CN103397190B - 用含金铜污泥生产高纯金及硫酸铜的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用含金铜污泥生产高纯金及硫酸铜的方法，该方法工艺步骤：金铜分离：将含铜金矿石氰化浸出的氰化富液或炭吸附贫液采用在氧化除氰过程中产生的含水率为90%～98%的含金、铜污泥送炭吸附系统，采用活性炭吸附金，实现金铜分离；高纯金生产：生产高纯金主要由载金炭解吸—电积、电积金泥提纯和铸锭工序，得到成品金锭；饲料级硫酸铜生产：生产饲料级硫酸铜由搅拌酸浸、蒸发浓缩结晶和硫酸铜除杂工序，得到饲料级硫酸铜和洗涤液，具有处理成本低，适应性强、环境友好，并能对含金、铜污泥实现减量化、资源化和无害化处理等优点，适于加工氰化物可溶铜含量为0.04%～0.1%的含铜金矿石应用。

Description

用含金铜污泥生产高纯金及硫酸铜的方法
技术领域
本发明涉及一种金属污泥资源化的方法，尤其涉及一种利用氧化除氰沉铜工艺处理Cu(CN)2 -、Cu(CN)3 2-、Cu(CN)4 3-铜氰络离子形式存在的氰化富液或炭吸附贫液过程中产生的含金铜污泥生产高纯金及硫酸铜的方法。
背景技术
含铜金矿石属于典型的难处理金矿石，当然也是我国重要的黄金资源，尤其是加工氰化物可溶铜含量为0.04％～0.1％的含铜金矿石对运营者来说是一个很大的挑战。目前处理此类含铜金矿石一般采用炭浸法、堆浸法或炭浸与堆浸联合法，然后用活性炭从氰化富液中吸附金，最后将未经处理的吸附贫液作回用水直接返回进行氰化作业，由于氰化过程中主要以Cu(CN)2 -、Cu(CN)3 2-、Cu(CN)4 3-形式存在的铜氰络离子在系统中一直累积，所以会造成金的浸出率低、富液中金铜浓度比小、氰化钠耗量大、炭吸附率低，吸附贫液金浓度跑高、载金炭解吸—电积时间长、脱金炭再生典值低、金泥提纯成本高，环保废水达标处理困难等不良影响。
氰化富液或炭吸附贫液氧化在除氰过程中所得污泥既含金又含铜的原因有三：一是以Cu(CN)2 -、Cu(CN)3 2-、Cu(CN)4 3-铜氰络离子形式存在的氰化富液或炭吸附贫液在氧化除氰过程中，因氧化剂破坏了铜氰络离子的结构，使得铜以氢氧化铜或碱式碳酸铜或其他酸溶性铜沉淀物沉淀出来；二是在炭浸法、堆浸法或炭浸与堆浸联合法中，水一直循环利用，导致氰化富液或炭吸附贫液中含有极细小的炭末，在除氰沉铜污泥沉降时也随其一起沉降，使污泥中含有金；三是含水率高、吸附性强是各种污泥固有特性，这也是导致污泥沉降金损失于其中原因之一。含金铜污泥作为一种廉价的、巨大的二次可再生资源被闲置了。
国内外近年来仅对含铜污泥资源化利用开始起步，主要采用高温冶炼回收法、硫酸搅拌的化学回收法和煅烧—酸浸回收法三种方法：高温冶炼回收法，如中国专利CN100506727C公开了“一种电镀污泥的资源化处理工艺”，该工艺是将电镀污泥烘干，再与熔剂、焦炭配料后进入熔炼炉熔炼回收有价金属，再如中国专利CN102433437A公开的“一种重金属污泥资源化及无害化处理方法，其处理方法包括下列步骤：1.将污泥进行深度脱水至含水率为55％以下；2.将深度脱水污泥干燥至含水率为6％～12％；3.将干燥污泥添加熔剂、粘结剂进行配料、制块或球团；4.将焦炭、快料或球团料放入熔炼炉中熔炼回收有价金属。硫酸搅拌的化学回收法，如中国专利CN100402676C公开的“从电镀污泥中回收有价金属的方法”，将电镀污泥先用酸浸出有价金属，固液分离后加硫酸钠沉铜，然后再固液分离后得到硫化铜和沉铜后液。至今未见对含金铜污泥资源化利用的报道。
为此，寻求一种处理成本低，适应性强、环境友好，并能对含金、铜污泥实现减量化、资源化和无害化处理的方法就显得尤为迫切。
