CN101418376A - 一种超临界水氧化选冶难选金矿石的方法及设备 - Google Patents

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马承愚
彭英利
曹钦
靳琳芳
庞杰
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Abstract

本发明涉及一种超临界水氧化选冶难选金矿石的方法及设备，包括：将难选金矿石粉末配成固水混合液放入超临界水氧化装置料斗中，经加压、预热，与氧气或空气混合送入超临界水氧化反应器；将物料水混合液在反应器中加热至374.3℃以上，控制反应器压力在22.1MPa以上，使固水混合液达到水的超临界状态，发生氧化反应；反应后，固体颗粒从反应器的底阀排出，采用物理方法，将金与其它固体颗粒分离，超临界流体从反应器的顶部排出依次进入分离器，气液在分离器中采用水冷却进行分离，冷却后的水从两个分离器底部阀门排出，气体从分离器顶部阀门排出。本发明的选冶方法消除了As2O3和SO2的污染，金矿石的回收率达到90％以上，解决了环境污染的问题。

Description

一种超临界水氧化选冶难选金矿石的方法及设备
技术领域
本发明属难选金矿石的制备及设备领域，特别是涉及一种超临界水氧化选冶难选金矿石的方法及设备。
背景技术
超临界水氧化技术得益于水的超临界性能，在374.3℃和22.1Mpa状态下，水的物理性能尤其是溶解性能与常温下截然不同，这种状态被成为超临界状态。在超临界状态下，水如同高密度的气体一样对有机物有很高的溶解能力，与轻的有机气体以及CO等能完全互溶，但无机化合物尤其是盐类难溶于其中。另外，超临界水具有较高的扩散系数和较低的粘度。上述这些超临界性能再加上较高的温度和压力使水成为有机质氧化反应的理想介质。超临界水氧化技术与其他处理技术相比，具有明显的优点：(1)效率高，处理彻底，有毒物质的清除率高达99.99％以上；(2)反应速度快，停留时间短(小于1min)，反应器结构简单，体积小；(3)适应范围广，可以适用于各种有毒物质废水废物处理；(4)没有二次污染，不需进一步处理，且无机盐可从水中分离出来，处理后的废水可完全回收利用；(5)当有机物含量超过10％时，不需额外供热，实现热量自给。尽管超临界水氧化的高温高压的操作条件无疑对设备材料提出了严格的要求，再实际进行工程设计时还须注意一些工程方面的因素，如腐蚀，盐的沉淀，催化剂的使用，热量传递等，它还存在一些有待解决的问题，但是由于它本身所具有的突出优势，是一项有着广阔发展前景的金矿选冶技术。
目前，在金矿开采方面，随着易开采金矿资源的日趋减少，难开采金矿资源的合理、高效、环保地开发已成为人们面对的主要问题，我国难开采的金矿资源储量大，已探明的黄金有1000吨以上，难选的占总量的1/4，该类矿石的主要特点为硫、砷和碳含量较高，另外含金颗粒微小，有的粒径达到纳米级。用常规氰化提金工艺，金回收率为20％～3.％；目前采用的氧化焙烧工艺进行预处理，又会造成As2O3和SO2的污染。
因此，有必要研究出一种新的选冶方法，以减少对环境污染的同时，提高经济效益。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种超临界水氧化选冶难选金矿石的方法及设备，本发明的选冶方法消除了As2O3和SO2的污染，金矿石的回收率达到90％以上，解决了环境污染的问题。
本发明的一种超临界水氧化选冶难选金矿石的方法，包括：
(1)将硫含量高、砷含量高的难选金矿石小颗粒磨成细小粉末60-100目，配成质量百分比为10％的固水混合液；
(2)将上述固水混合液放入超临界水氧化装置料斗中，经加压泵加压0.6-1.2Mpa，送入预热器加热，利用分离器的余热加热，并把氧气或空气送入计量气体增压器加压22.1-23MPa，将预热后的固水混合液与加压后的氧气或空气在混合器中混合，使O；C摩尔比达到1.0，之后送入超临界第一级加热反应器；
或将步骤(1)的固水混合液与双氧水混合，使O；C摩尔比达到1.0，经加压泵加压22.1-23MPa后直接送入第一级加热反应器；
(3)将物料在第一级加热反应器中加热至374℃以上，控制加热反应器压力在22.1-23Mpa，使固水混合液达到水的超临界状态，发生氧化反应，并串联第二级反应器，使固水混合液中的有机物氧化更彻底；
