CN115478168A - 一种硫化物金矿原位自浸金的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硫化物金矿原位自浸金的方法，包括以下步骤：步骤1：将硫化物金矿粉在惰性气氛下进行焙烧预处理后，随炉冷却至室温，获得焙烧物料；步骤2：向焙烧物料加水配成矿浆溶液，再加碱混合均匀后进行常压碱性氧化，获得浸金剂，浸金剂原位浸金后，将其冷却至一定温度，获得含金浸出液；步骤3：将冷却至一定温度的含金浸出液中加入一定浓度的硫酸铜和氨水后，对其中残留的金矿进行强化提金。本发明通过惰性气氛下进行焙烧预处理、常压碱性氧化原位浸金和对其中残留的金进行强化提金处理，使本申请具有环境友好、低能耗、经济效益显著等诸多优势，并实现了硫化物金矿资源清洁高效综合利用。

Description

一种硫化物金矿原位自浸金的方法
技术领域
本发明涉及矿物加工和湿法冶金技术领域，具体涉及一种硫化物金矿原位自浸金的方法。
背景技术
黄金是一种稀缺的战略金属，随着黄金的需求量不断增大和易处理金矿资源不断减少，难处理金矿石已经成为生产黄金的主要来源之一。常见的难处理金矿主要为硫化物金矿，通常这一类型矿中的金常以微细粒的形式被包裹于黄铁矿、毒砂等硫化物中；换言之，即便是超细磨也难以使得被包裹的金完全暴露出来，导致金不能直接与浸金配位剂直接接触，使得该部分的金矿资源难以实现高效利用。
目前，通常采用“氧化预处理-直接浸出”的工艺处理该类硫化物金矿，即通过外部力场施加强作用力打开硫化物包裹，使其金暴露在矿物表面，从而有利于后续直接浸金。一方面，预处理工艺通常主要分为焙烧氧化和加压氧化，通过焙烧氧化虽能最大程度的打开硫化物包裹体，使得金能够很好被释放出来，但是这一过程通常会产生大量的有毒气体SO2(如式(1)～(3)所示)，对环境造成极大的危害且易产生二次包裹。另外，加压氧化法能够在高温高压下氧化分解硫化物，使得金颗粒暴露于矿物表面，但该技术对设备和材料要求高、工艺成本过高、加之高压密闭体系下难以对工艺过程进行精准调控，且具有一定的危险性。另一方面，氰化法是目前直接浸金的主要工艺，具有工艺简单、成本低和技术指标稳定等优点，但由于氰化物的剧毒性以及日益增长的环保意识，迫使企业和相关科研院校竭力开发非氰浸金工艺代替氰化法；非氰浸金工艺中，硫代硫酸盐法因浸出剂无毒且价廉、浸金速率快等优点，被广泛认为是最具潜力的非氰浸金方法。但该技术一直存在硫代硫酸盐消耗高的问题，导致工艺成本过高，难以实行工业化推广。
FeS2+O2→FeS+SO2 (1)
3FeS2+8O2→Fe3O4+6SO2 (2)
4FeS2+11O2→Fe2O3+8SO2 (3)
综上所述，为了有效的推进硫化物金矿工业化进程，针对目前硫化物金矿浸金工艺普遍存在的技术瓶颈，有必要提供一种环境友好、低能耗以及经济效益显著的浸金新工艺。
发明内容
鉴于上述存在的不足，基于此，本发明提供一种硫化物金矿原位自浸金的方法，解决了上述传统“氧化预处理-直接浸出”工艺的多个方面技术难题。一方面，本发明采用的焙烧预处理硫化物金矿不会排出有毒气体SO2，不仅降低焙烧成本，实现源头减排，具有重要的经济和环境意义，同时高温热应力作用会使得部分硫化物包裹体在一定程度上被破坏，暴露出部分金。另外，采用常压碱性氧化技术处理上述焙烧物料，能够在进一步打开包裹的同时将硫转化成硫代硫酸盐，利用原位生成的硫代硫酸盐实现常压自浸金，避免了采用高压反应釜去打开硫化物包裹体再进行直接浸金，节约了工艺成本。另一方面，采用上述自生成的硫代硫酸盐的自浸液，对硫化物金矿中残留的金进行铜氨催化强化提金，从而整体上获得较高的浸金率。该工艺流程优势显著，不仅设备简单且不排放有毒气体SO2，更为重要的是利用碱性氧化体系自生成的硫代硫酸盐进行原位自浸金和强化提金，从根本上解决硫代硫酸盐消耗高的问题，有利于推进硫代硫酸盐浸金的工业化进程。
