CN101314818B - 生物氧化-焙烧-氰化提金工艺 - Google Patents

生物氧化-焙烧-氰化提金工艺 Download PDF

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高金昌
巩春龙
王海东
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Abstract

本发明涉及一种生物氧化—焙烧—氰化提金工艺,属于冶金工艺类。它是把生物氧化技术和低温焙烧技术相结合的工艺方案,先利用生物氧化工艺,使被包裹的微细粒金充分裸露解离;再对氧化渣采用低温焙烧,除去矿石中的有机碳,彻底解决了后续氰化作业中吸附劫金的问题,同时也避免了低熔点氧化物对金的二次包裹,两种预处理工艺的有机结合,为金的氰化浸出提供了有利条件。优点在于:一是金的浸出率从常规的0.66%提高到95.82%,金的浸出率显著提高;二是极大地减轻了对环境的污染。

Description

生物氧化——焙烧一一氰化提金工艺
技术领域
[0001] 本发明涉及一种难处理金精矿的提金工艺,特别涉及一种生物氧化一焙烧一 氰化提金工艺。
背景技术
[0002] 众所周知,随着黄金工业的快速发展,易于提取的金矿资源日渐枯竭,难处理的金 矿资源已成为今后黄金工业的主要原料,其中细微浸染型碳质难处理金矿石就是其中一 种;
[0003] 细微浸染型碳质难处理金矿石其显著特点就是金以微细粒及包裹的形式存在于 黄铁矿或砷黄铁矿中,并含有的不利于浸出的元素砷、硫、有机碳等,用传统的氰化浸出不 能有效地回收其中的金。
[0004] 难处理金矿石目前的预处理方法主要有氧化焙烧、生物氧化、热压氧化。我国难处 理金矿的开发利用是近十年黄金工业研究开发的重点,并已取得了很大的进展,尤其是焙 烧和生物氧化预处理工艺,在工业上已得到了广泛应用,热压氧化预处理工艺也在应用研 究中;但是,随着各国对环境保护要求的日益重视,采用传统的焙烧工艺技术处理这部分金 矿资源,不可避免地产生二氧化硫、氧化砷及汞蒸汽等有害烟气,烟气的处理及收尘系统复 杂,投资高;同时由于需要较高的焙烧温度,物料中含有的一些低熔点氧化物,会在焙烧过 程中对金产生二次包裹,使金的回收率降低,因此其应用范围受到限制;生物氧化法目前在 国内推广应用较快,是一种非常环保的工艺,但其局限性在于不能彻底地解决碳质矿石中 有机碳的“劫金性”;热压氧化法是在温度和压力较高的条件下进行的,技术条件严格,对所 使用的设备要求苛刻,工艺流程较长,基建投入大,而且也不能解决有机碳的“劫金”问题; 因此寻求新的难处理矿石提金方法,减少环境污染,提高金的浸出率,是黄金工业急需解决 的问题。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种生物氧化——焙烧——氰化提金工艺,解决了硫化矿 物、碳质矿物的氧化问题,避免了金的二次包裹,最大限度地提高了金的回收率,同时极大 地减轻了对环境的污染。
[0006] 本发明的技术方案是:针对细微浸染型碳质难处理金矿石,提供一种生物氧 化——焙烧——氰化提金工艺,使包裹其中的微细粒金充分裸露解离,而氧化渣采用低温 焙烧,除去矿石中的有机碳,彻底解决了后续氰化作业中的吸附劫金问题,同时也避免了低 熔点氧化物对金的二次包裹,两种预处理工艺的有机结合,为金的氰化浸出提供了有利条 件,使金的浸出率从常规的0. 66%提高到95. 82%,金的浸出率得到显著提高,同时极大地 减轻了对环境的污染,从而使这部分难处理的金矿资源得到充分利用。
[0007] 本发明的技术原理:
