难处理金精矿3种预处理工艺分析_黄凌

， 即采用常规选冶方法时， 金的
浸出率小于 50% 的为难选冶金精矿， 在 50% ～ 80% 的为一般难选冶金精矿， 在 80% ～ 90% 的为较易选 90% 以上的为易选冶金精矿。 冶金精矿， 金精矿难浸原因是因为含有碳等能吸附金的有 造成金属流失， 或者金呈极微细粒嵌布于载体 机物， 矿物（ 主要是砷、 锑等硫化物 ） 的晶间及裂隙中， 即 以及有害元 使采用超细磨也难以使金粒有效解离， 致使金的回收率不高。 为提高金的综 素砷的影响， 合回收率， 这类金精矿需进行预先处理包裹金的砷 被包裹的金暴露出来， 然后 硫化矿物使之氧化分解， 再用氰化法回收金。 预处理工艺主要有焙烧氧化 法、 生物氧化法、 热压氧化法、 常压氧化法、 硝酸催化 微波焙烧法以及其他预处理方法。 矿物进 氧化法、 行预处理后进行氰化浸出， 以便使金等有价元素得 到最大限度的回收。当前应用比较成熟的预处理工 生物氧化、 热压氧化 3 种。 这 3 艺主要有焙烧氧化、 种工艺都有各自的优缺点， 至于选用哪种工艺需要 进行详细分析比较后确定。
细菌
3
2S + 3O2 + 2H2 O → 2H2 SO4 2H3 AsO3 + O2 → 2H3 AsO4
细菌
细菌
（ 11 ） （ 12 ）
细菌在氧化过程中产生酸， 同时又能够嗜酸， 因 此环境酸度的高低对细菌生长的影响较大 ， 矿浆的 酸度高低会直接影响细菌的活性及繁殖速度 ， 从而 影响矿物浸出效果。细菌氧化 Fe
+ H2 SO4 （ 3）
细菌
2FeAsS + H2 SO4 + 7O2 + 2H2 O → Fe2 （ SO4 ）
3
+ 2H来自百度文库 AsO4
3
（ 4） + 2H2 O （ 5）
4FeS + 2H2 SO4 + 9O2 → 2Fe2 （ SO4 ） 根据 H． Tributsch 的观点 式为： FeS2 + 3Fe2 （ SO4 ） 4FeAsS + 4Fe2 （ SO4 ）
［69 ］
， 氧化含硫矿物具有
－ － S 2 O2 + 2O2 + H2 O → 2SO2 + 2H + （ 10 ） 3 4
直接氧化、 间接氧化以及电池作用的过程。 生物氧 否则将影响细菌生 化法适应于矿物中铜含量低的， 长， 金精矿含硫不应大于 30% ， 否则将增加氧化成 不适合含有劫金炭的金精矿， 可处理 本及中和成本， 含砷大于 5% 以上的矿物。细菌氧化工艺在澳大利 亚应用较广， 国内工业生产应用的有新疆哈图金矿 、 新疆阿希金矿、 辽宁天利、 辽宁汇宝、 江西三合、 黑龙 烟台冶炼厂、 莱州天承、 招远金翅岭 江乌鲁嘎金矿、 等 10 家， 国内的规模基本上是 100 t / d。 其中， 阿希 金矿由于物料中含硫 30% ～ 40% ， 于 2013 年 3 月份 细菌氧化系统停产， 烟台冶炼厂、 焙烧系统投产后， 招远金翅岭冶炼厂及莱州天承冶炼厂由于原料短缺 问题已停产。 2． 1 工艺特点及优缺点 直接氧化是细胞膜直接通过酶作用于矿物表面 的过程。细菌和硫化矿物在矿浆中直接紧密接触， 有氧存在的条件下， 通过细菌细胞内特有的铁氧化 酶和硫氧化酶直接氧化金属硫化物 。例如黄铁矿和 发生如下反应： 毒砂在细菌作用下， 2FeS2 + H2 O + 7． 5O2 → Fe2 （ SO4 ）
在加压氧化过程中， 化学反应速度快， 在较短的 时间内， 砷硫化物就被氧化分解完全。 酸性加压技术， 适合于含碳酸盐较高的难浸金 矿石。碱性加压技术是加入氢氧化纳等碱性物质 ， 使包裹金的矿物在碱性溶液中与氧发生反应而分 解， 使被包裹的金释放出来。 热压氧化是湿法流程， 无烟气污染， 黄铁矿和毒 砂的氧化产物都是可溶的， 故金颗粒无论大小都可 以解离， 金的回收率较高。 精矿中的硫可转变成单 质硫， 而不是二氧化硫， 避免了有害气体的排放。 热压氧化法的优点为： ①无烟气污染； ②对含碳 金精矿有一定的处理效果； ③银回收率高。缺点为： ①产生大量的酸性液体， 需要进行中和后才能复用； ②中和渣、 氰化尾渣量都比较大， 基本是一吨金精矿 产出废渣 1． 6 ～ 1． 