含金高砷高硫精矿综合回收有价金属.pdf

4 6 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 5 年第8 期 d o i l o ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 1 5 ．0 8 ．0 1 2 含金高砷高硫精矿综合回收有价金属 郭持皓，徐晓辉，常耀超，韦其晋，胡磊 北京矿冶研究总院，北京1 0 0 1 6 0 摘要采用二段焙烧一氯化挥发工艺从含金高砷高硫精矿中综合回收有价金属。结果表明，一段弱氧化 7 0 0 ℃，二段强氧化8 5 0 ℃条件下，砷和硫的脱除率分别到9 7 ．6 ％和9 9 ％；在烧渣磨矿粒度一o ．0 3 8m m 占7 3 ％、配5 ％C a C l 。、2 ％膨润土制团后在12 5 0 ℃氯化焙烧2h 的条件下，金、银、铅、锌的挥发率分别 为9 6 ．5 ％、7 3 ．3 ％、9 4 ．6 ％和7 5 ．3 ％，球团铁品位在6 0 ％以上，球团强度 25 0 0N 。 关键词含金高砷高硫精矿；二段焙烧；脱砷；氯化挥发；铁球团 中图分类号T F 8 0 3 ．2文献标志码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 【2 0 1 5 1 0 8 一0 0 4 6 一0 4 C O m p r e h e n s i V eR e c o V e r yo fV a l u a b l eM e t a l sf r O m G o l d b e a r i n gH i g h a r s e n i cS u l f u rC O n c e n t r a t e s G U OC h i h a o ，X UX i a o h u i ，C H A N GY a o c h a o ，W E IQ i j i n ，H U B e | j i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n g ＆M e t a l I u r g y ，B e 订i n g1 0 0 1 6 0 ，C h i n a A b s t r a c t V a l u a b l em e t a l sw e r ec o m p r e h e n s i v e l yr e c o v e r e df r o mg o l d - b e a r i n gh i g h a r s e n i cs u l f u r c o n c e n t r a t e sw i t hh i g h t e m p e r a t u r et w o s t a g er o a s t i n gf o l l o w e db yc h l o r i d ev o l a t 订i z a t i o n ．T h er e s u l t s s h o wt h a ta r s e n i ca n ds u l f u rr e m o v a Ir a t ei s9 7 ．6 ％a n d9 9 ％r e s p e c t i v e I yu n d e rt h eo p t i m u mt w o s t a g e r o a s t i n gc o n d i t i o n si n c l u d i n g7 0 0 ℃w e a ko x i d a t i o na t m o s p h e r ef o rt h ef i r s ts t a g ea n d8 5 0 ℃ o x i d a t i o n a t m o s p h e r ef o rt h es e c o n ds t a g e ． V o l a t i “z a t i o nr a t eo fg o l d ，s i l v e r ， l e a da n dz i n ci s9 6 ．5 ％， 7 3 ．3 ％， 9 4 ．6 ％a n d7 5 ．3 ％r e s p e c t i v e l y ，i r o np e l l e t sc o m p r e s s i v es t r e n g t hi s 25 0 0Na b o v ew i t hi r o ng r a d eo f6 0 ％ a b o v eu n d e rt h eo p t i m u mc h l o r i d ev o l a t i l i z a t i o nc o n d i t i o n si n c l u d i n gg r i n d i n gs i z eo fc a l c i n eo f7 3 ％一 0 ．