为了达到上述目的，本发明提供一种硫化物金矿原位自浸金的方法，包括以下步骤：
步骤1：将硫化物金矿粉在惰性气氛下进行焙烧预处理后，随炉冷却至室温，获得焙烧物料；
步骤2：向焙烧物料加水配成矿浆溶液，再加碱混合均匀后进行常压碱性氧化，获得浸金剂，浸金剂原位浸金后，将其冷却至一定温度，获得含金浸出液；
步骤3：保持含金浸出液的上述冷却温度并向其中加入一定浓度的硫酸铜和氨水后，对含金浸出液中残留的金矿进行强化提金。
依照本发明的一个方面，所述步骤1中，硫化物金矿粉的粒度为-38um占85％以上，硫化物金矿粉中的总硫的含量为25.0～50.5％，硫化物金矿粉中的金的含量为4.1～50.3g/t，硫化物金矿粉中的硫化物包裹金含量占比为30.2～88.4％。
依照本发明的一个方面，所述步骤1中，惰性气体为氮气或氩气，其流量为600～1000mL/min，气体浓度>99.9％。
依照本发明的一个方面，所述步骤1中，焙烧的温度为450～800℃，焙烧的时间为30～120min。
依照本发明的一个方面，所述步骤1中，冷却的时间为0.5～2h、冷却的气氛为氮气或氩气，气体流量为500～1200mL/min。
依照本发明的一个方面，所述步骤2中，所述矿浆溶液的液固质量比3～10:1；其中，碱为氢氧化钠溶液，浓度为0.8～1.4mol/L；常压碱性氧化过程中，氧气浓度为50～99.9％。
依照本发明的一个方面，所述步骤2中，浸金剂原位浸金的温度为40～80℃，时间为8～30h，搅拌强度350～500r/min。
依照本发明的一个方面，所述步骤2中，浸金剂为硫代硫酸根离子，其生成浓度为0.1～0.4mol/L。
依照本发明的一个方面，所述步骤3中，硫酸铜的浓度为0.01～0.03mol/L，氨水浓度为1.2～2.2mol/L、液固质量比3～5:1，pH为9.5～10.5。
依照本发明的一个方面，所述步骤3中，强化提金的浸出温度与含金浸出液的最终冷却温度相同，且温度为20～50℃，浸出时间为6～12h，搅拌强度300～550r/min。
本发明的有益效果：
(1)本发明焙烧预处理采用惰性气体焙烧破坏硫化物金矿颗粒表面，增大孔隙结构有利于提高后续氧化浸出动力学，且硫不会以有毒气体SO2的形式排出，实现源头减排，同时降低焙烧工艺成本，具有重要的经济和环境意义。
(2)本发明采用常压碱性氧化浸出，不仅工艺设备简单、成本低、安全、工艺过程易控，更为重要的是，不仅能够将硫化物金矿中的硫转化成有用的浸金剂-硫代硫酸盐，同时利用焙烧预处理和常压碱性氧化使得硫化物包裹金被暴露出来，使得该体系下自生成的硫代硫酸盐实现原位自浸金，解决了“传统氧化预处理”硫化物金矿所带来的工艺能耗高和环境污染严重等弊端；本发明实现了该类金矿资源的清洁高效综合利用。
(3)本发明采用“焙烧预处理-原位自生成的硫代硫酸盐”进行原位自浸金和残留金矿铜氨催化强化提金时，无需外加硫代硫酸盐进行提金，故解决了硫代硫酸盐消耗高的问题。此外，该体系所生成的硫代硫酸盐也能很好的适用于其他类型金矿的浸出，适用范围较广，从源头上节约了直接浸金工艺阶段的成本，具有重要意义。
附图说明
