CN104004902A - 一种提取金矿中碳质物的方法 - Google Patents

Abstract

针对金矿中碳质物常规提取方法存在的提取周期长、酸害严重、成本高、残留的碳酸盐矿物易与氢氟酸反应形成沉淀干扰碳质物的提取等弊端，本发明提供了一种提取金矿中碳质物的方法，属于贵金属冶金领域。该方法首先利用盐酸去除金矿中的碳酸盐矿物，再用盐酸和氢氟酸去除金矿中的硅酸盐矿物，然后利用重液浮选法分离获得金矿石中的碳质物。本发明所提供的提取碳质物的方法，降低了提取碳物质的成本，缩短了提取碳物质的时间，减轻了金矿与氢氟酸反应所形成的沉淀物对碳质物提取和分离的干扰，可得到高纯度的碳质物，为金矿中碳质物的深入研究奠定了基础。

Description

一种提取金矿中碳质物的方法

技术领域

本发明属于贵金属冶金领域，具体涉及一种从金矿中提取碳质物的方法。

背景技术

金矿中的碳质物在氰化浸金的过程中可通过吸附方式将已溶解的金劫走，形成所谓的“劫金”现象，从而造成金氰化浸出的回收率低。除碳酸盐外，难处理金矿中的碳质物主要包括元素碳、有机酸、烃类物质。元素碳可能是石墨或无定形碳，其吸附氰化亚金的行为类似于活性炭；一半以上的有机碳为腐殖酸类有机酸，它能通过自身官能团与金形成稳定的金氰螯合物；烃类物质主要由长链烷烃组成。研究发现，产生“劫金”作用的碳质物主要为活性炭类物质，腐殖酸次之，烃类物质似乎与劫金效应无关。为了使储量巨大的碳质金矿资源得以经济、高效的利用，需要对其中碳质物的组成、性质及其对氰化提金过程的影响等方面进行深入研究。但是金矿中的脉石矿物（如石英、方解石、白云石和白云母等）、金属矿物（黄铁矿、黄铜矿和毒砂等）对碳质物的研究有干扰作用，因此采取有效方法去除这些干扰物，以得到高纯度的碳质物是十分必要的。

目前，金矿中碳质物的提取还是沿用Tafuri的方法，该方法主要包括去矿化和密度分离两个步骤。但该方法存在以下弊端：（1）在去矿化阶段，为得到无碳酸盐和硅酸盐的矿渣至少需要15天，不仅提取周期长，而且在该过程中还要使用易挥发性的盐酸（HCl）和强腐蚀性的氢氟酸（HF），长时间使用这些酸会造成严重的酸害。（2）在密度分离阶段，其使用的重液为多钨酸钠。多钨酸钠是由钨酸钠聚合而成，由于钨酸钠化学性质十分活泼，该反应进程难以控制，因此多钨酸钠的合成量有限，价格昂贵；而且目前国内还不能合成该试剂，主要依靠进口。

发明内容

针对金矿中碳质物常规提取方法存在的提取周期长、酸害严重、成本高、残留的碳酸盐矿物易与氢氟酸反应形成沉淀干扰碳质物的提取等弊端，本发明提供了一种提取金矿中碳质物的方法，该方法首先利用热酸液去除金矿中的脉石矿物，然后利用重液浮选法分离硫化物和碳质物；通过以上处理，可快速得到高纯度的碳质物。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种提取金矿中碳质物的方法，包括以下步骤：

（1）去除碳酸盐矿物

按每克金矿样加入2～10mL浓度为6～12mol/L盐酸的比例，将盐酸和矿样混合，搅拌，1000～2000rpm离心5～15分钟去除酸液；

重复上述步骤，直至盐酸加入矿样后不产生气泡为止，1000～2000rpm离心5～15分钟去除酸液，得到去除碳酸盐矿物的矿样；

（2）去除硅酸盐矿物

将步骤（1）得到的矿样，按每克矿样加入1～4mL的浓度为6～12mol/L盐酸、2～5mL的质量浓度40%～70%氢氟酸的比例，先将盐酸和矿样混合，搅拌5～10分钟，再加入氢氟酸搅拌3～5小时，1000～2000rpm离心5～15分钟去除酸液；