0 3 8m m ，C a C l 2d o s a g eo f5 ％，b e n t o n i t ed o s a g eo f2 ％，c h l o r i d er o a s t i n gt e m p e r a t u r eo f12 5 0 ℃，a n d t i m eo f2h ． K e yw o r d s g o l d _ b e a r i n gh i g h a r s e n i cs u l f u rc o n c e n t r a t e s ；t w o s t a g er o a s t i n g ； a r s e n i cr e m o v a l ；c h l o r i d e v 0 1 a t i l i z a t i o n ；i r o np e l l e t 有色金属矿的选矿或冶金尾砂经二次浮选分离 出脉石后可获得含金高砷高硫精矿，该精矿通常含 硫、铁均大于4 0 ％，含砷大于1 ％，含金2 ～8g ／t ，并 富含有银、铜、铅、锌等有价金属。该精矿采用二段 焙烧工艺脱砷脱硫[ 1 。1 可获得含铁大于6 0 ％的烧 渣，该烧渣可作为炼铁原料或者湿法提取金、银、 铜[ 5 1 6 ] 后去炼铁，再或者把烧渣配入铜熔炼炉来回收 金、银[ 7 ’10 1 。烧渣直接炼铁方案既不能回收有价金 属，又降低了烧渣的品质，影响售价；烧渣湿法提取 金、银、铜后炼铁，该法虽能回收金、银、铜等金属，但 回收率低，并且处理后烧渣还达不到铁精粉国家标 准；烧渣配入铜熔炼炉可综合回收金、银、铜、铅等有 收稿日期2 0 1 5 一0 3 一0 5 基金项目国家高技术研究发展计划 8 6 3 计划 项目 2 0 1 1 A A 0 6 A 1 0 4 作者简介郭持皓 1 9 7 8 一 ，男，江苏徐州人，硕士，高级工程师． 万方数据 2 0 1 5 年第8 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 4 7 价金属，并且金、银的回收率高，但烧渣中的铁不能 回收，并且降低铜回收率。针对上述工艺存在的问 题，本文提出一种新工艺n 1 | ，在高效回收有价金属 的条件下，同时生产高品质的铁球团。 1试验 1 ．1 原料 试验原料为某矿山的含金高砷高硫精矿，精矿 中的主要物相是硫铁矿，含金7 ．4 8g ／t 、银4 5 ．1 g ／t ，其他主要成分 ％ C uO ．0 2 7 、P b0 ．3 6 、Z n 0 ．4 2 、F e4 2 ．6 7 、S4 8 ．5 7 、A s1 ．4 0 、CO ．2 8 、C a O o ．9 4 、M g Oo ．1 0 、A 1 2 0 3o ．2 7 、S i 0 23 ．1 8 ，精矿粒度 一O ．1 5m m 占9 6 ．2 ％。 1 ．2 试验设备和试剂 主要试验设备马弗炉、T J 一1 4 0 0 C 高温气氛管 式炉、振磨机、圆盘制粒机、回转窑、W D S 一1 0 型电子 式拉 压 力试验机等。 主要试剂膨润土、氯化钙、氯化钠等。 1 ．3 试验方法 焙烧脱砷试验取精矿1 0 0g 按照文献[ 1 2 ] 的 方法进行两段焙烧，焙烧结束后取出烧渣、冷却后称 重，计算精矿焙烧后的质量损失，分析烧渣中硫和 砷，并计算脱砷率与脱硫率。 氯化挥发试验烧渣磨至一定粒度后加入膨润 土和氯化剂 氯化钙 在圆盘制粒机上制粒，生球在 马弗炉中2 5 0 ℃下烘干半小时后送人硅钼棒回转窑 中氯化挥发。熟球强度采用w D S - 1 0 型电子式拉 压 力试验机测定。 2试验结果与讨论 2 ．1 焙烧脱砷试验 2 ．1 ．1 温度的影响 试验条件固定一段弱氧化焙烧温度为7 0 0 ℃， 在7 0 0 ～9 0 0 ℃范围内改变二段氧化焙烧温度，考察 砷、硫脱除率；另外，固定二段氧化焙烧温度为8 5 0 ℃，在6 5 0 ～8 0 0 ℃范围内改变一段弱氧化焙烧温 度，考察砷、硫脱除率，试验结果见表1 。 从表1 可知，砷的脱除率主要取决于一段弱氧 化气氛焙烧温度，当一段焙烧温度超过6 5 0 ℃以上 时，烧渣中砷可脱除到o ．0 7 ％以下。第二段焙烧温 度对脱砷、脱硫率影响不大，但为充分回收热量，应 尽可能地提高第二段温度。选定7 0 0 ℃和8 5 0 ℃分 别为第一段和第二段焙烧的温度。 表l两段焙烧温度对砷、硫脱除率的影响 T a b l e1E f f e c to fO x i d a t i o nr o a s t i n gt e m p e r a t u r e o nr e m o v a lr a t eo fa r s e n i ca n ds u l f u r 2 ．1 ．2 碱性脉石 氧化钙 影响 向精矿中配入一定量的碳酸钙，将精矿中钙含 量 以C a 0 计 分别提高至1 ．5 5 ％、2 ．6 5 ％和 3 ．6 5 ％。将配钙后的精矿在马弗炉中进行弱氧化气 氛下焙烧试验，考察碱性脉石对焙烧脱砷、硫的影 响，结果见表2 。 