金矿石堆浸活性炭吸附解吸电解一体化新装置的研制与应用.pdf

第 2 1卷 2 8 - 黄金 G0LD 第 9期 2 0 0 0年 9月 1 弓 金矿石堆浸活性炭吸附解吸电解一 的研制与应用 潘志兵 田喜捧 ／刘亚川 中国耀。质硝 院 葡 综合利用研究所 【 摘要】 针对金矿石堆浸生产 中原有的活性炭吸附、 解吸、 电解工艺 中存在的问题， 低 品位金矿石 堆 浸工艺 自 2 0世 纪 7 0年 代初 在 美 国研 究 成功并 推 广 应用 以来 ， 在世 界 上 已成 为 金 矿开发 的主要 生产工艺之一。我国从 8 0年代初开 始研 究并逐 步推 广 应 用 ， 堆浸 规 模 已 由千 吨级 发 展 到万 吨级 和 1 O万 吨级 。堆 浸 技 术 的开 发 应 用对 我 国低 晶位 金矿 资源 的开发 利用起 到了 巨大 的推 动作 用 。 长期 以来 ， 堆 浸 生产 中主要 采用 活性 炭 吸 附和 载金炭 解吸 的分 段 式 操作 ， 在 炭 的装 卸过 程 中不 仅 造 成炭 的破损 ， 同 时造 成 了金 的损 失 。在 通 常情 况 下 ， 每完成一次吸附解吸电解循环 ， 活性炭的损失率 为 3 ％ ～ 5 ％， 金 的 损失 率一 般 为 o ． 5 ％左 右 。 由此 可见 ， 研究新 的方 法和设 备 有效 地解 决这些 问题 ， 使堆浸工艺更加完善， 对于提高黄金资源利用率， 降 低生 产成本 ， 提 高 企业 经济效益是 十分 必要 的。 我们通过 一 年多 的努力研制 出的金矿石 堆浸活 性 炭 吸附解吸 电解 一体 化新 装 置 ， 成功 有 效 地 解决 了这 些 问题 。该 装置 集 吸 附、 解 吸 、 电解 于 一体 ， 达 到边 吸附 、 边 解 吸 、 边 电解的 巨的。此装 置现 已在四 川省一 些金矿 堆 浸场 投 入使 用 ， 其 中一处 堆 场 的海 拔 高度 在 3 7 0 0 m， 整套 装 置 运行 情 况 良好 。吸 附率 均在 9 9 ％以 上 ， 解 吸率 在 9 8 ％ 以上 ， 电解率 在 9 9 ％ 以上 ， 解吸 电解 时 间从 过 去 的 4 86 0 h缩 短 到 1 O～ 1 2 h 。该装置已于 1 9 9 9年 1 2月申请国家发明专利。 收稿 日 期2 0 0 00 31 4 徭志兵 到J l I 省成都市二环路甫三段五号6 1 0 0 4 1 布坝 日为原地矿都产业化研究项 日 * 参加本项 目的主要研究人员还有李德桀， 白雪飞等同志 。 在堆 浸工 艺 中 ， 从 矿 堆 浸 出富 液 中 回收金 大 都 采用 活性炭 吸附 ， 待 活性炭 吸附金达 到饱和 后 ， 从 吸 附塔 中将载金炭卸出来 ， 运送到专门的解吸厂 通常 解 吸厂都设 在离矿 山较远 的城 镇附近 ， 装入 解 吸塔 中进行解吸。解吸贵液冷却后进人电解槽电解得到 金泥 ． 金泥 经过处 理 后 熔炼 成 台 质金 锭 。在 这 个 过 程 中通常存 在 以下 一些 问题 。 1 活性炭 从 吸 附 塔 中卸 出 、 运 输 、 再 装 入 解 吸 塔 ， 解吸后 又从解 吸塔卸 出， 再 运 回到 堆浸 场装入 吸 附塔进 行 吸附。在 这 反 复循 环 中 ， 活 性炭 因反 复 装 卸和 运输 而造成炭 的散 落损 失 ， 尤 其 是 载金 炭 的 散 落会 造成 金的损 失 。在 运 输途 中载 金 炭受 到 挤压 、 摩擦又 造成 炭 的 粉 化 。根 据 活性 炭 的 吸 附 原 理 知 道 ， 炭表 面 尤其是 棱角处 金 的吸附 量最大 ， 而在 受 到挤 压和 摩擦时 ， 炭 表 面和棱 角又晟 易粉化 ， 其后 果 不仅是 降低 了活 性炭 的 吸 附活 性 和 使用 寿命 ， 而 且 在解 吸过程 中 ， 这 些次 生炭粉 还 未 得 到 很好 的解 吸 就 已经 随溶液流人 电解槽 ， 不 仅造成 了金 的损失 ， 而 且 污染 电解液 、 影 响电解 效果 ， 严重 时会 因炭 粉过 多 引起 电极 短路造成 电解停 止 。 