高锰酸钾氧化预处理某难浸金矿的研究.pdf

2 0 1 3 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 2 9 d o i 1 0 。3 9 6 9 ／i ．i s s n ．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 1 3 ．0 8 ．0 0 9 高锰酸钾氧化预处理某难浸金矿的研究 唐道文，储春利，王锐 贵州大学材料与冶金学院，贵阳5 5 0 0 2 5 摘要在酸性条件下以高锰酸钾为氧化剂，打开难浸金矿中金的硫化物、砷化物包裹，提高金浸出率。结 果表明，最佳的氧化预处理条件为高锰酸钾用量4 0g ／L 、液固比1 2 1 、H z S O t 初始浓度1 ．0m o l ／L 、氧 化温度8 0 ℃、氧化时间5h 。预处理后金浸出率可达8 7 ．7 5 ％。 关键词高锰酸钾；氧化预处理；难浸金矿；浸出率 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 3 0 8 0 0 2 9 0 3 S t u d yo nO x i d a t i o nP r e t r e a t m e n to fR e f r a c t o r yG o l dO r ew i t h P o t a s s i u mP e r m a n g a n a t e T A N GD a o w e n 。C H Uc h u n l i ，W A N GR u i S c h o o lo fM a t e r i a l sa n dM e t a l l u r g y ，G u i z h o uU n i v e r s i t y ，G u i y a n g5 5 0 0 2 5 ，C h i n a A b s t r a c t T h ep a c k a g eo fg o l ds u l f i d ea n da r s e n i cc o m p o u n di nr e f r a c t o r yg o l do r ew e r eb r o k e nw i t hp o t a s s i u mp e r m a n g a n a t ei na c i d i cc o n d i t i o nt oi m p r o v eg o l dl e a c h i n gr a t e ．T h er e s u l t ss h o wt h a tt h eo p t i m u m o x i d a t i o np r e t r e a t m e n tc o n d i t i o n si n c l u d ed o s a g eo fp o t a s s i u mp e r m a n g a n a t eo f4 0g ／L ，r a t i oo fl i q u i dt o s o l i do f1 2 1 ，i n i t i a lc o n c e n t r a t i o no fH 2S 0 4o f1 ．0m o l ／L ，o x i d a t i o nt e m p e r a t u r eo f8 0 ℃，a n do x i d a t i o n t i m eo f5h ．T h eg o l dl e a c h i n gr a t ei so v e r8 5 ％a f t e ro x i d a t i o np r e t r e a t m e n t ． K e yw o r d s p o t a s s i u mp e r m a n g a n a t e ，o x i d a t i o np r e t r e a t m e n t ；r e f r a c t o r yg o l do r e ；l e a c h i n gr a t e 随着金矿资源的大量开发，低品位难浸出金矿 已成为提取黄金的主要原料。在我国现已探明的黄 金地质储量中，难处理金矿约占1 ／4 。贵州是中国 的金矿大省，其中难浸金矿占9 0 ％以上L 1 ] ，矿石类 型属卡琳型金矿。其特点是矿石中金颗粒很细，并 被包裹于毒砂、硫化物、碳酸盐等载体矿物中，以不 可见金或次显微金状态存在，即使经过超细磨，采用 常规浸出，浸出率仍然不高，仅有1 0 ％左右[ 2 j 。 高锰酸钾是一种强氧化剂。本文利用高锰酸钾 可以迅速氧化分解矿石中金的载体硫化物、毒砂，打 开金的包裹，使金充分暴露出来，从而提高金浸出 率∞] 。