发明内容
本发明的任务是利用现有诸多处理含金铜矿石的企业在对氰化富液或炭吸附贫液氧化除氰过程中产生的含金铜污泥来生产高纯金及硫酸铜，既可缓解我国优质金、铜矿资源供需日趋突出的矛盾，又可实现有害废物的减量化、资源化和无害化。
本发明的任务是通过以下技术方案来完成的：
一种用含金铜污泥生产高纯金及硫酸铜的方法，通过以下工艺步骤来实现的：
第一步金铜分离：将含铜金矿石氰化浸出的氰化富液或炭吸附贫液采用在氧化除氰过程中产生的含水率为90％～98％的含金、铜污泥送炭吸附系统，采用活性炭吸附金，实现金铜分离。炭吸附系统由3～6级铁制搅拌桶组成，过程中不仅要控制首槽炭密度为5～15g/L污泥，第二槽炭密度为10～25g/L污泥，第三槽炭密度为20～35g/L污泥，第四槽炭密度为25～45g/L污泥，第五槽炭密度为30～50g/L污泥，第六槽炭密度为35～55g/L污 泥，而且还要控制污泥在每吸附槽中停留时间为60min～120min。第六槽出来的含铜污泥送饲料级硫酸铜生产系统处理。另外，提炭时，第六槽炭提至第五槽，第五槽炭提至第四槽，第四槽炭提至第三槽，第三槽炭提至第二槽，第二槽炭提至第一槽，第一槽提出的炭为载金炭，载金炭送高纯金生产系统处理。
第二步高纯金生产：生产高纯金主要由载金炭解吸—电积、电积金泥提纯和铸锭工序组成，具体步骤是：
A载金炭解吸—电积：在解吸液NaOH浓度3％～4％、解吸温度130～150℃、压力0.3～0.5Mpa、槽电压1.8～4.2V条件下对第一步所得载金炭进行无氰解吸8～18h后得电积金泥。
B电积金泥提纯：采用分析纯浓硫酸在液固比为3～6∶1条件下煮沸60min～90min，过滤除去金属杂质后再用热水洗涤至中性，然后再采用分析纯浓硫酸在液固比为3～6∶1条件下煮沸60min～90min，过滤除去金属杂质后再用热水洗涤至中性，如此循环2～3次得到高纯金泥，过程中产生的废水送废水处理系统进行达标排放处理。
C铸锭：将第二步B工序所得高纯金泥烘干，然后将其放于中频炉中熔炼，最后将金水倒入铸模中铸锭得到成品金锭。
第三步饲料级硫酸铜生产：生产饲料级硫酸铜由搅拌酸浸、蒸发浓缩结晶和硫酸铜除杂工序组成，具体步骤是：
A在硫酸浓度为80g/L～120g/L，液固比3～6:1、时间60min～120min条件下搅拌浸出第一步分离金后所得的含铜污泥，待反应结束后固液分离后的硫酸铜溶液和酸浸渣。
B蒸发浓缩结晶：将硫酸铜溶液送蒸发浓缩器进行蒸发浓缩，待溶液密度为1.39g/cm3～1.45g/cm3后结束蒸发浓缩，并将其送至冷却结晶器进行搅拌冷却结晶，固液分离得硫酸铜产品和硫酸铜结晶母液。
C硫酸铜除杂：将第三步B工序所得硫酸铜产品用少量冷自来水洗涤，固液分离后得到食料级硫酸铜和洗涤液。
本发明的方法进一步包括：
1.将第三步工序B得到的硫酸铜结晶母液与工序A得到的硫酸铜溶液合并，作为下一批蒸发浓缩结晶原液；
2.将第三步工序C得到的洗涤液补加相应硫酸后返回至第三步的A工序，用于浸出下一批铜污泥。
说明书中所述的百分比均为重量百分比。
本发明的优点：
1.利用现有诸多处理含铜金矿石的企业对氰化富液或炭吸附贫液在氧化除氰过程中产生的含金、含铜污泥，实现了污泥中金、铜的高效分离，缓解了我国优质金、铜矿资源供需日趋突出的矛盾并实现了有害废物的减量化、资源化和无害化的高效处理。
2.金的吸附率高达93％～98％，金和铜分离效果好，载金炭中铜、钙含量低，分别为0.07％～0.12％和0.03％～0.27％，整条工艺金的总回收率为88％～94％，铜总回收率为93％～96％，产出的金锭符合Au99.95牌号的质量标准要求，产出的硫酸铜符合饲料级硫酸铜标准质量标准要求
