高砷金矿脱砷预处理技术进展_周源

S e r i e s N o .392F e b r u a r y 2009

金 属 矿 山M E T A LM I N E 总第392期

2009年第2期

周　源(1954—),男,江西理工大学资源与环境工程学院,教授,341000江西省赣州市。

高砷金矿脱砷预处理技术进展

周　源　田树国　刘亮

(江西理工大学)

摘　要　介绍了氧化焙烧预处理、湿法化学预处理、细菌氧化预处理等预处理技术在高砷金矿脱砷方面的进展,指出加压氧化法、氯化法、细菌氧化法及联合工艺是高砷金矿脱砷预处理技术今后的重要发展方向。

关键词　高砷金矿　脱砷预处理　砷黄铁矿

P r o g r e s s i nt h e P r e t r e a t m e n t T e c h n o l o g y f o r A r s e n i c R e m o v a l f r o m H i g h A r s e n i c G o l dO r e

Z h o u Y u a n T i a n S h u g u o L i u L i a n g

(J i a n g x i U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y )

A b s t r a c t T h e p a p e r p r e s e n t s t h e p r o g r e s s i nt h ep r e t r e a t m e n t t e c h n o l o g y f o r a r s e n i c r e m o v a l f r o m h i g h a r s e n i cg o l d o r e s s u c ha s o x i d a t i o n -r o a s t i n g p r e t r e a t m e n t ,w e t c h e m i c a l p r e t r e a t m e n t a n db a c t e r i a l o x i d a t i o np r e t r e a t m e n t .I t i s p o i n t e d o u t t h a t p r e s s u r i z e do x i d a t i o n ,c h l o r i n a t i o n ,b a c t e r i a l o x i d a t i o n a n dc o m b i n e d p r o c e s s e s a r e t h e i m p o r t a n t d e v e l o p m e n t o r i -e n t a t i o nf o r t h e p r e t r e a t m e n t t e c h n o l o g y f o r a r s e n i c r e m o v a l f r o m h i g ha r s e n i c g o l do r e s .

K e y w o r d s H i g ha r s e n i c g o l d o r e s ,P r e t r e a t m e n t f o r a r s e n i c r e m o v a l ,A r s e n o p y r i t e

随着易选金矿资源的日益枯竭,含砷金矿的开发成为黄金开发的热点。含砷金矿一般皆属于难处理金矿石,其开发利用是世界性难题。砷黄铁矿(毒砂)、雌黄和雄黄是含砷金矿中主要的砷矿物,其分选难点是金与砷化物(主要成分是毒砂)以及黄铁矿的关系非常密切,金往往以微细粒状态被包裹,或存在于毒砂或黄铁矿的单个晶体之间。当金与毒砂共生时,有时还会生成黑色或黑褐色的表面膜覆盖在金的表面,影响金的氰化浸出[1]

。为了提高金的回收率,对含砷矿石进行预处理以尽可能地脱除其中的砷,就成了目前采金业重点研究的方向。

近年来,国内外对高砷金矿的预处理脱砷技术开展了广泛而深入的研究,如焙烧氧化、湿法氧化、细菌氧化等。这些工艺技术虽然方法不同,但目的都是使砷黄铁矿、黄铁矿、毒砂等A u 的包裹体充分解离,让金裸露出来,从而提高金的浸出率。1　焙烧氧化预处理

焙烧氧化法是有色金属选冶中的传统工艺,也是处理含金硫化矿、特别是含碳质含金硫化矿最通用的可靠方法。焙烧氧化法除砷是通过对浮选精矿进行焙烧,破坏包裹金的组织使金裸露,从而大幅度提高金的氰化浸出率的一种有效方法。焙烧氧化法从上个世纪20年代开始应用于工业生产,一直以来

是高砷金矿预处理的一种基本手段。目前此工艺已经在世界各主要产金区被用来对高砷金矿进行预处理,是一种行之有效、方法成熟的预处理工艺。正因为如此,各国学者对焙烧理论和工艺的研究也较多。文献表明,砷焙烧后,砷不是以生成五氧化二砷为主,而是与三氧化二铁和氧气反应生成砷酸铁残留在焙砂中,被固定了下来

[2]

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传统的焙烧工艺在焙烧过程中会释放大量S O 2、A s 2O 3等有毒气体,严重污染环境,炉气的收尘净化装置复杂,操作费用高。但焙烧法简单、可靠,并可综合回收S 、A s 等元素,这些优点使人们乐此不疲。为了解决欠烧、过烧及环境污染等缺陷,多年来科技工作者不断研究探索,使焙烧工艺和设备不断完善和发展。就设备而言,从单膛炉发展到多膛炉,从固定床焙烧发展到流态化沸腾焙烧。昆明理工大学黄金课题组研制了多段控温,制粒内热焙烧系统,取得了良好效果。工艺方面,由1段焙烧发展到2段或多段焙烧,由空气焙烧发展到富氧焙烧。此外,在传统工艺的基础上,发展了还原焙烧,氯化焙烧,加盐固硫、砷焙烧法。焙烧氧化这种成熟的脱

