CN101519731B

CN101519731B - 高砷复杂金精矿多元素的提取方法

Info

Publication number: CN101519731B
Application number: CN2009100204949A
Authority: CN
Inventors: 王信恩; 高正林; 曲胜利; 张俊峰; 马少卫; 邹琳
Original assignee: SHANDONG HUMON MELT STOCK Ltd
Current assignee: SHANDONG HUMON MELT STOCK Ltd
Priority date: 2009-04-10
Filing date: 2009-04-10
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2029-04-10
Also published as: CN101519731A

Abstract

本发明公开了一种高砷复杂金精矿多元素的提取方法，是将多元素复杂特高砷金精矿经过焙烧脱砷技术处理，多元素高砷金精矿中的部分硫转变为二氧化硫、砷转变为三氧化二砷进入烟气，烟气经收尘、收砷后，进入制酸系统，生产硫酸，焙烧脱砷得到的多元素烧渣与多元素低砷金精矿、返料、熔剂混合后采用富氧底吹熔炼造锍捕金工艺进行熔炼处理得到铜锍等；铜锍经吹炼、精炼后铸成阳极板，送电解系统精炼得到产品电解铜，电解所产生的阳极泥送贵金属精炼系统生产金、银等金属，熔炼渣及吹炼渣经过浮选处理后得到Cu、Fe精矿，产生的尾矿属于无害渣并可利用，具有原料适应范围广，有价元素综合回收效率高，经济效益与环境效益显著的特点。

Description

高砷复杂金精矿多元素的提取方法

技术领域：

本发明涉及冶金技术领域，具体地讲是一种高砷复杂金精矿多元素的综合提取方法。

背景技术：

目前处理高砷复杂金精矿的方法有三种：两段焙烧、细菌氧化、热压浸出。两段焙烧存在氰化物消耗量大，金、银、铜等有价元素回收率不高资源浪费现象；细菌氧化存在金、银等有价元素回收率不高，且硫、砷不能综合回收等缺点；热压浸出存在设备要求严格，许多设备价格高，硫、砷不能综合回收等缺点。

发明内容：

本发明的目的是克服上述已有技术的不足，而提供一种高砷复杂金精矿多元素的提取方法，是采用预先焙烧脱砷与富氧底吹熔炼造锍捕金工艺的有机结合，主要解决现有的高砷复杂金精矿的处理方法有价元素回收率低、有害元素不能综合回收及设备要求高等问题，本发明的方法可以处理含金、银、砷、铜、硫、铅、锌等多元素高砷复杂金精矿，除了提取黄金外，还可提取多种有价金属。

为了达到上述目的，本发明是这样实现的：高砷复杂金精矿多元素的提取方法，其特殊之处在于它包括如下工艺步骤：

a两段焙烧生产渣精矿：

(a)将高砷复杂金精矿送入一段焙烧炉，在弱氧条件下高温进行一段沸腾焙烧，将矿中的砷转化为三氧化二砷，烟气经过漩涡收尘被收下，一段焙砂和经过漩涡收尘所收下的烟尘一起被送入二段焙烧炉；

(b)进入二段焙烧炉，在富氧条件下进行两段沸腾焙烧与冷却，将硫充分转化为二氧化硫气体，经漩涡收尘的一段烟气和二段烟气经过喷雾冷却收尘和布袋收砷后被送去制酸工段制硫酸，收下的三氧化二砷包装出售，收下的烟尘及剩下的二次焙砂作为渣精矿送造锍捕金系统配料；

b备料及配料：

将混合精矿、上述渣精矿、石英石、煤、上述烟尘和冷料进行配料，烟尘进行增湿，冷料进行破碎，混合炉料加入炉内；造锍熔炼的原料以硫化铜精矿、精金矿为主(含Cu：10～25％，Fe：23～30％，S：20～35％，SiO₂7％左右，还含有Pb、Zn、As及其他脉石成分)；其他原料为渣精矿(Cu18～35％)，返料(烟尘、冷料)，再生铜料等；由于各种物料成分相差较大，为确保冶金过程顺利进行，通常需要将多种精矿及杂料配合使用；

