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1 4 有色金属 冶炼部分 2 0 0 9 年1 期 循环流态化焙烧技术处理低硫精矿 李云，王云，袁朝新，孙留根 北京矿冶研究总院冶金所，北京1 0 0 0 4 4 摘要采用循环流态化焙烧技术预处理低硫金精矿与低硫铜精矿，再进行氰化提金或酸浸提铜。结果表 明，对含铜含砷低硫金精矿，铜的浸出率达8 9 ％，金的浸出率达9 3 ％，对低硫铜精矿，焙烧温度为5 8 0 ～ 6 3 0 “ C ，铜的酸浸出率能达9 8 ％以上，焙砂固硫率达8 0 ％以上。 关键词难处理矿石；低硫精矿；循环流态化；焙烧 中图分类号T F 8 3 1 文献标识码A 文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 0 9 0 1 0 0 1 4 0 4 S t u d yo nC i r c u l a t i n gF l u i dB e dR o a s t i n gP r o c e s sf o rL o w 。S u l f u rC o n c e n t r a t e s L IY u n ，W A N GY u n ，Y U A NC h a o x i n ，S U NL i u g e n B e i i 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 0 4 4 ，C h i n a A b s t r a c t T h ec i r c u l a t i n gf l u i db e d C F B t e c h n o l o g yi su s e dt op r e t r e a tl o w s u l f u rc o n c e n t r a t e s ．T h er e s u h si n d i c a t et h a tt h ee x t r a c t i o nr a t eo fg o l da n dc o p p e ra r e9 3 ％a n d8 9 ％r e s p e c t i v e l yf o rl o w - s u l f u rg o l d c o n c e n t r a t e s ．T h ea c i d i cl e a c h i n gr a t eo fc o p p e ri sm o r et h a n9 8 ％a n dm o r et h a n8 0 ％s u l p h u ri ss o l i d i f i e d i n t ot h ec a l c i n ew h e nt h el o w s u l f u rc o p p e rc o n c e n t r a t e sarer o a s t e da t5 8 0 ～6 3 0 * C ． K e y w o r d s R e f r a c t o r y ；L o w - s u l f u rc o n c e n t r a t e s ；C i r c u l a t i n gf l u i db e d ；R o a s t i n g 精矿 含铜、金等 的预氧化处理主要有焙烧氧 化、加压氧化和细菌氧化三种方法[ 1 - 3 ] 。实践表明， 焙烧作为传统工艺以工艺成熟、适应性强、操作简单 和技术可靠、投资成本相对较低等优点仍然成为矿 石氧化工艺中最具有吸引力的处理方法。