为 了 消 除炭 粉 的影 响 和 回收 炭 粉 减 少 金 的 损 失 ， 有 的矿山在解吸前增设一道筛分清洗工序， 清洗 出的炭 粉经过 沉淀 过 滤 能 回 收太 部分 ， 但仍 有 部 分 微细 的漂 浮炭粉难 全 部 回 收 ， 同时 由于增 设 了一 道工 序又 增加 了生产成 本 。 2 由于 载金 炭 运 到解 吸 车 间经 过 解 吸后 才 能 返 回使用 ， 而矿 山堆浸 吸 附是 连续进 行 的， 这就迫 使 矿 山不 得不准 备大 量 活性炭 来进行周 转 。有 的矿 山 由于 没有 设立解 吸车 间 ， 其 载 金 炭需 委托 外 加工 解 f j 举 一 一 ～ 一一～ 鲥 维普资讯 第 2 1 卷2 0 0 0年第 9期 2 9 吸 ． 炭 的返 回时 间就更 长 ， 甚 至 当年根 本就没 有脱 金 炭 能返 回使 用 ， 一 个 年 处理 矿 石 1万 t 的堆 提 矿 山 一 般需准备 5 t 活性炭 ， 生产流动资金 积压严重 ， 增 加 了 生产 资金 的投 入 。 3 由于载 金炭 不 能得 到及时 的解 吸 ， 矿 山生 产 的黄金也就不能及时变 为现金， 致使生产期间 的资 金 周转 迟缓 。对 于 那些 委托 外 加 工 解 吸矿 山来 说 ， 当年 生产 的 黄 金 往 往 是 在 生产 快 结 束 才 能 变 成 现 金， 这就导致生产期间所需的资金全部靠矿 山筹集 现金 来 维持生 产 ， 流 动资金 周转 率极 低。 4 电解贫液 的排 放对 解吸 电解厂来 说 ， 始 终是 一 个 老大 难 问题 。首先 ． 为 了回收 电解贫液 中的金 ， 解吸厂 必须 设立 贫 液再 吸 附作业 ， 经 过 吸 附后 的 贫 液若 要 回收溶液 中的氰化物 ． 还得 再增 加设备 若直 接排 放也 得经过 净化 处理 。 5 现 行的解 吸 电解工 艺只能 用于低 海拔地 区。 目前 ． 常用的解吸电解工艺主要分两类， 一类是常压 解吸降温电解 现已有常压解吸同温电解设备 ， 但在 堆提生产中使用尚少 。另一类是酒精蒸 馏法。但 这些解 吸工艺都是在常压下进行 ， 所以一般只适应 于低海拔地区矿山。虽然我国已有高压解吸设备问 世 ， 但 由于 价格 昂贵 ， 一般 的堆浸 矿 山难 以承受 。 6 委 托外加 工解 吸 ， 在 载金炭 混匀取 样时又 会 造成一 次破 损和 粉 化损 失 ， 而往 往 在 载金 炭 品位 和 水分测定上易出现分岐和争议， 这是甲、 乙双方都感 到头痛的一件事情 ， 既 费时费神又 费钱。同时对委 托方来 说加 工 费用 也是 一 笔 不小 的数 目， 一 般 占直 接 生 产成本 的 1 5 ％ 一2 0 ％。 3 金矿石 堆 浸活 性炭 吸 附解 吸电解 一体化 新装置的研 制与应 用 针对上述 问题， 我们在长期从事堆浸工艺研究 和生 产实 践 的基础 上 ． 针 对 常 规 吸 附塔 和解 吸塔 的 各 自特 点 、 性 能及缺 陷 ， 研 究设 计 出了既具 有吸附 功 能 ， 又具有解吸功能的塔体结构和与之配套 的高效 电解 槽 ， 并研究 出独 特 的 吸 附、 解 吸 、 电解工 艺 和塔 体之间的管道设计。使整套装置各部分实现有机结 台 ， 集 吸附 、 解吸 、 电解功 能于 一体 ． 达 到整套 装置边 吸 附 、 边 解 吸、 边 电解 的目的 。通过在 四川某 堆浸矿 山的使用 ， 证 明该 装置 能 有 效 地解 决 目前堆 提 生产 中 ， 吸 附 、 解 吸、 电解存 在 的诸 多问题 。 3 ． I 研究 思路 针对 上 述 同题 ， 在 我 们长 期从 事堆 浸 工艺研 究 和堆 浸生产 实 践经验 基础 上 ， 我 们设想 如果 能将常 规吸 附塔 和解 吸塔 各 自特 点 相 结台 ， 组 台 成 一 种既 具有 吸附功 能又 具 有 解 吸功 能 的塔 体 ， 活性 炭 装 入 塔 内让 其先 吸附金 ， 待 达到 饱和后 ， 不 必从 塔 内卸 出 载金炭 就继 续在 塔 内完 成 解 吸 作业 ， 解 吸结 束 后 又 进入 吸附作 业 ． 如此循 环下 去就 达到又 能 吸附 ， 又 能 解吸 的 目的 ， 从 而避 免 了 活性 炭 的 反复 装卸 和 来 回 的长途 运输 。 