某金矿石浸渣浮选精矿预氧化及氰化提金研究.pdf

有色金属 冶炼部分 2 0 0 7 年1 期 1 7 某金矿石浸渣浮选精矿预氧化及氰化提金研究 孟宇群1 ，代淑娟2 ，刘德军2 ，高付清2 1 ．中国科学院金属研究所，辽宁沈阳1 1 0 0 1 6 ；2 ．东北大学，辽宁沈阳1 1 0 0 0 4 摘要某金矿石氰化尾渣浮选精矿难浸，在 3 7 肛m 占9 9 ．5 ％的磨矿细度下氰化浸出2 4h ，金的浸出率 仅有3 ．9 5 ％。采用常温常压碱性强化预氧化工艺处理后，金的浸出回收率提高到8 5 ．8 5 ％，炭吸附率 9 9 ．6 2 ％。 关键词氰化尾渣；浮选精矿；金；难浸；预氧化 中图分类号T F 8 3 1 T F l l l ．3 1 文献标识码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 0 7 0 1 0 0 1 7 0 3 P r e o x i d a t i o na n dC y a n i d a t i o nS t u d yo nF l o a t a t i o nC o n c e n t r a t e s o fC y a n i d eL e a c h i n gR e s i d u eo faG o l dO r e M E N GY u q u n l ，D A IS h u i u a n 2 ，L I UD e j u n 2 ，G A OF u q i n 9 2 1 ．I n s t i t u t eo fM e t a lR e s e a r c h ，C h i n e s eA c a d e m yo fS c i e n c e s ，S h e n y a n g1 1 0 0 1 6 ，C h i n a 2 ．N o r t h e a s tU n i v e r s i t y ，S h e n y a n g11 0 0 0 4 ，C h i n a A b s t r a c t T h ef l o a t a t i o nc o n c e n t r a t e so fc y a n i d a t i o nt a i l i n g sw a sv e r yr e f r a c t o r y ，f o rw h i c ht h ed i s s o l u t i o no f g o l db yN a C Nf o rl e a c h i n g2 4hu n d e rt h eg r i n d i n gs i z eo f 3 7 ／, mo f9 9 ．5 ％w a so n l y3 ．9 5 ％．M t e rt h ep r e o x i d a t i o no fi n t e n s i f i e da l k a l i n el e a c h i n gu n d e rn o r m a lt e m p e r a t u r ea n dp r e s s u r e ，t h ed i s s o l u t i o no fg o l db y N a C Nw a se n h a n c e dt o8 5 ．8 5 ％．a n dt h ea d s o r p t i o nr e c o v e r yb ya c t i v a t e dc h a r c o a lw a s9 9 ．6 2 ％． K e y w o r d s C y a n i d a t i o nt a i l i n g s ；F l o a t a t i o nc o n c e n t r a t e s ；G o l d ；R e f r a c t o r yl e a c h i n g ；P r e o x i d a t i o n 我国有很多矿山的尾矿库堆存或继续排放着金 矿石的氰化尾渣，原矿石中的硫化物等包裹金而使 某些尾渣的金品位较高。这类尾矿如先采用浮选工 艺选别硫化物对金进行预先富集，能以极低的采磨 选成本获得金精矿，再对精矿进行预处理，可有效回 收其中的金。本文采用常温常压强化碱浸预氧化工 艺u - 3J 处理某金矿石氰化尾渣浮选精矿。 1试验 1 ．1 试验材料 试验物料为某金矿石氰化尾渣的浮选精矿，含 金品位为2 9 ．7 8g ／t ，含银1 5 ．0 7g ／t ，含砷0 ．6 4 ％， 含硫1 9 ．9 0 ％，含铁1 8 ．2 0 ％、S i 0 24 5 ．7 4 ％、A 1 2 0 3 8 ．7 8 ％。物料中的金为显微不可见包裹金，并以黄 铁矿包裹为主。采用超细磨氰化方法处理，在 3 7 肚m 占9 9 ．5 ％的磨矿细度下氰化2 4h ，金的浸 出率仅有3 ．9 5 ％，难于浸出。 所用试剂主要有N a O H I R ，N a C N A R ， C a O I R ，活性炭 I R 。 1 ．2 试验流程与设备 工艺过程氰化尾渣浮选难浸金精矿先经塔式 磨浸机超细磨，然后进入强化碱浸搅拌槽进行碱性 常温常压强化预氧化，预氧化矿浆加C a O 乳调浆并 过滤，滤液返回碱浸预氧化，滤渣加入新水调浆进入 氰化和炭吸附作业。