本文以高锰酸钾为氧化剂，在酸性条件下对 贵州某难浸金矿进行氧化预处理，从而提高金的浸 收稿日期2 0 1 3 0 3 2 1 基金项目贵州省科学技术基金项目 黔科合J 字[ 2 0 1 0 3 2 0 0 3 作者简介唐道文 1 9 7 2 一 ，男，贵州贵阳人，硕士，副教授． 出率‘4 | 。 1试验原料与方法 1 ．1 试样原料 矿样来自黔西南某卡琳型难选冶金矿石。金属 矿物主要有黄铁矿、菱铁矿、白铅矿等；非金属矿物 主要是白云石和方解石；其它类矿物占3 ％左右。 矿样含金品位1 5 ．0 3g ／t ，化学成分 ％ S i O 2 4 ．9 6 、T F e6 ．7 5 、M g O1 2 ．2 1 、C a O2 5 ．5 4 、T i 0 2 0 ．0 4 、M n O0 ．2 9 、N a 2 00 ．0 3 6 、K 2 00 ．1 5 、S3 ．8 8 、 A s0 ．1 1 、其他2 6 ．0 3 。矿石中金主要赋存于硫化物 包裹中 占比8 1 ．5 ％ ，部分赋存于碳酸盐 o ．5 ％ 、 硅酸盐 1 0 ％ 矿物中，还有部分游离单体金 8 ％ 。 万方数据 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 3 年第8 期 金与硫化物、砷化物载金体是连生和包裹关系。 1 ．2 试验方法和仪器 金矿经破筛、球磨至一0 ．0 7 4m m 占9 5 ％以上， 再经高锰酸钾预氧化一氰化浸出、过滤。采用硫代 米蚩酮 T M K 分光光度法分析渣品位，并计算金浸 出率。主要仪器有S R J X 一4 1 3 A 马弗炉、J 昏1 电磁 搅拌器、7 2 2 型分光光度计等。 1 ．3 氧化反应机理 在溶液中有H 存在的情况下，高锰酸钾的还 原产物以M n 抖形式稳定存在，E M n O ；～／M n 2 一1 ．5 1V ，高于黄铁矿的氧化还原电位 0 ．8 0V ， 理论上可以氧化黄铁矿、毒砂口] ，其中铁被氧化成 F e 抖。而在中性或碱性溶液中，M n 2 和K M n O 。发 生归一反应[ 6 ] ，生成M n O 。沉淀包裹在矿石表面， 不利于后续的氰化浸金。因此，氧化预处理应在酸 性溶液中进行。 2试验结果与讨论 2 ．1 高锰酸钾用量对金浸出率的影响 氧化预处理固定条件反应时间5h ，反应温度 5 0 ℃，液固比1 2 1 ，硫酸初始浓度1 ．0m o l ／L ，机 械搅拌。氰化浸出固定条件液固比3 1 ，K C N 用 量1k g ／t ，p H 一1 1 ，常温磁力搅拌浸出2 4h 。高锰 酸钾用量对金浸出率的影响如图1 所示。 毋 、 锝 丑 型 硼 高锰酸钾用量， g L 。1 图1高锰酸钾用量对金浸出率的影响 F i g ．1 E f f e c to fd o s a g eo fp o t a s s i u m p e r m a n g a n a t eo ng o l dl e a c h i n gr a t e 由图1 可知，高锰酸钾从1 0g ／L 升至4 0g ／L 过程中，金浸出率显著提高；高锰酸钾用量超过 4 0g ／L 后，金浸出率反而有所下降。这是因为过量 的高锰酸钾与预处理体系中的M n 2 发生归一反 应，生成M n O 。沉淀附着在矿石表面，阻碍了后续 浸金反应的进行，同时残留在矿样中的高锰酸钾对 后续的氰化浸出造成了干扰，影响了金的浸出效果。 因此，选择高锰酸钾用量为4 0g ／L 。 2 ．2 液固质量比对金浸出率的影响 固定条件高锰酸钾用量4 0g ／L ，氧化时间 5h ，反应温度6 0 ℃，硫酸初始浓度1 ．0m o l ／L ，机 械搅拌，氰化浸出条件同前。矿浆液固质量比对金 浸出率的影响如图2 所示。 液崮比 图2 液固比对金浸出率的影响 F i g ．2 E f f e c to fr a t i oo fl i q u i dt os o l i do n g o l dl e a c h i n gr a t e 由图2 可知，液固比小于1 2 1 时，金浸出率 随着液固比的增加而提高，当液固比大于1 2 1 后 金浸出率反而降低。这是因为，随着液固比的增加， 矿浆的黏度降低，分子扩散速度升高，高锰酸钾氧化 的效果明显增强。而液固比过大时，导致矿浆浓度 和酸度降低，促进M n 2 十的归一反应，生成的M n O z 沉淀附着在矿石表面，阻碍了后续氰化浸出的进行。 因此液固比选择1 2 1 。 2 ．3 初始酸浓度对金浸出率影响 固定条件高锰酸钾用量4 0g ／L ，氧化时间 5h ，反应温度6 0 ℃，液固比1 2 1 ，机械搅拌，氰化 浸出条件同前。硫酸初始浓度对金浸出率的影响如 图3 所示。 由图3 可知，随着硫酸初始浓度的增加，金浸 出率也增大。当硫酸浓度为1 ．0m o l ／L 时金浸出率 达到最大值，继续增大硫酸初始浓度，金浸出率增加 趋于平缓，甚至有点微微下降。