图1为本发明的一种硫化物金矿原位自浸金的方法的工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明更加容易理解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另有定义，下文所用专业术语和本领域专业技术人员所理解的含义一致；除非特殊说明，本文所涉及的原料、试剂均可从市场购买，或通过公知的方法制得。
本申请的粒度为-38um占85％以上”为专业术语，表示矿石粒度小于38um的含量为85％以上。本申请的“总硫的含量”为矿中硫的质量百分数。
一种硫化物金矿原位自浸金的方法，其工艺流程图如图1所示，包括以下步骤：
步骤1：将硫化物金矿粉在惰性气氛下进行焙烧预处理后，随炉冷却至室温，获得焙烧物料。优选的，硫化物金矿粉的粒度为-38um占85％以上，硫化物金矿粉中的总硫的含量为25.0～50.5％，硫化物金矿粉中的金的含量为4.1～50.3g/t，硫化物金矿粉中的硫化物包裹金含量占比为30.2～88.4％。优选的，惰性气体为氮气或氩气，其流量为600～1000mL/min，气体浓度>99.0％。优选的，焙烧的温度为450～800℃，焙烧的时间为30～120min。优选的，冷却的时间为0.5～2h、冷却的气氛为氮气或氩气，气体流量为500～1200mL/min。
步骤2：向焙烧物料加水配成矿浆溶液，再加碱混合均匀后进行常压碱性氧化，获得浸金剂，浸金剂原位浸金进行提金后，将其冷却至一定温度，获得含金浸出液；优选的，所述矿浆溶液的液固质量比3～10:1；其中，碱为氢氧化钠溶液，浓度为0.8～1.4mol/L；常压碱性氧化过程中，氧气浓度为50～99.9％。优选的，浸金剂原位浸金的温度为40～80℃，时间为8～30h，搅拌强度350～～500r/min。优选的，浸金剂为硫代硫酸根离子，其生成浓度为0.1～0.4mol/L。优选的，上述含有硫代硫酸盐的浸出液冷却温度为20～50℃。
步骤3：保持含金浸出液的上述冷却温度并向其中加入一定浓度的硫酸铜和氨水后，对含金浸出液中残留的金矿进行强化提金。优选的，硫酸铜的浓度为0.01～0.03mol/L，氨水浓度为1.2～2.2mol/L、液固质量比3～5:1，pH为9.5～10.5。优选的，强化提金的浸出温度与含金浸出液的温度相同，且温度为20～50℃，浸出时间为6～12h，搅拌强度300～550r/min。
实施例1
某硫化物金矿的粒度为-38um占90％，其中总硫的含量为40.3％，金的含量为7.6g/t，其中硫化物包裹金占比为86.1％，其余的金均以单生体和连生金形式存在。将上述粒度的硫化物金矿粉置于电加热管炉内，首先从进气口引入800mL/min的氮气进行空气置换，排净空气后；将物料随炉升温至710℃开始计时，同时将氮气流量保持至800mL/min，持续反应时间为65min。上述焙烧反应终止时，增大气体流量至1200mL/min，使焙烧物料随炉冷却，冷却时间为2h，取出后密封保存样品。
将所得焙烧物料和一定体积的水配成矿浆溶液(液固质量比6:1)，并加入摩尔浓度为0.8M的NaOH混合均匀，在浸出温度为70℃、浸出时间为22h、氧气浓度为90％以及搅拌强度为450r/min的条件下进行常压碱性氧化浸出。将上述的常压碱性氧化浸出液冷却至25℃，获得含金浸出液；其中，含金浸出液中硫代硫酸根离子浓度经碘液法滴定后约为0.23mol/L。
