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分类号了D 穸乃 UDC 67 3 密级 编号 工学硕士学位论文 微波焙烧预处理难浸金精矿的研究 硕士研究生 指导教师 学科、专业 屈战龙 魏莉教授 材料学 沈阳理工大学 2 0 11 年0 6 月 L 分类号丁汐9 郧 UDC 占7 3 密级 编号 工学硕士学位论文 I Y 叭㈣1 m 9 叭4 m 6 姗帆5 叭7 m 6 | I | l l 微波焙烧预处理难浸金精矿的研究 硕士研究生 指导教师 学位级别 学科、专业 所在单位 论文提交日期 论文答辩日期 学位授予单位 屈战龙 魏莉教授 工学硕士 材料学 沈阳理工大学 2 0 l O 年1 2 月2 7 日 2 0 11 年0 6 月9 日 沈阳理工大学 C l a s s i f i c a t i o nI n d e x T o ’s 3 U ．D ．C 占7 3 AT h e s i sf o rt h eD e g r e eo f M ．E n g i n e e r i n g T h e S t u d yo nP r e t r e a t m e n tR e f r a c t o r yG o l d C o n c e n t r a t eb yM i c r o w a v eR o a s t i n g C a n d i d a t e Q u z h a n l o n g S u p e r v i s o r P r o f ．W - e i l i A c a d e m i cD e g r e eA p p l i e df o r M a s t e ro f E n g i n e e r i n g S p e c i a l i t y M a t e r i a l sS c i e n c e D a t eo fS u b m i s s i o n D e c e m b e rt w e n t y ．s e v e n t h ．2 0lO D a t eo fE x a m i n a t i o n J u n en i n t h ．2 01l U n i v e r s i t y S h e n y a n gL i g o n gU n i v e r s i t y 下，由作者本 人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出， 并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体己经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要 贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本 声明的法律结果由本人承担。 作者 签字 屈战埝 日期 2 - oJ ／年‘月≥oE l 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解沈阳理工大学有关保留、使用学位论文 的规定，即沈阳理工大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学 位论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权沈阳理工 大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可 以采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。 保密的学位论文在解密后适用本授权书 学位论文作者签名届，战心指导教师签名甄荽 日 期阳／．／牟、6 J i ∞J i 日期2 0 l I 寄舌月2 0 o ] 摘要 随着黄金资源的不断开发利用，容易开采、易处理的金矿资源越来越少， 难浸金矿石资源几乎遍及世界各国。因此，难浸金矿将成为未来提取黄会的主 要趋势。 本文采用微波焙烧方法对含硫难浸金精矿进行预处理，考察了微波焙烧时 间，焙烧温度，焙烧功率等工艺条件，考察了不同添加剂和焙烧气氛对实验结 果的影响。并对微波焙烧前后金矿物表面的显微结构变化进行了分析；实验采 用碘一碘化钾浸出法，通过测定不同焙烧条件下金矿的浸出率，与常规焙烧预处 理进行比较，获得了微波焙烧预处理难浸金矿的最佳工艺条件。 研究结果表明在真空条件下，添加剂为次氯酸时，采用微波焙烧预处理 难浸金矿物，当焙烧功率为4 ．