黄铁矿型金矿非氰提金实验研究.pdf

2 4 化学工程与装备 C h e mi c al E n g i n e e ri n g＆ E q ui p m e n t 2 0 o 9年 第 9期 2 o 0 9年 9月 黄铁矿型金矿非氰提金实验研究 曹文涛 ，黄成进 ，陈 洁 ，王丽娟 1 ．中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室，北京 1 O 0 8 3 ； 2 ．中国地质大学 北京 材料科学与工程学院，北京 1 o 0 O 8 3 摘 要本实验提出了一种非氰提金的新方法。该法采用Na B r 3 a C l 为浸金试剂，浸取液的 p H值 为 l 一 2 ，保持适当的固液比和Na B r O3 浓度等条件，可获得较高的金的浸出率。 关键词非氰提金Na B r 3 p H；金浸出率 我国是一个黄金资源储量丰富的国家。金矿分 布范围广． 黄金产量迅速增长 ， 现 已位居世界前列， 成为产金火国之一I l J 。随着我国黄金产业 的迅速发 展，黄金生产面临着资源和环境保护双重的严峻挑 战。我国政府十分重视黄金生产中的汞和氰化物的 污染，并采取了有效措施 J 另一方面，研究新的 黄金提取技术成为一项重要任务并形成了新的热 占 【 3 _ 4 】 黄金冶炼方法很多，总体说来 ，黄金冶炼方法 有物理方法 、化学方法和生物方法两大类。物理方 法有混汞法、浮选法 、重选法等；化学方法有氰化 法、硫脲法、多硫化物法 、 硫代硫酸盐法、氯化法、 溴化法、碘法、热酸盐提金法等 I 6 J 。另外，也有利 用生物进行提金的方法 ，有生物氧化预处理提金、 微生物直接提金，但是生物提金技术依然不是十分 成熟【7 l ，文献【 。 对目 前生物堆浸技术存在的问题进 行了阐述。 本文以无氰提金为出发点，目的通过实验找出 合适的氧化剂替代氰化物，并对各种影响因素进行 综合研究，找到有效的非氰提金试剂和适当的提金 条件，获得环境友好提金方法。 1实验与方法 1 ． 1样品 矿样取 自山东省某金矿 ，为蚀变岩型金矿，原 生矿的矿物组成以黄铁矿为主，其次为 自然金，闪 锌矿 、方铅矿 、黄铜矿 等．金属矿物约 占总量的 5 ． 6 ％。 土要金属矿物赋存状态 1 ． 1 ． 1银金矿 银金矿和 自然金大部分赋存在 黄铁矿裂 隙中 占 7 4 ％ ， 其次以包体金 占 1 4 ％ 和晶隙金 占 1 2 ％被包于黄铁矿、黄铜矿 、闪锌矿、方铅矿之 中或赋存在上述矿物与石英品隙之间。 1 ． 1 ． 2黄铁矿 黄铁矿占金属矿物总量的 9 O ％以上。矿石中有 两种黄铁矿，早期生成的黄铁矿多呈 自晶形，半 自 晶形、粒径 l 一3毫米 ，金与这种黄铁矿关系密切， 另一种黄铁矿石多呈细粒 自形品，基本上没有破碎 现象，这种黄铁矿不含金，与金的关系不密切。 矿样经激光粒度仪测试 ，得到粒度为。 2 O 0目占 8 5 ％，适合实验所用。经 I C P ． MS测试，所取金矿 矿样品位为 2 1 ． O 8 。 采 样所在金矿现行采用浮选一氰化联合流程 进行选矿。基本选冶工艺为破碎 磨浮 氰化 冶炼 转炉熔炼 合金铸极板银 电解分离金银 中频炉铸锭。本文主要针对其中氰化部分使用其他 氧化方法进行改进。 1 ． 2试剂和仪器设备 1 ． 2 ． 1实验用试剂有 Na B r 3 AR 、Na C l A R 盐酸 AR ，实验用 水为蒸馏水。 1 ． 2 ． 2所用仪器设备主要有 烧杯、玻璃棒、漏斗、滤纸 、容量瓶、量杯 、 移液管、p H试纸、分析天平 、 恒温水浴箱、 M一 2 o 0 O 型激光粒度仪、电磁搅拌器和 电感耦合等离子体质 谱仪 I C P ． MS 。实验在中国地质大学 北京海 洋学院完成，浸出率的分析测试在国家地质实验测 试中心完成。 1 ． 3实验方法 曹文涛黄铁矿 型金矿非氰提金实验研究 将一定量的氧化剂 Na B r 3 溶于水，用盐酸调 节 p H值，再加入矿样 ，加固体 Na C l 试剂 l克， 进行搅拌 l h 。