[0008] 1、生物氧化基本原理[0009] 难浸金矿石中包裹金矿物的主要为黄铁矿和砷黄铁矿等金属硫化物;生物氧化提 金技术就是利用浸矿微生物将金属硫化物氧化分解,并以可溶性硫酸盐的形式进入液相; 矿石中的主要污染元素砷以离子的形式进入液相后,再利用石灰铁盐法中和处理,形成稳 定的砷酸铁沉淀,达标排放,对环境不会造成污染;
[0010] 生物氧化所用的细菌种类很多,它们的共同特点是以氧化黄铁矿、白铁矿、磁黄铁 矿、毒砂以及其他金属硫化物作为能源、以二氧化碳为碳源而生长、繁殖;它能在适宜的条 件下把矿物中的铁最终氧化成三价铁、把硫最终氧化成硫酸和硫酸盐、把砷最终氧化成五 价砷;它也能把在化学反应中出现的元素硫、硫化硫酸盐(还原态硫)氧化为硫酸或硫酸 盐,把二价铁氧化为三价铁;这些氧化反应称为直接氧化;
[0011] 细菌氧化的产物Fe3+和H2SO4还可以与金属硫化物反应并使其分解;这种化学反 应称为间接氧化;间接氧化的产品中,没有达到最高化学价的,又可以被细菌氧化达到最高 化学价;
[0012] 细菌氧化究竟是在直接氧化和间氧化的共同作用下完成的,还是完全在间接作用 下完成的,在学术上仍然有不同意见;
[0013] 细菌氧化不需要把载金矿物完全氧化而进入溶液,使金暴露出来而又不完全破坏 载金矿物的骨架结构,更有利于下一步的固液分离和氰化作业;由于细菌氧化的化学反应 速度比较慢,反应时间长,与加压预氧化和焙烧预氧化工艺相比,氧化深度更容易控制;
[0014] ⑴直接氧化
[0015] 直接氧化是指细菌在矿物表面上直接氧化分解矿物并继续氧化中间产物,使As、 Fe、S都氧化到化学最高价;细菌能否在矿物表面上直接氧化分解矿物,已经被许多研究工 作质疑,但是这些化学反应方程式可以看作是细菌氧化反应的最终结果
[0016]
2 FeS2 + H2O + 7.5 O2 细菌 > Fe2(SO4)3 + H2SO4
[0017]
2 FeAsS + H2SO4 + 7 O2 + 2 H2O 细苗 一 Fe2(SO4)3 + 2 H3AsO4
[0018]
4 FeS+ 2 H2SO4+ 9 O2 细菌 一 2 Fe2(SO4)3 + 2 H2O
[0019] (2)间接氧化
[0020] 间接氧化是指硫化矿物不是被细菌直接氧化分解,而是被细菌氧化的产物Fe3+和 H2SO4氧化分解;在细菌氧化工艺中,硫化矿物的氧化分解主要是(或全部是)由间接氧化 完成的;这些化学反应方程式有:
[0021 ] FeS2+3Fe2 (SO4) 3+3H20 = 6FeS04+FeS203+3H2S04
[0022] 4FeAsS+4Fe2 (SO4) 3+6H20+302 = 12FeS04+4H3As03+4S
[0023] FeS+Fe2 (SO4) 3 = 3FeS04+S
[0024] (3)细菌氧化Fe2+和不饱和态硫、砷
[0025] 细菌氧化主要的作用是氧化Fe2+和不饱和态硫、砷;这种氧化速度要比在没有细
菌的情况下快很多;在细菌氧化工艺中,细菌的作用主要体现在下述化学反应方程式中
[0026]2 FeSO4+ 0.5 O2+ H2SO4 细菌 _Fe2 (SO4) 3 + H20
[0027]
S2O32" + 2 O2 + H2O 细茴SO42" + 2 H+
[0028]
2 S + 3 O2 + 2 H2O 细菌 > 2 H2SO4
[0029]
2 H3AsO3 + O2 细菌·2 H3AsO4
[0030] (4)其他化学反应
[0031] 在细菌氧化反应器中,除了上述化学反应以外,还有生成砷酸铁和铁矾的反应和 分解碳酸盐的反应