3.设备投资少、操作简单、生产成本低，具有良好的经济效益和社会效益。
附图说明
图1是根据本发明提出的一种用含金铜污泥生产高纯金及硫酸铜的方法工艺流程图。
以下结合附图对说明作进一步详细地描述，不作为对本发明保护范围的限定。
具体实施方式
如图1所示，本发明的一种用含金铜污泥生产高纯金及硫酸铜的方法，依次按如下工艺步骤进行：
第一步金铜分离：将含铜金矿石氰化浸出的氰化富液或炭吸附贫液采用在氧化除氰过程中产生的含水率为90％～98％的含金、铜污泥送炭吸附系统，采用活性炭吸附金，实现金铜分离。炭吸附系统由3～6级铁制搅拌桶组成，过程中不仅要控制首槽炭密度为5～15g/L污泥，第二槽炭密度为10～25g/L污泥，第三槽炭密度为20～35g/L污泥，第四槽炭密度为25～45g/L污泥，第五槽炭密度为30～50g/L污泥，第六槽炭密度为35～55g/L污 泥，而且还要控制污泥在每吸附槽中停留时间为60min～120min。第六槽出来的含铜污泥送饲料级硫酸铜生产系统处理。另外，提炭时，第六槽炭提至第五槽，第五槽炭提至第四槽，第四槽炭提至第三槽，第三槽炭提至第二槽，第二槽炭提至第一槽，第一槽提出的炭为载金炭，载金炭送高纯金生产系统处理。
第二步高纯金生产：生产高纯金主要由载金炭解吸—电积、电积金泥提纯和铸锭工序组成，具体步骤是：
A载金炭解吸—电积：在解吸液NaOH浓度3％～4％、解吸温度130～150℃、压力0.3～0.5Mpa、槽电压1.8～4.2V条件下对第一步所得载金炭进行无氰解吸8～18h后得电积金泥。
B电积金泥提纯：采用分析纯浓硫酸在液固比为3～6∶1条件下煮沸60min～90min，过滤除去金属杂质后再用热水洗涤至中性，然后再采用分析纯浓硫酸在液固比为3～6∶1条件下煮沸60min～90min，过滤除去金属杂质后再用热水洗涤至中性，如此循环2～3次得到高纯金泥，过程中产生的废水送废水处理系统进行达标排放处理。
C铸锭：将第二步B工序所得高纯金泥烘干，然后将其放于中频炉中熔炼，最后将金水倒入铸模中铸锭得到成品金锭。
第三步饲料级硫酸铜生产：生产饲料级硫酸铜由搅拌酸浸、蒸发浓缩结晶和硫酸铜除杂工序组成，具体步骤是：
A在硫酸浓度为80g/L～120g/L，液固比3～6:1、时间60min～120min条件下搅拌浸出第一步分离金后所得的含铜污泥，待反应结束后固液分离后的硫酸铜溶液和酸浸渣。
B蒸发浓缩结晶：将硫酸铜溶液送蒸发浓缩器进行蒸发浓缩，待溶液密度为1.39g/cm3～1.45g/cm3后结束蒸发浓缩，并将其送至冷却结晶器进行搅拌冷却结晶，固液分离得硫酸铜产品和硫酸铜结晶母液，可将结晶母液与第三步的A工序固液分离后的硫酸铜溶液合并，作为下一批蒸发浓缩结晶原液。
C硫酸铜除杂：将第三步B工序所得硫酸铜产品用少量冷自来水洗涤，固液分离后得到食料级硫酸铜和洗涤液，可将洗涤液补加相应硫酸后返回至第三步的A工序，用于浸出下一批铜污泥。
图1是依据本发明提出的一种用含金铜污泥生产高纯金和硫酸铜的方法的工艺流程图。
下面结合实施例对本发明之工艺及效果作进一步验证阐述，并不能以此限制本发明的保护范围，实例采用的工艺流程如图1所示。
实施例1
某含铜金矿石在氰化富液在采用双氧水氧化除氰过程中产生的含金铜污泥，该污泥的物相分析表明：铜主要以氢氧化铜、碱式碳酸铜形式存在，及少量以铜其他形式的沉淀物存在，该污泥的主要元素分析结果见表1。
表1某含金铜污泥主要元素分析结果/％(干基)
注：“※”单位为g/t，下同。
用含金铜污泥生产高纯金和硫酸铜的方法，依次包括以下工艺步骤：