5 K W ，焙烧温度为5 7 0 ℃，焙烧时间为2 0 m i n 时，金 的浸出率为9 2 ．0 3 ％，而采用常规焙烧预处理，金的浸出率最高只有7 5 ．2 4 ％。S E W 结果表明未经焙烧预处理的金精矿，表面形貌光滑，棱角分明，结构致密。 经在空气中焙烧后，金精矿的表面结构没有明显改变，没有孔隙和裂缝。而经 微波焙烧后的焙砂，表面结构疏松，呈层片多孔状，说明微波的作用使得包裹 在金颗粒外层的硫化物产生了大量裂缝，这有利于浸出液进入矿物体内部，从 而提高了金的浸出率。 关键词难处理会精矿；常规焙烧；微波焙烧；浸出率 沈阳理【大学硕十学位论文 A b s t r a c t W i t ht h ed e v e l o p m e n ta n du t i l i z a t i o no ft h er e s o u r c e so fg o l dm i n e r a l s c o n t i n u a l l y , t h em i n e r a l so fe a s yt om i n i n ga n dd e a lw i t hi Sb e c o m i n gl e s sa n dl e s s ． r e f r a c t o r yg o l dm i n e r a l si sd i s t r i b u t e da l lo ft h ec o u n t r yo nt h eW O 订d ．T h er e f r a c t o r y g o l dm i n e r a l sw i l lb e c o m eam a i nt r e n df o rf u t u r eg o l dm i n e r a l se x t r a c t i n g ． I nt h i st h e s i s ，t h er e f r a c t o r yg o l dc o n c e n t r a t ec o n t a i n i n gt h es u l f u re l e m e n t sw a s p r e t r e a t e db ym i c r o w a v er o a s t i n g ．T h ep r o g r e s sp a r a m e t e r ss u c ha sr o a s t i n gt i m e ． t e m p e r a t u r e ，p o w e r a n dl e a c h i n gr a t ew e r ei n v e s t i g a t e d ，t h ee f f e c to fd i f f e r e n t a d d i t i v e sa n dr o a s t i n ga t m o s p h e r eo nt h ee x p e r i m e n tr e s u l t sw e r ea l s oi n v e s t i g a t e d ． T h ec h a n g eo fm i c r o s t r u c t u r eo fg o l dm i n e r a l sb e f o r ea n da f t e rm i c r o w a v er o a s t i n g w a sa n a l y z e d ．T h eb e s tp r o g r e s sp a r a m e t e r sw e r eo b t a i n e do ft h ep r e t r e a t m e n to f r e f r a c t o r yg o l dm i n e r a l sb ym i c r o w a v er o a s t i n gt h r o u g hm e a s u r i n gt h el e a c h i n gr a t e o fg o l dw i t hi o d i n e - p o t a s s i u mi o d i d em e t h o d si nd i f f e r e n tc o n d i t i o n ．a n dc o m p a r i n g w i t hu s u a lr o a s t i n g ． 1 1 1 er e s u l t ss h o w s ．a d o p t i n gm i c r o w a v er o a s t i n gt op r e - t r e a tr e f r a c t o r yg o l d m i n e r a l sw i t ht h eh y p o c h l o r o u sa c i da sa d d i n ga g e n tu n d e rv a c u u m ，w h e nt h ep o w e r i s4 ．