難處理金礦預(yù)處理技術(shù)

難處理金礦預(yù)處理技術(shù)第1頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四難處理金礦的預(yù)處理技術(shù)第2頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四1.難處理金礦資源的概述第3頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四1.1難處理金礦的定義

難處理金礦是指不經(jīng)過預(yù)處理時(shí)，采用傳統(tǒng)的氰化法直接提金不能得到滿意的金浸出率的礦石和精礦，其氰化浸金率通常小于80%。1.2難處理金礦的分類微細(xì)浸染型金礦：金以顯微或次顯微甚至晶格金的形式分散（浸染）于毒砂、黃鐵礦等硫化礦物中，阻止了金粒與浸金試劑有效接觸。碳質(zhì)金礦：該類金礦中含有一定數(shù)量的有機(jī)碳及無機(jī)碳。在金浸出時(shí)，金被礦石中的活性碳從溶液中“劫持”。復(fù)雜多金屬硫化礦型金礦：常與銅、鋅、銻、汞等硫化礦物及其氧化礦物共生，而這些復(fù)雜多金屬硫化礦難以經(jīng)濟(jì)地分選出單一硫化精礦。第4頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四1.3難處理金礦資源的現(xiàn)狀

隨著金礦資源的開發(fā)利用，易處理金礦資源日益減少，難處理金礦成為了黃金生產(chǎn)的重要原料。目前，難處理金礦的金儲(chǔ)量占世界金儲(chǔ)量的60%，世界黃金總產(chǎn)量的1/3左右是產(chǎn)自難處理金礦，這一比例今后還將進(jìn)一步增高。在我國，已探明的黃金儲(chǔ)量中，有30%為難處理金礦。因此，如何提高難處理金礦的金產(chǎn)量是今后提金的重要研究方向。

第5頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四原因舉例礦物學(xué)金細(xì)粒包裹，不易與浸出液接觸；存在有機(jī)碳和粘土礦物，形成“劫金”。如含硫砷金礦中的金被黃鐵礦和砷黃鐵礦包裹，很難與氰化物作用?；瘜W(xué)金礦中含干擾氰化的雜質(zhì)，氰化時(shí)與氰化物作用，消耗氰化物、氧和堿。如含鐵礦物在金粒上有氫氧化鐵膜，阻礙金溶解。電化學(xué)金與碲、鉍、銻等導(dǎo)電礦物形成化合物，鈍化金陰極溶解。如在氰化過程中，金屬硫化礦物與金粒接觸，引起金的溶解鈍化。1.3金礦石難處理的原因第6頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四2.焙燒氧化法第7頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四定義焙燒氧化法是通過焙燒金礦，破壞包裹金的組織從而使金裸露，大大提高金浸出率的一種有效方法。國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀焙燒氧化工藝作為難處理金礦的預(yù)處理已有近百年的歷史。該工藝特別適用于含硫砷較高的金精礦中金的回收。自1920年前后在生產(chǎn)上應(yīng)用以來，焙燒法工藝在國外迅速發(fā)展。20世紀(jì)80年代初，我國開始了對(duì)焙燒氰化浸出工藝的研究，并于1987年投入工業(yè)化生產(chǎn)。焙燒氧化法第8頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四含硫砷金礦焙燒工藝原理

含硫砷金礦焙燒時(shí)，隨著條件的變化（如溫度，氣氛，礦物組合的不同），可能發(fā)生下列化學(xué)反應(yīng)：3FeS2+8O2=Fe3O4+6SO2↑4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2↑在氧氣不足和450℃左右的條件下，毒砂中的砷以硫化物或氧化物的形式轉(zhuǎn)入到氣相中：3FeAsS=FeAs2+2FeS+AsS↑12FeAsS+29O2=4Fe3O4+3As4O6↑+12SO2↑在有氧和毒砂與黃鐵礦共存的情況下，毒砂和黃鐵礦中的砷和硫以As4S4和SO2的形式升華：16FeAsS+12FeS2+45O2=14Fe2O3+4As4S4↑+24SO2↑

