金的提取技术.ppt

第三篇金的提取技术,,,1概述,1.1金的性质（1）金的物理性质金化学元素周期表第六周期ⅠB族元素，原子序数79，相对原子质量196.967。纯金为金黄色，具有良好的延展性、导电性和导热性，密度为19.32g/cm3。,（2）金的化学性质金的化学性质非常稳定，在自然界中仅与碲生成天然化合物碲化金，在低温或高温时均不被氧直接氧化，而以自然金的形态存在。,1.2金的用途A.作为货币B.宇航工业、电气、电子工业C.光学仪器D.合金原料E.装饰品F.医疗及其他,1.3金矿物在原生条件下，金矿物常与黄铁矿、毒砂等硫化矿物共生。与金共生的主要金属矿物为黄铁矿、磁黄铁矿、辉锑矿和黄铜矿等，有时还含方铅矿和其他金属硫化矿及有色金属氧化矿物，脉石矿物主要为石英。,金矿床分脉金（又称矿金、原生金）矿床和砂金（次生金）矿床。砂金矿床根据沉积方式又可分为河床型、阶地型及海滨砂金矿等类型。砂金矿主要采用重选法和混汞法，脉金矿主要采用重选、浮选、混汞和氰化等方法处理。脉金矿石可以分为以下几个类型（1）含金石英脉矿石（2）含少量硫化物的金矿石（3）含多量硫化物的金矿石（4）多金属含金矿石（5）复杂难选含金矿石（6）含金铜矿石,1.4选金流程主要取决于含金矿物原料的化学组成、矿物组成、金粒大小及对产品的要求。主要的选金方法有混汞法和氰化法，有工业前景的有硫脲法、液氯法、多硫化氨法及氯化挥发法等。,1.5提金的一般原则（1）金的粒度及赋存形态；（2）矿石的物质组成；（3）与金的结合矿物（一般是石英和硫化物）特征，如氧化程度、泥质等；（4）矿石的其它有价组分；（5）使处理工艺复杂化的组成（如炭、砷、锑等）。金的粒度是最重要的工艺性质之一。根据在工艺操作中的金的行为，把金的粒度分为三类粗粒金（＞0.070mm），细粒金（0.070～0.01mm）和微粒金（＜0.001mm）。硫化矿中金通常是微粒金。,1.6我国的金资源及生产概况我国黄金总储量次于南非、前苏联、美国，占世界第四位（1983年资料，下同，2010年仅次于南非、俄罗斯，排第3），但仅占世界总储量的3.3％。但是工业储量低于加拿大、加纳、澳大利亚、津巴布韦和菲律宾，居第九位。在我国探明的地质储量中，脉金占43.5％，伴生金45.6％，砂金10.9％。脉金主要集中在胶东、东秦岭、黑龙江及吉林。矿石平均含金6.15-15.7g/t。大型砂金矿全部集中在黑龙江省。伴生金以江西德兴斑铜矿床最大，其他也主要与铜矿伴生，分布较广。,贵州省金矿以分布于黔西南的微细浸染型（卡林型）金矿为主，分布于东部黎平、锦屏、天柱和梵净山的变碎屑岩型（工业类型主要为石英脉型和蚀变岩型）金矿次之。黔西南氧化型金矿资源几乎枯竭，原生金矿的开采冶炼难度大。贵州东部已探明的金矿规模较小，以民采为主。,2金提取技术,2.1概述,熔炼,2.2混汞法提金,概述混汞提金是基于矿浆中的单体金粒表面和其他矿粒表面被汞润湿性的差异，金粒表面亲汞疏水，其他矿粒表面疏汞亲水，金粒表面被汞润湿后，汞继续向金粒内部扩散生成金汞合金，从而汞能捕捉金粒，使金粒与其他矿物及脉石分离。混汞后刮去工业汞膏，经洗涤、压滤和蒸汞等作业，使汞挥发而获得海绵金，海绵金经熔铸得金锭。蒸汞时挥发的汞蒸气经冷凝后回收后，可返回混汞作业使用。