[0032] 2H3As04+Fe2 (SO4) 3 — 2FeAs04 J, +3H2S04
[0033] 3Fe2 (SO4) 3+12H20+M2S04 — 2MFe3 (SO4)2 (OH)6 I +6H2S04
[0034]其中,M+ = K+、Na+、NH4+、H3O+
[0035] H2S04+CaC03+H20 — CaSO4 · 2H20 I +CO2 个
[0036] CaMg (CO3) 2+2H2S04+2H20 — CaSO4 · 2H20 I +MgSO4 I
[0037] (5)含砷酸性废水中和处理原理
[0038] 矿石中的黄铁矿和砷黄铁矿经过生物氧化后产出含有三价铁和五价铁的酸性废 水,其中的五价砷是主要污染物;在环境保护中,任何含砷废物的控制必须处理成不溶的固 体化合物才能对环境不造成污染;
[0039] 目前,生物氧化提金工艺产生的含砷酸性废水普遍采用石灰(或石灰石)进行两 级中和处理,在基于废水中的铁砷比Fe/As > 3的前提下,使废水中的砷形成稳定的砷酸铁 沉淀而达到治理的目的;通常情况下,需要采用充氧或加入强氧化剂等措施使废水中存在 的三价砷和二价铁转化为五价砷和三价铁,以保证最终目的产物的稳定性;
[0040] 两级中和处理工艺控制条件为一级中和调整pH值为4〜5,使五价砷形成稳定的 砷酸铁沉淀;二级中和调整pH值为6〜8,目的是使矿浆pH值达到环保要求的范围内;其 基本原理可以描述为:
[0041] 一级中和(pH4 〜5)
[0042] Fe2 (SO4) 3+H3As04+3Ca0+H20 — FeAsO4 J, +3CaS04 I +Fe(OH)3 I +H2O
[0043] 二级中和(pH6 〜8)
[0044] H2S04+Ca0 — CaSO4 I +H2O
[0045] 2、氧化焙烧技术基本原理
[0046] 焙烧的氧化作用,一方面可使氧化渣中所含有机碳被迅速加热氧化除去,彻底解 决了后续氰化作业中吸附金的问题,另一方面氧化渣中残留的载金硫化物又进一步被氧化 分解,使致密的硫化物转变成氧化物,同时在矿物结构中形成了微小空隙,这种孔隙结构的 氧化矿物为金的氰化浸出创造了有利条件,使矿石中的金得到有效回收;
[0047] 焙烧过程发生的化学反应如下:
[0048] 4FeS2+1102 = 2Fe203+8S02
[0049] 2FeAsS+502 = Fe203+As203+2S02[0050] C+02 = CO2
[0051] CaC03/MgC03 = Ca0/Mg0+C02
[0052] 2Ca0+2S02+02 = 2CaS04
[0053] 3CaC03+As203+02 = Ca3 (AsO4) 2+3C02
[0054] 综上所述,本发明的工艺路线是磨矿——生物氧化——焙烧——氰化提金,利用 生物氧化、分解硫化物,使包裹于硫化物中的微细粒金得到充分裸露解离,氧化后的矿浆经 过洗涤、压滤、氧化液进行中和沉淀,其中的砷及重金属离子进行固液分离,中和渣排放于 尾矿库,澄清液返回系统循环使用;氧化渣压滤后获得的滤饼经干燥粉化进入焙烧系统,在 保持一定温度和时间的条件下,使矿石中的有机碳氧化除去,产生的烟气经过净化达标后 排放,焙砂调浆后进入氰化提金系统,经碳浸或锌粉置换后,产生的解吸电解金泥或锌粉置 换金泥,再经过精炼后产出成品金,矿浆过滤后,贫液返回浸前调浆系统,滤渣送至尾矿库 堆存。该工艺的步骤如下:
[0055] (1)磨矿分级作业:
[0056] 不同的金矿石,由于金的粒度组成及赋存状态不同,磨矿粒度组成也不相同,一般 控制金精矿的磨矿粒度在P9M= 0. 045mm〜P95%= 0. 037mm之间,然后进行浓密脱药并调 浆;
