含砷金精矿的酸性热压氧化预处理试验.pdf

2 8 有色金属 冶炼部分 2 0 1 1 年8 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 1 ．0 8 ．0 0 8 含砷金精矿的酸性热压氧化预处理试验 李大江 北京矿冶研究总院，北京1 0 0 0 7 0 摘要对某含砷金银精矿进行了酸性热压氧化单因素试验，在2 1 0 ℃、停留时间1 。5h 、氧分压7 0 0k P a 、 矿浆浓度2 0 ％、搅拌速度8 0 0r ／m i n 的优化条件下得到金的回收率9 5 ．6 ％。针对银回收率低下的情况， 在8 0 一9 5 ℃用石灰对热压氧化矿浆进行银强化试验，结果显示银回收率有了大幅度提高，最高达 8 6 ．3 ％。 关键词难处理金矿；毒砂；酸性热压氧化 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 1 1 0 8 - 0 0 2 8 - 0 4 A c i d i cP r e s s u r eP r e - o x i d a t i o no fR e f r a c t o r yG o l dO r eC o n t a i n i n gA r s e n o p y r i t e L ID a - j i a n g 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 0 7 0 ，C h i n a A b s t r a c t T h ee f f e c t so ft e m p e r a t u r e ，r e t e n t i o nt i m e ，o x y g e np a r t i a lp r e s s u r e ，p u l pd e n s i t ya n ds t i r r i n gs p e e dw e r e i n v e s t i g a t e ds e p a r a t e l yi nt h ea c i d i cp r e s s u r ep r e o x i d a t i o ne x p e r i m e n tw i t h ar e f r a c t o r yg o l do r ec o n t a i n i n ga r s e n o 。 p y r i t e ．Ag o o dg o l dr e c o v e r y 9 5 ．6 ％ w a so b t a i n e du n d e r2 1 0 ℃，r e t e n t i o nt i m eo f1 ．5h ，o x y g e np a r t i a lp r e s ‘ s u r eo f7 0 0k P a ，p u l pd e n s i t yo f2 0 ％a n ds t i r r i n gs p e e do f8 0 0r ／m i n ．T h es i l v e rr e c o v e r yw a gi m p r o v e ds u b s t a n 。 d a l l ya f t e rt h es i l v e r e n h a n c e m e n ta t8 0 9 5 ℃． K e yw o r d s R e f r a c t o r yg o l do r e ；A r s e n o p y r i t e ；A c i d i cp r e s s u r ep r e - o x i d a t i o n 对于含砷难处理金银精矿，焙烧作为传统工艺 以其工艺成熟、适应性强、操作简单和技术可靠、投 资成本相对较低等优点已成为目前主要的预氧化技 术⋯。但由于该法有着对大气存在污染、回收率仍 然较低等固有缺陷，已经开始逐渐被其他更为优秀 的矿石预处理技术所取代。 