,混汞法的基本原理混汞过程，实质上包括汞对金的润湿过程和汞齐化过程。润湿过程,图金粒被汞润湿示意图,汞齐化过程,汞膏的组成汞金合金、中心残存的未汞齐化的金和游离汞（过剩汞）,混汞提金的主要因素（1）金粒大小与金粒解离度（2）自然金的成色（3）金粒的表面状态（4）汞的化学组成（5）汞的表面状态（6）矿浆的温度与浓度（7）矿浆的酸碱度,混汞方法和混汞设备（1）外混汞法所谓外混汞法，是先磨矿后混汞，混汞作业在磨矿设备之外进行。磨矿设备和混汞设备无结构上的联系，各为互可分离的两部分。外混汞法适用于处理含金的多金属矿，用以捕集其中的粗粒金。在选金厂中很少单独采用，往往与浮选、重选和氰化法联合使用。常用设备如图。,图固定混汞板1.支架；2.床面；3.汞板（镀银铜板）；4.矿浆分配器；5.侧帮,图带有中间捕集沟的固定混汞板1.汞板；2.床面；3.支架；4.矿浆分配器；5.捕集沟；6.侧帮,图振动混汞板1.矿浆分配器；2.支柱（弹簧）；3.偏心机构；4.汞板,影响混汞效果的主要操作因素给矿粒度给矿浓度矿浆流速矿浆酸碱度汞的补加时间及补加量刮汞膏时间汞板故障,汞板故障①汞板干涸、汞膏坚硬②汞微粒化③汞的粉化④机油污染,（2）内混汞法所谓内混汞法，是指混汞作业在磨矿设备内进行，即磨矿与混汞同时进行。内混汞法只宜处理铜、铅、锌含量甚微，不含使汞粉化粉化的硫化物，金的嵌布粒度较粗及以混汞法为主要提金方法时。也用于处理重选粗金矿和其它含金中间产物，在内混汞设备内变磨矿边混汞以回收金粒。内混汞设备有捣矿机、碾盘机、球磨机、棒磨机和混汞筒等。,汞膏的处理汞膏分离与洗涤汞膏压滤汞膏蒸馏,汞毒防护（1）汞毒（2）汞毒防护,含汞气体和废水的净化（1）含汞气体的净化充氯活性炭吸附法软锰矿吸附法（2）含汞废水的净化滤布过滤、锌粉置换法硫化钠与硫酸亚铁共沉淀法活性炭吸附法,2.3氰化法提金,氰化提金的基本原理,图氰化溶金示意图,提金综合反应,氰化法提金是从金矿石中提取金的主要方法之一。氰化物对金溶解作用机理的解释目前尚不一致，多数认为金在氰化溶中有氧存在的情况下可以生成一种金的络合而溶解其基本反应式见上页。氰化溶金速度氰化溶金速度主要取决于溶液中氰化物及氧的浓度。通过理论计算氰化浸出剂中氰根浓度与溶解氧浓度的比值为6时，金的溶解速度达到最大值。实验证实当氰根浓度与溶解氧浓度的比值为4.6～7.4时，金的溶解速度达到最大值。,题常压室温下，为空气所饱和的氰化液中含氧8.2毫克/升,计算相应的适宜氰化物浓度为多少,解氧的浓度8.2毫克/升＝0.2610-3mol/L相应的适宜氰化物浓度为60.2610-3＝1.5610-3摩/升，即相当于0.01％浓度的氰化钠溶液，此时金银的溶解度可达最大值。,伴生组分在氰化过程中的行为,1.铁及铁矿物2.铜矿物3.锌矿物4.砷、锑矿物怎样消除砷锑矿物对氰化提金的影响5.汞、铅矿物6.含碳矿物怎样消除碳物质对氰化提金的影响,氰化物的选用氰化法提金工艺最主要的药剂就是氰化物。常用的氰化物有NaCN、KCN、NH4CN、和CaCN2、氰熔物。氰化物浸出金的能力顺序为NH4CN＞CaCN2＞NaCN＞KCN＞氰熔物。在含有二氧化碳的空气中的化学稳定性的顺序为KCN＞NaCN＞NH4CN＞CaCN2＞氰熔物。