CN110863218B - 一种采用熔盐电解富集提取金的方法 - Google Patents

一种采用熔盐电解富集提取金的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及黄金冶炼技术领域，具体提供一种采用熔盐电解富集提取金的方法，该方法的工艺步骤为将金矿和氯化物熔盐按照一定质量比投入到带烟气收集罩的熔盐电解槽中，先经过干燥脱水，然后通入不含氧的气体，插入电极，再将温度升至熔盐电解温度后通入直流电进行熔盐电解，熔盐电解完成后抽取金属产物进行铸锭，烟气经过骤冷后得到产品，然后以铸好的金属产物为阳极，在硫酸体系中进行溶液电解，电解后从阳极处获得金泥、阴极得到铜、电解液得到铁盐产品。该工艺能够达到原料适应性强、工艺流程短、无氰提金、资源综合利用率高、废渣量少、金回收率高等优点。

Description

一种采用熔盐电解富集提取金的方法
技术领域
本发明属于黄金冶炼领域，具体涉及一种采用熔盐电解富集提取金的方法。
背景技术
金具有独特的物理化学性质，如强耐腐蚀性、加工性能好、可完全反射红外线等。金长期被用于货币流通和贵重装饰品，其在航空、医疗、工业、材料等领域也有广泛的应用。我国金矿床中金的粒度粗细呈不均匀分布，不同类型矿床中金的嵌布状态有很大差异，不同金矿矿石化学成分也各不相同，对于不同类型的金矿，选金工艺也各不相同。常见的提金方法包括重选法、浮选法、混汞法、氰化法、预处理-氰化法、硫脲法、硫代硫酸盐法和卤素浸出法等。前四种方法主要适用于易选易浸金矿，后几种方法主要针对难选难浸金矿的处理。由于金矿石中的金粒往往被毒砂、黄铁矿等硫化物包裹，并含有较多的杂质元素，如硫、砷、锑、铜和碳等。因此，采用难处理金矿所占的比重越来越大。
目前工业上常在用的难处理金矿提金方法为预处理-氰化法。所用的预处理方法主要有：焙烧氧化法、加压氧化法、生物氧化法、化学氧化法等。下面对各工艺介绍如下：(1)焙烧氧化法是目前最常用的预处理方法，其原理是将硫化物氧化挥发，其优点有：对原料适应性强，技术可靠、操作简便；烟气中硫可以制酸；可以对含碳的矿石进行处理。其缺点有：①释放大量SO2、As2O3等有毒有害气体；②炉气收尘净化装置复杂，操作费用高，严重污染环境；③工艺操作要求严格，容易造成“欠烧”或“过烧”，导致硫化物分解不彻底或二次包裹金，影响金的回收率。目前焙烧氰化厂都通常面临停产或必须采用其他低污染的氧化工艺。(2)加压氧化法，其原理是高温高压环境下氧化载金硫化物，该法的优势有：预处理速度快，效率高；无有害气体产生，对环境友好；金浸出率高。缺点有：对设备要求高，高温高压，存在安全隐患；维护成本高；工艺控制条件要求严格，反应产生的单质硫溶液再次包裹金，影响金的回收；不适合含碳的矿石。(3)生物氧化法，采用生物氧化包裹的硫化物，再进行氰化浸出。该技术的优点是：工艺成熟；无有毒气体排放；可以处理含砷、含硫较低的矿物。缺点有：规模较小且预处理时间较长；对原料适应性不强，不适合处理含砷高和含劫金碳的矿石。(4)化学氧化法，该技术的优点是：常压操作，安全可靠；维护成本低；投资少。缺点在于：通常氧化不完全，氧化剂用量大成本高，废水量大，处理困难；对原料适应性不强，不适合处理含碳和含砷、硫高的物料；砷、硫及其它贱金属回收困难。随着我国对环保的高度重视，如何高效环保地开发利用难处理金矿石，已成为我国黄金生产企业迫切需要解决的技术难题。
发明内容
针对现有技术的上述问题，本发明提供一种采用熔盐电解富集提取金的方法，主要采用熔盐电解的方法直接对复杂难处理金矿中的各组份进行分离富集，并实现无氰浸金，该工艺能够达到原料适应性强、环境友好、工艺流程短、无氰提金、资源综合利用率高、废渣量少、金回收率高等优点。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
一种采用熔盐电解富集提取金的方法，其包括如下步骤：
