循环流态化焙烧在金精矿两段焙烧中的设计与应用.pdf

3 0 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 6 年第1 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 1 6 ．0 1 ．0 0 9 循环流态化焙烧在金精矿两段焙烧中的设计与应用 李云1 ，张立征2 ，魏晋3 ，王云1 ，刘洪晓4 1 ．北京矿冶研究总院，北京1 0 0 1 6 0 ；2 ．招金矿业股份有限公司，山东招远2 6 5 4 0 0 ； 3 ．招远市招金金合科技有限公司，山东招远2 6 5 4 0 0 ；4 ．新疆星塔矿业有限公司，新疆托里8 3 4 5 0 0 摘要难处理复杂金精矿采用两段焙烧提金工艺流程中，一段炉采用流化床沸腾焙烧脱砷，二段炉采用 循环流态化焙烧脱硫。生产实践表明，该组合形式生产出的焙砂的质量明显优于常规的第二段氧化焙 烧采用沸腾流化床焙烧炉，同时焙砂的金氰化浸出率提高了2 ～3 个百分点。 关键词难处理金精矿；流化床沸腾焙烧；循环流态化焙烧；提金；两段焙烧 中图分类号T F 8 3 1 文献标志码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 6 0 1 0 0 3 00 4 D e s i g na n dA p p l i c a t i o no fC i r c u l a t i n g T w o s t a g eR o a s t i n gP r o c e s so f F l u i dB e dT e c h n o l o g yo n G o l dC o n c e n t r a t e L IY u n l ．Z H A N GL i z h e n 9 2 ，W E IJ i n 3 ，W A N GY u n l ，L I UH o n g x i a 0 4 1 ．B e i 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 l u r g y ，B e i j i n g1 0 0 1 6 0 ，C h i n a ； 2 ．Z h a o j i nM i n i n gC oL t d ，Z h a o y u a n2 6 5 4 0 0 ，S h a n d o n g ，C h i n a5 3 ．Z h a o y u a nC i t yZ h a o j i nJ i n h eS c i e n c ea n dT e c h n o l o g yL t d ，Z h a o y u a n2 6 5 4 0 0 ，S h a n d o n g C h i n a 4 ．X i n j i a n gX i n g t aK u a n g y eC o ．L t d ．，T u o l i8 3 4 5 0 0 ，X i n j i a n g ，C h i n a A b s t r a c t An e wt y p eo ft w os t a g er o a s t i n gp r o c e s st op r e t r e a tr e f r a c t o r yg o l dc o n c e n t r a t ew a sp r o p o s e d w i t ht h ef i r s ts t a g ea d o p t i n gf l u i d i z e db u b b l i n gb e d B F B r o a s t i n gt or e m o v ea r s e n i ca n dt h es e c o n ds t a g e a d o p t i n gc i r c u l a t i n gf l u i d i z e db e d C F B r o a s t i n gt or e m o v es u l f u r ．P l a n tp r a c t i c es h o w st h a tq u a l i t yo f c a l c i n eo b t a i n e df r o mt h i sn e wc o m b i n a t i o na p p a r e n t l yo u t p e r f o r m e dt h a t o fc o n v e n t i o n a lc o m b i n a t i o n w h e r et h es e c o n ds t a g ea p p l i e sB F Ba sw e l l ，a n dg o l dc y a n i d a t i o nl e a c h i n gr a t ec a nb ei m p r o v e db y2 ～3 p e r c e n tp o i n t ． K e yw o r d s r e f r a c t o r yg o l dc o n c e n t r a t e ；f l u i d i z e db e dr o a s t i n g ；c i r c u l a t i n gf l u i db e dr o a s t i n g ； g o l de x t r a c t i o n ；t W O s t a g er o a s t i n g 1强化焙烧工艺流程 目前生产中的复杂金精矿两段焙烧均采用常规 的沸腾焙烧炉并联组合形式，在第一段沸腾炉内还 原气氛焙烧脱砷产生的三氧化二砷作为白砷产品， 在第二段沸腾炉内氧化焙烧脱硫产生的二氧化硫烟 气制硫酸。