浸泡 l 5小时左右过滤，取上层清液 进行测试。根据测试结果，计算金的浸出率 浸出率 浸 出液 中金的含量／ 矿石 的金 品位 1 0 0 ％ 2结果与讨论 2 ． 1实验选用试剂的理论依据 l 矿样中金大多以单质形式存在，须将其溶解为 离子状态与原固体分离，溶液中的金离子再利用还 原法，将金还原为固态过滤，获得所需产品。这也 是经典的冶金方法理论基础。 按照电化学理论，有 Au I I I 3 e- A u ， 1 ． 5 o V Br o3 ’ 6 H 5 e l Br 2 H2 O， e 1 ． 5 2 V ’ Br o3 - ． } 6 H 6 e - Br - H2 o ， 1 ． 4 4V 由电极 电势数值可知 ，控制好介质酸度 ，Au 可 以被 B r 3 ‘ 氧化为离子状态， 在过量 C l ’ 存在条件 下，与 C 1 ． 络合，可加快固态金的溶解。离子状态 Au 可用还原剂，如 Z n 、S O2 ，将其还原。例如 Zn2Au Zn 2 Au 根据以上原理，本实验选用氧化剂 Na B r 3 和 络合剂 N a C l 作为提金试剂，进行下面的条件试验。 2 ． 2条件实验 2 ． 2 ． 1试剂固液 比影响【 】 u J 前期矿样未进行预处理，相同浓度 O ． 0 3 m 1 的 Na B r 3 浸取液 l 0 O mL， Na C l 为 1 g ， 其他条件相 同，分别改变矿样用量为 l g 、1 O g 、2 O g ，即矿样与 浸取液的固液比分别为 l ／ 1 O O 、l 0 ／ l 0 O 、2 0 ／ l O O ，对 矿样进行 2 4 h浸泡。实验结果见表 l ，可 以看出， 随着固液比的升高，金的浸出率逐渐减少。在上述 固液 比的条件下 ，金 的浸 出率 分别为 5 9 ． 8 O 3 ％、 9 ． 8 o o ％、2 ． 6 0 o ％。固液 比为 l ／ 1 O 0咖 l 的条件下 ， 样 品的浸 出率 明显高于其他二者 高固液 比样品的 浸出率。可以得出，单位体积的浸取溶液的浸金能 力有一定的限度，采取固液 比为 l ／ l o o g ， ml 的条件 可 以得到相对较高的金浸 出率 ，为较好的浸出条 件。 表 l 固液 比试 验结果 2 ． 2 ． 2浸液 p H值影响 采取实验条件 为矿样 l g ，相同浓度 O ． o 3 m1 的 N a B r O 3 浸取液 l O O mL ，即吲液比为 l ／ 1 0 0 g ／ ml ， Na C l l g ，改变浸取液 P H值分别为 l 、3 、5 ，其他 条件相同，对矿样进行 2 4 h浸泡，可以得出表 2的 实验结果。在固液比为 1 ／ 1 O O ml 的条件下， p H值 为 l 、3、5条件 下的浸 出率分别为 4 1 ． 8 1 7 ％、 5 9 ． 8 0 3 ％、6 ． 3 8 l ％。由表 2中的数据可以看出，p H 值对浸出率影响很大，但 p H 值与浸出率并无线性 关系，合适的 p H 值条件，浸出率才会达到最大。 采取 P H值为 3左右可以得到相对较高的金的浸出 率 。 表 2 p H 的影 响 2 。 2 ． 3浸取时水浴处理的影响⋯ 采取矿样用量为 2 O g 、l 0 g 、2 0 g 、1 0 g ，相同浓 度 O ． Q 3 咖 1 的 Na B r 3 浸取液 l 0 0 ml ，N a C I 为 l g ， 浸液 p H值分别为 6 、 2 、 6 、 2 ， 对 0 4 1 9 0 5 、 0 7 2 2 O 4 进行 6 0 ℃水浴 ， 对其他两组不进行水浴， 浸泡 2 4 h 。 实验结果见表 3 。可以看出，P H值为 2时样品中金 的浸出率， 略高于p H值为 6时样品中金的浸出率 浸取固液比为 1 O ／ 1 0 0咖 l 、2 O ／ l O 0 g ， ml ，金的浸出 率比较低有水浴的两组中金的浸出率略高于无水 浴的两组中金的漫出率，水浴可以在一定程度上提 高金的浸出率。 