(4)反应后，固体颗粒从两个反应器的底阀排出，采用物理方法，将金与其他固体颗粒分离，超临界流体从第二级反应器的顶部排出依次进入第一级分离器和第二级分离器，气液在分离器中采用水冷却进行分离，冷却后的水从两个分离器底部阀门排出，气体从第二级分离器顶部阀门排出。
本发明的一种超临界水氧化选冶难选金矿石的设备，包括：进料桶1通过管道顺次连接计量柱塞泵2、热交换器3、气液混合器4，所述的气液混合器4的另一个进口通过管道顺次连接计量气体增压器11、气体储罐10、氧化剂气体过滤器9，所述的气液混合器4的出口通过管道顺次连接第一级加热反应器5、第二级反应器6、第一级分离器7、第二级分离器8。
所述的热交换器3、第一级加热反应器5、第二级反应器6、第一级分离器7、第二级分离器8上装有热电偶温度计12和可控压力计13；
所述的第一级加热反应器5外套有高频电加热套管14；
所述的热交换器3的出水口和第一级分离器7的进水口相连，所述的热交换器3的进水口和第二级反应器6的出水口相连。
本发明采用超临界水氧化技术，以氧气、空气及双氧水作为氧化剂，对难选金矿石进行选冶，在氧化过程中，有机物几乎100％被氧化成二氧化碳，因此，所排放的水中COD、ss、pH等指标均符合国家规定的《污水综合排放标准》；根据超临界水的特性，氧化后的硫酸盐和氧化砷均不溶于超临界水，在反应器中即可与超临界水分离，不会带入后续的分离器，因此所排放的超临界流体中不含有硫、砷的氧化物，分离器排放的气体不含有二氧化硫等污染物符合国家规定的《大气污染物排放标准》。
有益效果
本发明的选冶方法消除了As2O3和SO2的污染，金矿石的回收率达到90％以上，解决了环境污染的问题。
附图说明
图1为超临界水氧化选冶难选金矿石发明结构示意图；
其中：1.进料桶 2.计量柱塞泵  3.热交换器  4.气液混合器  5.第一级加热反应器  6.第二级反应器  7.第一级分离器  8.第二级分离器  9.氧化剂气体过滤器  10.气体储罐11.计量气体增压器  12.热电偶温度计  13.可控压力计  14.高频电加热套管。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
采用氧气作为氧化剂。如图1所示，将进料桶1中的泥浆混合液经加压泵2加压后再经预热器3加热，再和计量气体增压器11加压后的氧气在气液混合器4中混合，气液固混合后进入第一级反应器5，进入反应器的压力达到22.1MPa以上，反应器5由外侧的电加热器14加热，加热温度达到374.3℃以上，为使混合液中的有机物氧化更加彻底，再串联第二级反应器6；超临界水氧化反应后的超临界流体进入第一级分离器7，为使分离更加彻底，再进入第二级反应器8，两级分离器采用水冷却，气液在分离器中分离，冷却后的水从分离器底部阀门h和j排出，气体从第二级分离器顶部阀门k排出。选冶后的固体颗粒从反应器底部阀门e和g排出，由于金与其它固体颗粒的密度不同，排出后的固体颗粒再采取物理的方法使金与其它固体颗粒分离。
实施例2
采用空气作为氧化气体，利用氧气作为氧化剂。如图1所示，将进料桶1中的泥浆混合液经加压泵2加压后再经预热器3加热，再和计量气体增压器11加压后的空气在气液混合器4中混合，气液固混合后进入第一级反应器5，进入反应器的压力达到22.1MPa以上，反应器5由外侧的电加热器14加热，加热温度达到374.3℃以上，为使混合液中的有机物氧化更加彻底，再串联第二级反应器6；超临界水氧化反应后的超临界流体进入第一级分离器7，为使分离更加彻底，再进入第二级分离器8，两级分离器采用水冷却，从而达到气液分离的目的，水冷却后从分离器底部阀门h和j排出，气体从第二级分离器顶部阀门k排出；选冶后的固体颗粒从反应器底部阀门e和g排出，由于金与其它固体颗粒的密度不同，排出后的固体颗粒再采取物理的方法使金颗粒与其它固体颗粒分离。
实施例3
采用双氧水等液体作为氧化剂。将泥浆混合液与双氧水等氧化剂液体混合经加压泵2加压后经预热器3加热，之后进入第一级反应器5，进入反应器的压力达到22.1MPa以上，反应器5由外侧的电加热器14加热，加热温度达到374.3℃以上，为使混合液中的有机物氧化彻底，再串联第二级反应器6；超临界水氧化反应后的超临界流体进入第一级分离器7，为使分离更加彻底，再进入第二级分离器8，两级分离器(7和8)采用水冷却，从而达到气液分离的目的，水冷却后从分离器底部阀门h和j排出，二氧化碳等气体从第二级分离器顶部阀门k排出；选冶后的固体颗粒从反应器底部阀门e和g排出，由于金与其它固体颗粒的密度不同，排出后的固体颗粒再采取物理的方法分离。