3 ． 2 新装置 的研 制 3 ． 2 ． I 吸附解 吸两用 塔 的研 制 吸附解 吸两 用塔是本 装置 的核心部 件之 一 。在 设计过程 中针对 常规 吸 附 塔 和 解 吸塔 的各 自特点 、 性能缺 陷 ， 研 究设 计 出 的塔 体 结 构 既具 有 吸 附 功 能 又具有解 吸 功能 ． 同 时还 为两 用 塔设 计 了专 门的 吸 附溶液 的进 、 出 口和解 吸 溶 液 的进 出 口通 道 ， 使 用 时 ， 只要关 闭 解 吸 溶 液 进 出 口通 道 ． 开 启 吸 附溶 液 进 、 出 口通 道 ， 两 用 塔 就 发 挥 吸 附 功 能进 入 吸 附状 态。待活性 炭 吸附 金 达 到 饱和 时 ． 关 闭 吸附溶 液 进 出 口通道 ． 开启 解 吸液进 出 口通 道 ， 两用塔 则可 发挥 解吸功 能进入 解 吸状态 。 3 ． 2 ． 2 高效电解槽的研制 电解槽的一次通过电解率的高低直接关系到解 吸、 电积总 过程 的时 间及 解吸 率 。研 制 高 效 电解 槽 也是 本装 置研 镧 的主 要 任务 之 一 ． 为 了 提 高 电解 槽 的电积效 率 ， 在常规 电解槽 的基 础上 作 了如下 改进 。 1 通过 精 确计 算 调 整 了极 间距 离 并 适 当提 高 了阴扳 的电 流密度 。 2 采用矩形 阳极与马鞍形阳极交错安装， 有规 律地 改变 电解液 在 槽 内 的流 向 ， 使 电解 液 与 阴极 钢 毛充分均 匀接 触 。 3 采用耐温材料作电解槽 的槽体， 去掉热交换 器 ， 让热解 吸液 直接进 入 电解 槽 。 3 ． 2 ． 3 配套 设 施 为了使该配套设备达到一体化， 还专门设计出 吸 附和 解吸用 的 两套 独 立 管 道 系统 。 将 吸 附解 吸 两 用塔 、 加 热 器 、 过 滤 器 、 汽 水 分 离 器 、 电解 槽 连 接起 来， 通过管道和阀门进行操作控制 ， 达到任何时间都 能使该装置中的一个塔处于解吸状态 ． 而其余四个 塔处于 串连 吸 附状 态 。从 而 使该 装 置 达 到 边 吸 附、 边解 吸电积的 目的 ， 在堆 浸 生 产现 场直 接 产 出 电解 金粉。该装置若安装在平台拖车上则可成为可移动 式吸附解吸电解一体化装置。 3． 3生产应 用 该 套装 置于 1 9 9 9年 8月在 海拔 3 7 0 0 m高 度 的 四川某 金矿正 式投 入生 产运行 通 过对 一个矿 堆 浸 出生 产前 I 1 d测定 的数 据表 明 ， 运行 良好 。 3 ． 3 ． 1 堆 浸富集 吸附测 定 维普资讯 3 O 黄金 在矿堆开始提出的提出高峰期。 以吸附率 达到 塔， 使首塔进入解吸状态 。其余四个塔继续吸附 ， 表 9 9 ％为标 准进 行畏 i 定 来控 制 装 置 的 吸 附运 行 ． 当 吸 1 绐 出了前 1 l d的吸附测 定数 据 。从 表 1 可 以看 出 ， 附率 降到 9 9 ％或略低于 9 9 ％时， 切换 吸附系统 首 在这期间吸附率均保持在 9 9 ％以上。 毒 1 矿堆浸出前1 1 天暇附测定结果 3 ． 3 ． 2 载 金炭 解 吸测 定 前 1 1 d中的第 4天 。 第 7天 ， 第 8天共 切 换三 个 首塔进 行 解吸 ． 解 吸 结 果 见表 2 。 解 吸时 间 1 2 h ， 解 吸温度 1 1 0 ， 压力 0 ． 1 M P a ， 从解吸结果看解吸率均 达 到 9 8 ％左 右。 由于 载 金 炭 品位 较 高 。 解 吸率 达 到 9 8 ％时 ， 脱 金炭 品位 较高， 但 如果适 当延 长解吸时 间． 脱金炭品位将会降低， 解吸率也会升高。由于该 装 置是 不卸 炭而边 吸附 、 边 解吸 ． 解 吸后 的炭在塔 内 经 湿法 处理 后又 进入 吸 附系 统 。 因此 在 生 产 过程 中 没有必要消耗过多的能量和增加生产成本使每次都 达到较低 的脱 金炭 品位 。当活性 炭 经过多次 循 环使 用 ， 其活 性 已降低 到不满意 的程 度时 ， 此时再 适 当延 长解 吸 时 间 ， 强 化 解 吸 效 果 ， 使 脱 金 炭 品 位 达 到 1 C O g ／ t 以下 后 ， 再卸 出脱 金炭 ， 装入 新 炭进 入下 一 轮 吸附解 吸循 环。 