循环流态 化焙烧技术[ 4 叫] 直接将低硫精矿焙烧预氧化，不仅 可以解离硫化矿包裹金，也可以解离一部分脉石中 包裹金，通过向原料中加入适量的煤，能解决传统的 焙烧 如沸腾炉焙烧 工艺中低硫矿不能自热现象， 同时能解决沸腾过程中因焙烧时间短造成的欠烧， 或焙烧温度不稳定造成的过烧等现象，能最大限度 地综合回收矿产资源中有价元素。 针对西部秦岭地区 镇安 某含砷、碳和硫的难 处理低硫砷金矿，采用循环流态化氧化焙烧焙 砂氰化工艺流程，金的氰化浸出率可达9 5 ．2 ％。对 新疆南部某低硫铜精矿，采用循环流态化焙烧预处 基金项目。十一五”国家科技攻关计划课题 2 0 0 6 B A B 0 2 A 1 5 作者简介李云 1 9 7 1 一 ，男，安徽太湖人，硕士． 理，铜的酸浸出率可达9 8 ．8 ％。 1 低硫精矿的基本组成 本文将收集到的5 种相关矿山样品化学分析结 果同时列出。 1 甘南含砷低硫金矿A u 8 ．8 3g ／t 、 A 9 2 ．8 6g ／t 、总C0 ．7 5 ％、A s1 ．6 4 ％、S4 ．6 0 ％、 A 1 2 0 31 5 ．3 2 ％、C a O1 ．6 0 ％、M g O0 ．8 3 ％、F e 4 ．7 1 ％、S i O z6 0 ．4 5 ％； 2 新疆矿山 包古头及周边 等 高砷低硫金精矿A u5 4 ．4 0g ／t 、A g2 6 ．8 6g ／t 、 总C1 ．7 0 ％、A s3 ．9 3 ％、S1 4 ．5 0 ％、A 1 2 0 36 ．3 2 ％、 C a O2 ．0 7 ％、M g O2 ．2 9 ％、F e1 3 ．9 5 ％、S i 0 2 3 5 ．8 0 ％、Z n1 ．3 0 ％； 3 陕西秦岭地区 镇安 低硫 含砷碳质金精矿A u3 5 ．5 8g ／t 、A g3 ．6 4g ／t 、总C 3 ．0 1 ％、A s2 ．3 6 ％、S6 ．6 1 ％、A 1 2 0 38 ．3 2 ％、C a O 9 ．5 3 ％、M g O1 ．4 5 ％、F e9 ．3 2 ％、S i 0 24 7 ．0 3 ％、Z n 0 ．0 8 4 ％； 4 新疆南部某低硫铜精矿A u0 ．2 0g ／t 、 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 0 9 年1 期 1 5 A g4 7 ．4 5g ／t 、C u2 6 ．0 7 ％、S4 ．4 8 ％、F e2 ．5 1 ％、 S i 0 23 9 ．4 3 ％、A 1 2 0 33 ．1 6 ％、C a 03 ．9 1 ％、M g O 0 ．8 2 ％、Z n0 ．0 3 0 ％、P b0 ．5 2 ％； 5 云南 东川地 区 低硫铜精矿A u0 ．3 5g ／t 、A g8 4 ．5 8g ／t 、C u 1 8 ．4 2 ％、S1 0 ．5 5 ％、F e8 ．8 7 ％、S i 0 21 9 ．0 6 ％、 A 1 2 0 33 ．4 8 ％、C a O8 ．6 1 ％、M g O6 ．6 7 ％、Z n 0 ．2 6 ％、P b0 ．0 8 4 ％。 通过对 1 ～ 3 矿中含砷低硫精矿中金的研究 分析，在所有金属矿物的成分中均未有A u 的显示， 亦未见到包裹的独立自然金颗粒。各重要矿物类别 中载金分布结果基本为自然金为0 、雄黄一雌黄载 金占2 ％、脉石载金占1 0 ％、硫砷化物载金占8 8 ％。 ． 可见，含砷低硫精矿中不存在可直接氰化浸出 的自然金，绝大部分A u 为硫砷化物所载，而含量最 多的脉石矿物中亦有显著数量的A u ，雄黄及雌黄中 的A u 很少。显然，该矿石应属“难处理”类型。 2 试验内容与结果 2 ．1 含砷含金低硫精矿焙烧试验 含砷含金低硫精矿的粒度大致为0 ．0 7 4m m 占 8 0 ％左右，通过焙烧热量平衡计算，在精矿中添加混 匀一定比例的褐煤 通常为3 ％～7 ％ 。