难处理金矿的预处理(3)-XXXX

第三章难处理金矿的预处理3.1难处理金矿的特征3.2氧化焙烧法3.3固化焙烧法3.4加压氧化法3.5细菌氧化法3.6硝酸氧化法3.1难处理金矿的特征难处理金矿：通常又称为难浸金矿或顽固金矿，是指即使经过细磨也不能用常规的氰化法有效地浸出大部分金的矿石。因此，通常所说的难处理金矿是对氰化法而言的。难处理金矿资源：（1）世界黄金储量2／3以上为难处理矿，黄金总产量的1/3左右是产自难处理金矿;（2）我国已探明的黄金储量中，有30%为难处理金矿1难处理金矿的成矿特征(1)细粒金或次显微金呈包裹或浸染状存在于硫化矿中，这些硫化物通常是黄铁矿、毒砂和磁黄铁矿，甚至大部分金能进入黄铁矿、毒砂的晶格，以超显微金的状态存在。即使将矿石磨得很细，也不能使金解离，金的氰化浸出效果极差。有学者认为这种矿是难处理金矿中最难处理的。(2)金矿石中存在铁和贱金属的硫化物，其分解产物会干扰金的氰化浸出。(3)矿石中存在锑矿物和砷矿物。3.1难处理金矿的特征1难处理金矿的成矿特征(4)金和碲化物共生，如碲化金，使金不能与CN-作用。(5)矿石中存在着优先吸附金(或称劫金)的碳质物（如活性炭、石墨和腐植酸），即在金的氰化过程中，金一旦被浸出即被碳质物吸附，使金不能进入溶液。(6)矿石中存在着能吸附金氰配合物的粘土。3.1难处理金矿的特征2难处理金矿的工艺矿物学特点一般以搅拌氰化浸出率80%作为界限，低于此值者即为难处理金矿石，典型的难处理矿石直接浸出率仅为10-30%3.1难处理金矿的特征3难处理金矿石基本分为三类第一类：含非硫化脉石组分（硅石或碳酸盐）包裹的金矿石。此类矿石中金粒太小，用磨矿无法使之解离，造成氰化液很难与金粒接触；第二类：金被包裹在硫化矿物（黄铁矿和砷黄铁矿）中，即目前最多的一类难浸金矿石。此类矿石通过磨细也不能使包裹的金粒与氰化液接触；第三类：碳质金矿石。这类矿石含有活性炭型的有机碳，浸金时，金氰配合物被上述有机碳从溶液中所“劫持”。3.1难处理金矿的特征4金矿石难浸出原因:（1）包裹。物理包裹、固熔体和化学覆盖膜，造成氰化物不能与金矿物接触；（2）耗氰耗氧物质的存在。砷、铜、锑、铁、锰、镍、钴等金属硫化物和氧化物在溶液中有较高的溶解度，并且大量消耗溶液中的氰化物和溶解氧；（3）劫金物的存在。如碳质物、粘土等劫金物在浸取金时可吸附金的配合物，金被“劫持”；（4）导电矿物的存在。金与碲、铋、锑等导电矿物形成的某些化合物，使金的阴极溶解被钝化。3.1难处理金矿的特征3.2氧化焙烧法适用对象：硫化物包裹型金矿原理：黄铁矿和毒砂经过氧化焙烧，砷和硫被氧化形成As2O3和SO2挥发，生成多孔的焙砂。在有氧气存在的情况下，黄铁矿在450~500℃开始氧化，先形成中间产物FeS，然后再继续氧化：FeS2+O2=FeS+SO2↑3FeS+5O2=Fe3O4+3SO2↑4Fe3O4+O2=6Fe2O3氧化焙烧过程中，毒砂(或称砷黄铁矿)在大约450℃时开始激烈氧化并形成As2O3和FeS：2FeAsS+3/2O2=2FeS+As2O3↑。在600℃以上，FeAsS直接分解：4FeAsS=4FeS+As4↑在有氧气存在的条件下，气态的砷As4氧化：As4+3O2=2As2O3As2O3在457℃时，蒸气压为105Pa，进入气相。3.2氧化焙烧法v焙烧最重要的条件→温度v低于500℃时，黄铁矿的氧化速度慢，焙砂中存在未完全氧化的黄铁矿，金的氰化效果不好；v高于900~950℃，局部熔化，物料结块，得到致密的烧渣，重新将金包裹，氰化效果下降。v合适的焙烧温度为650~750℃。3.2氧化焙烧法v影响焙烧的第二个重要因素→氧化气氛v氧浓度低，硫化物的氧化慢，氧化不完全，使金不能完全暴露；v氧气浓度过高：(1)氧化速度太快，物料内部的温度过高，造成熔结；(2)As2O3易被氧化成As2O5，As2O5与Fe2O3作用形成Fe3(AsO4)2，Fe3(AsO4)2不挥发而留在焙砂中。在随后的焙砂氰化中，砷可能会进入溶液并妨碍氰化贵液的锌置换。