就价格而言，氰化钾最贵，氰化钙和氰熔物最便宜，氰化钠价格居中。结论目前多数选金厂都选用氰化钠作为氰化试剂。,氰熔物是CaCN2、食盐和焦炭的混合物在电炉熔融后制得的。氰熔物的成分为45％CaCN2，其他均为杂质。这些杂质有硫化物、碳和不溶的杂质等。使用氰熔物前要清除这些杂质，即强力搅拌氰化物溶液，往溶液中添加铅盐使硫化物成硫化铅沉淀，澄清后的溶液用于氰化浸出作业。,氰化提金过程的主要影响因素（1）氰化物及氧浓度,图氰化物浓度影响,在实践中，常用低浓度氰化物溶液处理含金矿石。,（2）氰化的消耗氰化物的自行分解氰化物的水解伴生组分消耗氰化物氰化矿浆中应保持一定的氰根剩余浓度浸出金所消耗的氰化物机械损失,理论上溶解1克纯金0.49gNaCN，但实际生产中氰化钠的耗量均为理论数的20-200倍。处理含金原矿时，氰化物的消耗量一般为250-1000g/t矿石，常为250-500g/t。处理含金黄铁矿精矿及氧化焙烧后的焙砂时，氰化物的消耗达2-6kg/t。,为了保持氰化物的稳定性，减少氰化物的化学损失，在氰化物溶液中加入适量的碱，使其维持一定的碱度，该碱称为保护碱。在生产厂矿，通常把pH值控制在9～12的范围内。为了降低生产成本，常用石灰（CaO）作保护碱。选金厂的氰化工段，常配制成浓度为0.03％～0.05％的石灰乳加入氰化溶液中。选金厂的实践证明，金的溶解速度是在氰化物浓度为0.05％～0.1％的范围内。处理浮选精矿的氰化作业比原矿石全泥氰化作业要用较高的氰化物浓度。,（3）矿浆的pH值,（4）矿浆温度,生产实践中，除在寒冷地区为了使矿浆不冻结而采取适当的保温措施外，一般选厂均在大于15～20℃的常温条件下进行氰化浸出。,图金浸出速度与矿浆温度的关系,（5）金粒大小和形状金粒在磨矿时暴露多，与氰化物接触时面积大，则金的浸出速度快。所以，国内的精矿氰化厂磨矿细度大多要求-325目占80～95％，而全泥氰化厂多数控制在-325目占60～80％。,（5）金粒的大小及其表面状态金的氰化浸出速度与金粒的表面状态密切相关。纯金表面最易溶解，但氰化过程中金粒表面与氰化矿浆接触，金粒表面可能生成诸如硫化物膜、过氧化物膜（如过氧化钙膜）、氧化物膜、不溶氰化物膜（如氰化铅膜）、黄酸盐膜等表面膜，它们可显著地降低金粒的氰化浸出速度。,（6）矿泥含量与矿浆浓度一般条件下，处理泥质含量少的粒状矿物原料时搅拌氰化矿浆中的固体含量宜小于30～33％，处理泥质含量较高的矿物原料时，矿浆浓度宜小于20～25％。,（6）浸出时间一般搅拌氰化浸出时间常大于24h，有时长达40h以上，碲化金的氰化浸出时间需72h左右。渗滤氰化浸出时间一般为5d以上。,氰化提金方法2.3.1.氰化-置换法,图三层浓缩机连续逆流洗涤原理图,图氰化炭浆法原则工艺流程图,2.3.2.氰化炭浆法,图某氰化炭浆厂工艺流程设备联系图,从载金炭上解吸金的原理尽可能地破坏活性炭吸附金的平衡，使过程向着不利于金的吸附方向进行。（1）向体系中添加CN-或OH-；（2）提高体系的温度；（3）加大体系的压力。,影响从载金炭上解吸金的因素温度和压力；氰化物浓度；碱的浓度；添加甲醇或乙醇。