将上述冷却后的含金浸出液(25℃)配入一定浓度的硫酸铜和氨水形成浸出液，并对其中残留的金矿进行强化提金，浸出温度为25℃，浸出时间为10h，浸出液中硫酸铜浓度为0.02mol/L、浸出液中氨水浓度为1.8mol/L，液固质量比4:1，搅拌强度300r/min，pH控制在9.8～10.2。计算所得上述工艺获得金的总浸出率为80.3％。
实施例2
某硫化物金矿的粒度为-38um占92.6％，其中总硫的含量为38.2％，金的含量为15.3g/t，其中硫化物包裹金占比为75.8％，其余的金均以单生体和连生金形式存在。将上述粒度的硫化物金矿粉置于电加热管炉内，首先从进气口引入1000mL/min的氩气进行空气置换，排净空气后；将物料随炉升温至650℃开始计时，同时将氮气流量保持至1000mL/min，持续反应时间为60min。上述焙烧反应终止时，维持氩气流量1000mL/min，使焙烧物料随炉冷却，冷却时间为2h，取出后密封保存样品。
将所得焙烧物料和一定体积的水配成矿浆溶液(液固质量比8:1)，并加入摩尔浓度为1.0M的NaOH混合均匀，在浸出温度为60℃、浸出时间为26h、氧气浓度为80％以及搅拌强度为450r/min的条件下进行常压碱性氧化浸出，将上述的常压碱性氧化浸出液冷却至30℃，获得含金浸出液；其中，含金浸出液中硫代硫酸根离子浓度经碘液法滴定后约为0.23mol/L。
将上述冷却后含金浸出液(30℃)配入一定浓度的硫酸铜和氨水形成浸出液，并对其中残留的金矿进行强化提金，浸出温度为30℃，浸出时间为8h，浸出液中硫酸铜浓度为0.015mol/L、浸出液中氨水浓度为2.0mol/L，液固质量比3:1，搅拌强度350r/min，pH控制在10.0～10.5。计算所得上述工艺获得金的总浸出率为82.4％。
实施例3
某硫化物金矿的粒度为-38um占91.4％，其中总硫的含量为43.1％，金的含量为8.3g/t，其中硫化物包裹金占比为80.4％，其余的金均以单生体和连生金形式存在。将上述粒度的硫化物金矿粉置于电加热管炉内，首先从进气口引入1000mL/min的氩气进行空气置换，排净空气后；将物料随炉升温至700℃开始计时，同时将氩气流量保持至800mL/min，持续反应时间为65min。上述焙烧反应终止时，维持氩气流量为1000mL/min，使焙烧物料随炉冷却，冷却时间为1.5h，取出后密封保存样品。
将所得焙烧物料和一定体积的水配成矿浆溶液(液固质量比10:1)，并加入摩尔浓度为1.2M的NaOH混合均匀，在浸出温度为80℃、浸出时间为16h、氧气浓度为85％以及搅拌强度为400r/min的条件下进行常压碱性氧化浸出。将上述的常压碱性氧化浸出液冷却至35℃，获得含金浸出液；其中，含金浸出液中硫代硫酸根离子浓度经碘液法滴定后约为0.25mol/L。
将上述冷却后含金浸出液(35℃)配入一定浓度的硫酸铜和氨水形成浸出液，并对其中残留的金矿进行强化提金，浸出温度为35℃，浸出时间为10h，浸出液中硫酸铜浓度为0.02mol/L、浸出液中氨水浓度为2.2mol/L，液固质量比3:1，搅拌强度300r/min，pH控制在10.0～10.5。计算所得上述工艺获得金的总浸出率为80.6％。
实施例4
某硫化物金矿的粒度为-38um占94.4％，其中总硫的含量为26.2％，金的含量为35.1g/t，其中硫化物包裹金占比为68.2％，其余的金均以单生体和连生金形式存在。将上述粒度的硫化物金矿粉置于电加热管炉内，首先从进气口引入1200mL/min的氮气进行空气置换，排净空气后；将物料随炉升温至600℃开始计时，同时将氮气流量保持至1200mL/min，持续反应时间为80min。上述焙烧反应终止时，维持氮气流量持续为1200mL/min，使焙烧物料随炉冷却，冷却时间为2h，取出后密封保存样品。