S1、将金矿和氯化物熔盐组成的原料投入到带烟气收集罩的熔盐电解槽中；
S2、在自然空气气氛下经升温保温过程以脱除原料中的水分，原料脱水后通入不含氧的气体，插入电极，再将温度升至熔盐电解温度后通入直流电进行熔盐电解；
S3、熔盐电解完成后，抽取金属产物进行铸锭；
S4、以铸好的金属产物为阳极，在硫酸体系中进行溶液电解，以实现金的提取。
优选地，所述金矿中含有金、铁以及铜、硫、碳、砷、锑中的一种或多种元素。
优选地，所述方法中电解后从阳极处获得金泥、电解液得到铁盐；若金矿中含铜，阴极可得到铜；若金矿中含有硫、碳、砷、锑中的一种或多种元素，熔盐电解烟气经过骤冷后得到含硫、碳、砷、锑中一种或多种元素的烟气产物。
优选地，所述方法中骤冷条件为烟气降温速度5～50℃/s。
优选地，步骤S1中，所述氯化物为氯化钠、氯化钾、氯化钙和氯化镁中的一种或多种。
优选地，步骤S1中，所述原料中金矿和氯化物的质量比为(1:50)～(1:2)。
优选地，步骤S2中，所述原料脱水温度为150～300℃，保温脱水时间为0.5～5h。
优选地，步骤S2中，所述不含氧的气体为氮气、惰性气体中的至少一种。
进一步优选，所述惰性气体包括氩气、氦气等。
优选地，所述步骤S2中，熔盐电解阳极采用石墨阳极或惰性电极，阴极为石墨。
进一步优选，所述惰性电极为钛阳极或贵金属阳极。
优选地，所述步骤S2中，熔盐电解温度为680～1350℃，电解时间0.5～8h，电解电压2.0～4.0V。
优选地，所述步骤S4中，溶液电解条件为硫酸浓度为120～240g/L，电解温度40～80℃。
本发明采用熔盐电解-溶液电解方法，除了金属的电解反应，并包括高温热解反应和化学反应，涉及的可能反应主要包括：
Au++e→Au
S2-+2e→S
Cu2++2e→Cu
Fe3++3e→Fe
Fe2++2e→Fe
Si4++4e→Si
Pb2++2e→Pb
Sb3++3e→Sb
As3++3e→As
2O2-+C→CO2+4e
FeS2→FeS+S
CuFeS2→Cu2S+2FeS+S
FeAsS→As+FeS1-x+xS
CaO+SiO2→CaSiO3
Na2O+SiO2→Na2SiO3
K2O+SiO2→K2SiO3
Fe→Fe2++2e
Cu→Cu2++2e
Fe+2H+→Fe2++H2
对于现有技术，本发明具有以下显著优点：
1、本发明采用熔盐电解-溶液电解的方法从难处理金矿中富集提取金，区别于现有的以氰化浸金为主体的工艺流程，具有工艺流程短、操作简单、无氰化尾渣等危废、过程环保的优点；
2、本发明将金矿石中的各元素全部转化为产品，各元素分离富集比高，粗产品纯度高；
3、本发明在采用不含氧的气氛电解并且采用骤冷处置烟气，使烟气中的毒害组份毒性大幅下降并且后续分离回收容易；
4、本发明适应性强，对含硫、砷、锑、碳等不同种类的金矿石都能适用，处置范围宽；
5、本发明在氯化物体系下熔盐电解，电流效率高，过程节能；
6、本发明采用熔盐电解方法富集，能够快速且高效地脱除金的包裹物，实现对难处理金矿高的金回收率。
附图说明
图1是本发明的一种采用熔盐电解富集提取金的方法流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。本发明所述方法流程如图1所示，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
本实施例选用辽宁某难处理金矿，金被大部分包裹在硫化物中，其成分为含金55.6g/t，铁14.8％，硫22.3％，铜5.2％，砷5.9％，基于上述原料的采用熔盐电解富集提取金的方法，其包括如下步骤：
1.将金矿、氯化物按照质量比＝1:50投入到带烟气收集罩的熔盐电解槽中，所述氯化物为质量比为2:1的氯化钠和氯化钙混合物，在自然空气气氛下先升温至150℃干燥脱水5h，再通入氮气升温至680℃，以石墨为阴极和阳极，插入电极并通入直流电，在680℃、电解电压4.0V下进行熔盐电解8h；
