金的矿化学选矿

   2024-09-09 50
核心提示:近几年来,贵金属特别是金银的化学选矿主要取得了以下几个方面的进展:(1)针对难浸金矿直接氰化浸出浸出率低的问题,在浸出前对

近几年来,贵金属特别是金银的化学选矿主要取得了以下几个方面的进展:(1)针对难浸金矿直接氰化浸出浸出率低的问题,在浸出前对矿石进行焙烧、碱性预处理或加人防膜剂、催化剂等预处理方式,可提高金浸出率。(2)通过在氰化浸出过程中,对温度、氧气和粒度等的条件进行控制以及加入氨水、氢氧化钠等助浸刑,可提高浸出速率和浸出率并降低氰化物的消耗。(3)针对氰化法存在的环境污染和人身危害的问题,清洁提金技术获得了较大的发展,主要体现在:通过加人添加剂的方式解决硫脲法提金过程中硫脲消耗大的问题:铁、氧气等因素对硫代硫酸盐法浸金过程的影响;新的ZLT(一种氧化性有机物)氯化提金体系的发现。

1 难浸金矿预处理技术的发展

难浸金矿石是指矿石经细磨后仍有相当一部分金不能用常规氰化法有效浸出的金矿石。这类矿石难浸出的原因很多,一般认为造成难浸的矿物学原因有以下几种:(l)矿石中含有氰化难溶解含金矿物及化合物;(2)矿石中含有黄铁矿、砷黄铁矿等包裹金的矿物;(3)在焙烧或氰化过程中,铁、铅、锑等氧化物或砷、硫化物的沉淀物在金粒表面产生薄膜,薄膜的形成阻止金的溶解等。这些原因造成了难浸金矿必须经过特殊的处理才能得到较高的回收率。为了有效地从难处理金矿中回收金,国内外开展了大量的预处理研究。

针对含砷、含锑的难浸金矿,研究者们发现在浸出前,对这类矿石采用碱性预处理、加入防膜剂和催化剂等的预处理方法,可以显著提高浸出指标。Oktay Celep等人在处理含锑难浸金银矿时发现,直接氰化浸出只获得了金49%和银18%的提取率,在温度80℃、氢氧化钠浓度5mol/L、矿石粒度5μm的条件下对矿石进行碱性预处理,银的浸出率由18%提高到90%,金的浸出率也提高了20%

~30%。王婷等人在对甘肃天水某砷硫铅质金矿的研究中发现,砷硫铅质金矿在氰化浸出前,加入防膜剂、活化剂可提高金浸出率。李学强等人针对某含砷难处理金银精矿提出“催化氧化酸浸湿法治金”新工艺,采用HNO3作为催化剂、SAA为活化剂、氧气为氧化剂,通过控制温度与压力预处理后进行氰化提金,回收率可由常规的13%~56%提高到92%~95%。金世斌等人用难处理金矿石和精矿在不同条件下进行焙烧-焙砂氰化浸金试验发现,三氧化二锑不对氰化浸金产生不利影响,但会对焙烧后焙砂的氰化浸金产生不利影响。田树国等人在对高砷难选冶的金矿进行碱浸顶处理脱砷时,加人双氧水和高锰酸钾等助剂辅助氢氧化钠碱浸脱砷,取得了很好的效果。薛光等人通过研究发现,金精矿中砷的含量通常控制在0.1%以下,随着砷含量的增加,金、银的氰化浸出率逐渐降低。砷质量分数为0.45%的金精矿,在焙烧时加入矿样量4%~5%的硫酸钠,可使金、银的氰化浸出率分别达到95%和60%以上。