Claims (5)

1.一种超临界水氧化选冶难选金矿石的方法，包括：
(1)将硫含量高、砷含量高的难选金矿石磨成细小粉末达60-100目，配成质量百分比为10％的固水混合液；
(2)将上述固水混合液放入超临界水氧化装置料斗中，经加压泵加压0.6-1.2Mpa，送入预热器加热，利用分离器的余热加热，并把氧气或空气送入计量气体增压器加压22.1MPa，将预热后的固水混合液与加压后的氧气或空气在混合器中混合，使O∶C的摩尔比达到1.0，之后送入超临界第一级加热反应器；
或将步骤(1)的固水混合液与双氧水混合，使O：C的摩尔比达到1.0，经加压泵加压22.1-23MPa后直接送入第一级加热反应器；
(3)将物料在第一级加热反应器中加热至374.3-380℃，控制加热反应器压力在22.1-23Mpa，使固水混合液达到水的超临界状态，发生氧化反应，并串联第二级反应器，使固水混合液中的有机物氧化更彻底；
(4)反应后，固体颗粒从两个反应器的底阀排出，经物理方法，将金与其他固体颗粒分离，超临界流体从第二级反应器的顶部排出依次进入第一级分离器和第二级分离器，气液在分离器中采用水冷却进行分离，冷却后的水从两个分离器底部阀门排出，气体从第二级分离器顶部阀门排出。
2.一种超临界水氧化选冶难选金矿石的设备，包括：进料桶1通过管道顺次连接计量柱塞泵2、热交换器3、气液混合器4，所述的气液混合器4的另一个进口通过管道顺次连接计量气体增压器11、气体储罐10、氧化剂气体过滤器9，所述的气液混合器4的出口通过管道顺次连接第一级加热反应器5、第二级反应器6、第一级分离器7、第二级分离器8。
3.根据权利要求2所述的一种超临界水氧化选冶难选金矿石的设备，其特征在于：所述的热交换器3、第一级加热反应器5、第二级反应器6、第一级分离器7、第二级分离器8上装有热电偶温度计12和可控压力计13。
4.根据权利要求2所述的一种超临界水氧化选冶难选金矿石的设备，其特征在于：所述的第一级加热反应器5外套有高频电加热套管14。
5.根据权利要求2~4中任意一权利要求所述的一种超临界水氧化选冶难选金矿石的设备，其特征是在于：所述的热交换器3的出水口和第一级分离器7的进水口相连，所述的热交换器3的进水口和第二级反应器6的出水口相连。
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PB01 Publication
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