CN102134641B - 一种高炭砷硫金精矿的提金工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高炭砷硫金精矿的提金工艺，其工艺包括磨矿分级、生物氧化、加压氧化、固液分离、氰化提金五个步骤，属于生物及湿法冶金工艺类。先利用生物氧化工艺使包裹金的硫化物部分氧化，再利用加压氧化工艺彻底氧化硫化物包裹金，最后采用氰化炭浆或锌粉置换法提金。采用该工艺可同时处理含碳、高砷、高硫三重难处理金精矿，金的浸出率由单独采用生物氧化-氰化提金时的82％～85％提高到98％～99％，尾渣中的金由10g/t～13g/t降至0.5g/t～0.8g/t，氰化钠消耗由7kg/t～20kg/t金精矿降至1kg/t～5kg/t金精矿，氧化液的中和成本降低10％～20％。不但彻底解决了有机炭氰化时的“劫金“问题，而且使金精矿中相当一部分As、Fe、S等杂质固化在氧化渣中，优点在于金浸出率高、环境友好、处理量大、生产效率高、易于工业化。

Description

一种高炭砷硫金精矿的提金工艺

技术领域

本发明涉及一种高炭砷硫金精矿的提金工艺，特别涉及一种可以处理含碳、高砷、高硫三重难处理金精矿提金工艺，属于生物及湿法冶金技术领域。 

背景技术

随着易处理金矿的日益枯竭，从难处理金矿中提金已成为今后提金的重要来源，但难处理金矿中的金大多以微细粒浸染型金被以黄铁矿、毒砂为主的硫化物包裹，并且其中大多含有砷、有机碳等有害杂质，有些金矿中硫含量很高，目前处理这类难处理金矿主要是采用原矿细磨浮选-金精矿氧化-氰化提金工艺，通过氧化其中的硫化物，解离出包裹的金，然后采用氰化炭浸、氰化炭浆等工艺提金，目前工业应用的氧化方法主要有生物氧化、加压氧化、焙烧氧化。 

生物氧化存在操作周期长，氧化不彻底，细菌对砷等有害离子敏感，金浸出率低等缺点，并且氧化后金精矿中的Fe、S、As、S等杂质大部分进入溶液中，造成酸性氧化液中和成本高，在处理含碳的金精矿时不能解决有机碳的“劫金”问题，影响金的浸出。 

作者研究得知当金精矿中的硫含量高于40％时，细菌很难氧化，即使可以氧化也存在氧化液酸度高、中和成本高等问题。生物氧化一般适合处理含硫10％～20％的金精矿，加压氧化适合处理硫含量3％～ 15％的金精矿，对于硫含量大于20％的物料，可能要采取降低矿浆浓度、冷却、氧化渣返回等措施。实验证明焙烧氧化处理此类矿石的金氰化浸出低、环境污染严重、处理成本高。 

中国专利CN101285126A、CN101314818A分别公开了“低污染高回收率的难处理金精矿提金工艺”及“生物氧化——焙烧——氰化提金工艺”，其工艺均为先湿法后火法的联合工艺，存在成本高，难以工业化等问题。巴西的sao bento BIOXTM将浮选精矿一部分在高压釜中用氧气氧化，另一部分在常压下生物氧化，将生物氧化后的金精矿与高压釜的给矿合并后一同再给入高压釜回路加压氧化，该工艺金精矿要经过两次加压氧化，存在工艺复杂、氧化成本高。且其处理的金精矿硫含量低(18.7％)，不含有机碳，金以毒砂包裹为主，氧化渣采用炭浸法提金，存在活性炭损失量大等缺点。 

以上工艺均未涉及到含碳、高砷、高硫三重难处理金精矿的提金工艺，因此寻求一种可同时处理含碳、高砷、高硫三重难处理金精矿的工艺，是一项迫在眉睫的任务。 

发明内容

本发明的目的旨在解决含碳、高砷、高硫三重难处理金精矿提金难题，提供一种高炭砷硫金精矿的提金工艺，该工艺具有金回收率高、生产效率高、综合成本低、易于工业化、生产周期短、环境友好等优点。 

本发明的技术原理 

1金精矿生物氧化原理 

生物氧化预处理体系的作用是将包裹目的矿物的非目的矿物组分进行氧化分解，使目的矿物裸露出来，以便于下一步提取处理。 

(1)黄铁矿生物氧化的原理 

目前，有关黄铁矿的生物氧化主要有直接作用和间接作用两种机理，也有研究认为是直接作用和间接作用共同结果，但比较流行的看法是以细菌的直接作用为主，总之黄铁矿的细菌氧化体系是一个复杂的反应体系，一般认为黄铁矿生物氧化过程主要反应如下： 