c熔炼：

采用底吹炉熔炼，在1150℃-1250℃的高温下，使混合铜精矿、石英熔剂和鼓进的氧气在熔炼炉内进行反应，炉料中的硫化亚铜(Cu₂S)与未氧化的硫化亚铁(FeS)形成的以Cu₂S-FeS为主，并溶有金、银等贵金属和少量其它金属硫化物(如ZnS、PbS)和微量铁氧化物(FeO、Fe₃O₄)的共熔体(铜锍)；而炉料中的脉石成分(SiO₂/CaO/MgO/Al₂O₃)与FeO一起形成液态炉渣(以铁橄榄石2FeO·SiO2为主的氧化物熔体)。铜锍与炉渣并不相熔，且炉渣的密度比锍小，从而达到分离。产生的铜锍送吹炼炉，炉渣送渣缓冷场冷却后送炉渣选矿，烟气经过余热回收、电收尘净化骤冷、收As₂O₃后送去制酸；

d吹炼：

吹炼过程分为造渣期和造铜期；造渣期往熔融的铜锍中鼓入空气，并添加石英石造渣而获得白铜锍；造铜期往熔融的白铜锍中鼓入空气，最终获得粗铜；吹炼炉渣经缓冷选矿后送炉渣选矿，烟气通过余热锅炉冷却、电收尘后送去制酸，粗铜送反射炉精炼；

e反射炉精炼：

反射炉精炼又称火法精炼，在反射阳极炉中进行，通入预热空气给反射阳极炉升温，在需要的温度下加入重油，维持反应的温度，火法精炼分氧化期、还原期和浇铸期；氧化期往铜液中鼓入压缩空气，使铜液中的杂质氧化进入精炼渣中被除去，用氧化亚铜作为氧的载体，使铜液中的杂质氧化，氧化期结束后除掉氧化产生的浮在铜液上部的精炼渣，进入还原期，还原期是将氧化期铜液中产生的氧化亚铜还原成铜，还原期往铜液中加入还原剂，将铜液浇铸成含金阳极板；烟气和空气混合后经空气预热器回收后预热空气返回精炼，烟气排入大气，炉渣返回吹炼炉，含金阳极板送电解精炼；

f电解：

含金阳极板经阳极整形、电解得电铜和阳极泥，电铜洗涤后入库，阳极泥压滤后进行金银精炼；

g金银精炼：

将电解压滤后的所有阳极泥送往贵金属车间，经传统火法或湿法冶炼工序提炼贵金属金银。

本发明的高砷复杂金精矿多元素的提取方法，其所述的步骤d吹炼工艺中还加入冷料；步骤e反射炉(火法)精炼的还原剂可为液化石油气、重油、木炭粉、天然气、复合还原剂中的一种。

本发明所述的高砷复杂金精矿多元素的提取方法与已有技术相比具有突出的实质性特点和显著进步：1、采用焙烧脱砷和氧气底吹富集等生产工艺，大大减少了烟气的低空污染；2、底吹炉、吹炼炉及精炼炉设余热锅炉回收余热，锅炉产出蒸汽用于余热发电，精炼烟气可用于预热空气，增加了能源的利用率；3、造锍捕金法针对原料中含银、铜较高，利用铜锍是金银的良好捕集剂的特点，造锍捕金，在保证金银高回收率的基础上同时回收铜，实现了资源的综合利用；4、金精矿含S很高，在富氧浓度60％时，底吹炉能完全自热，熔炼过程中不需要加煤作为补充燃料，减少了能源消耗；5、生产的渣选矿尾矿属于无害渣，并可利用；6、生产工艺具有原料适应范围广，有价元素综合回收效率高，经济效益与环境效益显著。

附图说明：

图1是本发明的两段焙烧生产渣精矿工艺流程图；

图2是本发明的提金工艺流程图。

具体实施方式：

为了更好地理解与实施，下面结合附图给出具体实施例详细说明本发明高砷复杂金精矿多元素的提取方法。

实施例1，参见图1、2，选含金、银、砷、铜、硫、铅、锌等多元素复杂金精矿(金精矿成分见表1)，其工艺步骤如下。

表1

元素	Cu	Fe	S	SiO₂	CaO	MgO
							含量(％)	7.38	27.32	32.78	8.61	2.25	1.5
元素	Pb	Al₂O₃	Zn	As	Au*	Ag*
							含量(％)	1.12	2.0	1.56	2.20	33.63	230.02