7 t 且均为危险废物； ③ 建造费用 高， 所有设备都要使用耐酸耐压设备； ④ 运行成本 高； ⑤不能实现综合回收， 热压氧化法一般的单位投 资为 4 750 元 / t， 运行成本为 1 450 元 / t。 3． 2 技术指标 热压 氧 化 法 的 氧 化 时 间 为 6 h， 铁氧化率为 98% ， 硫氧化率为 98% ， 砷氧化率为 95% ， 氧化失重 率为 30% ～ 40% ， 金总回收率为 96% ～ 98% ， 氰渣 品位为 1． 4 g / t。 每吨金精矿可产出氰渣为 0． 6 ～ 0． 7 t， 中和渣 1 t， 可回收少量氧化产生的单质硫， 其 （ ， 他不能回收 热压氧化由于没有国内数据 上述数 据参考加拿大谢里特公司及试验数据 ） 。
难处理金精矿是指金精矿中黄铁矿、 毒砂等硫 没有充分的外露表面， 而且金呈 化物将金包裹起来， 微细粒状态嵌布， 采用常规氰化法处理难以有效回 难处理金 收金等有价金属。 根据金的难选冶程度， 精矿划分为 4 级
［13 ］
炼厂、 山东恒邦冶炼厂、 中原冶炼厂、 潼关冶炼厂、 海 阳金澳冶炼厂等。 1． 1 工艺特点及优缺点 氧化焙烧可使硫化物氧化生成二氧化硫， 砷和 含碳物质被氧化从而失去活性， 显 锑以氧化态挥发， 微细粒状的金得到暴露及富集。焙烧原料要求一般 含硫 24% 以上， 对于低硫精矿， 需要额外补充硫以 维持系统自热反应或采用循环流态化焙烧技术 。此 操作费用较低、 综合回收效果 工艺具有适应性较强、 可实现副产品的综合回收。 焙烧氧化法 好的优点， 主要化学反应公式为： 12FeAsS + 29O2 = 4Fe3 O4 + 3As4 SO4 + 12SO2 （ 1） 2FeAsS + 6O2 = Fe2 O3 + As2 O5 + 2SO2 （ 2 ） 氧化焙烧法的优点为： ①矿石适应性强、 操作费 用较低； ② 可以实现副产品的综合回收， 可产出硫 酸、 砒霜等作为化工原料， 其他有价金属也可同时回 收。缺点为： ①烟气中 SO2 会造成环境污染； ②副产 砒霜等的销售受制于市场； ③对脉石型包 品如硫酸、 裹金等的矿物回收率不高； ④银回收率不高； ⑤含砷 不能高于 5% 。 1． 2 技术指标 焙烧氧 化 法 的 氧 化 时 间 为 2 h ， 铁氧化率为 98% ， 硫氧化率为 96% ， 砷氧化率为 92% ， 氧化失重 金总回收率为 88% ～ 90% ， 氰渣品位为 率为 20% ， 3． 5 g / t， 每 吨 金 精 矿 可 产 出 氰 渣 0． 75 t， 中和渣 0． 15 t， 可副产硫酸、 砒霜等化工原料， 并可回收铜、 铁等。焙烧氧化法金回收率低， 主要原因是温度低 于 500 ℃ 时， 黄铁矿氧化不完全， 温度高于 900 ～ 950 ℃ 时， 导致物料结块， 烧渣致密， 重新形成金的 包裹， 尤其是银的包裹。含砷高的金精矿， 焙烧温度
+ 6H2 O + 3O2 = 12FeSO4 = 3FeSO4 + S
+ 4H3 AsO3 + 4S FeS + Fe2 （ SO4 ）
3
电池作用是细菌氧化过程中， 由直接氧化和间 2 接氧化产生的稀硫酸和硫酸铁溶液形成电解液 ， 种起正负极作用的不同金属硫化矿物铁及硫在这种 其电池作用的反应式 电解液中就形成一个原电池， 如下：
3+
同时要调整 pH 最佳的范围， 满足在此 pH 值条 境， 件下 Fe 不会形成沉淀。 细菌氧化对低砷高砷都可行， 但须无铜精矿， 对 含铜金精矿不适用细菌氧化工艺 。细菌氧化工艺操 作简单、 安全环保， 砷生成砷酸铁固化， 精矿中的硫 可在防渗条件下干式堆放， 自动化 生成硫酸钙固化， 程度高。 细菌氧化法的优点为： ① 对周围环境产生的危 无烟气污染； ②没有副产品受制于市场的 害性很小， 销售问题。缺点： ①细菌适应性差， 特别是在高原地 温差较大， 含氧量低， 不利于细菌的生长； ②产生 区， 需要进行中和后才能复用； ③中和 大量的酸性液体， 渣、 氰化尾渣量都比较大， 基本是每吨金精矿产出废 且均为危险废物； ④ 建造费用高， 所 渣 1． 6 ～ 1． 8 t， 有设备都要使用耐酸设备； ⑤运行成本高； ⑥矿物中 的元素除了金银外， 都不能综合回收； ⑦预处理周期 太长。 2． 2 技术指标 细菌氧化法的氧化时间为 144 h （ 6 d ） ， 铁氧化