第一步金铜分离：将上述含水率为96.31％的含金、铜污泥送炭吸附系统，采用活性炭吸附金，实现金铜分离。炭吸附系统由6级铁制搅拌桶组成，过程中控制首槽、第二槽、第三槽、第四槽、第五槽、第六槽中活性炭的炭密度分别为10g/L污泥、20g/L污泥、25g/L污泥、30g/L污泥、35g/L污泥、40g/L污泥和控制污泥在每吸附槽中停留时间为90min，同时，提炭时，第六槽炭提至第五槽，第五槽炭提至第四槽，第四槽炭提至第三槽，第三槽炭提至第二槽，第二槽炭提至第一槽，第一槽提出的炭为载金炭，并按此连续运行60天，所得载金炭送高纯金生产系统处理，第六槽出来的含铜污泥送饲料级硫酸铜生产系统处理。
第二步高纯金生产：生产高纯金主要由载金炭解吸—电积、电积金泥提纯和铸锭工序组成，具体步骤是：
A载金炭解吸—电积：在解吸液NaOH浓度3％、解吸温度140℃、压力0.36Mpa、槽电压2.4V条件下对第一步所得载金炭进行无氰解吸12h后得电积粗金泥。
B电积金泥提纯：采用分析纯浓硫酸在液固比为4∶1条件下煮沸60min，过滤除去金属杂质后再用热水洗涤至中性，然后再采用分析纯浓硫酸在液固比为4∶1条件下煮沸60min，过滤除去金属杂质后再用热水洗涤至中性，如此循环2次得到高纯金泥，过程中产生的废水送废水处理系统进行达标排放处理。
C铸锭：将第二步B工序所得高纯金泥烘干，然后将其放于中频炉中熔炼，最后将金水倒入铸模中铸锭得到成品金锭。
第三步饲料级硫酸铜生产：生产饲料级硫酸铜由搅拌酸浸、蒸发浓缩结晶和硫酸铜除杂工序组成，具体步骤是：
A在硫酸浓度为120g/L，液固比6:1、时间90min条件下搅拌浸出第一步分离金后所得的含铜污泥，待反应结束后固液分离后的硫酸铜溶液和酸浸渣。
B蒸发浓缩结晶：将第五步所得硫酸铜溶液送蒸发浓缩器，蒸发浓缩至溶液密度为1.39g/cm3，然后将其送至冷却结晶器进行搅拌冷却结晶，固液分离得硫酸铜产品和硫酸铜结晶母液。
C硫酸铜除杂：将第三步B工序所得硫酸铜产品用少量冷自来水洗涤，固液分离后得到食料级硫酸铜和洗涤液。工艺技术参数及技术指标见表2。
表2实施例1的工艺技术参数及技术指标
实施例2
某含铜金矿石在氰化富液采用臭氧氧化除氰过程中产生的含金、铜污泥，该污泥的物相分析表明：铜主要以氢氧化铜沉淀形式存在，少量以碱式碳酸铜形式存在，该污泥的主要元素分析结果见表3。
表3某含金铜污泥主要元素分析结果/％(干基)
一种利用含金铜污泥生产高纯金和饲料级硫酸铜的方法，依次包括以下工艺步骤：
第一步金铜分离：将上述含水率为97.21％的含金、铜污泥送炭吸附系统，采用活性炭吸附金，实现金铜分离。炭吸附系统由4级铁制搅拌桶组成，过程中控制首槽、第二槽、第三槽、第四槽中活性炭的炭密度分别为15g/L污泥、25g/L污泥、30g/L污泥、35g/L污泥和控制污泥在每吸附槽中停留时间为120min，同时，提炭时，第四槽炭提至第三槽，第三槽炭提至第二槽，第二槽炭提至第一槽，第一槽提出的炭为载金炭，并按此连续运行70天，所得载金炭送高纯金生产系统处理，第六槽出来的含铜污泥送饲料级硫酸铜生产系统处理。
第二步高纯金生产：生产高纯金主要由载金炭解吸—电积、电积金泥提纯和铸锭工序组成，具体步骤是：
A载金炭解吸—电积：在解吸液NaOH浓度4％、解吸温度150℃、压力0.49Mpa、槽电压2.2V条件下对第一步所得载金炭进行无氰解吸8h后得电积粗金泥。
B电积金泥提纯：采用分析纯浓硫酸在液固比为5∶1条件下煮沸90min，过滤除去金属杂质后再用热水洗涤至中性，然后再采用分析纯浓硫酸在液固比为5∶1条件下煮沸90min，过滤除去金属杂质后再用热水洗涤至中性，如此循环3次得到高纯金泥，过程中产生的废水送废水处理系统进行达标排放处理。
C铸锭：将第二步B工序所得高纯金泥烘干，然后将其放于中频炉中熔炼，最后将金水倒入铸模中铸锭得到成品金锭。