与焙烧法相比，酸性热压氧化技术有着无大气 污染、反应速度快、对硫的氧化率高和对有害元素 P b ，S b 不敏感等显著特点呤】，近年来已成为黄金 冶炼行业的研究热点。 本试验针对国内某含砷金银精矿进行了单因素 试验研究，得出最优操作条件，并针对银的回收率做 了银强化温度试验，最终得到了较为理想的金、银回 收率。 作者简介李大江 1 9 8 1 ． ，男，山西忻州人，工程师，硬士． 1 试验原料与方法 1 ．1 试验原料 矿样为国内某含砷金精矿，粒度为一3 8 斗m 占 8 0 ％，含A u2 9 ．6g ／t 、A g2 1 6 ．2g ／t ，其他化学成分 ％ A s3 ．0 4 、S2 2 ．6 6 、F e2 0 ．9 5 、C a1 ．6 7 、M g 1 ．1 2 、A 13 ．8 8 、C2 ．2 2 、C u0 ．3 7 、S b0 ．7 4 、S i1 4 ．7 1 、 Z n0 ．5 7 、P b0 ．5 7 。 样品的常规氰化试验中，金、银浸出率分别为 3 1 ．5 ％和7 2 ．4 ％，矿石工艺矿物学表明样品为高砷 金矿，主要物相有F e A s S 6 ．6 1 ％ 、F e S 1 ．7 7 ％ 、 F e S 2 3 6 ．9 2 ％、C u F e S 2 I ．0 5 ％ 、S b 2 S 3 1 ．0 3 ％ 、 P b S 0 ．6 6 ％ 、S i O 3 I ．5 2 ％ ，金以微细浸染型被 包裹于黄铁矿和毒砂等硫化物矿物之中，砷的物相 以毒砂为主。 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 1 1 年8 期 2 9 1 ．2 试验方法 矿样在试验前加入一定量硫酸进行预酸化以消 除矿石中的碱性矿物，然后加入反应釜 P C F 衬钛， 2L 中进行加压氧化反应，从反应温度、停留时间、 氧分压、矿浆浓度和反应搅拌速度5 个方面进行试 验，氰化提金试验条件固液比1 3 ；p H l l 1 2 ；氰化 钠8k g ／t 。 2 酸性热压氧化原理 矿石在加压釜中主要反应是黄铁矿和砷黄铁矿 的氧化，在此过程中释放包裹在其中的超细微金、银 颗粒。加压釜中的主要化学反应有 2 F e S 2 4 0 2 2 F e S 0 4 2 s ” 1 F e A s S 0 2 H 2 S 0 4 H 2 A s 0 2 F e S 0 4 S o 2 4 F e S 2 1 5 0 2 2 H 2 0 2 F e 2 S 0 4 3 2 H 2 S 0 4 3 4 F e S 9 0 2 2 H 2 S 0 4 2 F e 2 S 0 4 3 2 H 2 0 4 2 F e A s S 7 0 2 2 H 2 0 2 F e A s 0 4 2 H 2 S 0 4 5 有资料表明“ 1 ．，在1 0 0 1 7 0 ℃时，釜内上述反 应均有参与，而且温度越低反应 1 和 2 参与的比 例越大，生成的单质硫越多。这些单质硫在1 2 0 ℃ 呈熔融状态，会包裹未反应的硫化物矿，妨碍其进一 步氧化，也可能包裹金颗粒，阻碍金的氰化浸出。而 温度大于1 7 5 ℃时，釜内主要反应为 3 一 5 ，矿 石中的硫化物可完全转化为硫酸盐。 3 单因素试验 3 ．1 温度试验 固定条件反应时间1 ．5h 、氧分压7 0 0k P a 、矿 浆浓度2 0 ％、搅拌速度8 0 0r ／m i n 。试验结果如图1 所示。 图1 表明，总体上金的回收率与硫的氧化率呈 正向关系，都随着温度的升高而提高。这主要是由 于在硫化物被氧化的过程中，包裹在其中的微粒金 逐渐释放出来成为可浸出金。当反应温度在1 2 0 1 7 0 ℃时，硫的氧化过程进行得比较缓慢，金浸出率 较低，这应该是由于在此温度区间有熔融态的单质 硫存在，对未反应的硫化物形成包裹，阻碍了氧化反 应的继续进行。而当温度高于1 7 0 ℃以后，单质硫 基本全部被氧化成为硫酸根离子，氧化反应得以继 续进行，金回收率也随温度的升高而迅速提高。