这是因为硫酸浓度 低时，矿样消耗一部分硫酸后使得矿浆的酸度不够， 导致反应生成的二价锰离子和高锰酸钾发生归一反 应，生成大量的M n O 沉淀，附着在矿石表面，阻碍 了后续的浸金反应。因此，本文选取初始硫酸浓度 为1 ．0m o l ／L 。 万方数据 2 0 1 3 年第8 期 有色金属 冶炼部分 h t t p H y s y l ．b g r i m m ．c n 3 1 零 、 祷 丑 燃 删 图3 初始硫酸浓度对金浸出率的影响 F i g ．3 E f f e c to fi n i t i a lv i t r i o lc o n c e n t r a t i o n o ng o l dl e a c h i n gr a t e 2 ．4 预处理温度对金浸出率的影响 固定条件反应时间5h ，高锰酸钾用量4 0g ／L ， 硫酸初始浓度1 ．0m o l ／L ，液固比1 2 1 ，机械搅拌， 氰化浸出条件同前。氧化反应温度对金浸出率的影 响如图4 所示。 图4 氧化温度对金浸出率的影响 F i g ．4 E f f e c to fo x i d a t i o nt e m p e r a t u r e o ng o l dl e a c h i n gr a t e 有图4 可知，随着反应温度的升高，金浸出率 快速增加。这是因为，氧化温度越高，矿浆中粒子的 扩散速度加快，反应活化能降低，加快了反应速率， 反应更充分。但是，如果反应温度过高则会增加不 必要的能源消耗，因此，氧化温度选取8 0 ℃。 2 ．5 氧化时间对金浸出率的影响 固定条件高锰酸钾用量4 0g ／L ，硫酸初始浓 度1 ．0m o l ／L ，液固比1 2 1 ，机械搅拌，氰化浸出条 件同前。反应时间对浸出率的影响结果见图5 。 由图5 可知，反应时间由1h 增加到5h ，金浸 出率逐渐升高，当氧化反应时间大于5h 后，金浸出 球 、 婚 丑 鲻 翎 图5 氧化反应时间对金浸出率的影响 F i g ．5 E f f e c to fo x i d a t i o nr e a c t i o nt i m eo n g o l dl e a c h i n gr a t e 率开始下降。这说明当氧化反应时间为5h 时，矿 样中的黄铁矿、毒砂已经氧化分解结束，金的包裹物 被完全打开。因此，氧化反应最佳时间为5h 。 2 ．6 验证对比试验 根据上述单因素试验结果，进行2 次综合验证 试验。氧化预处理条件高锰酸钾用量5 0g ／L ，氧 化时间5h ，反应温度5 0 ℃，液固比1 2 1 ，硫酸初 始浓度1 ．0m o l ／L ；氰化浸出条件液固比3 1 ， K C N 用量1k g ／t ，p H 一1 1 ，常温磁力搅拌浸出2 4 h 。原矿直接浸出金浸出率分别为1 4 ．0 6 ％和 1 3 ．6 4 ％，按上述条件进行氧化预处理后，金浸出率 分别为8 5 ．7 4 ％和8 7 ．7 5 ％。由此可见，经过高锰酸 钾氧化预处理后，被包裹的金完全打开[ 7 ] ，有利于后 续的氰化浸出，金浸出率大幅提高。 3结论 高锰酸钾氧化预处理可以充分打开主要的载金 矿物黄铁矿、毒砂的包裹。最佳的氧化预处理条件 是高锰酸钾用量4 0g ／L ，氧化时间5h ，硫酸初始 浓度1 ．0m o l ／L ，反应温度8 0 ℃，液固比1 2 1 ，机 械搅拌氰化浸出，金浸出率可达8 7 ．7 5 ％。 参考文献 [ 1 3 王学娟，刘全军．贵州水银洞低品位卡林型金矿矿石选 矿试验[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 0 7 5 2 8 3 1 ． [ 2 3 刘建中．贵州水银洞金矿床矿石特征及金的赋存状态 [ J ] ．贵州地质，2 0 0 3 ，2 0 1 3 0 3 4 ． F 3 3 李大江．化学氧化预处理难浸金矿研究进展[ J ] ．矿冶， 2 0 1 1 ，2 0 1 5 0 - 5 7 ． 下转第4 5 页 万方数据 2 0 1 3 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 5 胶粒可以趋向于吸纳铜原子，从而形成自由能更低、 更稳定的新胶粒集团或团簇。同时铜原子的半径小 于铝原子 铝、锌、镁、铜、铁、钛的原子半径分别为 0 ．1 4 3 、0 ．1 3 8 、0 ．1 6 0 、0 ．1 2 8 、0 ．1 2 6 、0 ．1 4 7n m ，这 将导致生成的新团簇形态趋于紧凑，更易于在熔体 中稳定存在。铁原子的半径比铝的小，A l ～F e 的原 子键强度大于A l A l ，在脉冲电场作用下，可能会导 致A l A l 胶粒进行重构时也会更容易吸纳铁原子， 形成新的团簇集团，以达到能量最低排布，而这些新 的、较稳定的团簇会在熔体中更容易地保留下 来㈣] 。 