CN113106249A

CN113106249A - 一种黄金尾矿的处理方法

Info

Publication number: CN113106249A
Application number: CN202110322123.7A
Authority: CN
Inventors: 王习东; 陈为彬; 刘丽丽; 王昊
Original assignee: Peking University
Current assignee: Peking University
Priority date: 2021-03-25
Filing date: 2021-03-25
Publication date: 2021-07-13

Abstract

本发明涉及固废资源综合利用领域，尤其涉及一种黄金尾矿的处理方法；所述处理方法包括：将待处理的黄金尾矿与氯化剂、粘结剂混合后滚动成型，干燥后进行氯化焙烧，得金属烟气和焙砂；其中，所述氯化剂为选自CaCl₂、MgCl₂、NaCl、KCl中的一种或几种。本发明克服了黄金尾矿中含污染物复杂导致其难处理的难题，提供了一种黄金尾矿的处理方法，该方法能有效地回收黄金尾矿中的有价金属(尤其是贵金属)，并且解决了有价组元分离提取后，提取尾渣利用难的问题，实现了尾渣的高附加值利用，该方法具有广阔的应用前景。

Description

一种黄金尾矿的处理方法

技术领域

本发明涉及固废资源综合利用领域，尤其涉及一种黄金尾矿的处理方法。

背景技术

黄金尾矿是含金矿石提取黄金精矿后所排出的废渣。黄金尾矿呈碱性(pH>10)，且具有较多的SiO₂、AlO₃，同时含有一定量的Fe₂O₃、Al₂O₃、MgO和少量贵金属(如Au、Ag)、重金属(如Cu、Pb、Zn)。黄金生产一般采用氰化提金法，在此工艺过程中必须加入氰化物，因而黄金尾矿也残留一定量的氰。目前，绝大多数的金矿山企业对尾矿进行堆存处理，占用大量的土地，且每年正以300～400km²的速度增加，毁坏大量的农用和林用土地。黄金尾矿回收率普遍较低，致使每年浪费于尾矿中的有用组分相当巨大。黄金尾矿颗粒极细，一般选矿流程中要求磨矿细度达到74μm 60％以上，致使尾矿遇到大风天气极易产生扬尘，对周边居民造成影响；另外残留于尾矿中的选矿药剂很容易对地下水及周边河流和环境造成污染。而且黄金尾矿大量堆存时容易流动和塌漏，造成植被破坏和人员伤亡。随着坝高的增加，尤其是超过100m的大型尾矿库，一旦发生事故，其破坏力和造成的经济损失将是不可估量的。

目前，对于黄金尾矿的综合利用研究，主要是回收重金属，例如山东焦家金矿选厂尾矿中富含长石和一定量的铁、硫，邵广全(国外金属矿选矿，2006(7):41-43)对该矿的尾矿进行一系列的试验研究，采用“螺旋溜槽分级—螺旋溜槽中强磁除铁—长石反浮选脱硫”工艺，以BK-413和丁基黄药为捕收剂，得到34.76％的长石粉以及产率0.13％、含金23.08g/t的金精矿。从黄金尾矿中提取有价元素仅能实现对尾矿中有用元素的回收，并不能最大化地减少尾矿的数量，仍然不能从根本解决尾矿对土地等生态环境的破坏。由于国内黄金矿床脉石比较纯净，因此，尾矿可以作为重要的建筑材料直接加以利用。比如，山东蓬莱市大柳行金矿与蓬莱市正业开发有限公司合资成立蓬莱市正业建材有限责任公司，利用黄金尾矿生产空心砖、彩瓦等建筑材料。近年来，尽管我国在黄金尾矿的资源化利用方面取得了一定的进展，然而，由于受生产成本、交通运输等因素制约，金属尾矿资源化利用途径及其制品都不同程度地存在着产品附加值低、利用量小、市场竞争力差等共性问题；而且现有的黄金尾矿处理方法大多回收组份单一，且剩余残留物难以利用；有少数回收黄金尾矿中多组份的方法，但是存在处理工艺复杂，回收成本高和二次污染等问题。

因此，寻找一种黄金尾矿的处理方法，以实现有价金属组元分离提取与尾渣的全部利用，同时实现经济效益，具有重要的现实意义。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的是提供一种黄金尾矿的处理方法，该方法切实解决了黄金尾矿有价金属回收工艺复杂、以及黄金尾矿综合利用困难的难题。