在马弗炉 中进行焙烧温度试验，再对焙砂进行细磨至焙砂细 度 0 ．0 3 9m m 占9 0 ％，采用C I L 氰化浸出提金。 在常温下氰化浸出，浸出L ／S 1 ．5 ，首先用C a O 调 矿浆p H 一1 0 左右，在搅拌下浸出4h ，将1 0g ／L 的 活性炭置于矿浆中，然后再加入N a C N 溶液浸出， N a C N 用量3k g ／t ，p H 值为1 1 ．5 下氰化浸出2 4h 活性碳在使用前均经过充分的搅拌预处理 。试验 采用的含砷含金低硫精矿为矿样 1 ～ 3 ，试验结 果见表1 。 表1含砷含金低硫精矿试验结果 T a b l e1T e s tr e s u l t so fl o w s u l p h u rc o n c e n t r a t e sw i t hA sa n dA uc o n t e n t 由表1 可见，随着焙烧温度的提高，金的浸出率 随之逐渐提高。当焙烧温度为6 3 0 ℃时，焙砂细磨 后直接氰化，金的浸出率达到9 5 ．2 0 ％。过高的焙 烧温度，容易产生细粒金属矿物烧结，造成细粒金再 包裹现象，金的浸出率有所下降，所以焙烧温度控制 在6 3 0 ℃左右。 2 ．2 低硫铜精矿焙烧酸浸试验 试验采用的低硫铜精矿成分为矿样 4 ，精矿粒 度0 ．0 7 4m m 占8 0 ％以上。通过焙烧热量平衡计 算，在精矿中添加混匀一定比例的褐煤 通常为5 ％ 左右 ，马弗炉中进行焙烧温度试验。焙砂酸浸温度 8 0 ℃，液固比8 ，控制矿浆p H 一1 ．5 ，搅拌浸出2h ， 分析浸渣中铜含量，试验结果见表2 。 表2 不同温度下低硫铜精矿焙烧一焙砂酸浸试验结果 T a b l e2T e s tr e s u l t so fd i f f e r e n tt e m p e r a t u r er o a s t i n ga n dt h e nl e a c h e db yH 2 s o , 由表2 可见，随着焙烧温度的提高，铜的酸浸出 率随之逐渐提高。过高的焙烧温度，容易产生细粒 金属矿物烧结，铜的浸出率明显下降。为便于操作 以及保持较高的铜浸出率，操作温度通常控制在 5 8 0 ～6 3 0 ℃。 万方数据 1 6 有色金属 冶炼部分 2 0 0 9 年1 期 3 低硫精矿循环流态化焙烧试验结果墨誊 嚣萎等蔫挈票三冀凳羞姜豢羹 试验室对不同的低硫精矿样品进行循环流态化 化焙烧固砷固硫；而对于含砷的低硫浮选精矿，则固 焙烧预处理，确定经济技术指标，试验结果见表3 。 硫脱砷。 循环流态化焙烧试验研究表明，在焙烧温度6 0 0 ～ 表3 低硫精矿循环流态化焙烧试验结果 T a b l e3 T e s tr e s u l t so fC i r c u l a t i n gF l u i dB e dR o a s t i n gf o rl o w s u l f u rc o n c e n t r a t e s 4 低硫精矿循环流态化焙烧推荐工艺 流程 循环流态化焙烧工艺的核心是针对矿石的预氧 化技术，利用高温焙烧，使矿石在6 0 0 ～7 0 0 ℃及氧 化气氛下将包裹金的矿物质氧化、挥发达到充分爆 裂矿石形成裂隙，从而使矿石中的微细粒金裸露出 来，实现微细金颗粒被氰化浸出回收的目的。循环 流态化焙烧低硫精矿的工艺流程见图1 。 低琉精矿 煤粉 丝出垄 塑堕 图1 工艺流程图 F i g ．1 T h ef l o ws h e e to fC F Br o a s t i n gp r o c e s s 采用循环流态化焙烧技术焙烧气固混合剧烈， 物料温度分布均匀、停留时间长，传热速率快，可以 对矿石进行充分的焙烧、氧化，同时固硫固砷效果提 高，减少了烟气处理成本。 