ,r 姗t 口n dR e s o H 聊,J s D u 纨I l ,e s tU n { I ,e 瑙姆0 厂s c z e n c e 姗d 弛讯n o 均可, 胁鲫夥n 叼S 玉讯u n n 船ID ID ,C h 讯n ;2 .殛l ,玩6 0 m t D 聊D 厂S b n dW 孤钯n ∞t m e n t 伽d ‰H n ∞见璺呵c 踣,尬n 括打可D 厂B d H ∞t 幻n ,蚴切哪归叼S 也m 懈n 船工们D ,C 仡f ,l 口 A b s t r a c t Ag o l d b e 撕n gm e r c u 】叮s m e l t i n gs l a gh a st h ec h a r a c t e r i s t i c so ff i n e l yd i s s e I I l i n a t e d , h i g h c a r b o n , h i g hc a l c i u m . I ti sd i m c u l tt or e c o v e r g o l db yn o t a t i o n a I l dc y 蚰i d el e a c h i n g .r I I l ee x t r a c t i o no f g o l db yt h i o S l l 】f a t el e a c h i n gw a si n v e s t i g a t e d .T h er e s u l t ss h o w e dt h a tt } l eg o l de x t r a c t i o no fm e r c u r y s m e l t i n gs l a gr e a c h e d7 0 .5 7 %a tn o n l l a lt e m p e r a t u r e ,l i q u i d s o l i dr a t i o3 1 ,N H 3 H 2 02 .5m U 『L ,N a 2 S 2 0 3 5 0l 皿, C u S 0 43g /L ,a n d N H 4 2 S 0 41 2g ,La f t e r l e a c h i n g t i m eo f3h .T h i o s u l f a t e l e a c h i n g o f g o l d b e a J i n gm e r c u r ys m e l t i n gs l a ga tn o 珊a lt e m p e m t m .ew a ss u c c e s s f m . K e yw o r d s m e r c u r ys m e l t i n gs l a g ;f i n e l yd i s s e I I l i n a t e d ;c a r b o n ;s o d i u mt l l i o s u h t e ;g o l d 贵州某选矿厂从汞冶炼渣中回收金,采用“一 次粗选、两次精选、三次扫选”浮选流程,实际生 产中由于冶炼渣性质变化较大,多年堆放表面氧化 或污染等原因,浮选指标不稳定且偏低,金精矿金 含量在1 0 ~2 0 趴,回收率仅2 0 %左右。为此,对 该冶炼渣进行工艺矿物学研究,结果表明,该汞冶 炼渣具有载金矿物嵌布粒度细、含碳和氧化钙含量 高等特点。考虑当地禁止使用氰化钠浸金的现状, 采用了无毒绿色浸金工艺硫代硫酸盐法回收浸 渣中的金。 1 物料性质 1 .1 化学成分和物相分析 物料主要化学成分多元素分析结果见表1 。从 表1 可以看出,冶炼渣中主要有价元素为金,品位 为2 .1 3 加。S i 0 2 和C a O 含量较高,分别为4 5 .1 3 % 和3 8 .2 0 %。而其余元素含量较低,不具有回收价 值。有害物质有机碳含量较高,为0 .3 9 %。 冶炼渣物相分析结果表明,冶炼渣中的包裹金 占6 1 .5 1 %,其中3 .9 7 %赋存于碳酸盐中,4 9 .5 9 % 赋存于黄铁矿和辰砂等硫化物中,2 .3 4 %赋存于褐 铁矿中,5 .6 l %赋存于石英和硅酸盐中,剩余 3 8 .4 9 %以游离金形式存在,但游离明金含量很少, 仅占O .1 l %,游离金主要以微细金的形式存在,占 3 8 .3 8 %。