在处理其他类型的难没金矿时,在浸出前采用焙烧、碱氨预处理等方法,可显著提高金的浸出率。张锦祥等人采用“碱氨预处理+氰化浸出”的柱浸法来处理新疆哈密某难选金矿,金浸出率可达到80.91%。新疆某难选金矿浮选精矿的常规氰化金的回收率仅达40.82%,张立征等人通过对某金精矿进行两段焙烧预氧化处理后再氰化浸出,金的氰化回收率可达到91.42%以上。方夕辉等人针对某难浸银精矿铜含量高、嵌布特性复杂、常规工艺浸出率低的特点,提出石灰+硫酸铵预处理一段不磨二段再磨强化浸出工艺,获得了74%以上的浸出率,比现场指标提高了9%,具有实际指导意义。吴在玖采用焙烧-酸浸-氰化工艺综合回收复杂金精矿中的金、银、铜时发现:焙烧温度、焙烧时间、焙烧添加剂种类和用量对金、银、铜浸出率影响显著。

2氰化提金工艺的发展

氰化法仍然是目前最普遍采用的提金方法,氰化法包括渗滤氰化、搅拌氰化、堆浸、炭浆法、

炭浸法、全泥氰化等。针对氰化过程中如何提高浸出速率,进一步提高浸出率,降低氰化物消耗的问题,研究者们主要进行了以下两个方面的研究:(l)浸出条件如温度、氧气、粒度等对浸出过程的影响;(2)在氰化提金过程中加人氨水、氢氧化钠等助浸剂来提高金的浸出指标。下面对以上氰化法的发展作一简单评述。

(1)渗滤氰化和搅拌氰化工艺的发展

渗滤氰化和搅拌氰化是氰化提取金银较为常用的两种方法。渗滤氰化设备简单,投资少,见效快,溶剂消耗少,省电,且氰化后的矿浆不必进行浓缩和过滤。搅拌氰化法有机械化程度高、浸出时间短和浸出率高的特点。

崔毅琦等人通过对氰化物浸银过程的推导计算,发现只要氧化剂的氧化电位(U )大于-0.3097V,在氧化剂参与下氰化物浸银反应在热力学上就能够发生。滕云等人针对查干银矿床进行了氰化浸出方法的试验研究,确定了适合于该矿石的最佳氰化条件,在该条件下银的浸出率为54%~67%。黄卫平、陈庆根等人也做了类似工作。王吉青等人在采用边磨边浸、富氧氰化工艺处理山东金洲的金精矿时发现,在一段磨矿加入适量的氨水,可以强化银金矿浸出,提高金、银的浸出率,抑制铜浸出和提高氰化钠的有效利用率。与不加氨水相比,金氰化浸出率提高了0.47%,银浸出率提高了5.33%,铜浸出率降低了6.50%。罗仙平等人为提高某氧化金矿金银的浸出率,针对矿石的特性,提出采用过氧化钙强化氰化浸出的工艺进行处理,与原工艺相比,金、银的浸出率明显提高,分别提高了5%和9%左右,经济效益十分明显。

(2)堆浸工艺的发展

氰化堆没法提金具有金回收率高、对矿石适应性强、能就地产金、工艺简单、操作容易、生产成本低等特点,至今仍是低品位金矿浸出生产的主要方法。其处理0.5~3g/t的低品位矿石,金的回收率可达50%-80%。

在黄金堆浸工艺的设计与应用中,矿石因索、氰化溶液浓度、温度、喷淋强度、溶解中氧等诸多因索需要合理把握与控制,这些因索将直接影响黄金堆积工艺的应用效果;因此,合理把握与控制影响黄金堆浸工艺应用的多种因索,可更好地指导工业实践,发挥堆浸工艺的最大功能,使低品位金矿、含金废石以及尾矿等矿石资源中的金能有效地提取并得到最大化的利用。魏宗武等人通过对贵州某氧化金矿进行正交堆浸试验,得出影响金浸出效果的因素依次为矿石粒度>浸出时间>NaCN用量>石灰用量。在紫金山金矿选矿厂,贺日应通过对影响堆浸效果的矿堆高度、人堆矿石粒度、喷淋液NaCN浓度及pH值、贵液NaCN浓度及pH值、喷淋制度、喷淋强度等主要工艺参数进行优化研究,进一步确定了堆轻工业生产合理的工艺参数。石英、余忠宝等人也做了类似的研究工作。