2.熔盐电解过程产生的烟气经过5℃/s的降温速度骤冷降温形成硫、砷及硫化砷；熔盐电解产生的硅渣用于建筑材料；将熔盐电解形成的金属产物经过铸锭形成金属阳极板，将该阳极板在硫酸浓度为120g/L、电解温度40℃下进行溶液电解，收集阳极泥即为金泥产品，铜进入阴极形成阴极板产品，铁与硫酸反应进入电解液形成硫酸铁产品，经过分析计算各金属的回收率。
本实施例中，金的回收率92％，铜和铁的回收率分别为95％和90％，熔盐电解和溶液电解效率分别为80％和95％。金矿中各主要元素都形成产品，过程经济环保。
作为对比，对该金矿采用直接氰化提金，金回收率仅15.4％。
实施例2：
本实施例选用甘肃某难处理金矿，金呈微细粒浸染状态，其成分为含金15.6g/t，铁21.5％，硫30.1％，铜5.3％，基于上述原料的采用熔盐电解富集提取金的方法，其包括如下步骤：
1.将金矿、氯化钾按照质量比＝1:2投入到带烟气收集罩的熔盐电解槽中，在自然空气气氛下先升温至300℃干燥脱水0.5h，再通入体积比为1:1的氩气和氦气的混合气升温至1350℃，以石墨为阴极，贵金属铱氧化物为阳极，插入电极并通入直流电，在1350℃、电解电压2.0V下进行熔盐电解0.5h；
2.熔盐电解过程产生的烟气经过50℃/s的降温速度骤冷降温形成单质硫；熔盐电解产生的硅渣用于建筑材料；将熔盐电解形成的金属产物经过铸锭形成金属阳极板，将该阳极板在硫酸浓度为120g/L、电解温度40℃下进行溶液电解，收集阳极泥即为金泥产品，铜进入阴极形成阴极板产品，铁与硫酸反应进入电解液形成硫酸铁产品，经过分析计算各金属的回收率。
本实施例中，金的回收率90％，铜和铁的回收率分别为93％和95％。熔盐电解和溶液电解效率分别为90％和96％。金矿中各主要元素都形成产品，过程经济环保。
作为对比，对该金矿采用直接氰化提金，金回收率仅30.8％。
实施例3：
本实施例选用内蒙古某金矿，金矿中既含有氧化物也含有硫化物，其成分为含金63.8g/t，铁20.5％，铜10.1％，碳5.2％，基于上述原料的采用熔盐电解富集提取金的方法，其包括如下步骤：
1.将金矿、氯化物按照质量比＝1:20的投入到带烟气收集罩的熔盐电解槽中，所述氯化物为质量比为1:1的氯化镁和氯化钾混合物，在自然空气气氛下先升温至200℃干燥脱水3.5h，再通入氩气升温至1000℃，以石墨为阴极，钛氧化物为阳极，插入电极并通入直流电，在1000℃、电解电压3.0V下进行熔盐电解5h；
2.熔盐电解过程产生的烟气经过25℃/s的降温速度骤冷降温为二氧化碳气体；熔盐电解产生的硅渣用于建筑材料；将熔盐电解形成的金属产物经过铸锭形成金属阳极板，将该阳极板在硫酸浓度为200g/L、电解温度60℃下进行溶液电解，收集阳极泥即为金泥产品，铜进入阴极形成阴极板产品，铁与硫酸反应进入电解液形成硫酸铁产品，经过分析计算各金属的回收率。
本实施例中，金的回收率89％，铜和铁的回收率分别为91％和94％。熔盐电解和溶液电解效率分别为85％和97％。金矿中各主要元素都形成产品，过程经济环保。
作为对比，对该金矿采用直接氰化提金，金回收率仅41.5％。
实施例4：
本实施例选用安徽某难处理金矿，金被石英包裹，其成分为含金22.1g/t，铁19.8％，铜8.2％，锑5.1％，基于上述原料的采用熔盐电解富集提取金的方法，其包括如下步骤：
1.将金矿、氯化钠按照质量比＝1:5投入到带烟气收集罩的熔盐电解槽中，在自然空气气氛下先升温至250℃干燥脱水2h，再通入氮气升温至960℃，以石墨为阴极和阳极，插入电极并通入直流电，在960℃、电解电压3.5V下进行熔盐电解6h；
2.熔盐电解过程产生的烟气经过40℃/s的降温速度骤冷降温形成锑产物；熔盐电解产生的硅渣用于建筑材料；将熔盐电解形成的金属产物经过铸锭形成金属阳极板，将该阳极板在硫酸浓度为150g/L、电解温度55℃下进行溶液电解，收集阳极泥即为金泥产品，铜进入阴极形成阴极板产品，铁与硫酸反应进入电解液形成硫酸铁产品，经过分析计算各金属的回收率。