将所得焙烧物料和一定体积的水配成矿浆溶液(液固质量比10:1)，并加入摩尔浓度为0.8M的NaOH混合均匀，在浸出温度为65℃、浸出时间为24h、氧气浓度为90％以及搅拌强度为350r/min的条件下进行常压碱性氧化浸出。将上述的常压碱性氧化浸出液冷却至30℃，获得含金浸出液；其中，含金浸出液中硫代硫酸根离子浓度经碘液法滴定后约为0.20mol/L。
将上述冷却后含金浸出液(30℃)配入一定浓度的硫酸铜和氨水形成浸出液，并对其中残留的金矿进行强化提金，浸出温度为30℃，浸出时间为8h，浸出液中硫酸铜浓度为0.015mol/L、浸出液中氨水浓度为2.0mol/L，液固质量比3:1，搅拌强度350r/min，pH控制在10.0～10.5。计算所得上述工艺获得金的总浸出率为81.8％。
对比例1
将实施例2的惰性气氛下焙烧预处理替换成氧化焙烧预处理，其它操作和参数与实施例2相同。
其具体为，将所得氧化溶液经固液分离后，经碘液法测得浸出液中不含硫代硫酸盐，其原因在于非惰性气氛下硫化物中硫全部以SO2的形式几乎全部挥发，故第一段浸金率为0。因此，本工艺利用了硫化物金矿中的硫并同步打开了被硫化包裹的金，故对比强化提金工艺，需要外加硫代硫酸钠作为浸金剂，并按照相同浓度配制铜氨溶液，其条件为：浸出温度为30℃、浸出时间为8h、硫代硫酸盐浓度为0.23mol/L、硫酸铜浓度为0.015mol/L、氨水浓度为2.0mol/L、液固质量比3:1、搅拌强度350r/min、pH控制在10.0～10.5。检测溶液中金的浓度，所得金的总浸出率为约为83.4％。
对比例2
将实施例2的常压碱性氧化替换成高压氧化，氧气分压为0.8Mpa，其它参数和操作同实施例2。
高压氧化反应终止时，其中自浸金溶液中硫代硫酸离子浓度约为0.18mol/L，将其所得浸出溶液冷却至30℃，并配入一定浓度的硫酸铜和氨水形成浸出液，并对其中残留的金矿进行强化提金。原位强化浸金条件为：浸出温度为30℃、浸出时间为8h、硫酸铜浓度为0.015mol/L、氨水浓度为2.0mol/L、液固质量比3:1、搅拌强度350r/min、pH控制在10.0～10.5。经计算，上述两段工艺获得金的总浸出率为80.6％。
对比例3
与实施例2的区别是不进行强化提金，其它操作和参数与实施例2相同。
氧化浸出条件为：液固质量比为8：1、碱性物质为NaOH，其用量为1.0M、浸出温度为60℃、浸出时间为26h、氧气浓度为80％以及搅拌强度为450r/min。然后，将所得原位自浸金溶液直接检测其中的硫代硫酸根离子浓度和金的浓度。具体为，经碘液法测得其中硫代硫酸盐浓度为0.23mol/L，并检测溶液中金的浓度，计算原位自浸金的浸出率约为35.9％。
结果分析
由实施例2和对比例1对比可知，本申请的惰性气氛中焙烧预处理通过破坏硫化物金矿颗粒表面，增大孔隙结构，硫不会以有毒气体SO2的形式排出，实现源头减排，同时降低焙烧工艺成本。而对比例1氧化焙烧预处理中的硫化物中硫全部以SO2的形式全部挥发。同时，本申请的惰性气氛中焙烧预处理与对比例1的氧化焙烧预处理能保持相当的金浸出率。