具体地，本发明提供以下技术方案：

本发明提供一种黄金尾矿的处理方法，包括：将待处理的黄金尾矿与氯化剂、粘结剂混合后滚动成型，干燥后进行氯化焙烧，得金属烟气和焙砂；

其中，所述氯化剂为选自CaCl₂、MgCl₂、NaCl、KCl中的一种或几种。

本发明发现，选用特定的氧化剂与黄金尾矿和粘结剂混合后滚动成型得球团，再将该球团干燥后进行氯化焙烧处理，可将黄金尾矿中的有价金属分离出来，在解决有价金属回收工艺复杂的前提下，进一步地有望解决黄金尾矿利用困难的难题。

在上述技术方案中，粘结剂的选择没有限制，只要能够将黄金尾矿与氯化剂混合成团即可；在具体的实施方式中，采用水为粘结剂。

作为优选，所述干燥在100～300℃下进行2～24h。

在上述技术方案中，所述氯化剂的具体选择及添加量因黄金尾矿的成分不同而异；具体而言，氯化物发生的主要反应如下：

MCl₂+H₂O(g)+SiO₂＝MSiO₃+2HCl ①

MCl₂+O₂(g)＝2MO+Cl₂(g) ②

MO+2HCl(g)＝MCl₂(g)+H₂O(g) ③

2MO+2Cl₂(g)＝2MCl₂(g)+O₂(g) ④

在具体的实施方式中，可依据待处理的黄金尾矿成分、以及上述①～④反应式，确定氯化剂的选择和用量。

为了进一步提高氯化焙烧的效率，增加黄金尾矿的综合利用价值，本发明对氯化焙烧的条件进行了探究，具体如下：

作为优选，所述氯化焙烧的温度为1000～1600℃；优选所述氯化焙烧在氯化炉中进行，所述氯化炉采用中性或酸性炉衬。

本发明中，待处理的黄金尾矿中贵金属和重金属等大部分有价金属都以气体形式进入金属烟气，而当氯化焙烧在上述条件下进行时(尤其是在上述特定氯化炉中进行时)，更佳有利于有价金属析出；得到的含有有价金属的金属烟气再通过传统的控温冷凝分离提取工艺将有价金属回收。

如此，本发明即初步完成对黄金尾矿中有价金属的回收，相较于现有技术，本工艺更佳简单快捷。

进一步地，为了增加黄金尾矿的综合利用价值，本发明针对氯化焙烧后所得的焙砂进行了探究，并将其通过特定工艺处理充分利用起来，具体如下：

作为优选，本发明所述的处理方法还包括：将所述焙砂与焦炭、调质改性造渣剂混合后进行熔炼，得高温烟气和熔融尾渣；

优选地，所述焦炭为炼钢焦炭和/或合金焦炭；所述焦炭的加入量以球团与焦炭全物质的碳氧比控制在1.0～2.5范围内的目标确定。

作为优选，当所述待处理的黄金尾矿中的铁含量超过5％时，本发明所述的处理方法还包括：将所述焙砂与焦炭、调质改性造渣剂混合后进行熔炼，得高温烟气、熔融尾渣和液态铁；

作为优选，所述熔炼的温度为1000～1600℃；优选所述熔炼在熔炼炉中进行，所述熔炼炉采用中性或碱性炉衬。

作为优选，本发明所述的处理方法还包括：利用所述熔融尾渣制备纤维棉或微晶玻璃。

作为优选，所述纤维棉为矿棉或岩棉。

如此，通过上述特定工艺处理，本发明即实现了所述焙砂的综合利用，且当焦炭的选择及用量、以及熔炼温度在上述范围内时，所述焙砂的综合利用更加充分。

此外，因目标产品、生产地区、生产原料、生产工艺、生产时间等不同，导致待处理的黄金尾矿成分差异，进而使得所述调质改性造渣剂选择不同；本发明中，所述调质改性造渣剂可选择高CaO或MgO固废中的一种或几种，具体可选择钢渣、废物石灰石、生石灰中的一种或几种。

然而，本发明发现，依据利用所述熔融尾渣制得的目标产品不同，所述调质改性造渣剂调质的目标成分也不同，进而所述调质改性造渣剂的加入量也不同(否则会影响目标产品的质量)，具体如下：

