堆浸-贵液静态炭吸附工艺的研究及应用.pdf

S e r i e s N o ． 3 6 5 No v e mb e r 2 OO 6 金 氍 矽 山 METAL MI NE 总 第 3 6 5 期 2 0 0 6 年 第 1 1期 堆 浸 一贵 液静 态炭吸 附工艺的研 究及应 用 张 岳 陈景河 1 ．昆明理工大学； 2 ．紫金矿业集团股份有限公司 摘要对紫金山金矿的堆浸贵液采用静态炭吸附提金工艺流程， 可显著降低设备投资及生产成本， 提高堆 浸浸出率， 使降低入选品位、 增大矿石日处理量、 充分利用金矿资源及产生规模经济效益得以实现。该项改造产生 了显著的经济效益。 关键词 堆浸贵液静态炭吸附工艺金矿资源有效利用 De v e l o pm e nt a nd App l i c a t i o n of Pr o c e s s of He a p Le a c h i ng- S t a t i c Ca r bo n Ad s or pt i o n f r om Pr e g na nt S ol ut i o n Z h a n g Yu e ’ C h e n J i n g h e 1 ． K u n m i n g U n i v e r s i t y o fS c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ； 2 ． n G r o u p C o ． ， L t d ． Ab s t r a c t Th e a p p l i c a t i o n o f t h e p r o c e s s o f s t a t i c c a r b o n a d s o r p t i o n f o r g o l d e x t r a c t i o n f r o m t h e p r e g n a n t s o l u t i o n i n h e a p l e a c h i n g i n Z i j i n s h a n G o l d M i n e h a s r e ma r k a b l y r e d u c e d t h e c a p i t al i n v e s t m e n t a n d p r o d u c t i o n c o s t and i m p r o v e d the h e a p l e a c h i n g r a t e ，t h u s e n a b l i n g the r e a l i z a t i o n o f r e d u c i n g t h e f e e d g r a d e，i n c r e asi n g the d a i l y o r e t r e a tm e n t c a p a c i ty， f u l l y u t i l i z i n g t h e g o l d r e s o u r c e and p rod u c i n g a s c ale e c o n o mi c be n e fi t ．T h i s t e c h n i c al t r a n s f o r ma t i o n h as b rou g h t a b o u t e v i d e n t e c o n o mi c be n e fi t ． Ke y wo r d s He a p l e a c h i n g ，P r o c e s s o f s t a t i c c a r b o n a d s o rpti o n i n p r e g n ant s o l u t i o n， E ff e c t i v e u t i l i z a t i o n of g o l d o r e r e soUr ee 紫金 山金矿的选矿工艺流程由原矿堆浸、 贵液 机械搅拌炭吸附提金工艺， 发展到原矿破碎、 筛分、 洗矿 、 粗粒级堆浸 一贵液机械搅拌炭吸附， 细粒级重 选粗粒金 、 重选尾矿 C I L炭浸提金工艺。