FeS₂+14Fe³⁺+8H₂O→15Fe²⁺+2SO₄ ^2-+16H⁺  (2) 

反应(1)为细菌的直接氧化反应，反应(2)和(3)为细菌的间接氧化反应，其中反应(1)可分为以下四个阶段反应： 

2FeS₂+7O₂+2H₂O→2Fe²⁺+4SO₄ ^-+4H⁺      (4) 

4Fe²⁺+O₂+4H⁺→4Fe³⁺+2H₂O             (5) 

FeS₂+2Fe³⁺→3Fe²⁺+2S                 (6) 

2S+3O₂+2H₂O→2SO₄ ^2-+4H⁺              (7) 

目前，黄铁矿的生物氧化过程比较流行的看法是以细菌的直接作用为主，即以反应式(1)为主。且众多研究已经证明黄铁矿生物氧 化是没有S0产生的，硫最终主要以硫酸盐及多硫酸盐的形式存在。由上述反应可以看出黄铁矿的氧化时属于需氧、产酸反应。 

(2)毒砂生物氧化的原理 

毒砂生物氧化过程主要反应如下： 

一般认为，在生物氧化溶液中毒砂可能发生下列反应： 

FeAsS+11Fe³⁺+7H₂O→12Fe²⁺+H₃AsO₃+HSO₄ ^-+10H⁺    (8) 

FeAsS+13Fe³⁺+8H₂O→14Fe²⁺+H₃AsO₃+SO₄ ^2-+13H⁺    (9) 

FeAsS+7Fe³⁺+4H₂O→8Fe²⁺+H₃AsO₃+S⁰+5H⁺          (10) 

FeAsS+5Fe³⁺→S⁰+As³⁺+6Fe²⁺                     (11) 

反应(8)～(11)为化学反应，(12)和(13)为生物氧化反应，毒砂的氧化反应属于需氧、耗酸反应，毒砂的生物氧化反应已反应(10)和(11)为主。 

2加压氧化原理 

在难处理黄金物料的热压氧化中，黄铁矿和砷黄铁矿的分解反应如下所示，反应放出热，从而可为达到热压氧化操作所需的温度提供 或贡献热量。 

4FeS₂+15O₂+2H₂O→2Fe₂(SO₄)₃+2H₂SO₄

2FeAsS+7O₂+H₂SO₄+2H₂O→2H₃AsO₄+Fe₂(SO₄)₃

Fe₂(SO₄)₃+3H₂O→Fe₂O₃+3H₂SO₄

2H₃AsO₄+Fe₂(SO₄)₃+4H₂O→2FeAsO₄·2H₂O+3H₂SO₄

可溶解性生成物硫酸铁[Fe2(SO4)3]和砷酸[H3AsO4]在高温下不稳定，会依据如下反应沉淀为赤铁矿[Fe2O3]和砷酸铁[FeAsO4·2H2O]。 

综上所述本发明的技术方案是对于微细浸染型含碳、高砷、高硫难处理金精矿石提供一种生物氧化-加压氧化-氰化提金工艺，先利用生物氧化工艺使包裹金的硫化物部分氧化，再利用加压氧化工艺彻底氧化硫化物包裹金，最后采用氰化炭浆或锌粉置换法提金，其步骤如下： 

(1)磨矿分级 

将浮选后的金精矿磨矿分级，磨矿粒度为-325目占80％～90％。 

(2)生物氧化 

将步骤(1)得到的金精矿调浆至矿浆浓度10％～20％进行生物氧化氧化，氧化时间1-3天、温度10℃～50℃、pH＝0.5～2.2、溶氧量1.5～5ppm、搅拌强度100～500rpm，要求硫的氧化率为30％～70％。细菌对Ag+、As3+、Hg2+等离子都有一定的耐受力，特别是对耐砷离子浓度耐受力较高，驯化出的细菌在pH＝0.5～2.2的矿浆中具有很高的氧化活性，氧化过程无需控制溶液pH值。 

(3)加压氧化 

将步骤(2)得到的矿浆或按一定比例和金精矿混合后的矿浆输送至加压釜中进行加压氧化。输入加压釜的金精矿中硫含量为10％～20％，加压氧化在氧分压0.3～0.8MPa、时间1～3h、液固比3～6、转速300～800rpm、温度200℃～240℃条件下进行。加压氧化不但使包裹金的硫化物氧化更彻底，而且使金精矿的As、Fe、S等杂质固化在氧化渣中，从而使氧化液的中和成本大大降低，加压氧化同时钝化了其中的有机碳，彻底解决了有机碳的“劫金”问题，大大提高了金的浸出率。 