两段焙烧提金工艺流程可以实现金、砷、 硫资源的综合回收利用口。3 j 。 本项目中，针对难处理金精矿的特点，将循环流 态化焙烧技术Ⅲ引入两段焙烧中，将一段流化床沸 腾焙烧脱砷后的焙烧矿采用循环流态化床进行强化 焙烧脱硫，以便提高焙烧矿中金的氰化浸出回收率 以及降低浸出药剂的消耗[ 5 。7 ] ，具体工艺流程如图1 所示。 收稿日期2 0 1 5 - 0 70 6 基金项目“十二五”国家科技支撑计划项目 2 0 1 2 B A B 0 8 8 0 4 ；国土资源部公益性行业科研专项 2 0 1 2 1 1 0 6 9 0 2 作者简介李云 1 9 7 1 一 ，男，安徽太湖人，硕士，教授级高级工程师． 万方数据 2 0 1 6 年第1 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 3 1 精矿矿浆 图1难处理金精矿两段强化焙烧工艺流程 F i g ．1 F l o w s h e e to ft w o - s t a g er e i n f o r c e dr o a s t i n gf o rr e f r a c t o r yg o l dc o n c e n t r a t e 循环流态化焙烧在金精矿两段焙烧中的应用的 优点凹] 1 原料适应性强，而且焙烧强度较大，炉膛 截面积相对较小；2 矿物中的有机炭燃烧完全，消除 了后续氰化过程中“劫金”的影响；3 操作气速相对 较高，气固返混强烈，载金硫化物等包裹金矿物焙烧 反应充分，焙烧后产生多孔结构的焙砂，包裹金暴露 充分易被氰化浸出。 两段强化焙烧工艺流程主要特点为1 一段焙 烧炉与二段焙烧炉分别为独立的焙烧收尘配置，烟 气只是在电收尘后合并；2 一段焙烧后的焙烧矿与 烟尘均通过气力输送至二段循环流态化焙烧炉；3 一段沸腾流化床焙烧矿全部实现“二次焙烧”。 2 两段强化焙烧收尘工艺参数 2 ．1 金精矿元素化学分析 原料金精矿粒度为一0 ．0 7 4m m 占9 0 ％，金、银 品位分别为3 5 ．8 、1 5g ／t ，多元素分析结果 ％ S 2 3 ．8 0 、F e1 2 ．1 7 、A s2 ．3 5 、S b0 ．1 2 、M g O0 ．6 8 、C a 0 2 ．8 7 。 金精矿中除可见自然金外，金的主要载体矿物 为黄铁矿、毒砂、辉锑矿。金精矿中自然金粒度变化 范围大，最大颗粒长径接近0 ．2 0m m ，最小颗粒不 到0 ．0 0 5m m 。黄铁矿的产出粒度主要分布在 0 ．0 0 5 ～0 ．0 7 4m m ，毒砂的产出粒度主要分布在 0 ．0 0 5 ～0 ．0 4 3m m 。 2 ．2 设计参数 金精矿两段强化焙烧收尘设计参数如下。金精 矿处理量2 0 0t ／d 、进料矿浆浓度6 8 ％、海拔高度 15 0 0I T I 、平均温度1 3 ．5 ℃、精矿堆密度i ．4 5t ／m 3 、 精矿真密度3 ．2t ／m 3 。一段焙烧收尘焙烧温度 5 8 0 ℃、15 旋风收尘器5 6 0 ℃／5 4 0 ℃、18 表冷器 5 2 0 ℃／3 8 0 ℃、15 电收尘器3 6 0 ℃／3 2 0 ℃。二段焙 烧收尘焙烧温度6 8 0 ℃、2 。旋风收尘器6 6 0 ℃／ 6 4 0 ℃、2 。表冷器6 4 0 ℃／3 8 0o C 、24 电收尘器3 6 0 ℃／3 2 0 ℃。 风量与烟气量按如下参数计算计算。 1 一段焙烧炉还原焙烧，供风量按理论风量的 8 0 ％计算，即每吨精矿8 9 5m 3 标态，下同 ，一段炉 空气用量为74 5 8 ．3 3m 3 ／h ，一段炉产生的烟气量为 1 25 0 0r n 3 ／h 2 二段循环流态化炉进行氧化焙烧，当空气富 裕1 ．2 5 时需要空气23 2 3 ．5 0m 3 ／h ，循环流态化焙 烧产生的烟气量为40 1 1I T l 3 ／h ； 3 一段流态化沸腾炉烟尘量按焙烧矿的5 0 ％ 进行计算，烟尘量合计为4 ．2t ／h ，烟尘堆密度o ．8 t ／m 3 ，真密度2 ．2t ／m 3 ，平均温度1 7 0 ℃。 3 主要设备的计算与选型 3 ．1 一段炉底风机与沸腾焙烧炉 3 ．1 ．1 一段炉底风机 按照夏季温度3 0 ℃，考虑管道系统漏风以及操 作因素等，将风机选型留有富余3 5 ％。