重复上述步骤2～4次后，将离心得到的沉淀物用水冲洗至pH为7±1，1000～2000rpm离心5～15分钟，去除上清，得到去除硅酸盐矿物的矿样；

（3）重液浮选

经步骤（1）和（2）处理后，矿样的主要成分为金属硫化物和碳质物，根据两种矿物密度的差异，利用重液浮选法对二者进行重液浮选分离：向步骤（2）得到的矿样中加入1～3倍矿样体积的重液，并将重液和矿样充分混合，在转速2000～3000rpm的条件下离心20～40分钟，离心后，取沉淀上层的黑色碳质物部分，下层为金属硫化物沉淀；

（4）干燥

将步骤（3）所得的黑色碳质物烘干，即可得碳质物提取物。

上述一种提取金矿中碳质物的方法，步骤（1）中，所述的金矿样中粒度≤100μm的金矿样占全部金矿样比例的80%以上。

上述一种提取金矿中碳质物的方法，步骤（1）中，所述的搅拌条件为，在55～75℃、转速为600～1000rpm的条件下搅拌0.5～1.5小时。

上述一种提取金矿中碳质物的方法，步骤（2）中，所述的搅拌条件为，温度55～75℃，转速为600～1000rpm。

上述一种提取金矿中碳质物的方法，步骤（3）中，将所述的下层金属硫化物沉淀利用重液浮选法再次浮选碳质物：向下层金属硫化物沉淀中加入1～3倍下层沉淀体积的重液，并将重液和下层沉淀充分混合，转速2000～3000rpm离心20～40分钟，离心后，取沉淀物的上层黑色碳质物部分；将步骤（3）和本次重液浮选所得碳质物合并后，利用重液浮选法进行再次浮选：向合并的碳质物中加入1～3倍碳质物体积的重液，并将重液和碳质物充分混合，转速2000～3000rpm离心20～40分钟，离心后，取沉淀物的上层黑色碳质物部分。

上述一种提取金矿中碳质物的方法，所述的重液密度为2.1～2.5g/mL。

上述一种提取金矿中碳质物的方法，所述的重液为氯化锌水溶液、溴化锌水溶液或四氯化碳与水的混合液。

上述一种提取金矿中碳质物的方法，所述重液和矿样或重液和沉淀或重液和碳质物充分混合的方式为将二者放入功率250W超声波清洗器中处理20～40分钟。

上述一种提取金矿中碳质物的方法，步骤（4）中，所述烘干方法为在真空度20KPa，50～70℃的真空干燥箱内烘干或置烘箱内70～80℃烘干。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1、本发明提供的方法提高了所提取碳质物的纯度。现有的提取金矿中碳质物的方法，在去除碳酸盐矿物阶段易残留碳酸盐矿物，这些残留的碳酸盐矿物易与氢氟酸反应形成沉淀，干扰碳质物的提取和分离。为了去除残留的碳酸盐矿物的干扰，本发明在去除硅酸盐的步骤中，在加热条件下使用盐酸和氢氟酸共同处理矿样，该方法可以在处理矿样中硅酸盐时进一步去除矿样中残留的碳酸盐矿物，减轻了其与氢氟酸反应所形成的沉淀物对碳质物提取和分离的干扰。

2、本发明提供的方法降低了提取碳物质的成本。本发明用密度为2.1～2.5g/mL的氯化锌水溶液、溴化锌水溶液和四氯化碳与水的混合液等重液代替多钨酸钠重液，重液浮选成本仅为原来用多钨酸钠的1‰，极大的降低了提取金矿中碳物质的成本。