5 K W , r o a s t i n gt e m p e r a t u r ei s5 7 0 ℃a n dr o a s t i n gt i m ei s2 0 m i n ．t h el e a c h i n gr a t e o fg o l dr e a c h e st o9 2 ．0 3 ％．H o w e v e r , t h el e a c h i n gr a t eo fg o l do n l yr e a c h e st o7 5 ．2 4 ％ b yu s u a lr o a s i n gp r e t r e a t m e n t ．S E Mm i c r o g r a p h i cs h o w n ．t h es u r f a c eo fu n - p r e t r e a t e d g o l dc o n c e n t r a t ei ss m o o t h l y , a n g u l a r l ya n dd e n s e ．A f t e rr o a s t e du n d e ra l r ．t h es u r f a c e s t r u c t u r e so fg o l dc o n c e n t r a t eh a v en oc h a n g eo b v i o u s l y , h a v en op o r e sa n dc r a c k s ． T h es u r f a c eo fc a l c i n ei SI o o s ew i t hl a y e rs t r u c t u r e ．a f t e l “ p r e t r e a t e db ym i c r o w a v e r o a s t i n g ．I th a sp r o v e dt h a tm i c r o w a v ee n e r g yf o r c e st h es u l f i d ew h i c hw r a pt h eg o l d g r a i ng e n e r a t e dal o to fc r a c k i n g ，i ti sh e l pf o rl e a c h i n gl i q u i dg ot h r o u g hi n t ot h e m i n e r a l si n t e r i o r , a n dt h eg o l dl e a c h i n gr a t ei Sr a i s e d ． K e y w 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 s ；u s u a lr o a s t i n g ；m i c r o w a v er o a s t i n g ；l e a c h i n g r a t e 第l 章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯l 1 ．1 前言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 1 ．2 常见预处理方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 1 ．2 ．1 焙烧氧化法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 1 ．2 ．2 加压氧化法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 1 ．2 ．3 化学氧化法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 1 ．2 ．4 微生物氧化法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1O 1 ．3 微波原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 2 1 ．3 ．1 微波的性质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 2 1 ．3 ．