[0057] (2)生物氧化作业:
[0058] 将步骤(1)的矿浆浓度调整至10%〜25%;矿浆pH值1〜2 ;给入生物氧化系统; 在保证温度为35〜45°C;溶氧量3〜5mg/l ;培养基用量2〜5kg/t ;氧化时间4〜9天的 工艺条件下,微生物氧化、分解硫化矿物,使金充分裸露解离,生物氧化后的氧化洗涤液经 过一级中和及二级中和除砷后,使固液分离,中和渣排放,中和液返回洗涤系统,氧化渣再 经压滤、干燥粉化,进入下一步焙烧作业;
[0059] (3)焙烧作业:
[0060] 将步骤(2)经压滤、干燥粉化的氧化渣给入焙烧炉,保证焙烧温度在450〜600°C, 焙烧时间为15min〜120min ;在低温焙烧的条件下,除去矿石中的有机碳,彻底解决了后续 氧化作业中吸附劫金的问题,同时也避免了低熔点氧化物对金的二次包裹,经焙烧后的焙 砂进入步骤(4),其烟气经处理达标后排放;
[0061] (4)氰化提金作业:
[0062] (a)氰化炭浸:
[0063] 将步骤(3)焙烧后的焙砂经水淬后调浆至浓度为25%〜35% ;矿浆pH值10〜 11 ;碱处理时间1〜8h ;NaCN用量4〜15kg/t ;平均底炭密度为15〜25kg/m3 ;浸吸段数 5〜9段,浸吸时间为60〜108h ;经上述工艺条件产出的载金炭,通过解吸电解——金泥精 炼,得到产品金锭,浸渣送至尾矿库堆存,贫液返回浸前调浆系统。
[0064] (b)锌粉置换:
[0065] 将步骤(3)焙烧后的焙砂经水淬后调浆至浓度25%〜35% ;矿浆pH值10〜11 ; 碱处理时间1〜8h ;NaCN用量4〜15kg/t ;浸出时间24〜80h ;经上述工艺条件浸出的贵 液,再经锌粉置换后产出金泥精炼为金锭;浸渣送至尾矿库堆存,贫液返回浸前调浆系统。
[0066] 本发明的优点在于:把生物氧化技术和焙烧技术有机地结合起来处理细微浸染型 碳质难处理金矿石,既提高了金的回收率,又减少了环境污染;首先采用生物氧化工艺,氧化分解硫化矿物,使包裹其中的微细粒金充分裸露解离;氧化渣采用低温焙烧,除去矿石中 的有机碳,彻底解决了后续氰化作业中吸附劫金的问题,同时也避免了低熔点氧化物的二 次包裹,提高了金的浸出率;有害物硫、砷大部分被氧化后进入液相并中和回收,极大地降 低了下步焙烧工序可能产生的有害气体;本发明既解决了单纯采用焙烧工艺对金产生的二 次包裹,造成金流失的问题,又避免了单纯采用生物氧化工艺不能解决的碳“劫金”问题,使 金最大限度的得以回收,并且极大地减少了对环境的污染,使这部分难处理金矿资源能够 得到充分利用。
附图说明:
[0067] 图1为本发明的工艺流程示意图。 具体实施方式:
[0068] 如附图1所示,为本发明的工艺流程示意图。
[0069] 某难处理金精矿,矿石多元素分析结果见表1
[0070] 表1金精矿多元素分析
[0071]
[0072] 根据矿石工艺矿物学研究,对矿石中主要有害元素进行了物相分析,硫物相分析 结果见表2 ;砷物相分析结果见表3 ;碳物相分析结果见表4 ;金矿物赋存状态综合分析结 果见表5 ;金矿物嵌布粒度综合分析结果见表6 ;金精矿常规炭浸试验结果见表7 ;金精矿 焙烧——炭浸试验结果见表8 ;金精矿生物氧化——炭浸试验结果见表9。
[0073] 表2金精矿硫物相分析
[0074]
[0075] 表3金精矿砷物相分析
[0076]
[0077] 表4金精矿碳物相分析
[0078]
[0079] 表5金矿物赋存状态综合分析结果
[0080]
[0081]表6金矿物嵌布粒度综合分析结果[0082]