3 ． 3 ． 3电解 过程畏 i 定 电解 与解 吸是 串连进行 ， 前二 批 电解取样 较 密 ， 第 一批 电解过程 取样 1 0次 ， 第二 批 电解 过程 取 样 7 次 ． 第三 批 电解过 程 中 只取 样 4次 。测 定结 果见 表 3 、 表 4 、 表 5 。 表 2 载金炭解暇测定结果 贵i 直 金 品位／ g - m一 ’ 7 7 8 ． 9 3 7 6 1 ． 7 4 2 9 6 ． 1 0 1 3 2 ． 8 2 4 7 ． 6 5 l 0 ． 1 7 1 ． 5 6 贫i 直 金品位／ g - m一 ’ 0 ． 4 4 0 ． 2 5 0 ． 5 6 0 ． 1 8 0 ． 1 0 0 ． O 9 4 0 ． 0 6 3 电解率／ ％ 9 9 ． 9 4 9 9 ． 9 9 ． 8 l 鲫 ． 8 6 9 9 ． 7 9 9 9 ． 6 8 9 5 ． 9 6 从第三批畏 i 定结果看 ． 到电解中后期 ， 电解率已 有所下降， 这是因为前二批 电解尚未提取 阴极金粉 维普资讯 第 2 l 卷2 0 0 0年第 9期 3 l 所致 。故第 三批 电解结 束 后 ． 提 取 电解槽 中前三 个 阴极 的金 粉共计 8 k g左 右 。 通 过生 产应用表 明 ， 该 装 置已达 到边 吸附 、 边 解 吸 电解 的 目的 ． 并能 在生产 现 场直接产 出 电解金 粉。 只要按 工 艺 操 作 规 程 控 制 ， 吸附 率 可 达 到 9 9 ％ 以 上 ， 解 吸率 可达 到 9 8 ％ 上 ， 电解率 9 9 ％以上 。 4 新装 置简 介 4 ． 1 新装置的创新点 1 该装置具有独特 的塔体结构， 能够使吸附、 解 吸在 同一塔 内完成 。 2 针对一体化的需要． 创新性地研究开发了独 特的吸附解吸电解工艺 ． 有效地解决 了塔内活性炭 的解 吸与 活化 问魃。 3 针对高海拔地 区气 压低 、 气温变 化大的特 点 ． 研 究 开发 出 了 WI 工艺 和 G B工 艺 ， 成功 地 解决 了升温 、 恒 温和汽水 分 离问题 。 4 ． 2 新装置的优点 1 免去了话性 炭在吸附塔和解吸塔之间的反 复装卸 和长 途运 输 ， 减少 了载 金炭 的损失和 粉化 ， 节 省 了运输 费用 。 2 由于活性炭在塔内连续使用， 减少了活性炭 的积压和 周转 量 ， 提 高 了活性 炭 的使 用率 ， 也就 减少 了流动 资金 。 3 该 装置 在生产 现场 的产 品为电解 金粉 ， 若配 上炼金炉可直 接在现场生产出合质金锭， 及时上交 当地 银行 ， 加快 资金周 转 ． 减少 现金 投量 。 4 电解 贫液 可直接返 回堆 浸作 业使用 ． 充 分 回 收利 用电解 贫液 中残 留的金 、 氰 化 钠和氢 氧化 钠 ， 进 一 步 提高 了金 的回收率 和降低 了生产成 本 。 5 解 吸 电解成本 低 ； 只相 当于委 托外 加工 费 的 1 ／ 4 ， 一 年 节 省 的 各项 费 用 足 以 抵 消本 装 置 的 购 置 费。 4 ． 3 新 装置 的性能 1 该 装 置 的 吸 附率 在 9 9 ％ 以 上 ， 解 吸 率 在 9 8 ％以上 ， 电解 率 在 9 9 ％以上 。 2 该装置 的解吸电解时间短 ， 仅需要 1 01 2 h 。 3 该装置在海拔高度 5 O 0 0 m以下均能实现边 吸附 、 边解 吸 、 边电解 ， 就地 产出 电解 金 粉 。 4 该装置现已实现系列化生产， 分两太类 ， 三 种加热方法 ． 六个型号共计 3 6个品种。单塔装炭量 从 l O O k g 到 5 0 0 k g ， 适合于不同规模 的金矿堆浸场使 用 。 5 结语 金矿堆浸话性炭吸附辩吸电解一体化赫装置的 研制成功． 有效地解决 了当前 堆浸生产 中活性 炭吸 附、 解 吸、 电解存在的诸多 问题。减少 了金的损失 ， 降低 了生产成 本 ， 加快 了资 金周 转 ， 提 高 了企业 经济 效 益 。