2 微波加热原理及特点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 3 1 ．3 ．3 微波在难处理金矿物中的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 4 1 ．4 碘化法浸出⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯l5 1 ．4 ．1 热力学因素⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 6 1 ．4 ．2 碘一碘化物浸金原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 7 1 ．5 国内外研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯l8 1 ．6 本课题研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2l 1 ．7 课题研究的目的、意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 l 第2 章试验物料、设备和方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 3 2 ．1 原料⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 3 2 ．2 实验仪器和药品⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 3 2 ．3 实验方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 5 2 ．3 ．1 常规焙烧⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 5 2 ．3 ．2 微波焙烧⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 5 2 ．4 焙砂浸出⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 6 2 ．5 焙砂表面形态分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 7 沈刚理r 大学硕十学位论文 第3 章实验结果与讨论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 8 3 ．1 金精矿化学分析及物相分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 8 3 ．2 金精矿筹热分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 9 3 ．3 空气中微波焙烧⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 0 3 ．4 微波真空焙烧⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 2 3 ．5 酸对微波真空焙烧的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 2 3 ．6 碱和盐及氧化剂对微波真空焙烧的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 3 3 ．7 自来水对微波真空焙烧的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 6 3 ．8 次氯酸对对微波真空焙烧的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 8 3 ．8 ．1 微波功率的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 8 3 ．8 ．2 焙烧时间的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 9 3 ．9 常规焙烧和微波焙烧的比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 3 3 ．9 ．1 温度对失重率和浸出率的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 3 3 ．