尹江生等人针对1985年建立的某200t/d金矿选矿厂,采用了尾矿制粒堆浸方法,使矿山在不增加地勘费的情况下,增加了黄金产量。齐蕊霞等人通过实验发现,采用酸浸铜、氰化浸金的堆浸工艺方案对陇南铜金矿石进行浸出回收铜、金,得到较好的效果,铜的浸出率达86.82%,金的浸出率达82.10%,酸耗38kg/t,氰化物耗量0.32kg/t。杜立斌、巫汉泉等人也进行了类似工作。

(3) 炭浆法的发展

炭浆法一般是指氰化浸出完成之后,一价金氰化物[KAu(CN)2]再用炭吸附的工艺过程。它是近30年才发展起来的,成为金的水冶新工艺。炭浆法主要适用于矿泥含量高的含金氧化矿石。

常宁市龙鑫矿业公司采选冶规模为400t/d的黄金矿山,近年来随着原矿性质发生了变化,采用原有全泥氰化-锌粉置换工艺,回收率只有70%左右;而用制粒堆浸-炭吸附提金,回收率不到50%。公司通过技术改造,采用炭浆法代替原有全泥氰化-锌粉置换工艺,金的回收率提高近10%,每年多创利润210万元。王婷等人在研究甘肃天水某砷硫铅质金矿时发

现,该矿石直接采用炭浆工艺氰化浸出率为5%~10%,浸出速度相当缓慢。采用NaOH及H2O2氧化12~15h后,在氰化过程中加入防膜剂及活化剂,氰化浸出率有较大幅度提高并且浸出速度加快。

(4) 炭浸法的发展

炭浸法和炭浆法一样是近年间发现的一种湿法冶金新工艺。两者原理相同,国外的学者认为两种工艺的差异在于:炭浆法是浸出和炭吸附两道工序分先后单独进行;而炭浸法则是浸出和炭吸附两道工序合二为一,同时进行。矿石中含砷、锑、铜等杂质高和耗氧金矿石使用炭浸法更为优越。

某碳质金矿自20世纪70年代以来,都采用浮选-金精矿焙烧-氰化提金工艺,金回收率均为60%左右,致使此矿床多年来未得以开发利用。马晶等人针对矿石中存在石墨、有机碳及金的赋存状态,进行多因素工艺条件优化,最终研究采用预处理-氰化炭浸提金工艺,预处理-氰化炭浸金浸出率比直接氰化炭浸金浸出率提高5%以上。采用炭浸工艺提金,为了使金充分暴露,以便与CN-接触而溶解,一般要求细磨矿,国内炭浸厂磨矿细度多在-0.074mm占90%以上,这样通常需要两段磨矿,才能达到要求的细度。在夏家店金矿设计生产时,根据矿石性质采用了粗磨矿下炭浸提金,金浸出率平均达到了94.26%,氰化钠用量平均262.7g/t,大大低于一般生产用量。

(5) 全泥氰化工艺的发展

全泥氰化法浸出提金适用于细粒-微细粒、分散、氧化的石英脉型金矿石,该方法具有工艺成熟、指标稳定、回收率高、对矿石针对性强、就地产金的优点。

近年来,一些选矿厂进行了全泥氰化工艺的改进,金的浸出率和回收率得到了明显的提高。杨长颖等人通过对某难处理金矿进行试验研究发现,采用全泥氰化+浮选的两段回收方法,取得了金浸出率64.78%、回收率为93.05%较理想的技术指标。关通针对山东某金矿矿石风化严重、具有多孔状结构的细粒自然金的特点,在金品位为4.45g/t的情况下,采用全泥氰化浸出工艺,可获得金浸出率为97.30%的指标。刘国英等人对河北省某氧化石英脉型金矿采用全泥氰化浸金工艺,将原矿磨矿细度确定为-0.074mm占85%,加人石灰对金矿石进行碱预处理,再加入氰化钠浸金,取得了浸出率为96.89%,吸附率为99.55%的试验指标。