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砷工艺应用于生产后,如何有效地回收焙烧过程中生成的A s2O3和S O2(含A s2O3时难以制硫酸)是学者们应当重点考虑与研究的问题。否则,在环境保护呼声越来越高的当今社会中,该法在不远的将来必将为其他预处理方法所取代[3-5]。

2　湿法化学预处理

湿法化学预处理是矿石预处理的另一分支,具有焙烧工艺不具备的优点,不存在过烧或欠烧造成的二次难浸出问题,环境污染小,适应性强,可根据不同的矿石选用不同的试剂进行处理。根据介质的不同,可将其分为碱浸预处理和酸浸预处理;根据反应条件的不同,可将其分为常压预处理和热压预处理。如常压碱浸预处理、常压酸处理、湿法氯化法、硝酸预氧化法、热压化学预处理———热压氧浸法等。

2.1　常压碱浸预处理

常压碱浸预处理是在常压下通过添加化学试剂对矿石的有关组分进行氧化和处理的一种化学预处理工艺,其介质是碱性的。

前苏联有人采用碱法处理难浸含金硫化精矿。精矿磨至-40μm后用氢氧化钠或氢氧化钾分解,发现精矿分解所需氢氧化钠用量主要取决于砷和硫的含量,N a O H最佳用量为200k g/t。试验还发现,采用N a2C O3和石灰的混合物代替N a O H,其分解效果也较好。

孟宇群、吴敏杰等对某含砷金精矿进行了常温常压强化碱浸预处理的试验研究。该金精矿中的多金属矿物以金属硫化物为主,主要为黄铁矿、毒砂、斜方砷铁矿等。试验采用物理与化学综合分离方法,利用边磨边浸工艺及其主体设备塔式磨浸机对含砷金精矿进行超细磨,然后在常温常压下利用强化预处理搅拌槽进行强化碱浸预处理,脱砷、脱硫,使金与硫化物充分解离,再进行氰化浸金,达到高效提金的目的。该方法具有环保、工艺简单、流程短、投资小等优点[6-10]。

2.2　常压酸处理

常压酸处理通常是采用过一硫酸对难浸含砷金矿石进行氧化。过一硫酸是一种氧化性比H2O2更强的氧化剂,在p H值较低时是稳定的。过一硫酸是通过在浓硫酸中加入H2O2获得的:

H2O2+H2S O4(浓)=H2S O5+H2O.

这是一个反应平衡式,因此,H2S O5实际上是一种含有H2S O5、H2S O4、H2O2和H2O的平衡混合物,各物质的比例取决于初始混合物的成分。

过一硫酸可氧化硫化矿,对砷黄铁矿氧化效果更佳。L a k s h a a n a n曾报道过用过一硫酸实现类似于水相氧化的作用。据称这种方法不适合普遍应用于所有难处理金矿石,但在处理与砷黄铁矿共生的金矿石时可获得很好的效果,因为砷黄铁矿极易被氧化。

与传统焙烧和加压氧化法相比,常压酸处理费用更低。尽管如此,由于某些技术和设备的问题,该法目前还没有得到工业应用[11]。

2.3　湿法氯化法

湿法氯化法利用氯气(或含氯氧化剂)对难处理金矿石进行氧化预处理,是碳质难浸金矿石的一种有效处理方法,并在高砷金矿的预处理上也得到应用。我国湖南有色金属研究所对龙王山砷锑金矿石的焙砂用F e C l3浸出—电积法回收金;北京矿冶研究总院对贵州某砷含量较高的细粒嵌布难处理金矿石采用水氯化法浸出,金浸出率达91.48%[10];中南工业大学对广西某高砷、高硫金精矿进行过用次氯酸钠氧化浸金的试验研究。

氯化物成本高,并对设备腐蚀严重,是制约湿法氯化法推广应用的关键因素[11-12]。

2.4　H N O

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催化氧化分解法

硝酸是黄铁矿、毒砂和有色金属硫化物最有效的氧化剂。硝酸氧化法是一种以硝酸作催化剂,在低温、低压条件下氧化黄铁矿和砷黄铁矿的预处理方法,可细分为H M C法、A r s e n o法、R e d o x法、N i t r o x 法。H M C法起源于西澳大利亚;A r s e n o法是R e d o x 法的低温工艺翻版,是为处理含砷矿物发展起来的; N i t r o x法与A r s e n o和R e d o x法相似,其区别主要为N i t r o x法是氧化后先进行石灰/石膏沉淀,之后进行N O x分离,而后者是先分离N O x后沉淀。

1994年7月,哈萨克斯坦的B a k y r c h i k金矿采用高温R e d o x法处理金精矿,生产出了第1批黄金。这是该法第1次在工业上应用,处理量为0.5t/h,金总回收率为88%%。我国长春黄金研究院针对甘肃舟曲微细浸染型高砷金矿石,在H N O3浓度为3m o l/L、氧压为0.8k P a、温度为100℃条件下氧化、氰化提金,金总回收率为86.18%。

硝酸氧化法是一项正在完善的预处理技术,但它仍未超出加温加压的范畴,且硝酸再生问题还没有得到很好解决,工艺的优越性还有待经过工业化生产实践的证实[13-15]。

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周　源等:高砷金矿脱砷预处理技术进展 2009年第2期