*Au、Ag单位为g/t。

1、提金冶炼工艺

a两段焙烧生产渣精矿：

(a)将高砷复杂金精矿送入一段焙烧炉，在弱氧条件下高温进行一段沸腾焙烧，将矿中的砷转化为三氧化二砷，一段焙砂和经过漩涡收尘所收下的烟尘一起被送入二段焙烧炉；

(b)进入二段焙烧炉，在富氧条件下进行两段沸腾焙烧与冷却，将硫充分转化为二氧化硫气体，经漩涡收尘的一段烟气和二段焙烧的烟气经喷雾冷却收尘和布袋收砷后被送去制酸工段制硫酸，收下的三氧化二砷包装出售，收下的烟尘及剩下的二次焙砂作为渣精矿送造锍捕金系统配料；

b备料及配料：

将混合精矿、上述渣精矿、石英石、煤、上述烟尘和冷料进行配料，烟尘进行增湿，冷料进行破碎，混合炉料加入炉内；由于各种物料成分相差较大，为确保冶金过程顺利进行，通常需要将多种精矿及杂料配合使用；各种精矿和熔炼用的石英石、上述渣精矿、煤和冷料用抓斗桥式起重机，通过胶带输送机从精矿仓送往配料厂房的相应料仓贮存，烟尘经气流输送系统送到烟尘仓，根据熔炼工艺质量配比的要求，将混合精矿、渣精矿、石英石、煤、烟尘和冷料进行配料，混合炉料经胶带输送机、炉顶加料机加入炉内；

转炉用的石英石和返料也用抓斗桥式起重机、经胶带输送机从精矿仓单独送往各转炉两侧的料仓贮存；

c熔炼：

d吹炼：

采用P-S转炉吹炼铜锍，吹炼的目的是从铜锍中除去硫、铁和其他有害杂质，并产出合格粗铜；吹炼过程分为造渣期和造铜期。造渣期往熔融的铜锍中鼓入空气，并添加石英石造渣而获得白铜锍；造铜期往熔融的白铜锍中鼓入空气，最终获得粗铜；吹炼产物有粗铜、吹炼炉渣和烟气；吹炼炉渣经缓冷选矿后返回熔炼炉，烟气通过余热锅炉冷却、电收尘净化后送去制酸，粗铜送火法精炼；

盛入包子的熔炼渣和吹炼渣分别通过桥式起重机运至渣缓冷场冷却，冷却后的炉渣送往选矿厂处理；

e反射炉精炼：

火法精炼的目的是进一步除掉粗铜中的杂质，以满足电解精炼对阳极化学成分及物理规格的要求。火法精炼在反射阳极炉中进行，火法精炼分氧化期、还原期和浇铸期，氧化期往铜液中鼓入压缩空气，使铜液中的杂质氧化进入精炼渣中被除去，由于铜液中的杂质较少，为了降低铜液中的杂质，用氧化亚铜作为氧的载体，即先使一些铜氧化成氧化亚铜，氧化亚铜再和铜液中的杂质反应，使杂质氧化。氧化期结束后除掉氧化产生的浮在铜液上部的精炼渣，接着进入还原期，还原期是将氧化期铜液中产生的氧化亚铜还原成铜，还原期往铜液中加入还原剂。可作火法精炼还原剂的很多，有液化石油气、重油、木炭粉、天然气、复合还原剂，本实施例采用复合还原剂还原；

为了满足电解精炼对阳极的物理性能要求，火法精炼后的铜液在圆盘浇铸机中浇铸成阳极板，成品阳极板要求表面光滑、无结瘤、无飞边毛刺，每块阳极板的重量误差要小；火法精炼的烟气和空气混合后经空气预热器回收后预热空气返回精炼，烟气排入大气，炉渣返回吹炼炉，含金阳极板送电解精炼；

f电解：

种板槽采用钛板做母板。钛母板用塑料V型夹条包边，包边使用寿命2～3年，母板表面要求光滑、干净。种板电解液采用立式液下泵做循环泵，电解液经板式换热器加热后到种板高位槽，自流至种板槽。电解槽进液方式为下进上出方式。出液自流至循环后液槽，再经泵送种板电解液压滤机压滤，滤去电解液中悬浮的阳极泥。压滤后液自流至种板电解液循环槽，进行下一轮循环。种板周期24h，用人工方法剥离始极片，剥离后的母板经洗涤后，检查包边完好，再放入电解槽内。剥离的始极片，挑选质量较好的用剪板机做始极片吊耳。始极、吊耳用吊车送至始极片加工机组，经清扫、压纹、穿棒、钉耳、排板后，再用吊车装入生产槽；