表2 钙配入量对砷、硫脱除率的影响 T a b l e2E f f e c to fc a l c i u md o s a g eo nr e m o V a l r a t eo fa r s e n i ca n ds u I f u r 从表2 可看出，随着钙含量的增加，砷、硫脱除 率都有所降低。但脱砷率降低不大，当C a O 含量为 3 ．6 5 ％时，渣含砷o ．1 ％。钙的固硫作用比较明显， 当C a O 含量为3 ．6 5 ％时，烧渣含硫可提高到2 8 ％ 左右。 2 ．2 氯化挥发试验 考察氯化温度、时间、氯化剂用量等因素对烧渣 中有价金属挥发的影响。1 2 ．2 ．1 挥发温度 取两段焙烧7 0 0 ／8 5 0 ℃烧渣，配入5 ％的C a C l 与2 ％的膨润土，制团烘干后在不同温度条件下氯 化挥发2h ，不同氯化温度下烧渣中各元素的挥发 率见表3 。 万方数据 4 8 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 5 年第8 期 表3 氯化温度试验结果 T a b l e3R e s u l t s0 fc h l O r i d er o a s t i n gt e m p e r a t u r e o nv o l a t i l i z a t i o nr a t e 温度／℃球团产率／％ 挥发率／％ A u 5 6 ．0 8 1 ．8 9 6 ．3 9 6 ．7 9 6 ．7 Z n 6 2 ．8 7 3 ．9 8 1 ．6 7 7 ．O 7 8 ．5 表3 表明，主要有价金属金、银、锌的挥发率均 随温度的升高而升高，金、银的挥发率在11 0 0 ～ 12 0 0 ℃迅速提高，但12 5 0 ℃以后基本稳定。因 此，氯化焙烧的温度选定为12 5 0 ℃。 2 ．2 ．2 挥发时间 取7 0 0 ／8 5 0 ℃烧渣，配人5 ％的C a C l 与2 ％的膨 润土，制团烘干后在12 5 0 ℃焙烧不同时间，考察氯 化时间对烧渣中各元素挥发率的影响，结果见表4 。 表4 氯化时间条件试验结果 T a b l e4E f f e c to fc h l o r i d er o a s t i n gt i m e o nv o l a t i l i z a t i O nr a t e 氯化时间／h球团产率／％ 挥发率／％ A u 8 9 ．0 9 1 ．1 9 6 ．7 9 5 ．7 Z n 7 7 ．1 8 1 ．6 7 7 ．O 7 8 ．6 从表4 可知，焙烧时间对金的挥发率影响比较明 显，在O ～2h 随时间的延长而升高，2h 后基本稳定。 银与锌的挥发率随时间的延长变化不大。因此，从回 收金的角度考虑，控制氯化挥发时间为2h 。 2 ．2 ．3 氯化剂用量 取7 0 0 ／8 5 0 ℃烧渣，分别配入不同比例的C a C l 与2 ％的膨润土，制团烘干后在l2 5 0 ℃焙烧2h ，不 同氯化钙配人量时烧渣中各组分的挥发率见表5 。 表5 氯化钙用量条件试验结果 T a b I e5E f f ∞to fc h l o r i d ed o s a g e o nv o l a t i z a t i o nr a t e C a C l 2 ／％球团产率／％ 挥发率／％ A u A g Z n 9 7 ．6 1 9 6 ．6 2 9 5 ．1 3 9 5 ．1 3 9 5 ．0 0 4 6 ．4 6 3 ．3 6 5 ．O 7 5 ．1 7 1 ．3 从表5 可见，金的挥发率随C a C l 。配人量的增 大变化不大，而银与锌的挥发率则随C a C l 配人量 的增大明显增加，至C a C l 。配人量超过5 ％后基本稳 定，而金的回收率反而有所下降，综合考虑确定 C a C l z 配入量为5 ％。 2 ．2 ．4 球团性能试验 分别对烧渣振磨不同时间，得到不同粒度的烧 渣，然后进行配料造球和氯化挥发。试验条件 C a C l 。配入量5 ％、膨润土加入量2 ％、氯化温度 12 5 0 ℃、时间2h 。考察不同磨矿粒度下的生球与 熟球强度，结果见表6 。 表6 磨矿粒度对球团强度的影响 T a b l e6E f f e c to fg r i n d i n gs i z eo fc a l c i n eo nc o m p r e s s i v es t r e n g t ho fp e e t 6 0 ．3 2 8 1 ．6 4 9 4 ．9 5 9 5 ．7 7 ～l O O 8 2 ．5 9 2 ．3 8 9 8 ．6 2 9 8 ．9 3 ～1 0 0 49 6 0 80 0 0 59 2 0 55 5 0 42 3 0 从表6 可知，磨矿粒度对球团强度影响很大，磨 矿粒度越细，生球落下强度越高，在磨矿1 0s 后，生 球落下强度即大幅度提高，5 0 0m m 落下次数达到 1 0 次，熟球的抗压强度也增至80 0 0N 。