在全泥氰化过程中加入助浸剂,可加速金的浸出,提高金的浸出率。刘孝柱等人以灰岩型含碳微细粒金矿为研究对象进行了全泥氰化及添加助浸剂强化浸出的试验研究。毕凤琳等人针对该矿石采用正交析因法,进行全泥氰化优化控制条件选择,最终确定NaOH为碱浸药剂,并获得了最优的工艺参数。张晓平、白鹤天等人也进行了类似的工作。

 

(6) 其他方法的发展

树脂矿浆法是当今比较先进的无过滤提金技术,树脂具有吸附速率快、吸附容量大、可在常温常压下解吸等特性,在黄金生产中已逐步得到应用。树脂与传统的活性炭相比具有抗污染能力强、耐磨能力强、容易再生、效率高等优势。虽然树脂矿浆法较炭浆法有许多优势,但树脂矿浆法受提金专用树脂性能、树脂解吸工艺及设施等因索制约。柴胡栏子金矿选矿厂处理规模为150t/d,采用树脂矿浆法,与原有的全泥氰化锌粉置换工艺相比,浸出率提高了6.06%,金的选矿总回收率提高了5.58%,选矿厂的经济效益也得到了较大的提高。安徽省霍山县东溪金矿原有提金工艺是炭浆法,金银浸出率和回收率都不高,吉林省冶金研究院在该金矿进行了树脂矿浆法提金工艺的工业试验,金的浸出率达到97.29%,吸附率99.95%;银的浸出率66.67%,吸附率99.66% 。针对树脂矿浆法所具有的缺点,韩春国等人对D370型、201×4型和201×7型树脂从氰化贵液中吸附金、银的吸附容量以及选择性吸附能力进行了对比试验,发现D370型树脂对金、银吸附容量大,选择性好,能够在常温常压下进行

解吸,有良好的解吸效果。

超细磨在造纸涂料、塑料、橡胶、印刷油墨和石油化工等行业得到了广泛应用,微米级或亚微米级的粉末加工技术日臻成熟。随着超细磨技术的发展和提高,许多学者开展了利用超细磨打开硫化物包裹,使金解离的研究,并获得了不同程度的进展。蓝碧波[201]对某难处理金精矿进行了超细磨-氰化浸金的试验研究,得到了最优工艺条件,在此试验条件下,金浸出率可达93.70%,某低品位金矿石具有低硫半氧化微细粒浸染的特点,采用常规磨矿氰化浸出金的浸出率为70%左右,脉石包裹金基本没有得到回收。罗增鑫针对此矿石采用超细磨技术,使连生体得到充分解离,联合全泥浸出提金工艺,得到了浸出率为94.33%的良好指标,与常规氰化浸出相比金浸出率提高了近25%。

在某些特定的矿山,研究者们提出了富氧浸出的新工艺。某氧化金矿位于高原地区,海拔高,空气中氧气含量低,采用常规的氰化工艺,浸出周期较长,这将影响到矿山的经济效益。为了保证金回收率,缩短金的浸出周期,胡敏等人提出了“氧化金矿石富氧浸出新工艺”,金的吸附率可达99.14%,与常规浸出相比,富氧浸出时间可以缩短一倍,而且实验过程中氰化钠用量只需要常规浸出的一半。

3 清洁提金技术的发展

    尽管氰化法提金技术成熟、操作简单、成本低,但其剧毒性给人类生态环境和生命安全带来极大危害,同时它还不能直接处理某些难浸矿石,随着这些难于直接氰化的难处理金矿的日益增多,无氰提金方法的研究也相应活跃起来,并且已有以下几个方面的进展:(1)通过加人添加剂(如CL)方式解决了硫脲法浸金过程中硫脲消耗大的问题;(2)发现铁、氧气、六偏磷酸钠等因素在硫代硫酸盐体系下对金的浸出有较大影响;(3)发现了一种由氧化性有机物ZLT和氯化钠组成的ZLT氯化法浸金体系,可解决无机氯化法成本较高的问题。