表 3． 水浴 影响 2 ． 3正交实验 2 ． 3 ． 1首次正交试验 参考文献⋯J 中的方法，对前期实验结果进行分 析，我们选定正交实验的因素及水平为A因素水 浴，有两水平，分别为水浴 6 O℃和无水浴B因 素矿样量，三水平，分别为 1 g 、2 g 、5 g ；C 因素 Na B r 3试剂用量，三水平为 1 g 、2 g 、5 g ；D因素 浸取溶液 p H值，三水平分别为 1 、3 、5 。 按照表 4中所示的正交试验 的条件，分别加入 蒸馏水 l o 0 ml 进行 6组实验 ，浸泡 2 4 h后，可以得 2 6 曹文涛黄铁矿型金矿非氰提金实验研究 到如表 4所示的正交实验结果及分析。 表 4 首次正交实验结果及 分析 从表 4的分析结果可以看出，水浴的两个水平 之间的 R值为 1 ． 4 4 8 ， 有无水浴对浸出率影响较小， 因而在工艺流程 中，为节省成本可 以取消水浴 N如r 3 的量对金的浸出率高低有较大的影响， 采取 较高浓度的 N a B r 3 溶液 O ． O 5 m1 可以得出较高 的金的浸出率；浸取液 p H 值对金的浸出率有较大 影响，采取 p H值为 1时。由首次正交实验得到优 化条件无水浴，矿样 1 ． 2 窑 ，氧化剂 Na B r 3 的量 为 5 g ，浸取液 p H为 1 ． 3时，1 O 0 ml 的溶液中浸出 金可达较高水平。 2 _ 3 ． 2二次正交实验 为了验证浸取液 p H对于金的浸出率的影响， 同时考查实验结论的再现性，去掉水浴因素后，分 别取 Na B r 3 的三水平为 1 g 、2 5 g ，矿样的三个 水平为 1 g 、2 g 、3 g ，p H值的三个水平为 1 、2 、3 ， 在室温下于 l o 0 mI 溶液中进行第二次正交实验。实 验结果及分析见表 5 。 可以看出，二次正交实验与首次正交实验结果 基本一致。氧化剂 Na B r 3 的量对金的浸 出率影响 最大， 浸取液浓度为 O ． O 5 g ， ml 时， 金的浸 出率较高 浸取液 p H和矿样量对 A u浸出率影响相对较小， 浸取液浓度较高时。由二次正交实验结果可得到优 化条件无水浴，矿样 2克，1 Q o ml 溶液中氧化剂 Na B r 3 量 5 g ，即 Na B r 3 浓度为 O ． O 5 g ／ ml ， 浸取液 p H为 l 时，浸出率可达 9 9 ％以上。 3结果与讨论 3 ． 1浸出率与其他影响因素的关系 实验中我们发现，浸金溶液呈现不同程度的黄 色 、橙色和红色。经查询文献。我们分析，黄铁矿 为主的金精矿中大量存在铁在起作用。在金属还原 性排序表中，金还原性最弱，F e 、C u 等均强于金。 可以推断实验中，最先被氧化 的是 F e ，其次是 C u ，最后为 A Au 。溶液呈现不同程度 的黄色、 橙 色和红色 ，说 明氧化剂 对金精矿 的氧化程度不 同，而红色说明铁 已被氧化剂完全氧化。实验中呈 红色的浸出液，Au浸出率较高。 文献I j j 指 出，搅拌操作对 Au浸出率有影响。 原因可能为金浸 出时，在矿石表面很快生成 Au Ⅲ ，A u Ⅲ 会很快与 C I 。 络合，在矿样表面形 成络离子的饱和层，从而阻止氧化剂 Na B r 3 与矿 样进一步接触【 】 。 搅拌在一定程度上可以破坏饱和 层，减少饱和层对金浸出的阻碍，加速金的浸出。 因而，在实验过程中，采用 电磁搅拌器进行 l h搅 拌的方法。 文献I 4 J 指出，焙烧可以提高金的浸出率。然而， 实验所采用的矿样中，金主要以单体形式存在，没 有必要进行焙烧；另外，从实验结果来看，不用焙 烧依然可以达到较高的金的浸出率。因此不建议对 此种类型的金进行提取时采取焙烧操作。 此外，样品的浸泡时间的长短、 Na C l 的用量的 多少、使用何种 p H调节剂对浸金的影响及更多条 件实验还需后期实验进一步展开。 