5 浸渣的主要组成及问题讨论 5 ．1 低硫金精矿焙烧过程中的相变及金在浸出渣 中的主要损失形态 根据A u 在含砷低硫金精矿中的赋存特征，该 矿采用6 0 0 ℃焙烧，固硫收砷后氰化浸出金的工艺 流程合理。在6 0 0 ℃焙烧时，含砷低硫金精矿中最 重要的几种矿物将发生变化，即硫化物或硫砷化物 氧化分解，绝大部分黄铁矿转化为赤铁矿，而雄黄一 雌黄则消失。矿石中的硫转化为s 0 。，体系中存在 S 0 。可以与碳酸盐分解的C a 0 反应生成亚硫酸钙， 部分会进一步氧化而生成石膏。绿泥石、高岭石分 解。绢云母的结构虽然保持，但其中所含很少量的 F e 2 将氧化为F e 3 。作为硫化物氧化产物的赤铁 矿是焙砂中最主要的金属矿物相，而作为氧化不完 全的残留黄铁矿在焙砂中尚可见到，但焙砂中依然 未见到金的颗粒。对氰化浸渣进行了磁化焙烧一磁 选试验研究，结果表明A u 在渣中主要为赤铁矿包 裹，部分为脉石相所载，即浸渣中赤铁矿和脉石载金 是构成渣中A u 损失的两种主要因素。 5 ．2 低硫铜精矿浸渣中铜的状态 焙砂酸浸渣中铜的硫化物相明显减少，但在方 铅矿残余相的周围有铅矾和辉铜矿一蓝辉铜矿或铜 蓝新相出现。观察表明，浸出渣中在方铅矿残余周 围普遍形成铜硫化物沉淀，这种现象与硫化铅 或硫 化锌 在酸性介质中反应放出H 。S 并立即和溶液中 C u 2 或C u 形成沉淀有关。因为C u 的硫化物浓度 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 0 9 年1 期 1 7 积很低，很容易生成铜的硫化物沉淀。所以C u 的 浸出完全程度不仅取决于原矿中C u 的状态，也取 决于是否存在与酸会发生反应并形成硫化氢的物 质。对5 8 0 ℃焙砂酸浸渣进行铜物相分析，结果为 ％ 水溶相1 ．6 0 、自由氧化铜4 ．6 7 、硫化物8 8 ．0 、 其它5 ．7 3 。 6结论 1 采用循环流态化焙烧工艺对低硫金精矿进 行预处理，固硫固砷，加褐煤焙烧不影响金的浸出效 果。对含铜含砷能处理低硫金精矿，铜的浸出率达 8 9 ％，金的浸出率达9 3 ％。循环流态化焙烧工艺处 理低硫铜精矿，焙烧温度为5 8 0 ～6 3 0 ℃，铜的酸浸 出率能达9 8 ％以上，焙砂固硫率达8 0 ％以上，烟气 净化容易； 2 循环流态化焙烧工艺对处理低硫精矿 含 铜、金等 综合回收有价元素有明显的技术优势，能 解决传统的焙烧 如沸腾炉焙烧 工艺中低硫矿不能 自热现象，同时能解决沸腾过程中可能焙烧时间短 造成的欠烧，或焙烧温度不稳定造成的过烧等现象， 能最大限度地综合回收矿产资源中有价金属。 参考文献 E l i 中国科学院化工冶金研究所．黄金提取技术[ M ] ．北京； 北京大学出版社．1 9 9 9 ． F 2 ] 黄强．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 ． [ 3 ] 黄礼煌．金银提取技术[ M ] ．第二版，北京冶金工业出 版社，2 0 0 1 ． [ 4 ] F o l l a n dG ，P e i n e m a n nBL u r g i ，sC i r c u l a t i n gF l u i dB e d A p p l i e dT oG o l dR o a s t i n g [ J ] ．E ／M ．J ，1 9 8 9 1 0 2 8 ． [ 5 ] 王云，袁朝新．原矿焙烧提金工艺的研究及展望[ J ] ．矿 冶，2 0 0 2 ，I I 增刊 1 1 2 1 1 5 ． [ 6 ] 王永慧．用循环流化床技术焙烧金矿石口] ．中国有色冶 金，2 0 0 6 2 1 5 ． 万方数据