因此，在脉冲电流作用下使得铜、铁原子趋于均 匀分布在铝基体中，在冷却凝固过程中，在一定过冷 度下，团簇达到I 临界尺寸时就会长大形核。在7 系 铝合金熔体中，含有铜或铁的团簇作为晶胚，在形核 驱动力的作用下结晶长大成晶核，形成晶粒，导致合 金中一部分铜和铁元素包含在初生相中。由于合金 成分比例的限制，使得熔体凝固过程中固相前沿的 铜或铁的原子减少，减弱了凝固后期的共晶反应，从 而在凝固结束后抑制了晶界处铜和铁元素的偏析， 在一定程度上改善了基体组织。 3结论 7 0 7 5 铝合金熔体经过低能量脉冲电流处理可 以明显地改善铸态组织，抑制枝晶的生长，晶粒以均 匀等轴晶为主，合金中铜、铁元素的晶间偏聚现象有 效缓解，基体成分均匀，有利于后期均匀化热处理工 艺的优化。 参考文献 [ 1 ] 万里，邓运来，张云崖，等．A 1 一 7 ．8 ～9 ．0 Z n 一1 ．6 M g 一 1 ．o ～2 ．2 C u 合金铸态及其均匀化组织[ J ] ．中国有色 金属学报，2 0 1 0 ，2 0 9 1 6 9 8 1 7 0 4 ． [ 2 ] 吴承健，陈国良，强文江．金属材料学[ M ] ．北京冶金 工业出版社，2 0 0 5 ． [ 3 ] 刘波，王静松，于文涛，等．电脉冲孕育处理对A l l 8 ％S i 凝固过程及组织的影响E E l ／／朱鸿民．冶金研究 2 0 0 6 年 ，北京冶金工业出版社，2 0 0 6 2 3 7 2 4 0 ． [ 4 ] 何树先，王俊，孙宝德，等．高密度脉冲电流对A 3 5 6 铝 合金凝固组织的影响[ J ] ．中国有色金属学报，2 0 0 2 ，1 2 3 4 2 6 4 2 9 ． [ 5 ] Z u oY u b o ，C u iJ i a n z h o n g ，D o n gJ i e ，e t a l ．E f f e c to f l o wf r e q u e n c ye l e c t r o m a g n e t i cf i e l do nt h ea s c a s tm i c r o s t r u c t u r e sa n d m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f s u p e r h i g h s t r e n g t ha l u m i n u ma l l o y [ - J ] ．M a t e r i a l sS c i e n c ea n dE n g i n e e r i n gA ，2 0 0 5 ，4 0 8 1 7 7 1 8 0 ． [ 6 ] 庞磊，张兴国，郝海，等．7 0 5 0 铝合金晶粒细化的研究 [ J ] ．特种铸造及有色合金，2 0 0 7 ，2 7 6 4 7 9 4 8 1 ． [ 7 ] 陈鸿玲，傅高升，颜文煅．A I 一5 T i 一1 B - 0 ．5 R E 对A 3 5 6 铝 合金的细化效果[ J ] ．特种铸造及有色合金，2 0 0 8 ，2 8 1 0 7 9 5 - 7 9 7 ． [ 8 ] 王建中．电脉冲孕育处理技术研究及液态金属团簇结 构假说[ D ] ．北京北京科技大学，1 9 9 8 ． [ 9 ] 何树先．铝合金的熔体温度处理和电脉冲处理研究 [ D ] ．上海上海交通大学，2 0 0 2 ． [ 1 0 ] 周全，杨院生，唐军立，等．直流电流作用下A Z 9 1 D 镁 合金半固态等温处理过程中的组织演变[ J ] ．金属学 报，2 0 0 6 ，4 2 1 2 8 3 4 ． [ 1 1 ] 丁宏升，张永，姜三勇，等．脉冲电流影响合金熔体特 征及其凝固组织的研究进展[ J ] ．稀有金属材料与工 程，2 0 0 9 ，3 8 1 1 8 0 1 8 4 ． 上接第3 1 页 [ 4 ] 范斌．高锰酸钾对金氰化浸出率的影响[ J ] ．铀矿冶， 2 0 0 0 ，1 9 2 1 3 4 1 3 7 ． [ 5 ] 翟毅杰，李登新，王军，等．酸性条件下高锰酸钾预处理 氰化尾渣的试验研究[ J ] ．矿冶工程，2 0 1 0 ，3 0 3 6 6 6 9 ． [ 6 1 廖元双，鲁顺利，杨大锦．氰化提金及氧化剂强化浸金 过程机理研究[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 0 2 4 6 5 0 ． [ 7 ] 唐道文，杨聪，王锐，等．贵州某难浸金矿的热解实验研 究[ J ] ．贵金属，2 0 1 3 ，3 4 1 5 1 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