9 ．2 时间对失重率和浸出率的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 8 3 ．1 0 焙烧对焙砂微观组织的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 4 第4 章结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。。5 7 参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 8 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 3 致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 4 1 ．1 前言 从公元前5 0 0 0 年的新石器时代开始，人类就开始开采金矿。据经济学家估算， 世界黄金的生产总量，自人类发现黄金以来至本世纪8 0 年代约生产9 ～1 2 ．4 万吨。 本世纪以来，随着科学技术的进步，黄金开采和生产技术的飞速发展，黄金产量 得以飞速增长川。 在人类活动中，黄金最早的用途主要足供作货币、首饰和装饰品。金除用于 金的首饰和装饰品外，在医疗上也有使用，如金的放射性同位素已用于肝脏病的 检查和癌症治疗等；随着现代科学技术的进步，金在航天、电子、信息技术和新 材料工业的新的应用日益增多，它为黄金的工业应用开发了广泛的领域，这一时 期大致是1 9 5 0 年开始的，故人们把1 9 5 0 年以来称为黄金的工业时代。 鉴于金具有优良的稳定性、延展性、韧性和良好的导电、导热性。因而其工 业应用范围日益扩大，消费量不断增长。今天，随着黄金资源的开发利用，容易 开采、易处理的金矿资源越来越少，人们逐渐转向利用难处理的金矿资源，尤其 是黄金价格持续走高，难处理黄金资源愈加引起人们的关注。难浸金矿石资源几 乎遍及世界各产金国。储量约占世界黄金储量的2 ／3 。世界主要产金大国都存在着 大量难选冶金矿石。如美国、加拿大、澳大利亚、前苏联、巴西、南非等国都有 较大的储量。在我国，难选冶金矿石已查明或已基本查明高砷高硫金矿石中金的 储量约1 0 0 0 吨，占金矿床总储量的3 0 ％左右。分布范围非常广，在云南、贵州、 陕西、甘肃、广东、广西、新疆、四J I l 、湖南、吉林、黑龙江等十余省均有不 同程度的分布，特别是桂、云、贵、川、陕、甘等金三角地区，难处理金矿资源 更加丰富【2 1 。 难处理金矿石【3 1 又称难浸、难选冶金矿石、顽固金矿石 是指富含砷、硫、碳 等杂质，在常规浸出条件下，金回收率低的金矿石。一般以氰化搅拌浸出率8 0 ％ 作为界限，低于此值者即为难处理金矿石，典型的难处理矿石直接浸出率仅为 选型堡 叁 塑主兰 里堕堑 1 0 ％ - - - 3 0 ％。难浸的黄会资源种类繁多，成因各异1 5 - 1 0 1 。 目前难处理金矿石基本分为三类 1 包含非硫化脉石组分 硅石或碳酸弃 ； 包裹金矿石此类矿石中余粒太小， 用磨矿无法使之解离，造成氰化液很难与金粒接触。 2 金以极微细粒形态被包裹在硫化矿物 黄铁矿和砷黄铁矿 中，这足目前最 多的一类难浸金矿石。砷在金矿石中常以硫化物 雄黄、雌黄、毒砂等 形式存在， 它们极易溶解于碱性氰化液中，砷的硫化物会分解消耗矿浆中的氧和氰化物而降 低金的溶解速度，并且砷的硫化物在碱性矿浆中分解生成的产物都与金的表面接 触，在金粒表面生成一层薄膜，阻碍了金、氧和氰化物的相互作用；隔断了浸出 剂与金的充分接触，当硫离子达到一定浓度时，生成的硫化亚金薄膜阻碍金的溶 解；矿石中含有的黄铁矿及其氧化产物和磁黄铁矿的氧化产物能够消耗氰化物； 降低了氰化浸出的效果，此类矿石通过磨细也不能使包裹的金粒与氰化液接触。 在此类型中，含砷3 ％以上，含碳I ％ - - - 2 ％，含硫5 ％～6 ％。用常规氰化提金工艺， 金浸出率一般为2 0 ％“ - 5 0 ％，且需要消耗大量的N a C N ；采用浮选工艺富集时，虽 能获得较高的会精矿品位，但精矿中砷、碳、锑等有害元素含量高，使下一步提 金工艺难以进行。 3 碳质金矿石因这类矿石含有活性炭型的有机碳，浸金时，金氰络合物被 上述有机碳从溶液中所“劫持”。 目前，国内外对难处理会矿的主要预处理方法有氧化焙烧法、加压氧化法、 微生物氧化法、化学氧化法、过氧化物氧化法、微波氧化法等。而对于难处理金 矿的无氰毒浸会法也有硫脲法、卤化法、多硫化物法、硫代硫酸盐法、聚磷酸盐 法、高温氨化法、浮选法、碘法浸金法等。 微波氧化法是目前正在研究的一种利用超高频电磁波对难浸矿石进行预氧化 的新工艺，微波是指波长从l m m - - - l m 左右的电磁波，指频率为0 ．