矿石中未见自然金,细粒级中仍有不少硫 化物存在,黄铁矿嵌布粒度微细。 基金项目西南科技大学大学生创新基金资助 c x l 3 一0 2 2 收稿日期2 0 1 3 .0 3 加8修回日期2 0 1 4 一0 3 1 9 作者筒介傅开彬 1 9 7 5 一 ,男,四川威远人,博士,讲师,主要从事资源综合利用方面的研究。 万方数据 2 0 1 4 年第3 期傅开彬等某含金汞冶炼渣硫代硫酸盐常温浸金试验研究 5 1 表1物料多元素分析结果计法测定。 T a b l e1 M u l t i e l e m e n ta n a l v s i sr e s u l t so fm n o f - m i n eo r e ’ /%4结果与讨论 成分 A u l ’ S i 0 2 C a 0 M g oF e 2 0 3 S 有机碳 含量 2 .1 34 5 .1 33 8 .2 04 .6 83 .6 60 .7 8O .3 9 1 单位为矾,下同。 1 .2 矿物组成和载金矿物嵌布粒度 x 射线衍射图谱分析结果表明,冶炼渣中主要 矿物成分为石英和方解石,次要矿物有白云石、黄 铁矿。结合多元素分析结果,可知各矿物相对含量 石英3 5 .8 5 %、方解石4 4 .9 5 %、白云石1 6 .1 8 %、黄 铁矿3 .0 2 %,另含微量辰砂。镜下观察发现黄铁矿 以微细粒嵌布于脉石矿物中,主要嵌布于石英和碳 酸盐中,完全解离的黄铁矿较少。 各粒级中黄铁矿的单体解离度检测发现,在 一3 5 0 1 6 5 斗m 粒级,黄铁矿的单体解离度仅为 8 .8 5 %左右,当矿石磨至一7 4 斗m 粒级时,黄铁矿 的单体解离度仅为1 9 .2 5 %。如要提高黄铁矿单体 解离度,则需增加磨矿细度。 2 试验方案的确定 针对该类冶炼渣,主要有两种选矿回收工艺, 一是浮选[ 1 引,矿石中含有大量氧化钙,使矿浆保 持较高p H ,抑制硫化矿浮选。生产实践也表明, 采用浮选难以获得稳定和较好的选矿指标。二是化 学浸出⋯] 包括氰化浸出和非氰化浸出 ,化学浸 出可克服微细粒浮选夹杂严重的问题,还可充分利 用矿石自身含碱性物质的特点,减少碱的用量,降 低化学浸出成本,提高综合效益。但冶炼渣中含少 量辰砂,它对金的氰化浸出和冶炼将会产生一定影 响;若采用氰化浸出,需考虑氰化渣、氰化废液的 处理及达标排放;原矿和金精矿中有机碳含量较 高,采用常规氰化浸出,可能难以获得较高的浸出率。 为此,本文以硫代硫酸盐法回收该汞冶炼中的金。 3 试验方法 浸出试验在x D T Ⅱ型浸出搅拌机中进行,浸 出槽体积为3 .0L 。浸出条件为充气量为0 .1 5 m 讥,温度为2 5 ~3 0o C ,搅拌速度为2 0 0 栅n 。 浸出结束后,将浸渣过滤,用清水反复洗涤浸渣, 烘干,称重,取样化验,以浸渣分析品位计算浸出 率。浸金的药剂有硫代硫酸钠、硫酸铵、硫酸铜和 氨水等,所有药剂均为分析纯。冶炼渣、浸出尾渣 和浸出液中金含量采用泡沫富集原子吸收分光光度 4 .1 磨矿细度对金浸出的影响 为了确定合适的磨矿细度,进行了磨矿细度对 冶炼渣金浸出率影响的试验,试验结果如图1 所 示。浸出条件矿样5 0 0g ,浸出时间2h ,硫代 硫酸钠7 0 扎,液固比3 1 ,氨水1 2m 饥,硫酸铜 4g L ,硫酸铵1 3g /L 。试验结果如图1 所示。 蓬 镁} 丑 燃 娟 一7 4 斗m 含量,% 图l 磨矿细度对金浸出率的影响 F i g .1 E 雎c to f 研n d i n gf i n e n e s so nl e a c h i n gr a t eo fg o l d 从图1 可以看出,随着一7 4 斗m 含量的增加, 金的浸出率先增加,后逐渐降低,在一7 4 斗m 含量 在7 0 %左右时,金浸出率最大,为4 8 .9 9 %。出现 这种现象的原因可能是冶炼中氧化钙含量较高,其 主要来源有一方面,该冶炼渣原岩碳酸盐 如方 解石等 含量较高,在炼汞过程中碳酸盐分解产生 氧化物,另一方面由于熔炼在有效的空气中进行, 为了促进辰砂的分解,避免或减少升华损失,通常 多向炉料中加入一定量的石灰、废铁或铁矿等[ 似] 。 一7 4 “m 含量越高,浸出体系中氧化钙表面活性越 强,从而容易发生化学反应[ ,】 C a O H l O 屺a O H 2 1 C a O C 0 2 _ 屺a C 0 3 2 浸出体系中氢氧化钙和碳酸钙的生成,在金表 面形成薄膜,阻碍了金与硫代硫酸根的作用,恶化 浸出环境,使金浸出率降低。 