3、本发明提供的方法缩短了提取碳物质的时间。本发明在固液分离过程中使用了离心的方法而没有使用常规的过滤方式，而且在去除碳酸盐矿物和硅酸盐矿物时均在加热条件下进行，其目的均为缩短提取碳质物的时间，加快反应速率，减轻酸害。

4、金矿中的碳质物经本发明方法提取后，经分析，其中，碳元素含量为64.36～84.12%，硅元素含量为1.53～3.39%，铁元素含量为1.17～4.93%，硫元素含量为0.95～2.38%，砷元素含量为0.14～0.89%，铝元素含量为0.18～0.52%，钙元素含量为0.04～0.72%；而在原金矿中碳含量为2.82～3.76%，硅含量为16.98～27.11%，铁含量为15.80～33.62%，硫含量为9.35～14.72%，砷含量为3.51～8.16%，铝元素含量为3.79～6.43%，钙元素含量为5.82～7.44%，元素分析数据显示，该方法能够有效的从金矿中提取出高纯度的碳质物。

附图说明

图1是本发明提取金矿中碳质物的工艺流程图。

具体实施方式

本发明实施例中采用的恒温搅拌器型号为上海标本模型厂JB300-D型。

本发明实施例中采用的密度计为Dahometer DE-120T型。

本发明实施例中采用的离心机型号为湘仪台式低速离心机L550型。

本发明实施例中采用的真空干燥箱为上海跃进医疗器械厂DZF-1B型。

本发明实施例中采用的电感耦合等离子体发射光谱仪为美国PE公司的Optima 8300DV型。

本发明实施例中采用的盐酸、氢氟酸、氯化锌、溴化锌、四氯化碳和多钨酸钠为市售产品，用蒸馏水配制成所需溶液。

实施例1

本例所处理的金矿来自四川某金矿，其主要元素的含量见表1，其磨矿后的粒度分析表明，粒度≤100μm的金矿样占总量的80%；该金矿中主要载金硫化物为黄铁矿、磁铁矿和毒砂，主要的脉石矿物为石英、镁方解石、白云石和白云母。

表1 实例1金矿中主要元素的含量

一种提取金矿中碳质物的方法，包括以下步骤：

（1）去除碳酸盐矿物

按每克金矿样加入2mL 浓度为12mol/L盐酸的比例，将盐酸和矿样混合，在55℃、转速为600rpm的条件下搅拌0.5小时，1000rpm离心15分钟去除酸液；

重复上述步骤2次，再加入盐酸后矿样不再产生气泡，1000rpm离心 15分钟去除酸液，得到去除碳酸盐矿物的矿样；

（2）去除硅酸盐矿物

将步骤（1）得到的矿样，按每克矿样加入1mL浓度为12mol/L盐酸、2mL质量浓度为70%氢氟酸的比例，先将盐酸与矿样混合，在55℃、转速为600rpm的条件下搅拌10分钟，再将氢氟酸加入，在相同条件下搅拌3小时，2000rpm离心5分钟去除酸液；

重复上述步骤4次后，将离心得到的沉淀物用水冲洗至pH为6，1000rpm离心15分钟去除上清，得到去除硅酸盐矿物的矿样；

（3）重液浮选

经步骤（1）和（2）处理后，矿样的主要成分为金属硫化物和碳质物，根据两种矿物密度的差异，利用重液浮选法对其进行浮选分离：向步骤（2）得到的矿样中加入1倍矿样体积的密度为2.5g/mL的氯化锌重液，搅拌使重液和矿样充分混合；然后在转速2000rpm的条件下离心40分钟；离心后，沉淀明显分为两层，取上层黑色碳质物部分；

（4）干燥

将上述所得的黑色碳质物置烘箱内70～80℃干燥，即得所提取的碳质物产物。

利用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP）测量碳质物中主要元素的含量：其中碳元素的含量为64.36%，硅元素的含量为3.39%，铁元素的含量为1.17%，硫元素的含量为0.95%，砷元素的含量为0.49%，铝元素的含量为0.52%，钙元素的含量为0.72%。该纯度的碳质物可用于X射线衍射分析（XRD）、红外光谱分析（IR）及气相色谱-质谱联用分析（GC-MS）等方面的研究。