在焙烧时，必须使毒砂中的砷进入气相。含砷金精矿焙烧时，应在弱氧化气氛下进行，以保证形成挥发性的As2O3。3.2氧化焙烧法合理的办法——两段焙烧第一段在弱氧化气氛下焙烧脱砷，第二段强氧化气氛下再焙烧，使硫化物完全氧化。目的：得到有利于得到氰化的多孔焙砂3.2氧化焙烧法图含砷金精矿两段沸腾焙烧装置示意图1—加料管；2—一段焙烧炉；3—二段焙烧炉；4—排矿管；5—中间旋风收尘器6—焙砂水冷槽；7—旋风收尘器；8—烟囱3.2氧化焙烧法氧化焙烧-氰化浸出工艺（加拿大有吉安特黄刀和坎贝尔红湖金矿）（1）浮选金矿进入两段焙烧（2）第一段在540℃还原气氛下砷升华（3）第二段在氧化气氛下硫燃烧，多孔焙砂送氰化（4）静电收尘器收集含金烟尘含金砷黄铁矿3.2氧化焙烧法3.3固化焙烧法固化焙烧法：在矿石中添加碱性钙、镁的化合物(或利用矿石本身的钙、镁碳酸盐)使砷、硫在焙烧过程中生成不挥发的砷酸盐和硫酸盐而固定于焙砂中，不会放出As2O3、SO2等有毒气体污染环境。适用对象：适合处理既含砷、硫又含碳的难处理金矿。3.3固化焙烧法以加入Ca(OH)2为例，焙烧过程中发生如下反应：2FeS2+4Ca(OH)2+7.5O2=Fe2O3+4CaSO4+4H2O2FeAsS+5Ca(OH)2+7O2=Fe2O3+2CaSO4+Ca3(AsO4)2+5H2O在650~750℃下，固砷率可达99%以上，固硫率在90%左右。固化焙烧法的主要缺点：（1）需要加入的较多石灰，加入的石灰量常与金精矿量相当，得到的焙砂金品位下降，不利于金的回收。（2）在焙烧过程中伴随有副反应：2FeS2+4Ca(OH)2+5.5O2=Fe2O3+4CaSO3+4H2O2FeS2+4Ca(OH)2+2.5O2=Fe2O3+2CaSO3+2CaS+4H2O2FeS2+3Ca(OH)2+3O2=Fe2O3+2CaSO3+CaS2+3H2OCaS、CaSO3以及多硫化物的形成不利于氰化浸金。3.3固化焙烧法加压氧化法：在加压氧化法的条件下，用湿法冶金的手段分解黄铁矿和毒砂，使细微粒金暴露的方法根据所采用的体系，分为酸性加压氧化法和碱性加压氧化法。3.4加压氧化法1酸性加压氧化酸性加压氧化在硫酸体系中进行，是目前用湿法冶金来分解黄铁矿、毒砂的方法中最成功的一种。原理：在高温、高压、酸性并存在氧气的情况下，黄铁矿和毒砂被氧化分解，精矿中的硫氧化为硫酸盐，砷经过亚砷酸盐氧化为砷酸盐，使被包裹的金暴露。3.4加压氧化法有关反应如下：2FeS2+7O2+2H2O=2FeSO4+2H2SO42FeAsS+5.5O2+H2O=2HAsO2+2FeSO4生成的FeSO4、HAsO2进一步被氧气氧化：2FeSO4+0.5O2+H2SO4=Fe2(SO4)3+H2OHAsO2+0.5O2+H2O=H3AsO43.4加压氧化法在高压、高温、H2SO4存在条件下，生成的Fe3+与黄铁矿和毒砂直接反应：FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O=15FeSO4+8H2SO42FeAsS+13Fe2(SO4)3+16H2O=28FeSO4+13H2SO4+2H3AsO43.4加压氧化法在中等氧化条件和100~160℃，且硫酸和大量硫酸铁存在条件下，黄铁矿和毒砂也可能优先氧化生成元素硫：4FeAsS+5O2+4H2SO4=4HAsO2+4FeSO4+4S0+2H2O2FeAsS+7Fe2(SO4)3+8H2O=2H3AsO4+16FeSO4+2S0+5H2SO4FeS2+2O2=FeSO4+S0FeS2+Fe2(SO4)3=3FeSO4+2S03.4加压氧化法加压氧化条件下，其中一部分铁和砷形成砷酸铁沉淀：Fe2(SO4)3+2H3AsO4=2FeAsO4+3H2SO4多余的Fe3+水解，以碱式硫酸铁或赤铁矿或黄钾铁矾的形式沉淀：Fe2(SO4)3+2H2O=2Fe(OH)SO4+H2SO4Fe2(SO4)3+