金精矿焙烧预处理冶炼技术--11-13章问题(南君芳改)

11炭吸附法提取金11.1概述炭吸附法提金统称为炭浆法，就是将活性炭投入氰化尾矿中，将已溶解在溶液中的金吸附到活性炭上，再从活性炭上提取金的方法。用活性炭从氰化浸出液中提取金银，早在十九世纪末已有研究。上世纪30年代后期，进行了较为原始的炭浆法提金、热氰化物溶液解吸载金炭的试验。直到1952年美国矿业局扎德拉(J.B.Zadra)等研究成功了用热氰化钠-氢氧化钠混合溶液解吸载金炭，电解法从解吸液中连续电积回收金银，奠定了现今的活性炭从氰化介质中提取金银的基础。随后，建造了一个小型炭浆法提金车间，用扎德拉法对载金达1370g/t左右的炭进行解吸-电积法回收金，贫炭返回吸附。60年代末，用炭柱法处理低品位金银矿的堆浸液获得成功。1973年美国投产了霍姆斯泰克(Homestake)炭浆厂，正式开始了活性炭提金的工业生产。其后，研制成功了加压高温解吸工艺和炭浸工艺等。目前，活性炭提金不仅有诸多行之有效的工艺可供选用，而且它已成为世界范围内普遍采用的一种主要提金方法。炭浆法保留了常规氰化法（CCD）中浸出的主体工序，取消了液固分离和锌沉淀这两个后续工序，代之炭吸附、解吸和电解，从根本上解决了传统氰化法存在的问题。炭浆法即在氰化浸出的同时，进行活性炭吸附，提高金的浸出率。其流程包括：浸前洗矿脱药除杂，炭浆吸附、湿法冶金工艺，金精粉由调浆槽经旋流器分离，一部分细矿进入浓密机洗矿浓缩为42～45%左右，一部分粗矿进入球磨机细磨，矿浆经浓密机洗矿后进入碱浸槽碱浸，碱浸除杂后通过调浆、调碱再经碱浸槽进入浸出槽进行浸出作业，再进入浸出吸附槽用椰子壳制成的活性炭吸附，得出最终产品载金炭。浸出后的尾矿经压滤分离，滤液进行酸化处理回收CN-和残留的Au、Ag、Cu等贵金属。矿渣调浆后进入浓密机进行浸后洗矿，然后经浮选车间回收Au、Ag、Cu、Pb等部分未浸出金属，浮选后尾矿经压滤后排入渣场，滤液排入中和曝气池与酸化酸性废水经深度处理后达标排放，载金炭中金的以解析、电解、酸洗等方法回收获得。解析用高浓度氰化物、高碱度，通过高温高压将载金炭中的金解析下来，再将解析下来的溶液送电解回收。电解槽以2钢棉为阴极、不锈钢为阳极，使金吸附在钢棉上，解析后的活性炭用盐酸洗涤，除去碳酸钙以及其他杂质再用。11.1.1炭浆法的生产流程调浆底流调浆浮选2#压滤滤渣滤液滤渣载金炭电解析贵液置换冶炼废水溢流金精粉调浆分级球磨一级浓缩细粒粗粒碱浸调浆氰化1#压滤滤液酸化底流中和浓密机浓密机溢流外排图11-1炭浆法生产流程11.1.2炭浆法提金原理炭浆法或炭浸法提金工艺的核心是活性炭对金的吸附作用，活性炭理化性能的掌握和选择是炭浆法提金的关键。炭浆法的优点：省去了矿浆的洗涤和液固分离，直接使用粒状活性炭从矿浆中吸附金，使工业生产过程简化，效率明显提高，设备和基建投资大减，生产成本下降。一般情况下炭浆法可节省投资25～50%，生产成本下降5～35%。活性炭是一种吸附剂，它具有独特的孔隙结构和极大的表面积、一定的机械强度、耐酸、耐碱、化学稳定性、耐热等性能，广泛地用于工业、农业和日常生活的多个领域。3活性炭的种类及性质，对于从含金氰化物介质中回收金的影响很大。选择合适的活性炭则是提取金获得良好指标的重要前提。(1)提金用活性炭的种类及基本性能作为商品的活性炭，一般有粉状活性炭和粒状活性炭。炭浆法提金工艺的活性炭是粒状活性炭，由于吸附了金的载金炭是用筛子将其从矿浆过滤出来的，因而对炭的粒度有一定的要求，以保证矿浆中活性炭的有效筛子等设备的有效使用。炭浆厂目前使用的活性炭的粒度多在20目（即0.8mm）以上。提金用的活性炭一般为物理法(即水蒸法)制造。其活化阶段包括低温（400℃以上)条件下脱除水分和热分解去掉挥发水分并炭化而形成炭结晶体的过程，以及在900℃较高温度下炭与水煤气(水蒸气、二氧化碳气、空气或它们混合物)反应而实现蒸气活化过程。