3 “ - - 3 0 0 G H z ，位 于电磁波谱红外线和无线电波之间的电磁波‘1 1 1 。 微波是一个十分特殊的电磁波段，虽然介于无限的电波和红外辐射之间，但 其产生、传输和应用的原理与它们不刚1 2 】，其中只有9 1 5 M H z 和2 4 5 0 M H z 用于民 用，微波在金属和一些物质中发生反射，引起分子振动，从而产生热量。微波加 热具有升温速度快、加热效率高、促进化学反应速率、本身不产生任何气体和易 第l 章绪论 于自动控制等优点。微波加热是一种新的加热方式，它是作用于物料内部的体积 加热过程，完全不同于传统的外加热方式。微波加热具有热效率高、加热速度快、 加热均匀和清洁无污染，且只要符合标准要求就安全町靠等优点1 1 弱。 微波加热技术应用于矿冶方面目前尚处于试验研究阶段。矿物具有不同的介 电常数而有不同的吸波特性，由于各种矿物所吸收的微波量不同，所以各种矿物 的升温速率也不同，吸波物质的升温极为迅速，会造成矿物I ’日J 发生不同的反应， 即微波加热具有选择性，可以使矿石中的一种矿物被加热或产生化学变化和物相 转变，而不直接影响到其他矿物。基于这种理论，可以用微波处理难浸金矿石或 金精矿，促使其分解，将矿石中被硫、碳、砷等矿物包裹的金分离出来，使难浸 矿石变为易浸，因此微波加热可以作为难浸金矿的预处理方法之一。许多资料表 明，微波处理可以作为难处理金矿的预处理手段，提高难处理金的氰化浸出率【1 4 】。 本文通过微波预处理，寻找最佳的微波预处理难浸金矿石的工艺条件。 1 ．2 常见预处理方法 常见难浸金矿石的预处理方法有很多，目前，主要的预处理方法有焙烧氧化 法、加压氧化法、化学氧化法和微生物氧化法等。 1 ．2 ．1 焙烧氧化法 焙烧仍是目前难处理金矿石最常用的预处理方法【15 1 。是国内外多年来广为应 用的成熟方法，只要作业条件选择适宜，它可将硫、砷、碳、碲等有害杂质氧化 成其对应的氧化物气体进入气相，从而除去这些有害杂质，并使金载体矿物程疏 松多孔结构，可简化冶金作业，降低成本，提高回收率。 焙烧氧化技术是在高温下，借助空气或人工加入的氧气使包裹金的含硫、含 砷矿物氧化分解，使得矿物中的硫和砷氧化为对应的气体氧化物，暴露出包裹在 其中微粒金。主要化学反应为【1 6 】 12 F e A s S s 2 9 0 2 g l I 4 F e 3 0 4 s 3 A s 4 0 6 g 12 S 0 2 g 1 ．1 2 F e A s S s 6 0 2 g F e 2 0 3 s A s 2 0 s g 2 S 0 2 酚 1 ．2 16 F e A s S s 12 F e S 2 s 4 5 0 2 g I 1 4 F e 2 0 3 s 16 A s S 9 3 I 2 4 S 0 2 g 1 ．3 F e A s S F e S A s 1 ．4 4 A s 3 0 2 - “ 2 A s 2 0 3 1 ．5 3 F E S 5 0 2 - - - F e 3 0 4 3 S 0 2 1 ．6 沈刚理I 夫学硕} j 学位论史 2 F e S 3 ．5 0 2 一F e 2 0 3 2 S 0 2 1 ．7 3 F e S 2 8 0 2 - - - 。F e 3 0 4 6 S 0 2 1 ．8 2 F E S 2 5 ．5 0 2 一F e 2 0 3 4 S 0 2 I [ 1 ．9 固化焙烧多为加入的石灰或矿石中白云石分解后与硫和砷的氧化物反应，生 成固体硫酸盐和砷酸盐。 2 C a O s 2 S 0 2 g 0 2 g 2 C a S 0 4 s 1 ．1O 3 C a O s A s 2 0 s g C a 3 A s 0 4 2 s 1 ．1 1 焙烧氧化法主要有四种 第一种是缺氧磁化焙烧工艺，即在空气不足的条件下焙烧金精矿，使砷挥发。 研究表明采用此法可除去原料中9 0 ％“ - - 9 8 ％的砷。 第二种主要采用由矿石干燥磨矿、循环沸腾焙烧、烟尘和尾渣处理三部分组 成的焙烧系统来焙烧处理高砷微细粒含金黄铁矿石。采用该法可使金回收率达到 8 5 ％“ - - 9 0 ％。 第三种是高砷金精矿二段焙烧工艺，即在缺氧气氛下脱砷，在氧化气氛下脱 硫，产出疏松多孔焙砂，使金的氰化浸出率达到9 0 ％以上，且可以综合回收砷、 硫。 第四种是采用原矿固化焙烧提金工艺，利用原料中的碳酸盐或添加适量的钙 盐、钠盐或消石灰，使硫、砷在焙烧过程中生成A s 2 0 3 和s 0 2 大部分与钙、镁结 合成不挥发的硫酸盐和砷酸盐而固定于焙砂中，大大降低烟气中的A s 2 0 3 和s 0 2 的浓度，解决了传统焙烧氧化法的环境污染问题‘1 7 - 2 0 1 。