3H2O=Fe2O3+3H2SO43Fe2(SO4)3+14H2O=2H3OFe3(SO4)2(OH)6+5H2SO43.4加压氧化法图含金砷黄铁矿精矿酸性加压氧化处理工艺流程3.4加压氧化法精矿磨矿给矿预处理酸性加压氧化逆流洗涤底流炭浆氰化载金炭尾浆载金炭解析-再生贵液电积金泥熔铸合质金洗液中和处理石灰石石灰空气渣尾矿场制氧车间木质素磺酸钠絮凝剂氰化钠活性炭O2冷却水高压蒸汽加压氧化设备：多隔室卧式高压反应釜影响酸性加压氧化的关键因素控制合适的氧化条件和温度氧化条件较温和时，氧化过程中可以生成元素硫，元素硫的熔点为118℃，熔融的元素硫是多种硫化物的有效捕收剂，也能捕集金，因此熔融硫会包裹未反应的硫化物，妨碍硫化物的完全氧化，包裹金粒，阻碍金的氰化浸出，使得氰化过程中氰化物和O2消耗量增大。3.4加压氧化法影响酸性加压氧化的关键因素控制合适的氧化条件和温度避免元素硫生成的措施：提高氧化过程温度目的：使硫化物完全氧化成硫酸盐，同时也使以中间产物形式存在的元素硫氧化。2S0+3O2+2H2O=2H2SO4温度控制：高于160℃，最好高于175℃3.4加压氧化法3.4加压氧化法2碱性加压氧化法适用对象：碱性矿物占多数的矿石，一般应采用碱性氧化法，如脉石矿物原理：在碱性介质中加压氧化时，砷和硫转入溶液中，铁留在渣中。反应：4FeS2+16NaOH+15O2=2Fe2O3+8Na2SO4+8H2O2FeAsS+10NaOH+7O2=Fe2O3+2Na2SO4+2Na3AsO4+5H2O3加压氧化工艺对非酸性加压氧化的理论研究尚不够完善，主要集中在酸性加压氧化。氧化前的预处理：①用硫酸将原矿或浮选精矿中的碳酸盐分解；②保证足够高的酸起始浓度，以利于加快起始氧化速度。加压氧化：在高压釜中进行，使硫化物和砷化物氧化成对氰化无害的硫酸盐和砷酸盐。氧化后矿浆的洗涤：目的是在金回收之前，除去耗氧物质和可能形成泥渣的铅、铁等。洗涤作业通常是在浓密机和过滤机中进行。洗涤液的中和处理：用石灰将调pH值至10~11左右，使金属离子以相应的氢氧化物、水合氢氧化物和砷酸盐的形式沉淀。金的回收：加压氧化后，金的回收通常采用常规的氰化浸出。3.5加压氧化法3.5细菌氧化法细菌氧化(又称微生物氧化)：利用细菌氧化矿石中包裹了金的硫化物和砷化物，而将金裸露出来的一种预处理方法。同上pH1.1-5.0，温度45-96℃，氧化对象同上嗜酸嗜热的硫叶菌属从硫化矿、混合精矿、火法冶炼废渣中浸出金属，煤及原油脱硫pH1.4-3.5，温度5-35℃，氧化硫化物，S和Fe2+硫杆菌钩端螺旋菌氧化亚铁硫杆菌氧化硫硫杆菌氧化亚铁钩端螺旋菌可能应用领域工作条件及氧化对象微生物表难浸金矿微生物预氧化所涉及的主要微生物3.5细菌氧化法1所使用的细菌2细菌氧化含金硫化矿的机理最适宜的细菌：氧化亚铁硫杆菌机理：氧化亚铁硫杆菌为化学自养菌，以硫化物、元素硫、硫酸亚铁、硫代硫酸盐及其它低价硫化合物氧化过程中释放出的能量为能源，并以空气中的CO2为养分合成菌体进行繁殖。生长条件：（1）适应于在含金属的强酸溶液中生活（2）生长的pH范围为1.5~4.0，最佳pH为1.7~2.4（3）最佳温度为28~35℃（4）在培养及使用过程中，必须有氧气存在3.5细菌氧化法1.直接作用：微生物分解的酶对硫化矿物催化氧化溶解，暴露金粒；44322423422224FeSOAsO4HO6H13O4FeAsSSO2HSO4FeO2H15O4FeS+¾¾®¾+++¾¾®¾++微生物微生物）（4244322342o43422SOH4FeSOAsOH2OH4O6SOFe2FeAsSS23FeSOSOFeFeS++─→─++++─→─+）（）（4222o23422424SOH2OH2O32SOH2SOFe2OSOH24FeSO¾¾®¾+++¾¾®¾++微生物微生物）（2.间接作用：微生物参与氧化生成的Fe3+作为氧化剂再使硫化矿物氧化溶解，暴露金粒；3、细菌氧化预处理作用方式：直接作用和间接作用3.5细菌氧化法