第9頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四焙燒氧化法的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)該工藝處理速度快適應(yīng)性較強(qiáng)操作費(fèi)用較低綜合回收效果好缺點(diǎn)在焙燒過程產(chǎn)生大量的SO2，As2O3等有毒氣體，污染環(huán)境工藝要求嚴(yán)格，工藝流程長設(shè)備投資大，對(duì)于中小黃金礦山難以推廣應(yīng)用第10頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四主要的焙燒氧化法傳統(tǒng)焙燒氧化法微波焙燒氧化法循環(huán)沸焙燒氧化法固化焙燒氧化法雙層球團(tuán)焙燒氧化法第11頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四2.1傳統(tǒng)焙燒氧化法根據(jù)金礦石含砷的高低，可采用一段焙燒法或二段焙燒法。對(duì)于黃鐵礦型金礦石(或精礦)和炭質(zhì)金礦石(或精礦)，由于含砷低，焙燒的目的是脫除硫和碳，故選用一段焙燒法為宜，焙燒溫度一般為650~750℃。南非的JMS金礦采用一段沸騰焙燒處理精礦，焙燒溫度為650℃，處理量1200t/d。大多數(shù)難處理金礦除含砷外，還含有相當(dāng)數(shù)量的硫。由于砷和硫的升華溫度相差較大，宜采用二段焙燒法脫除。第一段在較低溫度下(450～550℃)弱氧化氣氛或中性氣氛中焙燒脫砷，砷黃鐵礦和黃鐵礦轉(zhuǎn)換成磁鐵礦和磁黃鐵礦。第二段在較高溫度(650～750℃)、強(qiáng)氧化氣氛中氧化硫和碳，磁鐵礦和磁黃鐵礦轉(zhuǎn)換成赤鐵礦。第12頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四2.2循環(huán)沸騰焙燒氧化法

循環(huán)沸騰焙燒法實(shí)質(zhì)上是一種流態(tài)化焙燒技術(shù)，使金礦物料在上升氣流作用下懸浮湍動(dòng)，容易混合，傳熱和傳質(zhì)速率很高，床層溫度均勻一致。精礦入爐后先與已經(jīng)部分利用的空氣接觸，因此氧濃度不高，有利于脫砷；隨著物料在爐內(nèi)運(yùn)動(dòng)，逐步與富氧的空氣接觸進(jìn)行脫硫。

常規(guī)沸騰焙燒也有其限制因素。沸騰層處于穩(wěn)定狀態(tài)，即上升的氣流速度較低，沸騰層具有確定的層表面和有限的固體攜帶量。因?yàn)樵龈邭饬魉俣葧?huì)引起物料損失；氣流速度太低又導(dǎo)致層料不沸騰，故穩(wěn)定態(tài)沸騰系統(tǒng)對(duì)物料粒度和氣流速度均很敏感，因此給料粒度和生產(chǎn)能力被限制在了一個(gè)很窄的范圍內(nèi)。第13頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四第14頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四2.3固化焙燒氧化法

固化焙燒是利用原料中的碳酸鹽或添加適量的鈣鹽或鈉鹽，與硫化物氧化產(chǎn)生的SO2、As2O3等反應(yīng)，使砷、硫固定于焙砂中，從而大大減少了環(huán)境污染。常用的固定劑有：氧化鈣、氫氧化鈣、碳酸鈉、氫氧化鈉、氯化鈉、氯化鎂、碳酸鎂等。