表2实例1碳质提取物中主要元素的含量

实施例2

本例所处理的金矿来自陕西某金矿，其主要元素的含量见表3，其磨矿后的粒度分析表明，粒度≤100μm的占88%；该金矿中主要载金硫化物为黄铁矿和毒砂，主要的脉石矿物为石英、方解石、白云石和白云母。

表3实例2金矿中主要元素的含量

一种提取金矿中碳质物的方法，包括以下步骤：

（1）去除碳酸盐矿物

按每克矿样加入6mL浓度为9mol/L盐酸的比例，将盐酸加入到矿样中；在65℃、转速为800rpm的条件下搅拌1小时，2000rpm离心5分钟去除酸液；

重复上述步骤3次，再加入盐酸后矿样不再产生气泡，2000rpm离心5分钟去除酸液，得到去除碳酸盐矿物的矿样；

（2）去除硅酸盐矿物

将步骤（1）得到的矿样，按每克矿样加入2mL浓度为9mol/L的盐酸、3mL质量浓度为55%氢氟酸的比例，先将盐酸与矿样混合，在65℃、转速为800rpm的条件下搅拌8分钟，再将氢氟酸加入，在相同条件下搅拌4小时，1000rpm离心15分钟去除酸液；

重复上述步骤3次，将离心得到的沉淀物用水冲洗至pH为7，2000rpm离心5分钟去除上清，得到去除硅酸盐矿物的矿样；

（3）重液浮选

经步骤（1）和（2）处理后，矿样的主要成分为金属硫化物和碳质物，根据两种矿物密度的差异，利用重液浮选法对其进行浮选分离：向步骤（2）得到的矿样中加入2倍矿样体积的密度为2.3g/mL的溴化锌重液，在功率为250W的超声波清洗器中处理20～30分钟，使重液和矿样充分混合；然后在转速2500rpm的条件下离心30分钟，离心后，沉淀明显分为两层，取沉淀上层黑色碳质物部分；

对沉淀下层的金属硫化物部分进行再次重液浮选：向下层沉淀加入1倍下层沉淀体积的密度为2.3g/mL的溴化锌重液，在功率为250W的超声波清洗器中处理20～30分钟，使重液和沉淀充分混合；然后在转速3000rpm的条件下离心20分钟，离心后，取沉淀上层黑色碳质物部分；

将两次浮选所得碳质物合并后进行第三次重液浮选：向合并的碳质物中加入3倍碳质物体积的密度为2.3g/mL的溴化锌重液，在功率为250W的超声波清洗器中处理20～30分钟，使重液和碳质物充分混合，在转速2000rpm的条件下离心40分钟，取沉淀上层的黑色碳质物部分；

（4）干燥

将上述所得的黑色碳质物沉淀在20KPa，50～60℃的真空干燥箱内烘干，即得所提取的碳质物产物。

利用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP）测量碳质物中主要元素的含量：其中碳元素的含量为72.9%，硅元素的含量为1.53%，铁元素的含量为4.93%，硫元素的含量为1.76%，砷元素的含量为0.14%，铝元素的含量为0.37%，钙元素的含量为0.24%。该纯度的碳质物可用于X射线衍射分析（XRD）、红外光谱分析（IR）及气相色谱-质谱联用分析（GC-MS）等方面的研究。

表4实例2碳质提取物中主要元素的含量

对比例1金矿中碳质物的常规提取方法

本例所处理的金矿同实施例2。

一种提取金矿中碳质物的方法，包括以下步骤：

（1）去除碳酸盐矿物

按每克矿样加入6mL浓度为9mol/L盐酸的比例，将盐酸加入到矿样中；在转速为800rpm的条件下搅拌5小时，2000rpm离心5分钟去除酸液；

重复上述步骤3次，再加入盐酸后矿样不再产生气泡，2000rpm离心5分钟去除酸液，得到去除碳酸盐矿物的矿样；

（2）去除硅酸盐矿物

将步骤（1）得到的矿样，按每克矿样加入3mL质量浓度为55%氢氟酸的比例将氢氟酸和矿样混合，在转速为800rpm的条件下搅拌10小时，1000rpm离心15min去除酸液；