[0083] 表7金精矿常规炭浸试验结果
[0084]
[0085] 表8金精矿焙烧一炭浸试验结果
[0086]
[0087] 由试验结果可看出,金精矿经氧化焙烧后,氰化浸出率为87. 61% ;仍有部分金流 失,说明单纯采用氧化焙烧预处理工艺未获得理想指标。
[0088] 表9金精矿生物氧化——炭浸试验结果
[0089]
44. 18 62. 00 35. 74 42. 35
[0090] 由氧化渣多元素分析及试验结果可看出,虽然氧化渣氧化效果较好,但氰化浸出 率只有42. 35%,说明单纯采用生物氧化预处理工艺也不可行。
[0091] 实施例1 :
[0092] (1)磨矿分级作业:
[0093] 将上述难处理金精矿磨矿至粒度为-0. 045mm含量95 %,然后进行浓密脱药并调 整矿浆浓度为16% ;
[0094] (2)生物氧化作业:
[0095] 将步骤(1)的矿浆浓度为16 %的矿浆给入生物氧化系统,在保证pH = 1〜2 ;温 度为40°C;溶氧量4mg/l ;培养基用量4kg/t ;氧化时间7天的工艺条件下,进行生物氧化作 业,氧化后的氧化洗涤液经过一级中和及二级中和除砷后,进行固液分离,中和渣排放,中 和液返回洗涤系统,氧化渣再经压滤、干燥粉化,进入下一步焙烧作业;
[0096] (3)焙烧作业:
[0097] 将步骤(2)经压滤、干燥粉化的氧化渣给入焙烧炉,保持焙烧温度在500°C,恒温 时间为60min进行焙烧作业,经焙烧后的焙砂进入步骤(4),其烟气经处理达标后排放;
[0098] (4)氰化提金作业:
[0099] 氰化炭浸:将步骤(3)焙烧后的焙砂经水淬后调浆至浓度为33% ;矿浆pH值 10. 5 ;碱处理时间2h ;NaCN用量8kg/t ;平均底炭密度为20kg/m3 ;浸吸段数7段,浸吸时间 为84h ;经上述工艺条件产出的载金炭,通过解吸电解——金泥精炼,得到产品金锭,浸渣送 至尾矿库堆存,贫液返回浸前调浆系统。
[0100] 实验结果技术指标是:
[0101]碳去除率:96. 53%
[0102] 硫挥发率:9· 29%
[0103]砷固化率:95. 07%
[0104]金浸出率:95. 80%
[0105] 实施例2:
[0106] (1)磨矿分级作业:
[0107] 将上述难处理金精矿磨矿至粒度为-0. 045mm含量95 %,然后进行浓密脱药并调 整矿浆浓度为18% ;
[0108] (2)生物氧化作业:
[0109] 将步骤(1)的矿浆浓度为18 %的矿浆给入生物氧化系统,在保证pH = 1〜2 ;温 度为38°C;溶氧量4mg/l ;培养基用量3kg/t ;氧化时间7天的工艺条件下,进行生物氧化作 业,氧化后的氧化洗涤液经过一级中和及二级中和除砷后,进行固液分离,中和渣排放,中 和液返回洗涤系统,氧化渣再经压滤、干燥粉化,进入下一步焙烧作业;
[0110] (3)焙烧作业:
[0111] 将步骤(2)经压滤、干燥粉化的氧化渣给入焙烧炉,保持焙烧温度在480°C,恒温 时间为60min进行焙烧作业,经焙烧后的焙砂进入步骤(4),其烟气经处理达标后排放;
[0112] (4)氰化提金作业:[0113] 氰化炭浸:将步骤(3)焙烧后的焙砂经水淬后调浆至浓度为30% ;矿浆pH值 10. 5 ;碱处理时间4h ;NaCN用量8kg/t ;平均底炭密度为20kg/m3 ;浸吸段数7段,浸吸时间 为84h ;经上述工艺条件产出的载金炭,通过解吸电解——金泥精炼,得到产品金锭,浸渣送 至尾矿库堆存,贫液返回浸前调浆系统。
[0114] 实验结果技术指标是:
[0115]碳去除率:94. 40%
[0116]硫挥发率:11.61%