,从载金炭解吸贵液中电积金的原理金在氰化物溶液中以金氰络合物AuCN2-存在，在电积过程中在阴极析出金、银，同时还由于水的还原而析出氢，在阳极析出氧，并发生氰离子氧化而析出CO2和N2。,,,,,目前工业上常用的从载金炭上解析金的方法苛性氰化钠长时间解吸法；低浓度苛性氰化钠加醇类解吸法；加温加压解吸；高浓度苛性氰化钠解吸法。,脱金炭再生活化酸洗用3-5％浓度的盐酸溶液泡3～4小时，使其中碳酸钙减少到10％以下。烘干在炭与酸分离后，用清水淋洗至中性。在100℃以下温度烘干。活化将炭装入回转窑，加热到600℃以上，在通入蒸汽10～15分钟，后排入冷却筒。冷却后的炭经筛分分级，大于16目的返回吸附作业循环使用。,2.3.3.氰化堆浸法,图金矿石堆浸生产典型工艺流程图,图堆浸示意图1.不透水底垫；2.矿堆；3.喷头；4.贵液池；5.活性炭吸附柱；6.贫液池,图我国某金矿的堆浸生产现场,图国外某金矿堆浸场的喷淋系统,图小梁山金矿的堆浸贵液活性炭吸附柱,2.3.4.氰化树脂矿浆法定义树脂矿浆法是用离子交换树脂吸附回收金的方法。用途树脂矿浆法和炭浆法一样属于无过滤提金工艺，目前主要用于传统氰化工艺难于处理的含有粘土、石墨、沥青页岩、氧化铁等天然吸附剂的矿石和砷金矿石等复杂金矿石。,树脂矿浆法的方式氰化浸出后将交换树脂加入浸出矿浆中吸附金（RIP）；是交换树脂与氰化物一起加入浸出吸附槽中，边浸出边吸附提金（RIL），应用尚存许多困难。,图东溪金矿树脂矿浆法提金工艺原则流程,树脂矿浆工艺的优缺点1.优点1）交换树脂的吸附容量、吸附速率及机械强度均比活性炭高。（2）载金饱和树脂可在室温下解吸，而载金炭需在高温条件下解吸。（3）为了除去吸附的有机物，活性炭须定期进行热再生才能返回使用，而交换树脂解吸经转型即可直接返回吸附作业使用。（4）交换树脂对碳酸钙的吸附少，可省去酸洗作业，而活性炭吸附碳酸钙多，须酸洗再生。（5）有机物（如浮选药剂、机油、润滑油、溶剂等）不会使交换树脂中毒，但它们却会强烈降低活性炭的吸附性能。,2.缺点（1）交换树脂从氰化矿浆中吸附金、银选择性较差，较大量地吸附贱金属氰络合物，而活性炭吸附金的选择性较高；（2）交换树脂的密度比活性炭小，交换树脂易浮于矿浆面上造成接触不良。总结树脂矿浆工艺所用树脂的反应速度快、饱和容量较高、操作简便、淋洗费用低等特点，该工艺特别适用于小型选金厂使用。,2.4难处理含金矿石提金难处理金矿，又称难选冶金矿或难浸金矿，一般是指常规氰化浸金浸出率低于80的金矿石叫做难处理金矿，金矿难处理程度划分为四级即采用常规氰化法时，金的浸出率小于50的称为极难处理矿石；50-80之间的称为一般难处理矿石；80-90的之间的称为较易处理金矿，90以上的称为易处理矿石。,造成金矿石难以浸出的矿物学因素（1）氰化难溶含金矿石及化合物的存在；（2）包裹金的存在；（3）炭质物的存在；（4）表面膜的生存；（5）伴生矿物的溶解；（6）金的阳极溶解钝化。,在预处理的研究和生产中，主要涉及三类（1）含硫、砷微细浸染型金矿（2）含铜金矿（3）含碳质物的金矿。,难浸金矿石提金方法基本可分为三类（1）在氰化浸出前对难浸金矿石进行预处理，如氧化焙烧、生物氧化、化学氧化等；（2）强化氰化，如加压氰化、吸附氰化、多段浸出、搅拌强化等；（3）非氰化浸出，如硫脲浸出、氯化浸出、硫代硫酸盐浸出等。