重复步骤（2）3次，将沉淀物用蒸馏水冲洗至pH为7，2000rpm离心5分钟去除上清，得到去除硅酸盐矿物的矿样；

（3）重液浮选

方法同实施例2的步骤（3），重液替换为密度为2.3g/mL的多钨酸钠溶液；

（4）干燥

方法同实施例2的步骤（4）。

利用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP）测量碳质物中主要元素的含量：其中碳元素的含量为33.59%，硅元素的含量为12.26%，铁元素的含量为8.55%，硫元素的含量为8.32%，砷元素的含量为1.08%，铝元素的含量为1.05%，钙元素的含量为4.22%。由以上化学分析数据可知，该方法所得碳质提取物的碳含量较低，杂质含量较高，会对后续的研究有较强的干扰作用。

表5对比例1碳质提取物中主要元素的含量

实施例3

本例所处理的碳质金矿来自广西某金矿，其主要元素的含量见表6，其磨矿后的粒度分析表明，粒度≤100μm的占85%，该金矿中主要载金硫化物为黄铁矿、

磁黄铁矿和毒砂，主要的脉石矿物为石英、白云石和白云母。

表6实例3金矿中主要元素的含量

一种提取金矿中碳质物的方法，包括以下步骤：

（1）去除碳酸盐矿物

按每克矿样加入10mL浓度为6mol/L盐酸的比例，将盐酸和矿样混合；在75℃、转速为1000rpm的条件下搅拌1.5小时后，1500rpm离心10分钟去除酸液；

重复上述步骤4次，再加入盐酸后矿样不再产生气泡，1500rpm离心10分钟去除酸液，得到去除碳酸盐矿物的矿样；

（2）去除硅酸盐矿物

将步骤（1）得到的矿样，按每克矿样加入4mL浓度为6mol/L的盐酸、5mL质量浓度为40%氢氟酸的比例，先将盐酸与矿样混合，在75℃、转速为1000rpm的条件下搅拌5分钟，再将氢氟酸加入，在相同条件下搅拌5小时，1500rpm离心10分钟去除酸液；

重复上述步骤2次，将得到的沉淀物用水冲洗至pH为8，1500rpm离心10分钟去除上清，得到去除硅酸盐矿物的矿样；

（3）重液浮选

经步骤（1）和（2）处理后，矿样的主要成分为金属硫化物和碳质物，根据两种矿物密度的差异，利用重液浮选法对其进行浮选分离：向步骤（2）得到的矿样中加入3倍矿样体积的密度为2.1g/mL的四氯化碳重液，在功率为250W的超声波清洗器中处理30～40分钟，使重液和矿样充分混合；然后在转速3000rpm的条件下离心20分钟，离心后，沉淀明显分为两层，取上层黑色碳质物部分；

对沉淀下层的金属硫化物部分进行再次重液浮选：下层沉淀加入3倍下层沉淀体积的密度为2.1g/mL四氯化碳重液后，在功率为250W的超声波清洗器中处理30～40分钟，使重液和矿样充分混合；然后在转速2000rpm的条件下离心40分钟，离心后，取沉淀上层黑色碳质物部分；

将两次浮选所得碳质物合并后进行第三次重液浮选：向合并的碳质物中加入1倍碳物质体积的2.1g/mL四氯化碳重液，在功率为250W的超声波清洗器中处理30～40分钟，在转速3000rpm的条件下离心20min，取沉淀上层的黑色碳质物部分；