对 提高 我 国黄金开 发的科 技水平 和 装备 水平 意 义重大 ， 在金 矿 堆 浸生 产 中的推 广 应 用 前 景十 分 广 阔 。 编辑 李玉敏 The ma n u f a c t u r e a n d a pp l i c a t i o n o f a ne w de v i c e o f c o mb i n i n g a c t i v a t e d c a r b o n a d s o r p tio n， de s o r p t i o n a n d e l e c t r o l y s i s i n t O a l l o r g a n i c wh o l e f o r t h e g o l d o r e h e a p l e ac hi n g o p e r a t i o n P a n 丑l i b i n e t a1． C h e n g d u R e s e a r c hI n s t i t u t e o fM i n e r a l C o m p r e h e n s i v e U t i l i z a t i o n ． C h i n a A c a d e m y o fC ． e o l o c a l S c i e n c e Ab s t r a c t C o u n t e ri n g t h e e x i s t e d p r o b l e ms i n t h e o d on a l p r o c e s s fl o w o f a c t i v a t e d c a r b o n a d s o r p t i o n d e s o rpt i o n - e l e c t r o l y s i s f o r g o M o r e h e a p l e a c h i n g o p e r a t i o n ， a n e w d e v i c e t o c o m b i n e a d s o r p t i o n ， d e s o rpt i o n a n d e l e c t r o l y s i s i n t o a n o u g s n ． i c wh o l e wa S ma nu f a c t u r e d s u c ces s f u l l y ． T h i s k i n d d e v i ce w p u t i n t o a p p l i c a t i o n i n h e a p l e a c h i n g o p e r a t i o n i n d mi n e s o f S i c h u a n P r o v i n c e ． I t s a d sor p t i o n r a t e w衄 o v e r 9 9％ ， d t o rpf o n r a t e o v e r 9 8％a n d e l ec t r o l y t i c r a t e o v e r 9 9％ t o o． Th e d e s o rpt i o n a n d e l e c t r o l y t i c t i me w衄 1 0～ 1 2 h， a n d t h e c O S t of d e s o rpti o n an d e l e c t r o 1 y s i 8 ma d e b y t h i s d e v i c e wa s 1 o n l y e q u al t o 寺 o f p r o c e s s in g c o s t m a d e b y o t h e r k in d in s ta l l a ti o n ． Ke y wo r d h e a p l e a c hin g ； d u a l - p u r p o s e t o w e r f o r ads o r p t i o n an d d e s o r p t i o n ； an o r g a n i c w h o l e 维普资讯