Serial No． 530 June． 2013
现
代
矿
业
MORDEN MINING
总 第 530 期 2013 年 6 月第 6 期
难处理金精矿 3 种预处理工艺分析
黄 凌
( 山东黄金集团烟台设计研究工程有限公司)
摘 要 介绍了难处理金精矿焙烧氧化法、 生 物 氧 化 法 和 热 压 氧 化 法 3 种预 处理 工 艺 的工 艺 原理、 特点及优缺点， 并通过技术指标进行工艺经济 比较 及 方 案 对 比， 建 议 对 这 3 种 处理 工 艺 的 选 择应根据项目特点从技术和经济两方面进行比较后再合理选择。 关键词 难处理金精矿 焙烧氧化法 生物氧化法 热压氧化法
3 种预处理工艺主要技术指标及经济指标对比结果
金总回收率 /% ≤90 92 ～ 95 ≥96 运行成本 / （ 元 / t） 700 1 150 1 450 单位投资 / （ 元 / （ t·矿） ） 3 200 3 100 4 750
工艺名称 焙烧氧化 生物氧化 热压氧化
3 种预处理工艺相比， 由表 1 可知， 采用热压氧 化预处理工艺的金回收率最高， 运行成本最高， 投资 也最大（ 目前国内没有成功应用经验， 这方面还缺 乏相关 资 料， 以 上 数 据 来 自 加 拿 大 谢 里 特 公 司） 。 焙烧氧化金的回收率最低， 有用成分综合利用高， 中 投资与生物氧化接近， 生物氧化的金回收率 和渣少， 介于两者之间 ， 运行成本略高于焙烧氧化 ， 但投资 最省。
3 ［69 ］
细菌
， 间接氧化的反应
+ 3H2 O = 6FeSO4 （ 6） （ 7） （ 8）
+ FeS2 O3 + 3H2 SO4
3
率为 98% ， 硫氧化率为 98% ， 砷氧化率为 95% ， 氧 化失重 率 为 20% ～ 30% ， 金 总 回 收 率 为 92% ～ 95% ， 氰渣品位为 1． 75 g / t， 每吨金精矿可产出氰渣 0． 7 ～ 0． 8 t， 中和渣 0． 9 ～ 1． 0 t， 不能回收硫、 砷等副 产品。
2+
最适宜的 pH 值
2+ pH 值太低时， 范围为 1． 5 ～ 2． 5 ， 细菌对氧化 Fe 能 3+ pH 值太高时， 很容易造成 Fe 形成沉 力大大减弱，
淀， 导致细菌氧化 Fe 化 Fe
2+
2+
能力很差。 要使细菌快速氧
， 要通过 驯 化 培 养 使 细 菌 适 应 其 生 存 的 环
1
焙烧氧化法
焙烧氧化法
［45 ］
是在高温下， 借助空气或氧气使
包裹金的砷硫化矿物氧化分解， 使被包裹金暴露出 在国内外都有很 来。氧化焙烧工艺应用比较广泛， 好的应用。国内工业生产应用的有山东招远国大冶
黄 264006 山东省烟台 凌（ 1962 —） ， 男， 副院长， 高级工程师，
市开发区泰山路 118 号。
3
热压氧化法
热压氧化法
［10 ］
是在高温高压下， 矿石中的砷黄
铁矿与氧发生化学反应， 使包裹金暴露出来的方法， 热压氧化法分为酸性热压氧化法和碱性热压氧化 83
总第 530 期
现代矿业 果见表 1 。
表1
2013 年 6 月第 6 期
法。热压氧化法适应性较广， 原矿精矿都可以， 也可 处理含砷稍高的矿物。 目前， 国内在黄金行业还无 成功应用的先例。 国外应用的有美国加利福尼亚 Homestake 公司的 Mclauglin 金厂、 加拿大的 SHerrit 公司、 巴西的 Gencor 的 San Bento 厂。 3． 1 工艺特点及优缺点 热压氧化法的主要化学反应为： 4FeAs + 13O2 + 6H2 O = 4FeSO4 + 4H3 AsO4 （ 13 ） 4FeAsS + 13O2 + 6H2 O = 4FeSO4 + 4H3 AsO4 2S + 3O2 + 2H2 O = 2H2 SO4 （ 14 ） （ 15 ）
82
黄
凌: 难处理金精矿 3 种预处理工艺分析
2013 年 6 月第 6 期 2FeSO4 + 0． 5O2 + H2 SO4 → Fe2 （ SO4 ）
细菌 细菌
超过 700 ℃ 后， 砷与金生成低熔点的砷金合金而挥 发， 造成金的损失。
3
+ H2 O （ 9）
2
生物氧化法
生物氧化也称细菌氧化