(4)固液分离 

将步骤(3)得到的矿浆固液分离，一部分氧化液返回生物或加压氧化循环利用，一部分中和后循环使用。 

(5)氰化提金 

(a)氰化炭浆 

将步骤(4)得到的氧化渣调浆至矿浆浓度20％～50％，在pH＝10～11、氰化钠用量2～3kg/t精矿、氰化时间24小时条件下进行氰化提金，将得到的贵液在底碳密度10～30kg/m3，吸附段数5～10段，浸吸时间60～120小时条件下进行炭浆提金。将得到的载金炭经解吸电积、高纯金精炼后产出高纯金锭，活性炭经酸洗再生、热再生后循环使用。 

(b)锌粉置换 

将步骤(4)得到的氧化渣调浆至矿浆浓度20％～50％，在pH＝10～11、氰化钠用量2～3kg/t精矿、氰化时间24小时条件下进行氰化提金，得到的贵液进行锌粉置换后产出金泥，经精炼后产出金锭。 

本发明的创新点 

①采用生物氧化-加压氧化-氰化炭浆工艺从含碳、高砷、高硫难处理金精矿中提金。 

②采用生物氧化-加压氧化-锌粉置换工艺从含碳、高砷、高硫难处理金精矿中提金。 

③采用生物氧化-加压氧化工艺处理含碳、高砷、高硫难处理金精矿。 

⑤采用生物氧化-加压氧化工艺彻底钝化难处理金精矿中的有机碳，提高金的浸出率。 

⑥采用生物氧化-加压氧化工艺固化含碳、高砷、高硫难处理金精矿中的铁、砷、硫，降低氧化液中和成本。 

本发明的技术效果 

采用本发明金的浸出率由单独采用生物氧化-氰化提金时的82％～85％提高到98～99％，尾渣中的金由10～14g/t降至0.8～0.5g/t，氰化钠消耗由7～20kg/t金精矿降至1～5kg/t金精矿，氧化液的中和 成本降低20％，综合效益提高10～15％。 

附图说明

图1是本发明一种高炭砷硫金精矿的提金工艺的示意图。 

具体实施方式

下面结合附图1和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。 

利用本发明对云南某含碳、高砷、高硫难处理金精矿进行生物氧化-加压氧化-氰化提金试验，金的直接氰化浸出率仅为5.63％。矿石的多元素分析如表一所示： 

表一云南某金精矿多元素分析 

注^*为g/t，其余均为百分含量。 

实例一：取200g矿，将金精矿磨至-325目占80％，以无铁9K培养基为营养物质，在矿浆浓度10％、氧化时间2天、温度10℃、溶氧量1.5ppm、线性搅拌速度100rpm、初始pH＝2.2条件下进行生物氧化，氧化后溶液pH＝0.5，将生物氧化后的氧化矿浆置于加压釜中加压氧化，氧化条件为：氧分压0.3MPa、时间3h、液固比6、转速800rpm、温度240℃。最终得到硫化物的氧化率为99.28％，As、Fe、S的固化率分别为62.98％、36.69％、70.25％，氧化渣氰化提金，氧化渣调浆至矿浆浓度20％，在pH＝10～11、氰化钠用量3kg/t精矿、氰化时间24小时、平均底碳密度10kg/m3，吸附段数5段，浸吸时间60小时。金的浸出率为99.02％，尾渣中金含量0.52g/t。 

实例二：取300g矿，以无铁9K培养基为营养物质，在矿浆浓度15％、氧化时间2.5天、温度50℃、溶氧量5ppm、线性搅拌速度500rpm、初始pH＝2.2条件下进行生物氧化，氧化后溶液pH＝0.54，将生物氧化后的氧化渣与金精矿按1∶1混合调浆后置于加压釜中加压氧化，氧化条件为：氧分压0.8MPa、时间3h、液固比3、转速300rpm、温度200℃。最终得到As、Fe、S的固化率分别为63.53％、37.80％、71.32％，硫化物的氧化率为99.86％。氧化渣氰化提金，氧化渣调浆至矿浆浓度50％，在pH＝10～11、氰化钠用量2kg/t精矿、氰化时间24小时、平均底碳密度30kg/m3，吸附段数10段，浸吸时间120小时。得到金的氰化浸出率为98.98％，尾渣中金含量为0.65g/t。将得到的载金炭经解吸电积、高纯金精炼后产出高纯金锭。 