本实施例中，金的回收率92％，铜和铁的回收率分别为89％和93％。熔盐电解和溶液电解效率分别为83％和94％。金矿中各主要元素都形成产品，过程经济环保。
作为对比，对该金矿采用直接氰化提金，金回收率仅26.1％。
实施例5：
本实施例选用海南某金矿，金被石英包裹，其成分为含金5.6g/t，铁10.2％，铜1.2％，砷3.5％，碳0.5％，基于上述原料的采用熔盐电解富集提取金的方法，其包括如下步骤：
1.将金矿、氯化钙按照质量比＝1:10投入到带烟气收集罩的熔盐电解槽中，在自然空气气氛下先升温至275℃干燥脱水0.8h，再通入氮气升温至1300℃，以石墨为阴极和阳极，插入电极并通入直流电，在1300℃、电解电压2.7V下进行熔盐电解1.5h；
2.熔盐电解过程产生的烟气经过30℃/s的降温速度骤冷降温形成砷和二氧化碳；熔盐电解产生的硅渣用于建筑材料；将熔盐电解形成的金属产物经过铸锭形成金属阳极板，将该阳极板在硫酸浓度为225g/L、电解温度75℃下进行溶液电解，收集阳极泥即为金泥产品，铜进入阴极形成阴极板产品，铁与硫酸反应进入电解液形成硫酸铁产品，经过分析计算各金属的回收率。
本实施例中，金的回收率96％，铜和铁的回收率分别为91％和97％。熔盐电解和溶液电解效率分别为89％和98％。金矿中各主要元素都形成产品，过程经济环保。
作为对比，对该金矿采用直接氰化提金，金回收率仅42.6％。
综上所述，本发明熔盐电解-溶液电解双电解方法工艺简单，流程短，不需要氰化浸出，金的回收率高，对矿石的适应性强，节能环保，工艺先进性十分显著。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种采用熔盐电解富集提取金的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将难处理金矿和氯化物熔盐组成的原料投入到带烟气收集罩的熔盐电解槽中；
S2、在自然空气气氛下经升温保温过程以脱除原料中的水分，原料脱水后通入不含氧的气体，插入电极，再将温度升至熔盐电解温度后通入直流电进行熔盐电解；
S3、熔盐电解完成后，抽取金属产物进行铸锭；
S4、以铸好的金属产物为阳极，在硫酸体系中进行溶液电解，以实现金的提取；
步骤S1中，所述氯化物为氯化钠、氯化钾、氯化钙和氯化镁中的一种或多种；所述原料中金矿和氯化物的质量比为（1:50）~(1:2)；
步骤S2中，熔盐电解温度为680~1350℃，电解时间0.5~8h，电解电压2.0~4.0V。
2.根据权利要求1所述的一种采用熔盐电解富集提取金的方法，其特征在于，所述金矿中含有金、铁以及铜、硫、碳、砷、锑中的一种或多种元素。
3.根据权利要求2所述的一种采用熔盐电解富集提取金的方法，其特征在于，所述方法中电解后从阳极处获得金泥、电解液得到铁盐；若金矿中含铜，阴极可得到铜；若金矿中含有硫、碳、砷、锑中的一种或多种元素，熔盐电解烟气经过骤冷后得到含硫、碳、砷、锑中一种或多种元素的烟气产物。
4.根据权利要求3所述的一种采用熔盐电解富集提取金的方法，其特征在于，所述方法中骤冷条件为烟气降温速度5~50℃/s。
5.根据权利要求1所述的一种采用熔盐电解富集提取金的方法，其特征在于，步骤S2中，所述原料脱水温度为150~300℃，保温脱水时间为0.5~5h。
6.根据权利要求1所述的一种采用熔盐电解富集提取金的方法，其特征在于，所述步骤S2中，熔盐电解阳极采用石墨阳极或惰性电极，阴极为石墨。
7.根据权利要求1所述的一种采用熔盐电解富集提取金的方法，其特征在于，所述步骤S4中，溶液电解条件为硫酸浓度为120~240g/L，电解温度40~80℃。
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