但固化焙烧的固定荆成本 较高，焙砂中生成的砷酸盐、硫酸盐需进行二次处理 中和沉淀 ，目前尚处于实验 室研究阶段。T a y l o rP ．R ，N y a v o rK a f u i 等人的研究结果表明，在焙烧含黄铁矿、 砷黄铁矿等的难浸金矿石时加入钙盐，或用石灰制粒后固化焙烧，效果均很好。 美国的C o r t e z 金矿是世界上首家采用固化焙烧工艺的工厂，其后S y a m a 金矿也应 用成功。美国加纳的A s h a n t i 金矿中含C 、S 、A s 都较高，对该矿石加石灰球团焙 烧，S 0 2 吸收率达9 5 ％，金浸出率超过9 0 ％。我国东北大学用砷会矿配苏打、硝石 焙烧，然后氰化浸金，金浸出率大于9 6 ％。长沙矿冶研究院将难浸金矿石与钠盐 或钙盐一起混合均匀。制成球团，然后焙烧。加钠盐时，金的浸出率达9 6 ％，但 工艺流程复杂，投资成本高；加钙盐时，金的浸出率可达9 0 ％，其工序简单，有 理 方法，既可用于处理原矿，亦可用于处理精矿。焙烧温度一般为5 0 0 ～7 5 0 ℃分两 段焙烧。其优点是工艺成熟，技术可靠，操作简单，适应性强，对含砷、硫、碳、 锑、汞等物料都适用；投资和成本相对较低；若砷、硫、汞有[ 日l 收价值时，还可 以综合回收。但焙烧产生的S 0 2 、A s 2 0 3 等等有毒气体，严重污染环境，而且当温 度高于7 0 0 ℃时，砷和金会生成低沸点的砷金合金而挥发，造成金的损失。随着环 保要求的提高，废气治理的成本提高，其应用范围受到了很大的限制。近年来， 氧化焙烧工艺仍在不断发展，开发出了许多新的富氧焙烧和固化焙烧新工艺【2 2 】。 在焙烧设备方面，德围鲁奇式循环沸腾炉和瑞典波立公司密闭收尘系统研制获得 成功并得到广泛的应用。 1 ．2 ．2 加压氧化法 加压氧化分解法是目前较常用的一种氧化脱硫、砷的方法。具有减少排液中 重金属含量、氧化速度快、不排放有害气体、等优点。自1 9 8 4 年首次在M c h u g h l i n 金矿得到应用后发展迅速，国外已经有十余家厂矿应用此方法，但在我国尚处于 试验研究阶段。 加压氧化分解法可用于处理矿石，也可以用于处理精矿。其原理是在高温高 压、有氧的条件下，加入酸或碱以分解矿石中包裹金的硫、砷化合物，使矿石中 的硫砷化合物包裹金暴露出来，进而达到提高金氰化回收率的目的。黄铁矿的加 压氧化分解按下式进行 F e S 2 s 3 ．5 0 2 g H 2 0 1 F e S 0 4 I H 2 S 0 4 1 1 ．12 二价铁在高温高压下进一步氧化为三价铁 4 F e S 0 4 1 2 H 2 S 0 4 1 0 2 g 2 F e 2 S 0 4 3 1 2 H 2 0 1 1 ．13 三价铁可催化黄铁矿的氧化，同时三价铁亦可沉淀反应 7 F e 2 S 0 4 3 1 F e S 2 s 卜8 H 2 0 1 8 H 2 S 0 4 1 l5 F e S 0 4 1 1 ．14 F e 2 S 0 4 3 1 3H 2 0 1 F e 2 0 3 s 3 H 2 S 0 4 1 1 ．15 生成三氧化二铁和硫酸的上限为5 5 9 ／L 1 7 0 “ 2 和7 0 9 ／L 2 0 0 。C ，加入M 9 2 S 0 4 可使硫酸提高到1 0 0 9 ／L 。 黄铁矿的另一氧化产物是元素硫 ．气． 沈阳理I 大学硕十学位论文 2 F e S 2 s 2 H 2 S 0 4 I 0 2 g 2 F e S 0 4 I 2 H 2 0 I 4 S s 1 ．16 S 1 1 ．5 0 2 g H 2 0 I H 2 S 0 4 I 1 ．17 F e S 2 的结晶形态对氧化条件影响很大，白铁矿远比黄铁矿易于氧化，结晶比 较完全的黄铁矿比结晶不完令的黄铁矿更难氧化，因此矿物学分析显得很重要。 砷黄铁矿的氧化反应为 2 F e A s S s 6 ．5 0 2 g 3 H 2 0 1 2 F e S 0 4 1 2 H 3 A s 0 4 1 1 ．18 2 F e A s S 5 0 2 - - F e 2 0 3 2 S 0 2 A s 2 0 3 1 ．19 4 F e A s S 3 0 2 2 F e 2 0 3 4 A s S 1 ．2 0 加压氧化法的原理是在高温、高压、有氧条件下，用酸或碱分解矿石中包裹 金的硫、砷矿物，使金暴露出来。加压氧化法可在酸性、碱性介质中进行，也可 在中性介质中进行其中，酸性介质在工业上应用较多。采用碱性介质浸出虽有作 业温度低、设备腐蚀轻、F e 能氧化成F e 2 0 3 进入渣中等优点，但硫、砷会被溶解 并生成可溶性的硫酸钠和砷酸钠，其中尤以砷酸钠处理困难。