[0117]砷固化率:93. 83%
[0118]金浸出率:93. 96%
[0119] 实施例3:
[0120] (1)磨矿分级作业:
[0121] 将上述难处理金精矿磨矿至粒度为-0.045mm含量95%,然后进行浓密脱药并调 整矿浆浓度为16% ;
[0122] (2)生物氧化作业:
[0123] 将步骤(1)的矿浆浓度为16%的矿浆给入生物氧化系统,在保证pH = 1〜2 ;温 度为42°C;溶氧量5mg/l ;培养基用量4kg/t ;氧化时间8天的工艺条件下,进行生物氧化作 业,氧化后的氧化洗涤液经过一级中和及二级中和除砷后,进行固液分离,中和渣排放,中 和液返回洗涤系统,氧化渣再经压滤、干燥粉化,进入下一步焙烧作业;
[0124] (3)焙烧作业:
[0125] 将步骤(2)经压滤、干燥粉化的氧化渣给入焙烧炉,保持焙烧温度在550°C,恒温 时间为IOOmin进行焙烧作业,经焙烧后的焙砂进入步骤(4),其烟气经处理达标后排放;
[0126] (4)氰化提金作业:
[0127] 氰化——锌粉置换:将步骤(3)焙烧后的焙砂经水淬后调浆至浓度为35% ;矿浆 PH值11 ;碱处理时间8h ;NaCN用量15kg/t ;浸出时间40h ;经上述工艺条件浸出的贵液,再 经锌粉置换后产出金泥精炼为金锭;浸渣送至尾矿库堆存,贫液返回浸前调浆系统。
[0128] 实验结果技术指标是 [0129] 碳去除率 :96. 87%[0130] 硫挥发率 :9. 58%[0131] 砷固化率 :93. 55%[0132] 金浸出率 :95. 82%

Claims (1)

  1. 一种生物氧化‑焙烧‑氰化提金工艺,其特征在于:步骤如下:(1)磨矿分级作业:不同的金矿石,由于金的粒度组成及赋存状态不同,磨矿粒度组成也不同,控制金精矿的磨矿粒度在P90%=0.045mm~P95%=0.037mm之间,然后进行浓密脱药并调浆;(2)生物氧化作业:将步骤(1)的矿浆浓度调整至10%~25%;矿浆pH值1~2;给入生物氧化系统;在保证温度为35~45℃;溶氧量3~5mg/l;培养基用量2~5kg/t;氧化时间4~9天的工艺条件下,微生物氧化、分解硫化矿物,使金充分裸露解离,生物氧化后的氧化洗涤液经过一级中和及二级中和除砷后,进行固液分离,中和渣排放,中和液返回洗涤系统,氧化渣再经压滤、干燥粉化,进入下一步焙烧作业;(3)焙烧作业:将步骤(2)经压滤、干燥粉化的氧化渣给入焙烧炉,保证焙烧温度在450~550℃,焙烧时间为15min~120min;在此低温焙烧的条件下,除去矿石中的有机碳,彻底解决了后续氰化作业中吸附劫金的问题,同时也避免了低熔点氧化物对金的二次包裹,经焙烧后的焙砂进入步骤(4),其烟气经处理达标后排放;(4)氰化提金作业:氰化炭浸或锌粉置换:(a)氰化炭浸:将步骤(3)焙烧后的焙砂经水淬后调浆至浓度为25%~35%;矿浆pH值10~11;碱处理时间1~8h;NaCN用量4~15kg/t;平均底炭密度为15~25kg/m3;浸吸段数5~9段,浸吸时间为60~108h;经上述工艺条件产出的载金炭,通过解吸电解——金泥精炼,得到产品金锭,浸渣送至尾矿库堆存,贫液返回浸前调浆系统;(b)锌粉置换:将步骤(3)焙烧后的焙砂经水淬后调浆至浓度25%~35%;矿浆pH值10~11;碱处理时间1~8h;NaCN用量4~15kg/t;浸出时间24~80h;经上述工艺条件浸出的贵液,再经锌粉置换后产出金泥精炼为金锭;浸渣送至尾矿库堆存,贫液返回浸前调浆系统。
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