实例三：取400g矿，以无铁9K培养基为营养物质，在矿浆浓度20％、氧化时间3天、温度42℃、溶氧量2ppm、线性搅拌速度300rpm、初始pH＝2.2条件下进行生物氧化，氧化后溶液pH＝0.58，将生物氧化后的氧化渣与金精矿按1∶1混合调浆后置于加压釜中加压氧化，氧化条件为：氧分压0.6MPa、时间2.5h、液固比5、转速500rpm、温度220℃。最终得到As、Fe、S的固化率分别为62.12％、35.36％、68.35％，硫化物的氧化率为98.01％。氧化渣调浆至矿浆浓度20％，在pH＝10～11、氰化钠用量2kg/t精矿、氰化时间24小时条件下进行氰化提金，金的浸出率98.95％，尾渣中金含量0.80g/t，得到的贵液进行锌粉置换后产出金泥，经精炼后产出金锭。 

实例四：取500g矿，以无铁9K培养基为营养物质，在矿浆浓 度20％、氧化时间3天、温度42℃、溶氧量2ppm、线性搅拌速度300rpm、初始pH＝2.2条件下进行生物氧化，氧化后溶液pH＝0.58，将生物氧化后的氧化渣与金精矿按1∶1混合调浆后置于加压釜中加压氧化，氧化条件为：氧分压0.6MPa、时间2.5h、液固比5、转速500rpm、温度220℃。最终得到As、Fe、S的固化率分别为60.12％、33.36％、65.35％，硫化物的氧化率为98.01％。氧化渣调浆至矿浆浓度50％，在pH＝10～11、氰化钠用量3kg/t精矿、氰化时间24小时条件下进行氰化提金，得到金的浸出率为98.99％，尾渣中金含量0.72得到的贵液进行锌粉置换后产出金泥，经精炼后产出金锭。 

Claims (2)

1.一种高炭砷硫金精矿的提金工艺，其步骤包括磨矿分级、生物氧化、加压氧化、固液分离、氰化提金五个步骤，其特征如下： 

(1)磨矿分级 

将浮选后的金精矿磨矿分级，磨矿粒度为-325目占80％～90％； 

(2)生物氧化 

将步骤(1)得到的金精矿调浆至矿浆浓度10％～20％进行生物氧化，氧化时间1～3天、温度10℃～50℃、pH＝0.5～2.2、溶氧量1.5～5ppm、搅拌强度100～500rpm，要求硫的氧化率为30％～70％，细菌对Ag⁺、As³⁺、Hg²⁺离子都有一定的耐受力，特别是对耐砷离子浓度耐受力较高，驯化出的细菌在pH＝0.5～2.2的矿浆中具有很高的氧化活性，氧化过程无需控制溶液pH值； 

(3)加压氧化 

将步骤(2)得到的矿浆或按一定比例和金精矿混合后的矿浆输送至加压釜中进行加压氧化，输入加压釜的金精矿中硫含量为10％～20％，加压氧化在氧分压0.3～0.8MPa、时间1～3h、液固比3～6、转速300～800rpm、温度200℃～240℃条件下进行，加压氧化不但使包裹金的硫化物氧化更彻底，而且使金精矿的As、Fe、S杂质固化在氧化渣中，从而使氧化液的中和成本大大降低，加压氧化同时钝化了其中的有机炭，彻底解决了有机炭的“劫金”问题，大大提高了金的浸出率； 

(4)固液分离 

将步骤(3)得到的矿浆固液分离，一部分氧化液返回生物或加压氧化循 环利用，一部分中和后循环使用； 

(5)氰化提金 

氰化炭浆 

将步骤(4)得到的氧化渣调浆至矿浆浓度20％～50％，在pH＝10～11、氰化钠用量2～3kg/t精矿、氰化时间24小时条件下进行氰化提金，将得到的贵液在底炭密度10～30kg/m³，吸附段数5～10段，浸吸时间60～120小时条件下进行炭浆提金，将得到的载金炭经解吸电积、高纯金精炼后产出高纯金锭，活性炭经酸洗再生、热再生后循环使用。 

2.根据权利要求1所述一种高炭砷硫金精矿的提金工艺，其特征在于：步骤5氰化提金中，所采用的氰化炭浆法可置换为锌粉置换法，具体方法如下： 

锌粉置换 

将步骤(4)得到的氧化渣调浆至矿浆浓度20％～50％，在pH＝10～11、氰化钠用量2～3kg/t精矿、氰化时间24小时条件下进行氰化提金，得到的贵液进行锌粉置换后产出金泥，经精炼后产出金锭。 

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