(1)硫脲法

    硫脲法是非氰提金法研究较多的一种方法。近年来,许多金银矿山对原有的硫脲工艺进行了改进,以获得更好的指标和效益。某铁锰型金银矿为低品位难处理矿,直接用硫脲浸出金银时,金、银浸出分别为46.25%和18.37%,硫脲消耗12g/t。曾亮等人发现,通过将矿样加热到90℃并加入硫铁矿和浓硫酸进行浸锰预处理后,在pH值为1.5、电位300mV.亚硫酸钠6g、浸出时间4h的最佳浸出条件下,金、银浸出率分别为98%,45%,硫脲消耗仅为6g/t。罗斌辉、和晓才等人也进行了类似的工作。董岁明等人对某富硫高砷金精矿进行了加添加剂CL硫脲浸金试验研究。结果表明,添加剂CL可以改善硫脲浸金过程,降低浸出所需的硫脲浓度,提高金浸出率,可使该金精矿的金浸出率达到89%以上。

(2) 硫代硫酸盐法

D.Feng和J.S.J.van Deventer在用硫代硫酸盐法提取金银上做了大量的研究。他们通过大量试验发现:在硫代硫酸盐体系中黄铁矿、赤铁矿、金属铁和铁离子的存在会严重影响金的浸出;用硫代硫酸盐从黄铁矿精矿和硫化矿石中提取金的体系中加人少量的二氧化锰,可以不增加硫代硫酸盐的消耗量而提高金的浸出率和浸出速率;在纯金的硫代硫酸盐体系中,氧气的存在会减少金的溶解浸出而氮气泡的存在会大幅度增加金的溶解;硫代硫酸盐的类型显著影响矿石中金的浸出,金与不同的硫代硫酸盐的溶解行为决定着金的提取率;在硫代硫酸铵盐浸出纯金和硫化金矿两种体系中,正磷酸钠和六偏磷酸钠都可以提高金的浸出率。J.A.希思等人也通过实验发现,三价铁的EDTA和草酸盐的配合物,与硫代硫酸盐的反应活性都很低,而且在加人硫脲作为浸出催化剂时,可以提高金的浸出速率。实验还表明,黄铁矿和磁黄铁矿的存在会还原铁的配合物,金的浸出率显著降低。

国内的研究者们对硫代硫酸盐法的研究也取得了不少进展。郑若锋等人采用覆膜-铜氨硫代硫酸盐滴淋堆浸提金工艺对四川某高寒地区400t氧化型金矿石进行野外试验,获得了金回收率60.8%的良好指标。彭会清等人对安徽某磁选厂的尾矿回收金采用绿色环保的硫代硫

酸盐法浸金工艺,通过试验得到了浸金的最佳工艺条件,在此条件下金浸出率达到90%以上。张卿将超声强化作用于硝酸催化氧化过程,并与硫代硫酸盐浸金相结合,提出一种含砷难处理金矿湿法浸金新工艺。结果表明:采用超声强化,可以使硝酸根离子传质过程加速,显著加快硝酸催化氧化进程,降低反应温度,同时超声场下硝酸氧化与硫代硫酸盐浸金的结合可以破坏或溶解矿物表面的单质硫或钝化膜,大大减缓单质硫对后续提金的抑制作用,提高金的浸出率,金浸出率可由常规氰化浸出的13.94%提高到85.6%。

(3) 氯化法

氯化法又称为液氯化法或水化法,泛指应用具有氧化性能的氯化物提取金的一类方法,它包括液氯法、次氯酸盐法、高温氯化法等。但由于上述许多无机氯化法提金工艺都存在成本较高的问题,故难以真正替代氰化法提金工艺。

氯化法在近年来有了一定的创新。石嵩高等人研究出一种由氧化性有机物ZLT和NaC1新组成的ZLT氯化法浸金溶液体系,该体系具有极强的氧化能力,能将单质金氧化成可溶性的氯金配合离子[AuCl4]-,在这个基础上,针对多种不同特性的金、银原料开展了相应的ZLT提金工艺研究试验,使ZLT法可广泛地应用于处理含金银的氧化矿石、原生矿石、低品位多金属矿石、高砷高石墨碳质型难处理金矿石以及含高品位金、银的铜铅电解阳极泥等多种类型原料。


 
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