但现在的 矿石堆浸 一贵液机械搅拌炭吸附工艺流程仍存在炭 耗大的缺点。为了满足大规模 生产 的需要 ， 要求有 既能适应处理量大、 品位低 、 粒度组成变化大、 给矿 量不稳定的给矿特性 ， 又具有炭耗小 、 易操作 、 运转 率高、 经济效益大的选矿工艺流程。生产过程中选 矿工艺流程也在不断地改造 、 优化 ， 以适应大规模生 产及产生最大经济效益的要求。为此对紫金山金矿 选矿工艺流程进行改造 ， 试验方案为粗粒级矿石堆 浸 一贵液静态炭吸附 、 细粒级矿石重选粗粒金 、 重选 尾矿 C I L炭浸提金工艺。该试验方案于 1 9 9 9年在 紫金山炭浆厂进行了试验， 达到了试验目的， 取得了 设计的经济技术指标。紫金山采用该工艺大规模生 产后， 使吨矿生产总成本从 1 9 9 9年的 4 8 ． 2 3 t ， 降到 2 0 0 4年的 3 5 ． 1 8 Y s ／ t ， 吨矿利润从 1 9 9 9年 的 l 4 ． 5 0 t ， 增加到 2 0 0 4年的 3 0 ． 4 3 t ， 贵液静态 炭吸附率达到9 9 ％以上， 显著地提高了吨矿利润及 年利润总额。 1 矿石性质 紫金山金矿矿石工业类型为单一氧化次生金矿 石 ， 由于紫金山金矿矿石易浸 、 易沉降 ， 特别 是随着 露采矿石增加 ， 金矿 日处理量增大 ， 原矿石进入单一 的堆浸工艺和进入单一的炭浸工艺已经不适应大规 模生产的要求。要求有处理量大 、 生产成本低 、 选矿 回收率高、 经济效益大， 且适应处理含泥量大、 低品 位矿石的选矿工艺流程处理紫金 山金矿的矿石。 矿石 中金是唯一有用组分 ， 矿物组成简单 ， 伴生 有益和有害组分的含量均极低 ， 属低 品位含金易选 氧化矿石； 矿石中的金为 自然金 ， 大部分为可见金 ， 部分呈微细粒赋存于褐铁矿 中； 自然金与褐铁矿紧 张岳 1 9 6 2 一 ， 男， 昆明理工大学冶金与材料工程学院博士研究 生 ， 紫金矿业集团股份有限公 司高级 工程师 ， 3 6 4 2 0 0福建省 上杭 县紫金大道 1号。 陈景河 1 9 5 7 一 ， 男 ， 紫金矿业集团股份有 限公 司董 事长 ， 教授级高 级工程师 ， 3 642 0 0福建省上杭县紫金大道 1号 。 维普资讯 总第 3 6 5期 金 属 矿 山 2 0 0 6年第 1 1 期 密共生 ， 主要赋存于硅化岩石的孔隙 、 裂隙中。裂隙 金占 7 7 ％ ， 晶隙金 占 1 5 ％ ， 包裹金 占 8 ％ 。 自然金 的形状以粒状 为主， 部分 为片状 、 树枝状 和不规则 状。 自然金粒度 以中粗粒为主 ， 其中 0 ． 2 8 m m 占 4 3 ． 1 8 ％ ，一0 ． 2 8 m m 0 ． 0 7 4 mm 占 1 9 ． 3 2 ％ ， 一 0 ． 0 7 4 m m 0 ． 0 4 m m 占 l 8 ． 1 8 ％， 一0 ． 0 4 m m 占 1 9 ． 3 2 ％ ， 晶隙金 和包 裹 金 含 金 合 计 占总金 量 的 2 3 ％。因此随着堆浸破碎粒度的减小 ， 堆浸回收率 、 重选粗粒金 的回收率都将会得到提高 ， 所 以只有大 规模开采 ， 降低入浸矿石粒度 ， 采用常规的破碎 、 洗 矿设备 ， 才能降低破碎 、 洗矿作业 的生产成本 ， 提高 经济效益 。 2 选矿工艺流程 比较 2． 1 改造前的选矿工艺流程特点 1 堆浸贵液机械搅拌炭吸附的特点。原矿破 碎 ， 粗粒级堆浸贵液机械搅拌 炭吸附的工艺有下述 几点 ①由于采用机械搅拌， 炭吸附搅拌槽内允许的 装炭量小 ， 致使贵液处理量小 ， 炭耗量大 ， 堆浸贵液 在循环时所携带 的炭末都积存在堆场矿石里， 使堆 场上部的矿石表面附着黑色的炭末， 该炭末在堆场 矿石里具有却金 、 降低浸出率的有害作用； ②由于采 用机械搅拌 ， 炭的损耗量增大 、 炭末增多 ， 增加 了炭 用量和生产成本； ③采用机械搅拌耗费大量的电费、 设备投资、 维修费用； ④存留在堆场矿石里的炭末所 却的金 量， 可依 据 年耗 炭 量 t 炭 末平 均 品位 k g ／ t 来计算。 