,目前应用及研究最普遍的预处理方法主要有焙烧法、加压氧化法、生物氧化法。,2.4.1.焙烧氧化法（1）定义焙烧氧化法是在高温下，借助空气或人工加入的氧气使包裹金的矿物氧化为多孔的氧化物，暴露出包裹的金。,（2）焙烧作用使硫化物分解以暴露金粒；使砷、锑的硫化物以氧化态挥发掉；使含碳物质失去活性；使呈显微细粒状的金富集在一起，为氰化浸出创造良好的动力条件。,（3）氧化培烧的特点简单、可靠，但培烧产生的含硫、砷、锑的气体会污染环境，对不能实现自动培烧的矿石或精矿进行培烧成本会较高。,（4）特点焙烧氧化法是最为传统且有效的一种氧化预处理技术，具有处理速度快、适应性强、技术可靠、操作简便、副产品可回收利用的优点；缺点是对操作参数和给料成分变化比较敏感，容易造成过烧或欠烧，综合回收不利时，会严重污染大气与环境。,2.4.2.细菌氧化法细菌氧化法是利用氧化亚铁硫杆菌、耐热细菌和硫化裂片菌等微生物在酸性条件下，将包裹金的黄铁矿、砷黄铁矿等有害成分氧化成硫酸盐、碱式硫酸盐或砷酸盐，达到暴露金的目的。,难浸金矿生物预氧化技术的优点对环境友好、安全、投资小、操作简单，适合在有矿山的金矿建规模较小的工厂。缺点矿浆浓度低、易腐蚀铁器、细菌对温度要求苛刻、处理速度慢等。对不需要氧化深度很高就可以大幅度提高金浸出率的含砷硫化物难浸金矿，适合采用细菌氧化技术。,2.4.3.加压氧化法（1）定义加压氧化法其基本原理是在高温、高压下的水溶液中氧化分解含金硫化矿物，使金暴露出来，以便下一步浸出操作。（2）分类根据介质的不同，分为酸性加压氧化法、硝酸加压氧化法、碱性加压氧化法、氯化加压氧化法等多种方法。,（3）特点目前认为加压氧化随后在浸金是目前为止从难浸金矿石或精矿中提取金的最有效的方法。对有害元素（如铅、锑）不敏感，各种矿石和精矿都可以使用，金回收率较高，不向空气中排放SO2或砷。其主要问题是投资大和生产成本高，设备的设计和材质要求很高；由于压力操作及设备的防腐问题会带来一定的安全危险；与生物氧化法相比，操作和维护水平要求更高。,常压化学氧化法电化学氧化法,表三种主要预处理方法的技术、经济特点及评价,表三种主要预处理方法的实际投资费用和生产费用比较100t/d,,2.4.4.难浸金矿的其他预处理方法微波处理超声波处理超细磨处理,2.4.5.难浸金矿的强化浸出强化氰化非氰化浸出,2.5难处理含金矿石提金2.5.1.硫脲法（1）定义有氧化剂存在的条件下，使用酸性硫脲溶液直接溶解金的方法称为硫脲法提金。,（2）溶金原理硫脲又称硫代尿素，结构式为,分子量为76.12，白色具光泽菱形六面体，味苦，密度为1.405克/厘米3。熔点为180～182℃，温度更高时分解。易溶于水，20℃其在水中的溶解度为9％～10％。,,水溶性呈中性。在酸性或碱性液中易氧化分解，在碱性液中分解为硫化物和氨基氰，反应式为,,分解生成的氨基氰可转变为尿素,,因此，硫脲在碱性介质中可与金属阳离子（如Ag、Cu2、Cd2、Hg2、Pb2、Bi2、Fe2等生成硫化物沉淀。,硫脲在酸性介质中具有还原性质，可被许多氧化剂氧化生成多种产物。在室温下的酸性液中，硫脲易被氧化为二硫甲脒,,,结论硫脲提金时只能采用硫脲的酸性溶液作浸出剂，而且，从硫脲的稳定性考虑，宜采用较稀的硫脲酸性液作金银的浸出剂。