由实施例2和对比例2对比可知，本申请的常压碱性氧化不仅工艺设备简单、成本低、以及工艺设备安全易控制。而对比例2的高压下氧化分解硫化物，虽使得金颗粒暴露于矿物表面，但该技术对设备和材料要求高、工艺成本过高且密闭体系下易产生二次包裹，难以对工艺过程进行精准调控，且高压浸出所用的高压釜具有一定的危险性。同时，本申请的常压碱性氧化与对比例2的高压氧化能保持相当的金浸出率。
由实施例2和对比例3可知，本申请的强化提金无需外加硫代硫酸盐进行提金，且本申请的强化提金在于利用原位生成的浸出液配入铜氨催化剂能显著提升金的浸出率。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本发明公开的技术范围内，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。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种硫化物金矿原位自浸金的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将硫化物金矿粉在惰性气氛下进行焙烧预处理后，随炉冷却至室温，获得焙烧物料；
步骤2：向焙烧物料加水配成矿浆溶液，再加碱混合均匀后进行常压碱性氧化，获得浸金剂，浸金剂原位浸金后，将其冷却至一定温度，获得含金浸出液；
步骤3：保持含金浸出液的上述冷却温度并向其中加入一定浓度的硫酸铜和氨水后，对含金浸出液中残留的金矿进行强化提金。
2.根据权利要求1所述的硫化物金矿原位自浸金的方法，其特征在于，所述步骤1中，硫化物金矿粉的粒度为-38um占85％以上，硫化物金矿粉中的总硫的含量为25.0～50.5％，硫化物金矿粉中的金的含量为4.1～50.3g/t，硫化物金矿粉中的硫化物包裹金含量占比为30.2～88.4％。
3.根据权利要求1所述的硫化物金矿原位自浸金的方法，其特征在于，所述步骤1中，惰性气体为氮气或氩气，其流量为600～1000mL/min，气体浓度>99.9％。
4.根据权利要求1所述的硫化物金矿原位自浸金的方法，其特征在于，所述步骤1中，焙烧的温度为450～800℃，焙烧的时间为30～120min。
5.根据权利要求1所述的硫化物金矿原位自浸金的方法，其特征在于，所述步骤1中，冷却的时间为0.5～2h、冷却的气氛为氮气或氩气，气体流量为500～1200mL/min。
6.根据权利要求1所述的硫化物金矿原位自浸金的方法，其特征在于，所述步骤2中，所述矿浆溶液的液固质量比3～10:1；其中，碱为氢氧化钠溶液，浓度为0.8～1.4mol/L；常压碱性氧化过程中，氧气浓度为50～99.99％。
7.根据权利要求1所述的硫化物金矿原位自浸金的方法，其特征在于，所述步骤2中，浸金剂原位浸金的温度为40～80℃，时间为8～30h，搅拌强度350～500r/min。
8.根据权利要求1所述的硫化物金矿原位自浸金的方法，其特征在于，所述步骤2中，浸金剂为硫代硫酸根离子，其生成浓度为0.1～0.4mol/L。
9.根据权利要求1所述的硫化物金矿原位自浸金的方法，其特征在于，所述步骤3中，硫酸铜的浓度为0.01～0.03mol/L，氨水浓度为1.2～2.2mol/L、液固质量比3～5:1，pH为9.5～10.5。
10.根据权利要求1所述的硫化物金矿原位自浸金的方法，其特征在于，所述步骤3中，强化提金的浸出温度与含金浸出液的冷却后的温度相同，且温度为20～50℃，浸出时间为6～12h，搅拌强度300～550r/min。
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