2 将原矿碎磨到 一0 ． 0 7 4 m m含量 占 7 5 ％ ， 然后全部进行 C I L 炭浸提金工艺流程， 其特点 ①吨 矿生产成本高 ， 处理量小 ， 处理高品位矿石时处于微 利经营的状态。因此不适应处理量大、 品位低的紫 金山金矿矿石。②炭耗量大。因炭耗而损失的金和 炭可依据年耗 炭量 t x{ 万 t 活性炭 炭末 平均品位 k g ／ t 万 k g 黄金 } 来计算。③浸 出炭吸附作业要求水力旋流器溢流产品 中 0 ． 0 7 4 m m粒级矿石含量小 ， 否则粗粒级矿石与活性 炭难 以分离 ， 以致于无法继续 生产 。所 以该工艺只能在 低处理量 、 高磨矿细度的条件下进行生产。 2． 2 改造后的选矿工艺流程特点 1 堆浸 一贵液静 态炭吸附工艺流程 的特点。 原矿破碎 ， 将堆浸贵液机械搅拌炭吸附工艺流程改 为堆浸贵液静态炭吸附工艺流程。贵液静态炭吸附 工艺流程是将适量的活性炭置 于 3 m 4 m槽内 ， 槽体下部有给水分配器 ， 分配器上安装有隔炭筛 ， 槽 内上部安装有隔炭筛和排液管。将这种结构的吸附 槽 5～6个 、 按高差 1 ． 5 m左右从上到下连接 、 再将 贵液和贫液管接到主流程上即可。贵液静态炭吸附 工艺流程比机械搅拌炭吸附工艺流程 ， 具有下述 优 点 ①吨矿活性炭用量低， 贵液处理量大， 载金炭含 泥量很少 ； ② 因为静态炭吸附时炭粒之间摩擦很少 ， 所以生成的炭末少 、 该炭末的却金量少 、 吨矿用炭量 低； ③因静态炭吸附时无机械搅拌， 使贵液依靠吸附 槽之 间的高差 、 自上而下通过各个吸附槽 的炭层进 行吸附 ， 所以无需安装机械搅拌设备 ， 节省了设备投 资、 电耗及设备维修费用； ④可通过增减吸附槽的装 炭量或吸附槽个数来增减 贵液处理量和吸 附率指 标 ， 随时可通过吸附槽之间的水压差或采用空气搅 拌的方法 、 排除吸附系统内的细泥。 2 将原矿 碎磨 到 一0 ． 0 7 4 m m 含量 占 7 5 ％ ， 然后全部进行 C I L炭浸提金工艺流程 ， 改为粗粒级 堆浸 一贵液静态炭吸附 ， 细粒级 C I L炭浸提金工艺 流程具有下述优点 ①简化了选矿工艺流程， 提高了 矿石处理量； ②节省了设备投资、 折旧费、 设备维修 费； ③降低了选矿生产成本， 实现了规模效益。 3生产成本对 比 1 堆浸贵液静态炭吸附工艺流程 比堆浸贵液 机械搅拌炭吸附工艺流程降低的生产成本有 ①不 同工艺在相同原矿处理量的条件下， 因降低炭耗而 降低金和炭损失合计为 1 1 t ， 也可依据 { 原工艺 年耗炭量 t 原工艺炭末平均品位 k g ／ t 一新工 艺年耗炭量 t 新工艺炭末平均品位 k g ／ t } 万 k g 黄金 { 原工艺年耗炭量 t 一新工艺年耗 炭量 t } 万 t．／ t 活性炭 来计算； ②因取消机械 搅拌而节省的生产成本 为机械搅拌设备的折 旧费 、 维修费用及电费； ③避免了大量炭末都积存在堆场 矿石里却金、 降低浸出率的有害作用， 提高了堆浸浸 出率。 2 将原矿碎磨到 一0 ． 0 7 4 mm含量 占 7 5 ％， 然后全部进行 C I L炭浸提金工艺流程， 改为粗粒级 堆浸 ～贵液静态炭吸附 ， 一 0 ． 0 7 4 l n I n含量 占 7 5 ％ 细粒级 C I L炭浸提金工艺流程 ， 可降低 的生产成本 有 ①不同工艺在相同原矿处理量的条件下， 新工艺 炭耗小 ， 可避免 C I L炭浸工艺 中炭损 1 2 0 g ／ t ， 每吨 炭末 1 k g金 的损失。也可依据 { 原工艺 年耗炭量 t 原工艺炭末平均品位 k g ／ t 一新工艺 年耗炭 量 t 新工 艺炭末 平 均 品位 k g ／ t }万 k g 黄金{ 原工艺年耗炭量 t 一新工艺年耗炭量 维普资讯 张岳等 堆浸 ～ 贵液静态炭吸附工艺的研究及应用 2 0 0 6 年第 1 1 期 t } 万 t 活性炭 来计算。②不同工艺在相 同原矿处理量的条件下 ， 可依据 { 新工艺粗 粒级堆 浸矿量 t [ 原工艺选矿成本 t 一新 工艺选 矿成本 t ] } 来计算。 4 结论 1 将原矿碎磨到 一 0 ． 