第15頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四加鈣鹽焙燒

采用氧化鈣、氫氧化鈣固硫砷試劑進(jìn)行焙燒預(yù)處理，稱為加鈣鹽焙燒。焙燒過程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為：加鈉鹽焙燒采用碳酸鈉、氫氧化鈉、氯化鈉等鈉鹽為固定劑進(jìn)行焙燒，稱為加鈉鹽焙燒。加碳酸鹽焙燒的基本原理為：2FeAsS+5Na2CO3+7O2=Fe2O3+2Na3AsO4+2Na2SO4+5CO22FeS2+4Na2CO3+15/2O2=Fe2O3+4Na2SO4+4CO2第16頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四2.4雙層球團(tuán)焙燒氧化法雙層球團(tuán)焙燒法，即將含硫砷金精礦造成球核之后，將硫砷固化劑（氫氧化鈣）連續(xù)均勻覆蓋在含硫砷金精礦球核表面，形成具有一定厚度包裹層的雙層球團(tuán)，在焙燒過程中產(chǎn)生的As2O3、SO2將會(huì)被固化劑固化在包裹層，且副產(chǎn)物也會(huì)殘存于包裹層之中，后續(xù)將球核與包裹層剝離，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)硫砷與金的有效分離。第17頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四雙層球團(tuán)焙燒氧化法實(shí)驗(yàn)流程圖第18頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四2.5微波焙燒氧化法微波能夠加熱大多數(shù)有用礦物，而不加熱脈石礦物，因而在有用礦物和脈石礦物之間會(huì)形成明顯的局部溫差，從而使它們之間產(chǎn)生熱應(yīng)力，當(dāng)這種熱應(yīng)力達(dá)到一定的程度時(shí)，就會(huì)在礦物之間的界面上產(chǎn)生裂縫，裂縫的產(chǎn)生可以有效地促進(jìn)有用礦物的單體解離和增加有用礦物的有效反應(yīng)面積。

微波加熱具有傳統(tǒng)加熱方式無法比擬的優(yōu)點(diǎn)：

加熱速度快，微波同時(shí)作用于礦石的中心及表面，內(nèi)外一起加熱，不需熱傳導(dǎo)。選擇性加熱物料，升溫速率快，加熱效率高。當(dāng)用微波加熱代替?zhèn)鹘y(tǒng)加熱時(shí)，熔煉和其它高溫化學(xué)反應(yīng)可以在十分低的溫度下進(jìn)行，即微波加熱具有降低化學(xué)反應(yīng)溫度的作用。第19頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四

（1）焙燒爐型的選擇，不斷改進(jìn)優(yōu)化焙燒爐；（2）實(shí)現(xiàn)低溫焙燒，以降低成本，易控制過程(如過燒等問題)；（3）為了符合環(huán)保要求，不斷研究固化焙燒等無污染焙燒，使雙層球團(tuán)焙燒法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化；（4）為了降低藥劑消耗及提高脫砷硫率，繼續(xù)開發(fā)新添加劑；（5）微波焙燒具有潛在的應(yīng)用價(jià)值，加強(qiáng)對(duì)其工業(yè)化方面的研究。焙燒氧化法研究方向第20頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四3.加壓氧化法第21頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四加壓氧化法在加壓容器內(nèi)，控制一定的溫度和壓力，對(duì)難處理金礦（包括金礦石、金精礦）進(jìn)行預(yù)處理，使硫化礦氧化，并將氧化解離出來的重金屬和硫酸鹽除去，然后采用氰化或其他浸金的方法進(jìn)行浸取。定義分類