因 此含硫金矿的热压氧化操作温度一般要求在1 7 0o C 以上，以避免单质硫对金回收率的影响。 3 ．2 停留时间试验 温厦，℃ 图1反应温度对回收率的影响 F i g ．1 E f f e c to ft e m p e r a t u r eo nr e c o v e r y 固定条件反应温度2 1 0 ℃、氧分压7 0 0k P a 、矿 浆浓度2 0 ％、搅拌速度8 0 0r ／m i n 。试验结果如图2 所示。 母 籁 套 l 皿 压U 劝t I 目／h 图2 反应时间对回收率的影响 F i g ．2 E f f e c to fr e t e n t i o ng i l l i eo nr e c o v e r y 从图2 可看出，反应初期金回收率随着反应时 间的增加而大幅提高，随后逐渐平缓，1 ．5h 以后金 浸出率基本不再随停留时间变化。 3 ．3 氯分压试验 固定条件反应温度2 1 0 ℃、反应时间1 ．5h 、矿 浆浓度2 0 ％、搅拌速度8 0 0r ／m i n 。试验结果如图3 所示。 从图3 可看出，金回收率随着氧分压的增加逐 渐提高，当釜内氧分压超过7 0 0k P a 之后，金回收率 曲线变得平缓，趋势基本呈一直线。 在难处理金矿的热压氧化过程中，氧是一个关 键因素。氧进入液相的速率随釜内氧分压的增加而 增加。当釜内硫化矿物氧化反应的控制因素为扩散 控制时，硫的氧化率曲线受氧分压的影响较为显著。 万方数据 3 0 有色金属 冶炼部分 2 0 1 1 年8 期 氧分压／k P a 图3 氧分压对回收率的影响 F i g ．3 E f f e c to fo x y g e np r e s s u r eo nr e c o v e r y 而当釜内氧分压超过7 0 0k P a 时，氧化反应的主要 控制因素由扩散控制改为氧化反应速率控制，因而 此时硫氧化率受氧分压的影响不再明显。 3 ．4 矿浆浓度试验 固定条件反应温度2 1 0 ℃、反应时间1 ．5h 、氧 分压7 0 0k P a 、搅拌速度8 0 0r ／m i n ，试验结果如图4 所示。 图4矿浆浓度对回收率的影响 F i g ．4 E f f e c to fp u l pd e n s i t yo nr e c o v e r y 图4 表明，金回收率随着矿浆浓度的减小而增 加，矿浆浓度低于2 0 ％的时候，矿浆浓度对金回收 率的影响不再明显。 高矿浆浓度时，釜内反应的控制因素表现为氧 的扩散控制。矿浆浓度越高，硫化物的氧化对氧需 求量就大。而此时由于氧分压一定，氧在水中的溶 解速率也是一定的。因此，反应时间固定的情况下， 硫的氧化率随着矿浆浓度的增加而减小。 而低矿浆浓度时，氧化反应的控制因素变为反 应速率控制，氧的扩散速率足以供给氧化反应的需 要，此时矿浆浓度对硫氧化率的影响便不再明显。 另外需要考虑的是，矿浆浓度对反应的热平衡 影响较大。从经济角度讲，当矿石中硫的品位较高 时，实际工业设计时可以通过调节矿浆浓度实现反 应的自热平衡，减少矿浆预热环节，达到节省投资的 效果。 3 ．5 搅拌速度试验 固定条件反应温度2 1 0 ℃、反应时间I ．5h 、氧 分压7 0 0k P a 、矿浆浓度2 0 ％，试验结果如图5 所 示。 图5 搅拌速度对回收率的影响 F i g ．5 E f f e c to fs t i r r i n gs p e e do nr e c o v e r y 从图5 可以看出，金回收率随着搅拌速度的影 响较小，总体呈正向关系。搅拌速度主要影响氧在 矿浆中的分散状况，搅拌速度越高，氧在矿浆中的分 布越均匀，硫化物的氧化速率就越高。当搅拌速度 在8 0 0r ／m i n 以上时。搅拌速度的增加对金的回收 率影响不再明显。 4 酸性热压氧化～氰化提金试验 在单因素试验数据的基础上，针对该精矿进行 了综合酸性热压氧化一氰化提金试验。