成品槽电解液也采用立式液下泵做循环泵，电解液经板式换热器加热后到高位槽，再经总管、分配器、供液管、支管分配至各成品电解槽。生产槽也采用下进上出的进出液方式。出液自流至循环后液槽。为保证产出合格A级铜，循环后电解液50％送压滤机过滤。滤液返回成品电解液循环槽。成品槽阴极周期7d，阳极周期21d；

电铜、残极同时出槽后，清理电解槽内阳极泥。阳极泥浆经中间槽泵送浆化槽、再泵送阳极泥压滤机过滤。产出阳极泥送贵金属车间回收贵金属，滤液自流至电解液循环后液槽，再经一次过滤后返循环槽。出槽的残极和电铜经洗涤后，分送火法精炼车间和成品库；

板式换热器冷凝水进冷凝水槽，作为电铜、残极洗涤用水。洗水经过滤后，作为电解精炼车间补充用水进循环系统；车间内无酸性污水外排；

电解精炼车间的不洁电解液送到本车间不洁电解液贮槽。为减少热量损失，不洁电解液贮槽设计容积满足半天的净化量。不洁电解液经泵送一段脱铜高位槽，高位槽带加热盘管，若溶液温度＜60℃，通蒸汽加热。加热后不洁电解液从高位槽自流至一段脱铜电解槽，进行一段脱铜电解。一段脱铜电解槽均水平并联配置，每个电解槽单独进液，单独出液。槽内进出液方式为下进上出，出液自流至一段脱铜循环槽。为保证一段脱铜产出一级电铜，一段脱铜电解液采取循环电积方式，循环周期3h。经过一段脱铜电解的电解液含铜由45g/l降至20g/l，产出一级或二级电铜。阴极周期8d；

一段脱铜后液经循环输送泵送至一段脱铜后液贮槽，再经泵送二段脱铜高位槽。二段脱铜高位槽同样带有加热盘管。加热后液从高位槽自流至二段脱铜电解槽，进行二段脱铜电解。电解液含铜由20g/l降至＜0.5g/l，As、Sb、Bi等杂质随铜一起电解沉积，产出含铜＜60％的黑铜粉。脱铜后液自流至二段脱铜后液中间槽，经过滤后进二段脱铜后液贮槽。每隔5天将二段脱铜电解槽阴极吊起一次，清理上面沉积的黑铜粉，然后重新放入电解槽，直至无法使用为止。二段脱铜电解槽清槽周期为20天。黑铜矿浆经泵送压滤机过滤，得到的黑铜送火法车间处理。一、二段脱铜电解槽均采用铅银合金板做不溶阳极；

g金银精炼：

2、烟气收尘工艺

a氧气底吹炉烟气收尘及收砷流程：底吹炉→余热锅炉→电收尘器→骤冷塔→布袋除尘器→排烟机→制硫酸

底吹炉的烟气经余热锅炉冷却降温并收下部分烟尘后进入收尘系统，熔炼烟气中所含的砷以气态形式进入骤冷塔，通过喷水将骤冷塔内烟气温度由300℃降至120～150℃左右，此时烟气中所含的砷凝聚成固态进入布袋除尘器。

布袋除尘器收下的氧化砷经包装机包装后外卖。烟气经收尘和收砷后用排烟机送到制酸系统。电收尘器收下的烟尘用埋刮板输送机送至气力输送泵加料口，之后采用气力输送的方式将烟尘送至精矿仓的烟尘接收仓内。

b转炉收尘流程：转炉→余热锅炉→电收尘器→排烟机→制酸

转炉烟气经余热锅炉降温并收下部分烟尘后进入电收尘器。从电收尘器出来后烟气用排烟机送到制酸系统。电收尘器收下的烟尘用埋刮板输送机集中后直接流到烟尘接收罐内，然后用叉车送到精矿仓内。

3、制酸工艺

a净化工段：

来自电收尘器的二氧化硫烟气，进入净化工段的一级洗涤器的逆喷管顶部，与逆喷上来的稀硫酸接触，在此过程中喷淋酸中的水分被蒸发，烟气湿度增大、温度降低，同时烟气中大部分As、尘及SO₃被洗涤下来进入循环酸中。

从一级洗涤器出来的烟气再进入气体冷却塔与喷淋稀酸逆向接触，使烟气进一步降温、除尘出口温度达到60.5℃。

从气体冷却塔出来的烟气进入二级洗涤器，再进一步洗涤、增湿，然后自下而上通过两级电除雾器，在高压电场的作用下气体中的酸雾被捕集下来，烟气入干燥塔以前加空气稀释，温度降至42℃后送往干吸工段。