根據(jù)使用的介質(zhì)的不同，加壓氧化法可以分為酸性加壓氧化和堿性加壓氧化兩大類。第22頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四主要化學(xué)反應(yīng)4FeS2+15O2+2H2O→2Fe2(SO4)3+2H2SO42FeAsS+7O2+H2SO4+2H2O→2H3AsO4+Fe2(SO4)32H3AsO4+Fe2(SO4)3+4H2O→2FeAsO4·H2O↓+3H2SO4Fe2(SO4)3+3H2O→Fe2O3↓+3H2SO4Fe2(SO4)3+2H2O→2Fe(OH)SO4↓+H2SO43Fe2(SO4)3+14H2O→2H3OFe3(SO4)2(OH)6↓+5H2SO4可以看出，在高溫（一般在180~225℃)、高壓（1100~3200kPa)和酸性條件下，黃鐵礦和毒砂被分解，生成FeAsO4、Fe2O3、Fe(OH)SO4等沉淀物，它們都較穩(wěn)定，不會(huì)污染水和空氣。酸性第23頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四4FeS2+15O2+16Na2CO3+14H2O→4Fe(OH)3+8Na2SO4+16NaHCO32FeAsS+7O2+10Na2CO3+8H2O→2Fe(OH)3+2Na3AsO4+2Na2SO4+10NaHCO34FeS2+15O2+8CaCO3→2Fe2O3+8CaSO4+8CO2在高溫高壓和堿性介質(zhì)中，黃鐵礦和毒砂也會(huì)分解，生成穩(wěn)定的Fe(OH)3、Na2SO4、Na3AsO4、Fe2O3、CaSO4和NaHCO3等化合物。堿性第24頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四加壓氧化法的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)氧化徹底對(duì)物料成分不太敏感環(huán)境友好預(yù)氧化時(shí)間短生產(chǎn)靈活性更大缺點(diǎn)所用設(shè)備的抗壓、密封和防腐性能要求較高設(shè)備費(fèi)用較貴氰化浸金前需對(duì)氧化礦漿作徹底沖洗與中和處理等。第25頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四工業(yè)應(yīng)用情況國外國內(nèi)在鎳礦山、鉛鋅礦山上已有成功應(yīng)用加壓氧化工藝的實(shí)例，例如金川有色金屬公司、新疆富康鎳冶煉廠、云南瀾滄鉛鋅礦等。但是還未見到在金礦山應(yīng)用的實(shí)例。

15家以上的金礦加壓氧化廠投入運(yùn)行，類型以酸性氧化為主。其中，Mclaughlin金礦位于美國加利福尼亞州，于1985年9月投產(chǎn)，是世界上第一家工業(yè)應(yīng)用壓力氧化法處理難浸金礦石的工廠。此后，巴西、加拿大、巴布亞新幾內(nèi)亞等國也在工業(yè)上成功應(yīng)用。第26頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四加壓氧化法研究的方向（1）高壓釜及其附屬設(shè)備的改進(jìn)（2）兩步浸金法改為一步法,低溫、低壓堿性預(yù)氧化法

高壓釜的內(nèi)襯材料改用聚乙烯纖維、鈦板等材料，輸送礦漿泵、管道、閥門等也用高耐磨、耐蝕合金取代了普通合金，生產(chǎn)費(fèi)用顯著降低，停工維修時(shí)間縮短，并改善了操作人員的工藝控制和安全條件。（3）以硝酸為基礎(chǔ)的加壓氧化工藝

第27頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四4.化學(xué)氧化法第28頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四化學(xué)氧化法

此法也稱為水溶液氧化法，是在常壓下通過添加化學(xué)試劑來進(jìn)行氧化。所用的氧化劑有：臭氧、高錳酸鉀、過氧化物、二氧化錳、氯氣、高氯酸鹽、硝酸、過硫酸（Caro酸）等，主要用于含碳質(zhì)金礦和某些非黃鐵礦類型的硫化物金礦的預(yù)處理?；瘜W(xué)氧化法大都是在酸性介質(zhì)中先氧化破壞硫化礦物的結(jié)構(gòu)，使金的顆粒解離或暴露出來，然后再用氰化法或其他方法提金。由于化學(xué)試劑的價(jià)格較貴，所以化學(xué)氧化法預(yù)處理難浸金礦的成本相對(duì)較高。第29頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四化學(xué)氧化法分類1.硝酸氧化法2.堿性氧化法Nitrox法（加拿大濕法化學(xué)公司Hydrochem）Arseno法（阿辛諾礦冶公司）COAL法（中科院化學(xué)冶金所）HMC法（起源于西澳大利亞）第30頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四4.1硝酸氧化法法