作为优选，当利用所述熔融尾渣制备纤维棉时，调质改性造渣剂的加入量以调质后混合物成分特征酸度系数M_K在1.2～2.0范围内的目标确定。

作为优选，当利用所述熔融尾渣制备微晶玻璃时，调质改性造渣剂的加入量以调质后混合物成分特征酸度系数M_K在1.4～2.6范围内的目标确定。

作为本发明的较佳技术方案，所述处理方法包括：

步骤(1)：将待处理的黄金尾矿与氯化剂、粘结剂混合后滚动成型，干燥后在1000～1600℃下进行氯化焙烧，得金属烟气和焙砂；所述金属烟气经冷却液化或固化后进入收尘装置，得有价金属；

其中，所述氯化剂为选自CaCl₂、MgCl₂、NaCl、KCl中的一种或几种；

步骤(2)：将所述焙砂与焦炭、调质改性造渣剂混合后在1000～1600℃下进行熔炼，得高温烟气和熔融尾渣；所述高温烟气进入余热换热装置；

优选地，当所述待处理的黄金尾矿中的铁含量超过5％时，将所述焙砂与焦炭、调质改性造渣剂混合后进行熔炼，得高温烟气、熔融尾渣和液态铁；所述高温烟气进入余热换热装置；所述液态铁通过熔分工艺选出，作为炼钢原料；

步骤(3)：利用所述熔融尾渣制备纤维棉或微晶玻璃；其中，

当利用所述熔融尾渣制备纤维棉时，调质改性造渣剂的加入量以调质后混合物成分特征酸度系数M_K在1.2～2.0范围内的目标确定；

当利用所述熔融尾渣制备微晶玻璃时，调质改性造渣剂的加入量以调质后混合物成分特征酸度系数M_K在1.4～2.6范围内的目标确定。

作为优选，所述纤维棉的制备方法包括如下步骤：

(1)将所述熔融尾渣由出渣口流出，经渣槽送入离心机，离心甩制成纤维；

(2)将所述纤维由环风收集并吹进集棉室，在飞行过程中喷洒雾状粘结剂，获得原棉；

(3)将所述原棉送入固化炉，并经压制、成型和切边工艺获得纤维棉；

作为优选，所述微晶玻璃的制备方法包括如下步骤：

(1)将所述熔融尾渣注入压延设备中淬冷，并压制成型获得均匀厚度的基础玻璃；

(2)将所述基础玻璃经升温处理，进行核化；

(3)将核化后的基础玻璃继续升温处理，进行晶化；

(4)将晶化后的基础玻璃经降温处理，获得微晶玻璃。

本发明中，通过氯化焙烧-熔炼调质等工艺处理黄金尾矿，一方面，实现了从烟气中回收贵金属、碱金属和重金属等有价金属组元，另一方面，实现了利用熔融尾渣制备纤维棉或微晶玻璃；即本发明实现了黄金尾矿有价组元分离提取和尾渣的全组分利用，解决了黄金尾矿利用不充分、污染环境的现状。通过该方法获得高附加值的金属组份、铁液和末端材料(纤维棉或微晶玻璃)，开辟了黄金尾矿综合利用的新途径，能够有效消除黄金尾矿堆存产生的环境隐患，具有显著的经济效益、社会效益和环境效益。

本发明的有益效果在于：

本发明克服了黄金尾矿中含污染物复杂导致其难处理的难题，提供了一种黄金尾矿的处理方法，该方法实现了有价金属组元的分离提取与尾渣高附加值利用，能有效地回收黄金尾矿中的有价金属(尤其是贵金属)，并且解决了有价组元分离提取后，提取尾渣利用难的问题，实现了尾渣的高附加值利用，具有处理效果好、处理效率高、系统运行稳定、工艺流程简单实用、便于实现工业应用等优点，该方法具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明的处理方法的工艺流程图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。

实施例1

本实施例提供一种黄金尾矿的处理方法，待处理的黄金尾矿为山东胶莱地区的黄金尾矿，其成分如表1；

表1山东胶莱地区的黄金尾矿的成分，wt％

尾矿产地	SiO<sub>2</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	CaO	MgO	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	TiO<sub>2</sub>	K<sub>2</sub>O	Na<sub>2</sub>O	Au(g/t)
										山东胶莱	69.9	15.9	1.96	0.49	1.02	0.24	5.43	4.19	0.2～0.6