选择的罗茨 鼓风机为流量2 3 7m 3 ／m i n 、升压2 4 ．5k P a 、功率 1 8 5k W 、电机变频控制。 3 ．1 ．2 一段沸腾焙烧炉 炉膛设计线速度为0 ．4 5m ／s 工况 ，进入 N o ．1 段炉空气量74 5 8 ．3 3I T l 3 ／h ，N o ．1 段炉的出 口烟气流量1 25 0 0m 3 ／h ，所以平均烟气量99 7 9 ．1 1 m 3 ／h ，下部炉膛平均温度5 8 0 ℃，炉膛 下部 平均 压力40 0 0P a 正压 ，计算出的一段炉炉膛面积为 万方数据 3 2 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 16 年第i 期 2 4 ．5m 2 ，设计取2 8m 2 ，即一段炉膛内径0 6 ．0m 。 3 ．2 二段炉底风机与循环流态化焙烧炉 第二段焙烧炉采用循环流态化焙烧炉，罗茨风 机鼓风量计算值为6 5m 3 ／m i n 。选择的罗茨鼓风机 为流量8 3 ．3m 3 ／m i n 、升压3 9 ．2k P a 、功率9 0k W 、 电机变频控制。循环流态化焙烧炉采用直筒式结 构，下部为密相焙烧区，上部为稀相焙烧区，焙烧需 要的空气量为18 5 8 ．8m 3 ／h ，烟气流量40 1 1m 3 ／h 。 稀相区炉膛设计工况线速度1 ．5 0m ／s ，按风量7 5 ％ 进入炉底计算，得到二段循环流态化焙烧炉膛面积 为1 ．7 5m 2 ，故设计取二段炉膛内直径为1 ．5 0m 。 据此核算上部稀相段工况线速度，计算结果为2 ．4 6 m ／s ，可以满足要求。 3 ．3 一段烟尘气力系统 一段烟尘输灰系统，输送水平距离L 一2 5m ，输 送高度H 一1 5m 。一段烟尘气力输送[ 4 ] 至二段循 环流态化焙烧炉进行再焙烧。 1 气力输送设备选型要求一段沸腾焙烧炉产 生的所有烟尘经过气力以连续输送方式输送至循环 流态化焙烧炉，且烟尘进人循环流态化焙烧炉时不 影响其炉内部运行工况，所以设计从二次风E l 标高 处进入炉内； 2 根据烟尘量以及操作要求，设计采用稀相气 力输灰系统较合适，选用材质为Q 2 3 5 的料封泵 L F B - 1 5 0 ； 3 在料封泵进口处设计烟尘过渡仓，一段沸腾 焙烧收尘系统的表冷器烟尘与电收尘器烟尘经过刮 板输送机送至料封泵进E l 处的中间过渡仓，再气力 输送送至循环流态化焙烧炉接口； 4 输送风机选择罗茨风机供气，风量1 1 m 3 ／m i n ，升压5 8 ．8k P a ，电机功率1 8 ．5k W 。 4 生产实践与设计的创新 4 ．1 生产应用 难处理金精矿两段强化焙烧与常规的沸腾炉两 段焙烧提金工艺生产技术指标比较结果见表1 。 表1两段强化焙烧与流化床沸腾焙烧提金工艺指标比较 T a b l e1 T e c h n i ci n d e xc o m p a r i s o no fg o l de x t r a c t i o nb yt w o - s t a g er e i n f o r c e dr o a s t i n g 注14 金精矿金品位3 5g ／t ，渣金品位2 ．9 5g ／t ，焙砂产率8 5 ％；29 金精矿金品位3 2g ／t ，渣金品位3 ．2 0g ／t ，焙砂产率8 5 ％。 4 ．2 工艺设计创新 1 在难处理金精矿两段焙烧提金工艺中，第二 段炉采用循环流态化焙烧技术，焙烧得到了进一步 的强化，烧渣中金更容易浸出； 2 采用两个独立的焙烧收尘系统，有利于金精 矿冶炼提金生产的组织与管理； 3 一段流化床沸腾焙烧烟尘经过返灰气力输送 系统全部返至二段循环流态化焙烧炉进行再焙烧， 实现了真正流程上的“两段”焙烧，一段烟尘再进行 强化焙烧，其脱硫脱砷完全，金的浸出率明显提高， 解决了现有两段流化床沸腾焙烧生产装置中由于烟 尘焙烧质量差、其残留的硫砷较高而严重影响金浸 出的问题。 5结论 1 难处理金精矿两段焙烧流程中，第二段焙烧 炉采用循环流态化强化焙烧，产出的焙砂残硫、残炭 显著低于常规沸腾焙烧炉焙烧效果，产出的焙砂金 的氰化浸出率提高2 ～3 个百分点左右，渣金降至 2 ．5 ～3 ．5g ／t ，而目前运行的两段焙烧渣金品位平 均为4 ～6g ／t 。 2 现有复杂金精矿两段焙烧提金冶炼厂进行两 段循环流态化强化焙烧技术改造是提高企业经济效 益、技术装备升级的有效途径，值得借鉴与推广。 参考文献 E 1 ] 黄强，译．金矿石和精矿处理的最新进展[ J ] ．国外黄金 参考，1 9 9 9 3 ／4 2 9 3 3 ． E 2 ] 中国核学会铀与金编辑部．金提取化学E M ] ．北京 中国核学会铀与金编辑部，1 9 9 6 1 4 9 1 5 3 ． E 3 ] 黄礼煌．金银提取技术[ M ] ．2 版．北京冶金工业出 版社，2 0 0 9 2 7 4 - 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