且采用碱性介质， 试剂氢氧化钠价高消耗大，若原料中含有H g 和T l 时还会释放出他们的污染物质。 加压氧化法是目前氧化难浸金矿石较为理想的方法之一。根据分解硫化矿物的介 质不同可分为酸性加压氧化法、碱性加压氧化法和加压中性浸出氧化法【2 3 乏8 1 。 1 加压酸浸氧化法 当物料为酸性或弱碱性时，采用酸性加压氧化法。采用加压酸浸工艺不但能 有效处理高硫的金精矿，即使含硫仅为4 ％～5 ％的矿石也足以实现自身的氧化，S b 、 P b 等有害杂质影响较小，金的回收率一般都很高。在生产费用中，氧化费占6 0 ％， 中和费用约占2 5 ％。 酸性加压氧化法的操作条件通常是温度1 7 0 “ - 2 2 5 ℃、总压力l “ - 3 ．2 M P a 、氧 分压3 5 0 ～7 0 0 k P a ，设备主要是耐酸砖衬里或衬铅的多室碳素钢制卧式高压釜，一 般l - - 3 h 可使硫化物达到完全氧化。这种方法适合于各种矿石和精矿，金回收率 较高，且不向空气中排放二氧化硫或砷。在目前，它是氧化难处理金矿石最好的 方法，但其投资大，生产成本高。自1 9 8 5 年美国霍姆斯特克公司的麦克劳林 M c l a u g h l i n 金矿率先将酸性加压氧化法用于工业生产后的l O 年里，巴西的S a o B e n t o ，美国的G e t c h e l l ，G o l d s t r i k e ，L o n eT r e e ，加拿大的C a m p b e l l 及巴布亚新几 内亚的P o r g e r a 等相继建立了处理原矿或金精矿的酸性加压氧化预处理厂。 2 加压碱浸氧化法 ．6 ． 第1 章绪论 当原料为强碱性时，采用碱性加压氧化法。碱性加压氧化法的操作条件一般 为1 0 0 - - 一2 0 0 。C 、总压力 3 M P a ，产出主要成分为F e 2 0 3 的残渣，硫和砷则以硫酸 盐和砷酸盐形式完全溶解。这种方法的优点是氧化温度低，高噩釜腐蚀轻；缺点 是试剂费用高，含砷渣不好处置。冈矿石中含有大量方解石而不宜采用酸性加压 氧化法，美国M e r c u r 金矿是世界上第一个采用碱性加压氧化法的厂家。该厂在压 力3 ．2 M P a 、温度2 2 0 。C 、p H 8 条件下对碳质硫化矿及老尾矿 含金约3 9 ／t 、硫约 2 ％、碳酸盐约1 6 ％、雄黄、碳少量，日处理量7 0 0 t 进行碱性热压预处理，使金的 浸出率达到8 1 ％- - 一9 6 ％，矿石的预处理成本约8 ．5 美元每吨。 3 加压中性浸出氧化法 此法是加拿大赖特 W r i g h t I 程公司为荚国犹他州默库尔和内华达州和哥特 切尔两矿山含碳黄铁矿金矿设计的中性加压氧化预处理工厂，此两厂的舰模分别 为7 5 0 t ／d 和3 0 0 0 t ／d 。浸出作业是在2 2 5 。C 和不加试剂p H 7 ～8 条件下进行的。 1 ．2 ．3 化学氧化法 化学氧化法也称水溶液氧化法，是近年来引起人们广泛注意的预处理难浸金 矿石的有效方法之一，主要用于含碳质和非典型的黄铁矿金矿石。化学氧化法是 在矿浆体系中添加强碱性或强酸性氧化剂，通过控制一定的温度和压力，使得氧 化反应得以进行，从而使金暴露解离，以达到氰化提金的目的。常用的氧化剂有 氯气、次氯酸钠、臭氧、过氧化物、高锰酸盐、高氯酸盐、二氧化锰、重铬酸盐、 碱、卡洛酸和硝酸等【2 9 - 4 0 1 。 常用的方法有以下几种 1 氯化法 氯化法是用氯气对难处理金矿石进行氧化的顸处理方法。其理论基础在于氯 气的化学性质非常活泼，它易获得电子而成为负离子，可以直接和金属化合成盐 类，是最强的氧化剂之一。液相氯及其溶于水后形成的H C l 0 具有强氧化性，能氧 化矿石中的硫化物及碳质物，是预处理碳质难浸金矿石的有效方法。 7 0 年代，美国C a r l i n 金矿采用氯化法处理碳质矿石 这类矿石不仅砷含量高， 而且有机碳含量也高，含有机碳约1 5 ％ 取得成功，金的浸出率由3 2 ％提高到9 0 ％。 为了减少氯气用量，C a r l i n 金矿又成功地研究出“二次氧化法” 又称为双氧化法 ， 即第一阶段是在碳酸钠存在的条件下，鼓入空气完成的；第二阶段再用氯化法使 沈刚理l 人学硕} 学位论文 矿石达到完全氧化。这种方法能使某些组分的炭钝化，使黄铁矿部分氧化并暴露 出包裹金。之后，美国N e w m o n t 公司研制出一种“闪速氯化”工艺，用它来处理 难选的含金硫化物矿物和碳质会矿石。这种“闪速氯化”体系，使氯气高度分散， 氯气
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