3 ． 2结论 对于此种类型的矿样，可以不进行焙烧，在室 温条件下，利用 N a B r 3 ． N a C l 溶液作为浸金溶剂， Na B r 3 作氧化剂、Na C l 作络合剂，保持适当的 p H 值 1 ． 2 、适合的固液 比 下转第 l l 页 一一一一一一一一一 一一 一。 2。 。一一 一一～一 3 。一一 一一～一一一一一一一一一 魏红福响应面法优化木蹄多糖提取工艺研究 通过单因素试验研究了料水 比、提取温度和提 取时间 3个因素对多糖得率的影响。在单因素试验 的基础上 ，根据 B o x ． B e n h n k e n的试验设计原理， 对木蹄 多糖提取的工艺条件进行了优化 。结果表 明， 木蹄多糖的最佳提取工艺条件为 料水比 l 4 3 ， 提取温度 8 9 ℃，提取时间 4 h ，在此条件下多糖得 率达到 5 ． 6 8 ％。 参考文献 r 1 1 W s e r S ． P． Me d i c i n a l mu S h r 0 0 ms a s a s 0 u r c e 0 f a I l t i t u I n 0 r a I 1 d i mmu n 0 m0 d u l a t i n g p o l y s a c c h d e S【 J 】 ． Ap p l - Mi c r 0 b i o I ． B i o t e c l mo 1 ． 2 o 0 2 ． 6 O 2 5 8 _ - 2 7 4 ． ． 【 2 】 P a YM． ， m I ． ， P a r k H． J ． ， e t a J ． Ar n i ． ．mf l a 而ma t o r y a J 1 d枷． n o c i c e v e e f f ．e c t S o f t h e me ma n o l e x t mc t o f F l0 P 厂 。 P 蹦 f 翻 r f 0 『 J 1 ． Bi 0 I ． P h a n n ． Bu l 1 ． 2 O O 4 ． 2 7 1 5 8 8 一 l 5 9 3 ． 【 3 】Y _a h a N，K o ma t s u M，Hi r a ma t S u M，e t a J ． Ra d i c a l s c a v e n g i n g a c t i v i t i e s 0 f c O n d e n s e d c u l t u r e me d i u m o f I s a r i a i a p 0 n i c a y a s u d a a n d h o t w a f e r e x m t 0 f F D 厂 0 mP 一埘 L F r Ki c Ⅸ『 J 1 ． Na t Me d ． 1 9 9 9 ， 5 3 3l 9 - 3 2 3 ． [ 4 】聂淑琴 ．冬虫夏草浓缩培养液和木蹄热水提取 物的 自由基清除作用[ J ] ．国外医学 中医中药 上接第 2 6页 分册，2 O O 0 2 2 3 3 9 ． 3 4 O ． 【 5 】 Wle i C h e n ，Z h a o Z h a o ，S h i - F e i C h e n ， e t a 1 ． Op t ． mi z a t i O n f o r t h e p r 0 d u c t i 0 n o f e x o p o l y s a c c h d e行 ．0 m -o _ ， _D g 口 一 淞 i n s u b me 唱e d c u l t u r e a n d i t S枷 i t u mO r e f r e c t i n V i 们 [ J 】 ． B i o r e s o u r c e T e c h n 0 l o 2 O 0 8 ， 9 9 3 1 8 7 - 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