,溶金原理是在含有高价铁离子的酸性稀硫脲溶液中，金被氧化并与硫脲络合生成阳离子络合物进入溶液。金被氧化和络合的反应为,,同时硫脲将继续被氧化，形成一些其它产物，其第一个氧化产品是二硫甲脒。,,二硫甲脒是活性很高的氧化剂，人们认为，它对于实际的金的溶解是必要的。二硫甲脒可进一步氧化分解，生成氨基氰和元素硫，这些反应会引起硫脲的损失。,（3）从硫脲浸出液中回收金的方法金属置换沉淀法活性炭吸附法离子交换树脂法电积法,（4）硫脲浸金的主要影响因素pH硫脲浓度氧化剂浓度温度,（5）硫脲法和氰化法相比的优缺点优点（1）无毒；（2）硫脲再生与净化工艺简单；（3）金和银的溶解速度快；（4）对原料中的某些杂质，如铜、砷、锑等，不象氰化法那样敏感。缺点（1）硫脲易氧化，造成硫脲消耗量过大，（2）硫脲价格较高，经济上目前竞争不过氰化法。,2.5.2.液氯法提金（1）定义液氯法提金是在酸性溶液中，采用氯气、电解碱金属盐（NaCl）溶液析出氯气或漂白粉加硫酸反应生成的氯气作氧化剂，使金氧化溶解的方法称为液氯法提金，又称为水溶液氯化法提金。（2）氯化原理氯化原理是在氧化剂氯气的作用下，金氧化并与氯离子络合而生成AuCl4-络阴离子进入溶液中，其反应可表示,,液氯浸出的另一种形式是电氯化浸出，采用电解碱金属氯化物水溶液的方法产生氯气，总的反应式可表示为,,（3）液氯浸金后溶液中的金可用还原剂将其还原析出常用的还原剂为硫酸亚铁、氯化亚铁、二氧化碳、硫化钠、硫化氢、草酸、木炭或离子交换树脂等。其中二氧化硫具有价廉、使用方便、反应稳定、沉积物纯净及金回收率高等优点。采用氯化亚铁还原金可获得很高的金回收率。硫酸亚铁价廉易得，其还原反应为,,还原反应可在渗滤槽（桶）或搅拌槽中进行。,（4）液氯法特点金的浸出速度快，金的浸出率比较高，氯气制取既方便又便宜，氯气的消耗液较少，并且不污染环境，因此液氯法是有前途的提金方法。但液氯化物的腐蚀性很强，对设备的防腐蚀要求较高。,（5）适合处理的矿石类型最适宜处理含金氧化矿石。若用于处理含金硫化矿（硫含量大于1％）时，为避免硫化物和氯气反应消耗大量浸出剂，可预先将金矿石进行氧化焙烧，以除去硫化矿物然后再氯化浸出，这样可使金的浸出率达92.2～99.3；若用于处理金－铜矿石时，为了减少浸矿剂与贱金属氯化造成的不必要的消耗，也需要对金矿石进行预处理，采用焙烧或用硫酸浸出，除去铜、锌、铁等贱金属，然后氯化浸出。,（6）高温氯化挥发法提金在高温高压容器中，在有氯化铁存在的条件下，利用氯气使金氯化生成氯化铁金络合物（AuFeCl6）气体的方法称为高温氯化法提金。,,,,回收的方法,金可用湿法冶金的方法从盐中回收。,2.5.3.硫代硫酸盐法提金2.5.4.溴化法,在贵州西南布依族苗族自治州内探明的这种微细粒浸染型金矿，属于低品位、难选冶的特殊类型金矿（卡林型金矿），这种金矿因最早在美国内华达州的卡林发现而得名。中国目前已在贵州、四川、辽宁等19个省区发现了这种金矿，远景储量达1000多吨。其中贵州的储量超过1/4。黔西南的普安泥堡金矿属微细粒金矿，也叫卡林型金矿已初步探明该金矿黄金储量在100吨左右。贵州万年水一带发现大型金矿，初步估算金远景资源量在120吨左右。,