试验所用的仪器设备主要有 螺旋搅拌式塔式磨浸机，强化搅拌预氧化槽，温度 计，p H 计，空压机，流量计，氰化和炭吸附槽等。 1 ．3 试验条件 磨矿条件金精矿2k g 、水2L 、 3 7 肚m 含量 9 9 ．5 ％、环境温度3 0 ℃、环境压力0 ．1M P a 、矿浆浓 作者简介孟宇群 1 9 6 7 一 ，辽宁义县人，男，博士，高级工程师，硕士研究生导师 万方数据 1 8 有色金属 冶炼部分 2 0 0 7 年1 期 度5 0 ％。 强化碱浸预氧化条件 预氧化过程没有预热和 保温措施，N a O H 为连续加人，维持矿浆p H 1 1 ～1 2 调浆补水2L 、矿浆浓度3 3 ％、温度3 0 ℃、压 力0 ．1M P a 、空气通入量0 ．3m 3 ／h 、2 号引发剂1 ．0 k g ／t 、矿浆初温3 0 ℃。 氰化和炭吸附条件调浆C a O8 0k g ／t 、矿浆浓 度3 7 ％～4 0 ％、p H ～1 1 、温度3 0 ℃、时间2 4h 。 2 结果和讨论 2 ．1 细磨活化 毒砂氧化虽然具有很大的热力学趋势，但其自 然暴露在水和空气中的氧化反应半反应期达7 0 年， 自然氧化动力学非常缓慢。在相同条件下，毒砂的 氧化分解速度约比黄铁矿高4 ．5 倍。但经过细磨活 化后，矿物的热稳定性 熔点、分解温度、反应温度 等 降低，耐酸耐碱程度减弱，溶解性、活性、反应速 度等提高，使一些高温高压下才能进行的浸出反应 可以在常温常压下发生。 塔式磨浸机主要利用研磨作用进行磨矿，细磨 能力强且效率高。这类磨机具有一个重要特点，就 是在对物料进行细磨的同时也具有很强的机械活化 作用，能够同时强化并加快化学浸出过程。因此，它 在作为一个高效细磨设备的同时也是一个活化器， 且还可以成为一个预浸出器或预氧化器。 随着细磨的进行，物料被磨细，增加了物料的比 表面积和反应”活区”的数目。在一定的磨矿条件 下，活化程度与磨矿细度有一定的对应关系。对于 试验所用的金精粉，9 9 ．5 ％ 3 7 9 m 的磨矿细度可 以满足随后进行的强化碱浸的要求。这一磨矿细 度，利用工业化的T w 型超细磨塔式磨浸机可以经 济实现。． 2 ．2 强化碱浸预氧化 难浸金精粉经塔式磨浸机细磨活化后，进入强 化碱浸槽中进行预氧化。由于强化的传质条件使新 鲜、解离的F e S 和F e A s S 颗粒表面被强制与N a O H 和O 接触；高剪切速度除去颗粒表面的覆盖物和 锈斑，使钝化作用或钝化膜来不及形成；强烈的传质 条件打破或减薄了扩散界面层，强化扩散；以及碱浸 反应放热等因素，加快了砷硫矿物的氧化速度，并发 生如下转化 3 F e A s S 9 N a O H 4 0 2 N a 3 A s S 3 2 N a l A s 0 4 3 F e O H 3 1 4 F e A s S 4 F e S 2 1 2 N a O H 3 0 2 6 H 2 0 4 N a 3 A s S 3 8 F e O H 3 2 2 F e A s S 4 N a O H 7 0 2 2 F e A s 0 4 2 N a 2 S 0 4 2 H 2 0 3 2 F e A s S 1 0 N a O H 7 0 2 2 F e O H 3 2 N a 3 A s 0 4 2 N a 2 S 0 4 2 H 2 0 4 2 F e S e 4 N a O H 3 0 2 2 N a 2 s 2 0 3 2 F e O H 2 5 在一定条件下N a 2 S 0 3 和N a ，A s S 、被进一步氧 化成N a 2 8 0 4 和N a ，A s 0 4 ，F e O H 2 被氧化成 F e O H 3 ，F e O H 3 又分解成F e 2 0 3 等。 由于F e A s S 在热力学上比F e S 2 易于氧化，在黄 铁矿一毒砂共同体中，总是优先氧化毒砂，这表明了 可以利用砷硫矿物氧化速度的差异达到氧化的选择 性。另外，由于金在矿物晶格中的赋存可引起组成 改变、晶格扭曲、错位以及其它矿物学反应，因此，也 造成了硫化物表面的氧化分布存在不同，即表现出 表面区域的氧化选择性，从而使F e S 2 也被选择性氧 化，加速金的解离。同时，也由于有硫代盐的生成， 使N a O H 的消耗仅为相同氧化率条件下将砷硫氧 化成砷酸盐和硫酸盐所需理论耗量的一少部分。 如图1 所示，随着搅拌强化碱浸的进行，砷、硫 矿物被快速氧化，氧化渣金的氰化浸出率逐渐升高。 由于金精矿含硫高而含砷低，并且金主要被黄铁矿 深深包裹，所以氧化渣金的氰化浸出率与硫的氧化 率呈正相关关系。预氧化4 8h ，硫氧化率8 7 ．5 0 ％， 砷氧化率8 9 ．8 5 ％，氧化渣氰化浸出2 4h ，金的浸出 率8 5 ．8 5 ％。预氧化时间如再延长，氧化渣金的氰 化浸出回收率会继续升高，但电耗、药剂成本也将加 大。预氧化时间与金的浸出回收率存在最佳平衡 点，不应为了追求高的金浸出率而忽略经济成本。 对于试验物料，预氧化4 8h 可以实现技术和经济的 最佳匹配，满足难浸金经济的矿物学解离要求。 图1 硫、砷氧化动力学及对应的金氰化回收率 F i g ．