如图1所示，具体的处理方法包括如下步骤：

步骤(1)：将待处理的黄金尾矿与氯化剂CaCl₂按质量比10:1混合均匀；向混合后的物料中加入粘结剂水，滚动成型，控制含水量≈20％，球直径10±2mm，取球团放置于250℃下干燥2h；干球团含水量＜0.5％，干球团强度60～70kg/个；

将干燥球团置于竖炉中进行氯化焙烧，氯化焙烧温度为1200℃，时间为2h，并实时收集金属烟气和焙砂；所述金属烟气经冷却液化或固化后进入收尘装置，得有价金属；

步骤(2)：所述焙砂与焦炭、调质改性造渣剂混合后，在1000～1600℃下进行熔炼，得高温烟气和熔融尾渣；所述高温烟气进入余热换热装置；

其中，调质后混合物成分特征酸度系数M_K在1.2～2.0范围内，即加入30％左右的调质改性造渣剂，选择石灰石尾矿和钢渣作为调质改性造渣剂；焦炭选择炼钢焦炭，球团与焦炭全物质的碳氧比控制在2.0左右；

步骤(3)：利用所述熔融尾渣制备纤维棉，具体如下：

①将热态熔融尾渣通过引流装置导入喷吹或者离心成纤装置，制备获得纤维；

②将所述纤维吹入集棉室，同时喷洒粘结剂，获得原棉；

③将所述原棉输送进入固化炉，并经压制、成型和切边工艺获得纤维棉。

实施例2

本实施例提供一种黄金尾矿的处理方法，与实施例1的区别仅在于：步骤(2)和(3)不同，具体如下：

步骤(2)：所述焙砂与废石灰石(废石灰石中CaO的质量分数为95％)按质量比2：1混合均匀，混合物料酸度系数为1.71；再向混合物料中加入20％的炼钢焦炭；在1000～1600℃下进行熔炼，得高温烟气和熔融尾渣；

步骤(3)：利用所述熔融尾渣制备纤维棉，具体如下：

所述熔融尾渣由出渣口流出，经三辊离心机甩制成纤，纤维由气力输送进入集棉箱，同时喷洒粘结剂后形成原棉，原棉经固化、压制、成型和切边等工艺，获得矿渣棉板。

虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims

1.一种黄金尾矿的处理方法，其特征在于，包括：将待处理的黄金尾矿与氯化剂、粘结剂混合后滚动成型，干燥后进行氯化焙烧，得金属烟气和焙砂；

2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述氯化焙烧的温度为1000～1600℃；优选所述氯化焙烧在氯化炉中进行，所述氯化炉采用中性或酸性炉衬。

3.根据权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于，还包括：将所述焙砂与焦炭、调质改性造渣剂混合后进行熔炼，得高温烟气和熔融尾渣；

4.根据权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于，当所述待处理的黄金尾矿中的铁含量超过5％时，还包括：将所述焙砂与焦炭、调质改性造渣剂混合后进行熔炼，得高温烟气、熔融尾渣和液态铁；

5.根据权利要求3或4所述的处理方法，其特征在于，所述熔炼的温度为1000～1600℃；优选所述熔炼在熔炼炉中进行，所述熔炼炉采用中性或碱性炉衬。

6.根据权利要求3～5任一项所述的处理方法，其特征在于，还包括：利用所述熔融尾渣制备纤维棉或微晶玻璃。

7.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于，当利用所述熔融尾渣制备纤维棉时，调质改性造渣剂的加入量以调质后混合物成分特征酸度系数M_K在1.2～2.0范围内的目标确定。

8.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于，当利用所述熔融尾渣制备微晶玻璃时，调质改性造渣剂的加入量以调质后混合物成分特征酸度系数M_K在1.4～2.6范围内的目标确定。

9.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，包括：

步骤(3)：利用所述熔融尾渣制备纤维棉或微晶玻璃；其中，

10.根据权利要求9所述的处理方法，其特征在于，所述纤维棉的制备方法包括如下步骤：

或，所述微晶玻璃的制备方法包括如下步骤：

(2)将所述基础玻璃经升温处理，进行核化；

(3)将核化后的基础玻璃继续升温处理，进行晶化；

(4)将晶化后的基础玻璃经降温处理，获得微晶玻璃。