随着磨矿 粒度的进一步变细，生球落下强度进一步提高，但熟 球抗压强度反而有所下降。因此，烧渣磨矿粒度选 择一O ．0 3 8m m 占7 3 ％。 2 ．2 ．5 综合试验 通过上面的条件试验，确定如下综合试验条件 7 0 0 ／8 5 0 ℃二段焙烧的烧渣磨矿至一o ．0 3 8m m 占 7 3 ％、C a C l z 配人量5 ％、膨润土配人量2 ％、水 2 0 ％、球团粒径l o ～2 0m m 、氯化温度12 5 0 ℃、时 间2h 。综合试验结果如表7 所示。 万方数据 2 0 1 5 年第8 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 4 9 表7 表明，有价金属挥发率稳定，主要有价金属 金、银、铅、锌的挥发率分别为9 6 ．5 ％，7 3 ．3 ％， 9 4 ．6 ％和7 5 ．3 ％。铁的平均品位在6 1 ．2 ％，渣中残 留氯平均为o ．0 2 8 ％，硫平均为o ．0 0 4 ％，硫和氯基 本挥发完全。而铁的挥发损失较小，平均为1 ．1 ％。 砷挥发率低，平均1 6 ．5 ％，主要因为两段焙烧时砷 已脱至O ．0 5 ％，球团中最终砷平均在o ．0 4 ％左右。 球团强度经测定9 0 ％ 50 0 0N ，符合铁球团的标 准要求。 3 推荐工艺流程 根据上述试验结果，推荐采用图1 的工艺流程 来处理含金高砷高硫精矿。 图l F i g ．1 排空滤饼 滤液 T T 包监金星蛩凰监组蟹 综合回收有价金属原则工艺流程图 P r i n c i p l ep r o c e s sn o wf b rc o m p r e h e n s i V e r ∞o v e r yo fv a l u a b I em e t a I s 4结论 1 在二段焙烧过程中砷、硫的脱除主要受焙烧 气氛和温度的影响。在7 0 0 ℃弱氧化气氛和8 5 0 ℃ 强氧化气氛下，烧渣中砷和硫的脱除率分别为 9 7 ．6 ％和9 9 ％，砷脱除到0 ．0 5 ％，硫脱除到 O ．7 4 ％。 2 精矿中钙含量的增加会降低砷、硫的脱除率， 砷脱除影响不大，硫脱除影响很大，是由于钙固硫造 成的。 3 在7 0 0 ／8 5 0 ℃二段焙烧的烧渣磨矿至 一0 ．0 3 8m m 占7 3 ％、C a C l 配人量5 ％、膨润土配人 量2 ％、氯化温度12 5 0 ℃、时间2h 的条件下，金、 银、铅、锌的挥发率分别为9 6 ．5 ％、7 3 ．3 ％、9 4 ．6 ％、 7 5 ．3 ％，渣中氯、硫基本挥发完全，铁的挥发损失较 小，产品球团铁品位6 0 ％以上，强度 25 0 0N ，完 全符合铁球团的标准。 参考文献 [ 1 ] 吴桂荣，李伟达．含砷硫精矿制酸问题的探讨[ J ] ．硫酸 工业，2 0 0 9 6 1 8 2 2 ． [ 2 ] 郭国清．黄麦岭工程硫铁矿还原焙烧技术特点[ J ] ．硫 磷设计与粉体工程，1 9 9 7 4 3 8 3 9 ． [ 3 ] 姚群，戴升弘．波立登脱砷技术对硫砷金精矿的预处理 [ J ] ．有色冶炼，1 9 9 4 ，2 8 2 4 7 ． [ 4 ] 陈庚源．从高砷硫金矿中提取金[ J ] ．有色金属 冶炼部 分 ，1 9 9 8 2 2 9 3 2 ． [ 5 ] 常耀超，王云，余群波．制酸烧渣综合回收铜钴实验 [ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 0 5 1 2 一1 4 ． [ 6 ] 徐盛明，肖克剑，汤志军．康家湾含砷金硫精矿烧渣提 金工艺[ J ] ．湖南有色金属，1 9 9 1 ，7 1 2 6 3 0 ． [ 7 ] 张顺应．康家湾含砷金硫精矿提金工艺的研究进展与 评述[ J ] ．湖南有色金属，2 0 0 3 ，1 9 1 1 4 1 6 ． [ 8 ] 徐盛明，张传福，赵天从．水口山含金硫精矿的处理方 案浅析[ J ] ．黄金，1 9 9 3 ，1 4 7 2 4 2 7 ． [ 9 ] 肖克剑，谢葆琦．从含砷金硫铁矿中综合回收砷硫[ J ] ． 湖南有色金属，1 9 9 3 ，9 3 1 6 9 1 7 3 ． [ 1 0 ] 戴升弘，陈锦安．天马山硫砷金精矿焙砂处理工艺的 选择[ J ] ．有色冶炼，1 9 9 8 ，3 2 7 4 7 ． [ 1 1 ] 常耀超，徐晓辉，王云．硫铁矿烧渣氯化焙烧扩大试验 研究[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 3 1 0 1 3 ． [ 1 2 ] 李大江，王云，袁朝新．含砷难处理精金矿预氧化工艺 对比试验[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 2 5 4 0 一4 2 ． 孥| 吸一 霜一 簋- ．夺懈l 魁点 万方数据