经过这样处理，使每粒活性炭都有良好的内孔结构，从而形成了活性炭所具有的对金吸附的特殊性质，即巨大而丰富的表面积和孔隙度。一般的活性炭都有600～1500m2/g的表面积，面积越大孔隙度越高，则炭表面吸附某些分子和离子的机率就越多。可以说，活性炭的活性主要取决于它的孔隙度和其内部表面积的大小以及官能团的性质。(2)活性炭的活性及强度活性炭适当的硬度指标，不仅可保证炭能经受吸附过程中强烈的磨擦，而且也是维持较高活性的基础。大量的实践表明，炭的活性越高，就变得越软，因而越容易磨损，这主要是由于在活化过程中有较多的炭的结构骨架被烧去，因而其密度较低，也较易磨损。研究证明，可以通过对活性炭颗粒的筛分和形状分离后进行密度分离，得到轻组分炭粒和重组分炭粒。易磨损的炭活性高，而且不同的活性炭磨损后性能变坏的程度不同，尤其是在吸金速度方面变化更大。因此，选择活性炭时，应选择耐磨性能较好而且磨损后仍有较高活性的炭，这是至关重要的。11.2磨矿金在矿石中一般与脉石矿物呈包裹或连生状态存在，而氰化浸出则要求金粒达到单体解离或充分暴露，以便于矿石中的金与溶液中的氰化物和氧充分接触，这样，浸出反应才能顺利进行。通常金在矿石中的嵌布粒度很细，要达到氰化浸4出的要求，一般来说，全泥氰化要达到85%～95%-200目，精矿氰化则要达到99%-300目以上。在磨矿过程中，随着矿石颗粒的不断磨细，部分金颗粒也在变小，同时金的形状也由粒状、柱状变为片状，增加了金的比表面积，从而增加了金与氰化物及氧接触的机会，有利于提高金的浸出速度。另外，金粒在不断变形、变细的过程中，也不断暴露出新鲜表面，去掉了对氰化浸出不利的薄膜，也有利于提高金的浸出速度。在磨矿系统中加碱，使某些矿物受到碱浸作用，有助于消除矿浆中有害杂质对浸出的不利影响。在磨矿系统中添加氰化物，由于与氰化物和氧接触的金粒表面多为新鲜表面，所以金的浸出速度往往很高。磨矿系统中的浸出率一般在50%以上。适宜的磨矿细度要通过试验确定。磨矿细度过低，矿石中的金颗粒不能充分解离或暴露，影响金的浸出。磨矿细度过高，不但要增加磨矿成本，而且会使矿浆粘度增大，降低浸出溶液中Au(CN)2-、CN-和O2的扩散速度，从而降低浸出速度，而且还会给后续的浸前浓缩、炭吸附等作业带来不利影响。因此，磨矿细度必须严格控制。11.3氰化浸出及炭吸附炭浆法保留了常规氰化浸出的主体工序，在本篇第二章我们已介绍过，这里不再赘述。炭浆法一般采用5～8段浸出，4～7段吸附，采用空气提升器或提炭泵定时逆流串炭，吸附总时间6～20h，要求磨矿细度为80～95%（-200目），浸出矿浆浓度体积分数为40%～45%，氰化物的质量分数0.03～0.05%，pH值为10.5～11，浸出时间为24～28h。活性炭可以从氰化的清液、浑浊液和矿浆中吸附提取金(银)，但最为重要的是从氰化矿浆中吸附金(银)。其中又分为两种：氰化过程基本结束后加入炭进行吸附的CIP法。氰化开始不久就加入炭，再进行边吸附边浸出的吸附浸出法，即CIL。影响活性炭吸附的工艺参数：5影响吸附过程的基本参数较多，如段数、矿浆及活性炭在吸附系统中的平均停留时间、活性炭加入量、活性炭的工作容量等，而且它们之间又互相影响。因此，在实验和设计中必须参照现有经验，以便获得事半功倍的好效果。（1）活性炭的吸附能力的影响活性炭的吸附能力包括吸附容量和吸附速度，吸附容量决定着生产中使用活性炭量的大小以及金回收系统的规模和操作要求。吸附容量大的炭，达到同样生产指标所需的炭量较少，吸附系统中活性炭的浓度可控制的小一些，有利于炭吸附系统流程的畅通，减少炭和金属量的损失。另外，吸附容量大的炭，载金炭品位可以控制的小一些，有利于炭吸附系统流程的畅通，减少炭和金属量的损失。炭吸附流程的长短取决于活性炭的吸附速度。一般认为，炭的吸附速度是比吸附容量更为重要的活性指标。（2）炭强度的影响炭的强度与炭的活性关系密切。吸附能力低的活性炭一般强度较大，这种炭在炭浆工艺流程中往往表现出较大的抗磨损能力，使得活性炭在强烈的撞击、研磨作用下能够保持较低的损失。