试验条件 温度2 1 0 ℃、反应时间1 ．5h 、氧分压7 0 0k P a 、矿浆 浓度2 0 ％、搅拌速度8 0 0r ／r a i n 。试验结果显示，该 条件下硫氧化率为9 0 ．7 ％，金回收率9 5 ．6 ％。达到 了较为理想的效果。而银的回收率只有1 9 ．9 ％。比 常规氰化试验的回收率有大幅降低。 5 银强化试验 以上热压氧化试验数据显示，反应过程中随着 硫氧化率的增加，银的回收率迅速降低。有资料表 明HJ ，银回收率低的原因在于银易与较难处理的黄 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 1 1 年8 期 3 1 铁矾化合物结合。黄铁矾是F e 3 在8 0 9 5 ℃和低 p H 1 ．6 1 ．8 条件下水解形成的[ F e O H ] “、 [ F e O H ．] 2 离子与s o ．2 一结合生成一种浅黄色 的复盐晶体，化学式为M F e ， S O ． O H 。，其中M 可能是H ，O 、N a 、K 、A g 、1 ／2 P b 2 等等。银一 旦进入黄铁钾矾，在后续的氰化过程中便很难浸出。 因此要提高热压氧化过程中银的回收率，需要在氰 化浸出之前将黄铁矾破坏掉。有研究指出，在常压 8 0 9 5 ℃用碱对氧化矿浆进行处理，可将黄铁矾转 为氢氧化铁，把银释放出来，从而提高银的回收率。 常压下，将综合热压氧化矿浆保持在不同温度 下加入C a O 使矿浆p H 1 0 ，然后将矿浆冷却至常 温进行常规氰化浸出，当强化温度分别为 ℃ 7 0 、 7 5 、8 0 、8 5 、9 0 、9 5 、9 9 时，银回收率分别为 ％ 2 0 ．2 、3 2 ．5 、7 4 ．8 、8 6 ．3 、8 3 ．8 、7 8 ．4 、5 7 ．6 。可以看 出，在8 0 9 5 ℃范围内，银强化的效果最为明显，在 8 5 ℃时银回收率达到了8 6 ．3 ％。同时金的回收率 没有出现显著变化。 6结论 1 某含砷难处理金精矿的最优热压氧化操作 条件为温度2 1 0 ℃、停留时间1 ．5h 、氧分压7 0 0 k P a 、矿浆浓度2 0 ％、搅拌速度8 0 0r ／m i n ，此条件下 金的最终回收率为9 5 ．6 ％，比常规氰化回收率有了 大幅提高，但银的回收率比常规氰化回收率还低； 2 金回收率与硫氧化率成正向关系，而银回收 率却随之减小； 3 在8 0 9 5 ℃，用氧化钙对氧化矿浆进行处理 可有效破坏结合银的黄铁矾，大幅提高银的回收率。 8 5 ℃时银的最高回收率可以达到8 6 ．3 ％。 参考文献 [ 1 ] 李云，王云，袁朝薪，等．提高含砷金精矿两段焙烧焙砂 中金浸出率的研究[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 0 6 3 3 3 6 ． [ 2 ] 李俊萌．难处理金矿石预处理现状与发展【j ] ．湿法冶 金，2 0 0 3 2 2 1 7 ． [ 3 ] 孙传尧，乔繁盛，赵涌泉，等．黄金生产工艺指南[ M ] ． 北京地质出版社，2 0 0 0 2 5 4 2 6 4 ． [ 4 ] G u d y a n g aFP ，M a h l a n g uT ，R o m a nRJ ，e ta 1 ．A nA c i d i c P r e s s u r eO x i d a t i o nIr e T r e a t m e n to fR e f r a c t o r yG o l dC o n c e n t r a t e sf r o mt h eK w e k w eR o a s t i n gP l a n t ，Z i m b a b w e [ J ] ． M i n e r a l sE n g i n e e r i n g ，1 9 9 9 1 2 8 6 3 8 7 5 ． 万方数据