第三步饲料级硫酸铜生产：生产饲料级硫酸铜由搅拌酸浸、蒸发浓缩结晶和硫酸铜除杂工序组成，具体步骤是：
A在硫酸浓度为100g/L，液固比5:1、时间80min条件下搅拌浸出第一步分离金后所得的含铜污泥，待反应结束后固液分离后的硫酸铜溶液和酸浸渣。
B蒸发浓缩结晶：将第五步所得硫酸铜溶液送蒸发浓缩器，蒸发浓缩至溶液密度为1.41g/cm3，然后将其送至冷却结晶器进行搅拌冷却结晶，固液分离得硫酸铜产品和硫酸铜结晶母液。
C硫酸铜除杂：将第三步B工序所得硫酸铜产品用少量冷自来水洗涤，固液分离后得到食料级硫酸铜和洗涤液。工艺技术参数及技术指标见表4。
表3实施例2的工艺技术参数及技术指标

Claims (3)

1.一种用含金铜污泥生产高纯金及硫酸铜的方法，依次按如下工艺步骤进行：
第一步金铜分离：将含铜金矿石氰化浸出的氰化富液或炭吸附贫液氧化除氰过程中产生的含水率为90％～98％的含金铜污泥送炭吸附系统，采用活性炭吸附金，实现金铜分离；炭吸附系统由3～6级铁制搅拌桶组成，过程中不仅要控制首槽炭含量为5～15g/L污泥，第二槽炭含量为10～25g/L污泥，第三槽炭含量为20～35g/L污泥，第四槽炭含量为25～45g/L污泥，第五槽炭含量为30～50g/L污泥，第六槽炭含量为35～55g/L污泥，而且还要控制污泥在每个吸附槽中停留时间为60min～120min；第六槽出来的含铜污泥送饲料级硫酸铜生产系统处理；另外，提炭时，第六槽炭提至第五槽，第五槽炭提至第四槽，第四槽炭提至第三槽，第三槽炭提至第二槽，第二槽炭提至第一槽，第一槽提出的炭为载金炭，载金炭送高纯金生产系统处理；
第二步高纯金生产：生产高纯金主要由载金炭解吸—电积、电积金泥提纯和铸锭工序组成，具体步骤是：
A载金炭解吸—电积：在解吸液NaOH浓度3％～4％、解吸温度130～150℃、压力0.3～0.5Mpa、槽电压1.8～4.2V条件下对第一步所得载金炭进行无氰解吸8～18h后得电积金泥；
B电积金泥提纯：采用分析纯浓硫酸在液固比为3～6∶1条件下煮沸60min～90min，过滤除去金属杂质后再用热水洗涤至中性，然后再采用分析纯浓硫酸在液固比为3～6∶1条件下煮沸60min～90min，过滤除去金属杂质后再用热水洗涤至中性，如此循环2～3次得到高纯金泥，过程中产生的废水送废水处理系统进行达标排放处理；
C铸锭：将第二步B工序所得高纯金泥烘干，然后将其放于中频炉中熔炼，最后将金水倒入铸模中铸锭得到成品金锭；
第三步饲料级硫酸铜生产：生产饲料级硫酸铜由搅拌酸浸、蒸发浓缩结晶和硫酸铜除杂工序组成，具体步骤是：
A在硫酸浓度为80g/L～120g/L，液固比3～6:1、时间60min～120min条件下搅拌浸出第一步分离金后所得的含铜污泥，待反应结束后固液分离得到硫酸铜溶液和酸浸渣；
B蒸发浓缩结晶：将硫酸铜溶液送蒸发浓缩器进行蒸发浓缩，待溶液密度为1.39g/cm3～1.45g/cm3后结束蒸发浓缩，并将其送至冷却结晶器进行搅拌冷却结晶，固液分离得到硫酸铜产品和硫酸铜结晶母液；
C硫酸铜除杂：将第三步B工序所得硫酸铜产品用少量冷自来水洗涤，固液分离得到饲料级硫酸铜和洗涤液。
2.根据权利要求1所述的用含金铜污泥生产高纯金及硫酸铜的方法，其特征是将第三步工序B得到的硫酸铜结晶母液与工序A得到的硫酸铜溶液合并，作为下一批蒸发浓缩结晶原液。
3.根据权利要求1或2所述的用含金铜污泥生产高纯金及硫酸铜的方法，其特征是将第三步工序C得到的洗涤液补加相应硫酸后返回至第三步的A工序，用于浸出下一批铜污泥。
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