4 .2 氨水浓度对金浸出率的影响 其它试验条件不变,改变氨水的浓度,当氨水 浓度分别为O 、4 、8 、1 2 和1 6m L 几,试验结果见 图2 。 在硫代硫酸钠浸金体系中,添加一定量的 N H ,H 2 0 不仅可以作为p H 调整剂,而且可以补充 溶液中N H 4 的浓度。往浸金体系中添加适量的 N H ,H 2 0 不仅不会造成S 2 0 3 2 一的损耗,反而会使其 万方数据 5 2 有色金属 选矿部分2 0 1 4 年第3 期 堡 褥 丑 赂 娟 氨水浓厦, m L L _ 1 图2 氨水浓度对金浸出率的影响 F i g .2 E f k c to fc o n c e n t r a t i o no fN H 3 。H 2 0o n l e a c h i n gm t eo fg o l d 浓度有所增加[ 引。适宜的p H 不仅能维持浸出体系 中S 2 0 ,} 的稳定性,而且有利于金的浸出。图2 是氨 水浓度对硫代硫酸钠浸出体系中金的浸出率和p H 的影响。由图2 可知,随着浸出体系中氨水浓度的 增加,金的浸出率先增加,然后迅速降低,浸出体 系p H 随着氨水浓度增加,缓慢上升,然后略有 下降。 在没有氨或者氨浓度很低的浸金体系中可能发 生如下反应[ 1 0 ] 2 C u 2 8 S 2 0 ;L 2 [ C u S 2 0 3 3 ] ~S 4 0 产 3 2 C u S 2 0 3 2 _ 2 0 H _ C u 2 s S 0 4 2 - H 2 0 4 C u 2 S 2 0 3 2 - 2 0 H _ C u S S 0 4 2 - H 2 0 5 反应产生的C u S 和C u 2 S 覆盖在金的表面,降 低金与药剂的有效接触面积,故金的浸出率较低。 另一方面,体系中铜离子主要以[ C u S 2 0 , ,] 5 一形式 存在,而使起催化作用的[ C u N H , 。] 嘲对减少, 因此金的浸出率不高。随氨水浓度的增加,铜离子 和氨形成[ C u N H , 。] 2 浓度增大,使得金的溶解量 明显增大。 当氨水过量导致金浸出率下降的原因主要有两 个方面 1 氨浓度过大导致S 2 0 3 2 一消耗量增大; 2 该汞冶炼渣中含有碳酸盐分解后产生的石灰, 石灰在水溶液中发生如下反应 C a O H 2 0 C a O H 2 6 C a O H 乒C a 厶 2 0 H 一 7 而氨水在溶液中发生如下反应 N H 3 H 2 0i 三N H 4 O H 一 8 随着氨水浓度的增加,溶液中O H 一浓度增大, 使反应 7 向左进行,浸出体系中C a O H 含量增 大,从而不利于金的浸出。当氨水浓度增加到一定 程度后,生成氢氧化钙消耗的O H 一略大于氨水电离 产生的O H 一,从而使溶液p H 有所降低,浸出体系 中C “O H 含量增加,使金的浸出率快速降低。合 适的氨水浓度为2 .5I I l I 儿,相应金浸出率为 6 4 .5 2 %。 4 .3 硫代硫酸钠浓度对金浸出的影响 氨水浓度为2 .5m L 几,其它条件不变,考察硫 代硫酸钠浓度分别为1 0 、4 0 、7 0 、1 0 0 和1 3 0g ,L 时,汞冶炼渣中金的浸出试验结果见图3 。 堡 得 丑 璐 娟 硫代硫酸钠浓度, g ‘L - 1 图3 硫代硫酸钠浓度对金浸出率的影响 F i g .3 E 任&to fc o n c e n 昀t i o no fN a 矗p 3o n l e a c h i n gr 砒e o fg o l d 图3 硫代硫酸钠浓度对金浸出效果表明,汞冶 炼渣金的浸出率随着硫代硫酸钠浓度的增加,逐渐 升高,当硫代硫酸钠浓度达到5 0g ,L 时,金的浸 出率趋于稳定,此时金浸出率为6 4 .5 3 %,继续增 加硫代硫酸钠浓度,金的浸出率增长缓慢,即使硫 代硫酸钠浓度为1 3 0g ,L 时,金的浸出率也只有 6 4 .9 l %,综合考虑成本等因素,硫代硫酸钠浓度为 5 0g ,L 为宜。 4 .4 硫酸铜浓度对金浸出的影响 铜离子作为硫代硫酸钠浸金体系的催化剂,其 浓度对金的浸出有重要的影响。