活性炭在炭浆工艺流程中随着所选工艺阶段的不同，载金量也是不同的，而且随着炭颗粒逐渐变细，载金量不断升高。因磨损而变细的活性炭极易穿过级间筛随尾矿一同流失。这不仅仅是炭的损失，更大的损失是炭上吸附着大量的金银。因此，千方百计减少活性炭的损失是炭浆工艺管理中一项长期的重要工作。首先，选择活性炭时，不能只简单地依据其吸附能力评价炭的性能，而要充分重视炭的强度，以使炭的磨损和金属流失降到最低限度，其次，在生产中，为防止小于级间筛孔的细粒炭随尾矿流失，一般在吸附系统之后装备一台筛，称为安全筛，其作用是回收从吸附系统中流失的细粒炭。安全筛的筛孔尺寸总是小于级间筛网，但必须保证矿浆能够顺利通过。（3）炭粒度的影响炭浆提金工艺对活性炭的粒度有严格要求。理论上，活性炭粒度越大，其比表面积就越小、活性越低、吸附效率越差。相反，粒度小的活性炭比表面积相对较大、活性较高、吸附能力较强。生产中的细粒活性炭大多是从粗颗粒炭上磨损下来的。如前所述，这部分炭具有高活性、低强度的特点，在流程中继续磨损，很容易随尾矿流失。在工艺上，活性炭与矿浆呈逆向流动，这种流动方式是依靠6级间筛和提炭设备实现的，粒度过细的炭容易堵塞筛网，造成流程不畅通。粒度过粗的炭通过提炭和管路时，产生的磨损量相对较大。炭在矿浆中要达到好的吸附效果，必须使炭与矿浆充分接触。如果炭的粒度不均匀，容易在矿浆中发生偏析，从而会严重影响串炭的均匀性，使不同粒度的炭与矿浆接触的时间不均衡，降低吸附效果。因此，提金用的活性炭粒度不能过大，也不能过小，而且要尽可能均匀。（4）矿浆性质的影响矿浆浓度的大小决定了矿浆的比重和流动性能。活性炭在矿浆中弥散的均匀与否是影响炭吸附效果的一个重要因素。保持活性炭在矿浆中充分弥散的条件是矿浆比重与活性炭比重相等。矿浆浓度过大，其比重大于活性炭的比重，这使活性炭漂浮于矿浆表面。相反，矿浆浓度太小，造成活性炭沉于吸附槽的底部。这两种情况都严重破坏了炭与矿浆的充分接触，降低吸附效率。矿浆中的含泥量和浓缩作业中絮凝剂的添加量对矿浆粘度有决定性影响。矿浆中有机物会被活性炭吸附，占据炭的细孔内表面，降低吸附效率。另外，还会使活性炭的细孔中毒，降低活性炭的吸附性能。pH值对Au(CN)2-配对阳离子在活性炭上的吸附都有影响。当pH10时，活性炭对氰亚金酸盐的吸附较少，而对阳离子吸附较多。因此在有Ca2+、Mg2+存在时，氰亚金酸盐可作为离子被更多地吸附于活性炭上。生产中，pH=11左右时吸附效果最好。当矿石中含有碳质物料时，这些碳质物料在炭浆工艺中会吸附已溶解的金，并随尾矿一起流失，降低金回收率。南非Mintek（政府冶金研究所）进行了一系列研究，试图通过添加某种试剂（如陈旧汽车油、胺类、烷基或芳基磷酸等），使矿石中的碳在氰化浸出之前有效地钝化，使之不再吸附溶解金。研究表明，采用这种方法效果不是很明显。尤其对炭浆工艺来说，不适宜采用这种方法。因为能使矿石中碳质物料钝化的试剂会使吸附系统中的活性炭严重中毒，从而降低活性炭的吸附能力。美国选矿厂用两个平行的炭浆法系列分别处理氧化矿石和碳质矿石，在处理碳质矿石的流程生产成本非常高。（5）充气量的影响一般来讲，金的氰化浸出速度比活性炭吸附速度慢，因此，在炭浆工艺中，吸附系统中浸出作用仍在继续进行，都需要充气。过量的空气鼓入炭吸附系统会7产生一些不良的副作用。空气中的CO2气体进入矿浆，产生CO32-，进而与溶液中的Ca2+、Mg2+等金属离子生成的CaCO3和MgCO3等盐类。新生碳酸盐沉积物沉淀到活性炭颗粒上，会堵塞炭的微孔，降低活性炭的吸附能力。另外，碳酸盐沉积物可在级间筛和管道中结垢，造成堵塞或跑槽。新生的碳酸盐如果遇到BaSO4会迅速形成混合石膏沉积物，对吸附系统造成更为不利的影响。如果炭吸附系统中含氧浓度过高，由于活性炭具有催化作用，将使溶液中的CN-分解，鼓风量太大时，溶液中的部分CN-可能以HCN气体的形式被空气带走，因而造成氰化钠消耗过大。（6）氰化物浓度的影响氰化物浓度是对炭吸附影响较大的参