（4）干燥

将上一步骤所得的黑色碳质物沉淀在20KPa，60～70℃的真空干燥箱内烘干，即得所提取的碳质物产物。

利用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP）测量所提取碳质物中主要元素的含量：其中碳元素的含量为84.12%，硅元素的含量为3.26%，铁元素的含量为4.51%，硫元素的含量为2.38%，砷元素的含量为0.89%，铝元素的含量为0.18%，钙元素的含量为0.04%。该纯度的碳质物可用于X射线衍射分析（XRD）、红外光谱分析（IR）及气相色谱-质谱联用分析（GC-MS）等方面的研究。

表7实例3碳质提取物中主要元素的含量

Claims (9)

1.一种提取金矿中碳质物的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）去除碳酸盐矿物

按每克金矿样加入2～10mL浓度为6～12mol/L盐酸的比例，将盐酸和矿样混合，搅拌，1000～2000rpm离心5～15分钟去除酸液；

重复上述步骤，直至盐酸加入矿样后不产生气泡为止，1000～2000rpm离心5～15分钟去除酸液，得到去除碳酸盐矿物的矿样；

（2）去除硅酸盐矿物

将步骤（1）得到的矿样，按每克矿样加入1～4mL的浓度为6～12mol/L盐酸、2～5mL的质量浓度为40%～70%氢氟酸的比例，先将盐酸和矿样混合，搅拌5～10分钟，再加入氢氟酸搅拌3～5小时，1000～2000rpm离心5～15分钟去除酸液；

重复上述步骤2～4次后，将离心得到的沉淀物用水冲洗至pH为7±1，1000～2000rpm离心5～15分钟，去除上清，得到去除硅酸盐矿物的矿样；

（3）重液浮选

向步骤（2）得到的矿样中加入1～3倍矿样体积的重液，并将重液和矿样充分混合，在转速2000～3000rpm的条件下离心20～40分钟，离心后，取沉淀上层的黑色碳质物部分，下层为金属硫化物沉淀；

（4）干燥

将步骤（3）所得的黑色碳质物烘干，即可得碳质物提取物。

2.根据权利要求1所述的一种提取金矿中碳质物的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述的金矿样中粒度≤100μm的金矿样占全部金矿样比例的80%以上。

3.根据权利要求1所述的一种提取金矿中碳质物的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述的搅拌条件为，在55～75℃、转速为600～1000rpm的条件下搅拌0.5～1.5小时。

4.根据权利要求1所述的一种提取金矿中碳质物的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述的搅拌条件为，温度55～75℃、转速为600～1000rpm。

5.根据权利要求1所述的一种提取金矿中碳质物的方法，其特征在于，向步骤（3）中所述的下层金属硫化物沉淀中加入1～3倍下层沉淀体积的重液，并将重液和下层沉淀充分混合，转速2000～3000rpm离心20～40分钟，离心后，取沉淀物的上层黑色碳质物部分；将步骤（3）和本次重液浮选所得碳质物合并后，向合并的碳质物中加入1～3倍碳质物体积的重液，并将重液和碳质物充分混合，转速2000～3000rpm离心20～40分钟，离心后，取沉淀物的上层黑色碳质物部分。

6.根据权利要求1或5所述的一种提取金矿中碳质物的方法，其特征在于，所述的重液密度为2.1～2.5g/mL。

7.根据权利要求1或5所述的一种提取金矿中碳质物的方法，其特征在于，所述的重液为氯化锌水溶液、溴化锌水溶液或四氯化碳与水的混合液。

8.根据权利要求1或5所述的一种提取金矿中碳质物的方法，其特征在于，所述重液和矿样或重液和沉淀或重液和碳质物充分混合的方式为将二者放入功率为250W超声波清洗器中处理20～40分钟。

9.根据权利要求1所述的一种提取金矿中碳质物的方法，其特征在于，步骤（4）中，所述烘干方法为在真空度20KPa，50～70℃的真空干燥箱内烘干或置烘箱内70～80℃烘干。