氨水浓度为2 .5 m 饥,硫代硫酸钠为5 0g /L ,当硫酸铜浓度为2 、 3 、4 、5 和6g /L 时,浸出试验结果如图4 所示。 堡 爵 丑 璐 删 硫酸铜浓度, g L _ 1 图4 硫酸铜浓度对金浸出率的影响 F i g .4 E 毋f e c to fc o n c e n t r a t i o no fC u S 0 4o nm t e o fl e a c h i n g 由图4 可知,随着浸出体系中硫酸铜浓度的增 加,金的浸出率逐渐升高,主要是由于溶液中生成 万方数据 2 0 1 4 年第3 期傅开彬等某含金汞冶炼渣硫代硫酸盐常温浸金试验研究 5 3 了[ C u N H 3 。] 2 有助于金的溶解。当溶液中硫酸铜 浓度超过3g ,L 时,继续增加硫酸铜浓度,金的浸 出率缓慢降低,这是因为C u 谎使S 2 0 ,2 ‘氧化成连四 硫酸根,从而使浸出体系中S 2 0 ,诫度降低[ 1 0 ] ,不 利于金的浸出,致使金的浸出率逐渐降低。因此, 硫酸铜浓度为3 玑比较合适,此时金浸出率为 6 6 .6 3 %。 4 .5 硫酸铵浓度对金浸出的影晌 氨水浓度为2 .5m U L ,硫代硫酸钠浓度为5 0 g /L ,硫酸铜3g /L ,硫酸铵浓度分别为5 、9 、1 3 、 1 7 和2 1g ,L 时,试验结果如图5 所示。 堡 碍 丑 璐 娟 硫酸铵浓度, g L .1 图5 硫酸铵浓度对金浸出率的影响 F i g .5 E f k c to fc o n c e n t r a t i o no f N H 4 2 S 0 4o n k a c h i n gr a t eo fg o l d 由图5 可知,随着浸出体系中硫酸铵浓度的增 加,金的浸出率先逐渐升高,然后逐渐下降,硫酸 铵浓度在1 2g ,L 时,金的浸出率最大为6 6 .6 8 %, 这种现象与汤庆国等[ 1 ”采用氨性硫代硫酸盐体系 浸出难浸高砷金矿中硫酸铵用量影响金浸出的规律 一致。增加硫酸铵浓度能对金的溶解有促进作用, 可以抑制浸金副反应 4 、 5 和 9 的进行 8l C u N H 3 4 J 2 S 2 0 3 2 - 1 0 0 H ’_ 8 [ C u N H 3 2 ] 2 S 0 4 2 - 5 H 2 0 1 6 N H 3 9 加入 N H 4 2 s O 。不仅可以抑制硫代硫酸盐的氧 化和C u 2 s 、C u S 不溶物的生成,还可以增大游离氨 的浓度,因此适量的硫酸铵对金的浸出有促进作 用。但当用量过多时,硫酸铵由于是种强酸弱碱 盐,在水中容易水解,增加了溶液中S 0 4 2 一浓度, 又因为溶液中含有大量的钙离子,两者相互作用生 产C a s 0 4 沉淀,从而使金的浸出率下降。 4 .6 浸出时间对金浸出率的影响 通过前面的研究发现当氨水浓度为2 .5m 饥, 硫代硫酸钠浓度为5 0g ,L ,硫酸铜浓度3g ,L ,硫 酸铵浓度1 2g I L 时,金的浸出效果最佳,为6 6 .6 8 %, 适宜的浸出时间不仅影响着工业生产中浸出槽的数 量和运行成本的高低,而且还影响着金的最佳浸出 效果。当浸出时间为2 、3 、4 、5 和1 3h 时,试验 结果如图6 所示。 堡 静 弓了 嬲 嘲 段出时间,I I 图6 浸出时间对金浸出率的影响 F i g .6 E 雎c to fl e a c h i n gt i m eo nl e a c h i n gr a t e o fg o l d 从图6 可以看出,随着浸出时间的增加,冶炼 渣中金的浸出率逐渐升高,浸出2h ,金的浸出率 6 6 .6 8 %,浸出时间从2h 到3h ,金浸出率增加了 3 .8 9 %,继续延长浸出时间,金的浸出率增加缓慢, 当浸出时间延长至1 3h 时。金浸出率为7 5 .9 6 %。 为此,初步把浸出时间定为3h 。 3 结论 1 该炼渣中主要矿物为石英和方解石,次要 矿物有白云石、黄铁矿。载金矿物黄铁矿以微细粒 嵌布于脉石矿物中,主要嵌布于石英和碳酸盐中, 完全解离的黄铁矿较少。一7 4 斗m 粒级时,黄铁矿 的单体解离率仅为1 9 .2 5 %。有害物质有机碳含量 较高为0 .3 9 %。冶炼渣中的包裹金占6 1 .5 1 %,其中 4 9 .5 9 %赋存于黄铁矿和辰砂等硫化物中,游离金主 要以微细金的形式存在,占3 8 .3 8 %。