1 O x i d a t i o nk i n e t i c so fs u l p h u ra n da r c s e m c a n dc o r r e s p o n d i n gd i s s o l u t i o no fg o l d 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 0 7 年1 期 1 9 强化碱浸反应放热使矿浆温度迅速上升。碱浸 预氧化0 ～1 ．7 5h ，浆温从初始的3 0 ℃快速上升至 6 5 ℃峰值点。碱浸3h 以后，浆温在6 l ℃水平上维 持3h ，随后缓慢下降。碱浸结束时，浆温5 0 ℃。强 化碱浸过程中反应热的持续放出使浆温远高于环境 温度，这一特点使本工艺在寒冷地区应用时也具有 良好的适用性。强化碱浸过程中，渣的颜色变 化迅速。碱浸1 ．5h ，物料明显变黄，碱浸结束时，物 料由初始的灰黑色变成深棕色。因碱浸同期发生 F e ”、C a 2 和飚0 4 3 _ 的沉淀反应，使已进入液相的 砷又被大部分转人固相，溶液中仅含微量砷。 在预氧化的同时，矿浆电位也发生相应的变化， 如图2 所示。搅拌强化碱浸1 2h ，矿浆电位从初始 的一8 4 3m V 快速升高到一2 4 7m V ，随后缓慢升高 变化，碱浸终点为一5 3m V 。这一变化规律，实际上 是物料氧化进程的直观反应。随着强化碱浸的进 行，越来越多的硫、砷矿物被氧化，矿浆被氧化的能 力逐渐减弱，其电位必然逐渐升高 硫砷等由还原态 向氧化态转变 。碱浸结束时，物料由难浸转变为易 浸，使金的提取容易进行。 图2 预氧化矿浆电位的变化 F i g ．2C h a n g eo fp o t e n t i a lo fp u l pi n a l k a l i n el e a c h i n g 2 ．3 加C a O 调浆 碱浸结束后加C a O 乳调浆，使溶液中的杂质离 子沉淀，溶液净化，利于随后的氰化提金作业并降低 氰化物消耗。同时，溶液中的砷形成砷酸钙沉淀，进 一步降砷。如C a O 加入量合适，也可以再生一部分 碱，经过滤，滤液可返回碱浸开始段或作为碱浸过程 因碱浸放热造成水蒸发的补水，在循环使用中进一 步降低碱耗。 调浆后，溶液的沉降性和过滤性也均得到大幅 度改善，易于过滤和沉降，利于后续提金作业和尾矿 压滤堆存。 2 ．4 金的回收 将加入C a O 乳后的矿浆过滤，滤渣再加入新水 氰化。图3 给出了在N a C N 加入量6k g ／t 、活性炭 密度1 7 ．5g ／L 条件下，金的氰化浸出和吸附动力 学。浸出和吸附2 4h ，金的氰化回收率为8 5 ．8 5 ％， 吸附回收率为9 9 ．6 2 ％。 图3 金的浸出和吸附动力学 F i g ．3 t R s s o l u t i o na n da d s o r p t i o nk i n e t i c so f9 0 I d b yN a C Na n da c t i v a t e dc h a r c o a l 3结论 利用超细磨塔式磨浸机的机械活化作用以及强 化碱浸预氧化槽的强化搅拌作用，在常温常压下引 发硫、砷矿物在高温高压下发生的氧化反应，使某金 矿石氰化尾渣的浮选精矿由难浸转变为易浸，然后 接氰化和炭吸附作业经济回收金。对于含金品位 2 9 ．7 8g ／t 、含砷0 ．6 4 ％、含硫1 9 ．9 0 ％的氰化尾渣浮 选精矿，预氧化后金的氰化浸出回收率由预氧化前 采用超细磨一氰化方法的3 ．9 5 ％提高到8 5 ．8 5 ％， 炭吸附率9 9 ．6 2 ％。 参考文献 [ 1 ] M e n gY u q u n ．P r e t r e a t m e n ta n dt h i o s u l f a t el e a c h i n go fr e f r a c t o r yg o l d b e a r i n ga r s e n o s u l f i d ec o n c e n t r a t e s [ J ] ．J o u r n a l o fU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g yB e i j i n g ，2 0 0 5 ，1 2 5 3 8 5 3 8 9 ． [ 2 ] M e n gY u q u n ．An e we x t r a c t i o np r o c e s so fc a r b o n a c e o u sr e 一 [ r a c t o r yg o l dc o n c e n t r a t e [ j ] ．T r a n s a c t i o n so fN o n [ e r r o u s M e t a l sS o c i e t yo fC h i n a ，2 0 0 5 ，1 5 5 1 1 7 8 1 1 8 4 ． [ 3 ] 孟宇群，代淑娟，宿少玲．某含砷难浸金矿石提高回收 率研究[ J ] ．黄金，2 0 0 5 ，2 6 1 3 4 3 6 ． 万方数据