净化工段中的第一级洗涤器，气体冷却塔及第二级洗涤器均有单独的稀酸循环系统。气体冷却塔的循环酸通过板式换热器换热。稀酸采取由稀向浓、由后向前的串酸方式。引出的废酸由一级洗涤器循环槽中根据废酸生成量和废酸的含砷、含尘量抽出一定的量送至沉降槽沉降。沉降槽底流送入压滤机进行压滤，滤饼因含有价金属可直接外售或返回熔炼系统。滤液及上清液进入上清液贮槽，再用泵送至污酸处理。

由一级洗涤器循环槽引出的废酸先经脱吸塔脱吸后送至沉降槽沉降，脱吸后的气体送入一级电除雾前的烟气管道进入系统。

b干吸工段：

从电除雾器出来的二氧化硫烟气经空气稀释进入干燥塔，在塔内与塔顶喷淋下来的93％硫酸逆向接触，烟气中的水分被浓酸干燥至0.1g/m³(标况)以下，经塔顶丝网捕沫器捕沫后通过二氧化硫鼓风机送往转化工段进行第一次转化。

从转化工段III热交换器出来的烟气进入第一吸收塔，在塔内与塔顶喷淋下来的98％硫酸逆向接触，三氧化硫被吸收，烟气则再次进入转化工段进行第二次转化。

从转化工段IV热交换器出来的烟气进入第二吸收塔，在塔内与塔顶喷淋下来的98％硫酸逆向接触，三氧化硫被吸收，烟气则送往烟囱排放。

浓酸循环系统均采用塔-槽-泵-冷却器-塔的冷却流程。干燥、吸收塔均采用塔槽连体。

串酸方式为：干燥酸通过干燥泵槽液位的控制由干燥循环泵出口串至一吸塔入口管道上；一吸酸通过干燥泵槽内的干燥循环酸浓度控制由吸收循环泵出口经酸冷却器后串至干燥泵槽；产酸由二吸塔出口酸至中间槽，再由泵经成品酸冷却器送往酸库的贮酸罐。

c转化工段：

从二氧化硫鼓风机出来的约80℃的二氧化硫烟气依次通过VI、I热交换器，使其温度达到400℃，然后进入转化器，经三段触媒的转化，转化率达到95％以上，此时的三氧化硫烟气再经III热交换器、SO₃冷却器降温后，送往干吸工段第一吸收塔。出一吸收塔的烟气由于还含有部分二氧化硫，再次进入转化器，经第四段触媒的转化，使转化率达到99.8％，此时的三氧化硫烟气经IV热交换器、SO₃冷却器降温后，送往干吸工段的第二吸收塔进行二次吸收。

4、炉渣选矿工艺

渣块经两段开路破碎，两段球磨，第一段采用螺旋分级机分级后进入中间浮选作业，第二段采用水力旋流器分级后进行浮选产出铜精矿和尾矿。

Claims

1.高砷复杂金精矿多元素的提取方法，其特征在于它包括如下工艺步骤：

a两段焙烧生产渣精矿：

(b)进入二段焙烧炉，在富氧条件下进行两段沸腾焙烧与冷却，将硫充分转化为二氧化硫气体，经漩涡收尘的一段烟气和二段烟气经过喷雾冷却净化收砷后被送去制酸工段制酸，收下的三氧化二砷包装出售，收下的烟尘及剩下的二次焙砂作为渣精矿送造锍捕金系统配料；

b备料及配料：

将混合精矿、上述渣精矿、石英石、煤和冷料进行配料，烟尘进行增湿，冷料进行破碎，混合炉料加入炉内；

c熔炼：

采用底吹炉熔炼，在1150℃-1250℃的高温下，鼓入炉内的富氧空气与混合炉料发生物理化学反应，产生液体铜锍、炉渣和烟气，铜锍送吹炼炉，炉渣送渣缓冷场冷却后送炉渣选矿，烟气经过余热回收、电收尘净化骤冷、收As₂O₃后送去制酸；

d吹炼：

e反射炉精炼：

f电解：

g金银精炼：

2.根据权利要求1所述的高砷复杂金精矿多元素的提取方法，其特征在于所述的步骤d吹炼工艺中加入冷料。

3.根据权利要求1所述的高砷复杂金精矿多元素的提取方法，其特征在于所述的步骤e反射炉精炼的还原剂可为液化石油气、重油、木炭粉、天然气、复合还原剂中的一种。