冶炼渣属于嵌 布粒度细、含碳难处理的含金矿石。 2 通过对该冶炼渣进行硫代硫酸盐浸金的初 步研究,确定的浸出条件为液固比3 1 ;氨水 为2 .5m L 几,硫代硫酸钠浓度为5 0g /L ,硫酸铜为 3g /L ,硫酸铵为1 2g /L ,浸出时间为3h 时,金 的浸出率为7 0 .5 7 %。采用硫代硫酸钠回收该冶炼 渣中的金是可行的。 参考文献 [ 1 ] 周东琴,代淑娟.陕西某卡林型金矿选矿试验研究[ J ] 有色矿冶,2 0 0 9 ,2 5 2 2 0 _ 2 2 . 下转第8 2 页 万方数据 8 2 有色金属 选矿部分2 0 1 4 年第3 期 性材料的更新换代往往能将磁性能提高数倍,将极 大限度地提升永磁磁路的磁场性能。而对于电磁磁 路结构,日、美、英、德等国已研发成熟且广泛应 用低、高温超导磁体,但主要应用于闭合式高梯度 磁路结构中,2 0 世纪9 0 年代K H DH u m b o l d t W e d a gA G 公司研制成功的D E S C O S 鼓式开放式磁 路结构超导磁选机也由于采用低温超导源,冷却用 液氦消耗大,且使用条件苛刻,未能得到迸一步研 究与应用。随着目前高温超导技术的成熟完善,并 为突破第三代永磁磁性材料的性能极限,高效选别 储量巨大、分布极广的弱磁陛矿石或预选大块低品 位弱磁性矿石等,将高温超导技术引入开放式磁路 结构其应用潜力将十分巨大。 参考文献 [ 1 ] R o c h , C I o c k e t t .E v 0 1 u t i o no fm a g n e t i cm i Ⅱi n ga ts c r u b o a k [ J ] .E n 西n e e r i n ga n dM i I l i n gJ o u m a l ,1 9 3 3 ,1 3 4 7 2 4 1 2 4 4 . [ 2JJ 卸S v o b o d a .M a g n e t i ct e c l l f l i q u e s f o rt l l e 讹a t m e n t0 f m a t e r i a l s 【MJ .N e wY o r k S p r i n g e 卜V e d a g ,2 0 0 4 . [ 3 ] 尚红亮,史佩伟,王芝伟,等.c T .1 6 2 7 大型永磁磁滚 筒的研制及工业应用[ J ] .有色金属 选矿部分 ,2 0 1 2 5 6 7 6 9 ,7 3 . [ 4 ] B .R .桀尔卡齐.弱磁性矿石磁选法[ M ] .冶金工业部有 色金属工业管理局编译科译.北京冶金工业出版社, 1 9 5 8 . [ 5 ] 冉红想.多筒干式强磁选机的研制及应用[ J ] .有色金属 选矿部分 ,2 0 1 0 3 4 2 4 4 ,5 6 . [ 6 ] W 勰r n u 出HD .D E S C 0 s _ 带超导磁系高处理能力高 场强筒式磁选机[ J ] .刘宗林译.国外金属矿选矿, 1 9 9 1 2 l 一7 . [ 7 ] W 鹪m u t l l ,HD .7 1 1 I en e wm e d i u m i I l t e n s 畸d 1 1 J m t y p e p e 珊a n e n tm a 朗e t i c 鸵p a r a t o rP E R M OS 粕di t sp m c t i e a l 印曲c 幽舳s 【J j .M a 印e l i c 粕dE l e c 击c a lS e p 啪t i o n ,1 9 9 5 , 6 4 2 0 l 一2 1 2 . [ 8 ] 胡永会.细粒物料的干式磁选分析[ J ] .有色金属 选矿 部分 ,2 0 1 3 4 5 2 5 5 . 、 仓 仓 仓 命 僚 命 岔 岔 仓 仓 岔 僚 岔 仓 僚 命 岔 命 仓 仓 岔 岔 岔 仓 岔 岔 仓 岔 命 岔 岔 命 令 岔 上接第5 3 页 [ 2 ] 宋振国.某难选钼矿选矿工艺技术研究[ J ] l 有色金属 选矿部分 ,2 0 1 2 1 1 8 2 1 . [ 3 ] 刘守信,黄健芬,师伟红.云南某金矿选矿试验研究 [ J ] .矿冶,2 0 1 0 ,1 9 1 3 3 3 5 . 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