硝酸是黃鐵礦、毒砂和有色金屬硫化物最有效的氧化劑。硝酸氧化法是一種以硝酸作催化劑，在低溫、低壓條件下氧化黃鐵礦和砷黃鐵礦的預(yù)處理方法。方法適用礦種優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)Nitrox法含砷含硫難浸金礦常壓，主要CaCO3工廠設(shè)備投資和生產(chǎn)成本低一半的S會(huì)生成單質(zhì)混入氧化渣而妨礙氰化作業(yè)，并且硝酸無法全部回收利用Arseno法含砷含硫難浸金礦且對(duì)硫含量不敏感浸出過程起主要作用的是亞硝酸，氧化速度快，浸出時(shí)間短，99%以上的硝酸鹽試劑仍可返回工藝過程中循環(huán)使用0.7兆帕的反應(yīng)壓力對(duì)反應(yīng)設(shè)備的材料及操作要求仍較高，而且氧化渣中仍存在單質(zhì)硫?qū)鸬亩伟?，不利于氰化浸出COAL法自含金在5g/t以上的各類型難浸金礦加入結(jié)構(gòu)多極性基團(tuán)的表面活性劑木質(zhì)素磺酸鈉使生成疏松的單質(zhì)硫?qū)樱瑴p弱硫?qū)鸬亩伟F(xiàn)象。對(duì)低品位金礦的處理不具吸引力，而且仍然不能完全解決氧化渣,中單質(zhì)硫的不利影響。第31頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四4.2堿性氧化法

工業(yè)上常用堿浸試劑氨、碳酸鈉、苛性鈉、硫化鈉等來分解難浸礦石中的硫化物，使硫化礦物中的硫、砷、鐵分別被氧化成硫酸鹽、砷酸鹽及赤鐵礦，最終導(dǎo)致硫化物晶體的破壞，使被其包裹的金暴露出來，得以用氰化法回收。由于耗氰化合物Sb2S3能溶解于NaOH堿性溶液中，所以堿性預(yù)氧化法一般用于含銻低硫金礦的處理。

堿性介質(zhì)中預(yù)處理難浸金礦有作業(yè)溫度低，設(shè)備腐蝕輕，F(xiàn)e能氧化成Fe2O3進(jìn)入渣中等優(yōu)點(diǎn)。但是由于一般都會(huì)伴生在金礦中的砷黃鐵礦和黃鐵礦在常溫常壓堿性溶液中很難分解，所以堿性預(yù)處理法在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中較少見。第32頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四化學(xué)氧化法研究的方向

化學(xué)氧化法預(yù)處理難浸金礦目前雖然還沒有大規(guī)模地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，但從其操作條件溫和，反應(yīng)速度快，設(shè)備和生產(chǎn)投資費(fèi)用較低，環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)來看，化學(xué)氧化法有著廣闊的發(fā)展前景，是難浸金礦處理技術(shù)的主要發(fā)展方向之一。第33頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四5.其他氧化法第34頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四其他方法5.1機(jī)械化學(xué)法

機(jī)械化學(xué)（mechanochemistry）最早發(fā)源于同生理機(jī)能有關(guān)的生物化學(xué)中機(jī)械運(yùn)動(dòng)能與化學(xué)能的轉(zhuǎn)變，目前主要指通過擠壓、剪切、摩擦等手段，對(duì)物質(zhì)施加機(jī)械能，從而誘發(fā)其物理化學(xué)性質(zhì)變化，使物質(zhì)與周圍環(huán)境中的固體、液體、氣體發(fā)生化學(xué)變化的現(xiàn)象。隨著機(jī)械行業(yè)的發(fā)展，各種高能研磨設(shè)備的不斷出現(xiàn)使機(jī)械化學(xué)在金屬合金化、有機(jī)合成、化合物