0 7 4 mm含量 占7 5 ％ ， 然 后全部进行 C I L炭浸提金工艺流程， 改为粗粒级堆 浸 一贵液静态炭吸附 ， 一0 ． 0 7 4 m m含量 占 7 5 ％细 粒级 C I L炭浸提金工艺流程 ， 可降低机械搅拌设备 的折旧费、 维修费用及电费 ， 又可避免 C I L炭浸工艺 中吨矿 1 2 0 g炭损 、 每吨炭末 1 k g金的损失 ， 又可避 免原工艺中大量炭末在堆场矿石里“ 却金” 、 降低浸 出率的有害作用 ， 提高了堆浸浸出率。 上接第 1 9页 善 R 氇 噶 g 辎 瞽 2 堆浸贵液静态炭吸附工艺流程吸附槽 中的 静态炭利用压缩空气或调节槽 间的压力差进行清 洗， 合理设计静态炭吸附槽， 以保持 良好的吸附效 果 ， 可使该工艺广泛应用于从含金溶液 中吸附回收 金的生产。 3 可依据不同含金溶液量设计出不 同大小和 数量的吸附槽用于从含金溶液 中吸附 回收金 的生 产 ， 或从其他溶液 中吸附可被吸附的物质。 4 依靠扩大生产规模 、 降低 生产成本 、 实现规 模效益， 来合理开发金矿资源 ， 提高吨矿利润 ， 提高 企业的经济效益 。 收稿 日期2 0 0 6 - 0 8 - 3 0 图 6 各分段开采 时顶板 中的最大拉应力 5 崩落过程受关键层控制。在矿体的顶板岩 层 中， 软硬岩混杂出现。当崩落空 区达到软弱岩层 时， 顶板的崩落呈匀速向上发展。当崩落空区达 到 完整岩层时， 如闪长岩， 崩落速度会明显减慢， 或者 根本不出现崩落 。而 当下部空区的面 体积发展 到一定量值时， 该岩层将突然折断， 产生崩落。由于 岩层接触带岩体破碎 ， 该 岩层 的突然崩落还会导致 与其 紧密接触的上部破碎 岩层 的破坏与崩落 。因 此 ， 从崩落过程来看 ， 在程潮西 区顶板岩层 中， 存在 复合关键层。可 以认 为 ， 石膏与闪长岩是顶板 围岩 的关键层， 它们控制着围岩的崩落过程与崩落速度。 而其中， 闪长岩侵入体是主关键层， 闪长岩崩落之 后 ， 导致了上部岩层 的突然垮 冒， 引发地表突然塌 陷。 5结论 程潮铁矿西区矿体顶板 围岩的崩落过程的监测 与分析 ， 得出如下初步结论 。 1 对顶板围岩性质与赋存情况非常复杂的矿 体 ， 采用崩落法回采时， 顶板围岩的崩落不是一个匀 速发展的过程 ， 而是具有明显的跳跃性特征。 2 在地表产生塌陷之前 ， 有相当长的一段时 间空区顶板岩体的崩落发展速度很慢 ， 甚至不产生 崩落。然而， 一旦产生崩落， 其崩落的速度非常快 ， 并且迅速崩透至地表。 3 顶板的崩落速度与岩体质量 、 结构面的性 质与分布、 原始地应力场和松散充填体等因素有关。 4 顶板的崩落过程受关键岩层的控制 。关键 岩层会阻碍崩落的发展 ， 而且 ， 关键岩层 的崩落会形 成突发性的崩落 。 5 复杂岩层顶板的崩落过程及崩落时间的预 测 ， 必须考虑岩层性质及其空间分布特点 ， 其中 ， 关 键层的识别是非常重要的。 6 由于非层状矿体的顶板是非常复杂 的， 目 前基于层状煤矿开采所提 出的关键层理论不能直接 应用于非层状矿体顶板崩落过程的研究 。有待结合 金属矿山的实际情况 ， 将该理论进一步发展。 参考文献 [ 1 ] 刘宝琛， 张家生， 廖国华．随机介质理论在矿业工程中的应 用[ M ] ． 长沙 湖南科技出版社， 2 0 0 4 ． [ 2 ] 贺跃光， 颜荣贵， 曾卓乔． 构造应力作用下的地表移动规律 研究[ J ] ． 矿冶工程． 2 0 0 0 ， 2 0 3 1 2 1 4 ． [ 3 ] 钱鸣高， 缪协兴， 许家林． 岩层控制中的关键层理论[ J ] ．煤 炭学报 ．1 9 9 6 ， 2 1 3 2 2 5 -2 3 0 ． [ 4 ] 许家林， 钱鸣高．关键层运动对覆岩及地表移动影响的研究 [ J ] ．煤炭学报 ， 2 0 0 0 ， 2 5 2 1 2 2 1 2 6 ． [ 5 ] 缪协兴， 茅献彪， 钱鸣高．采动覆岩中关键层的复合效应分 析[ J ] ．矿山压力与顶板管理， 1 9 9 9 3 ／ 4 1 9 - 2 1 ． 收稿 日期2 0 0 6 - 0 9 - 2 2 维普资讯