新疆阿希金矿难浸金的处理技术研究

新疆阿希金矿难浸金的处理技术研究

新疆阿西金矿床通过过滤氰化物提取资金而发现，金矿中的少量微结合物硫酸钠严重影响了金的提取率。随着地表露天氧化矿的深入开采,深部矿床硫化矿所占比例越来越高,采用现行的直接氰化浸出技术,难以达到满意的浸出效果,这势必影响到企业的经济效益。如何经济有效地处理难浸金精矿已是矿山的重要研究课题。新疆阿希金矿难于直接氰化浸出的主要原因是金呈显微、次显微状包裹在黄铁矿及砷黄铁矿中,金粒与药剂难于有效接触,妨碍了金的浸出。处理难浸金矿的方法大致有氧化预处理-氰化、强化氰化和非氰化浸出3大类,而国内外普遍采用的是氧化预处理技术,主要包括加压氧化、氧化焙烧和细菌氧化等方法。加压氧化法由于金回收率高,对硫砷品位有很好的适应性(既可以处理精矿,也可以处理原矿),以及环保风险小等优点越来越成为国内外处理高硫高砷难浸金矿的首选技术。该法的主要缺点是设备投资大,生产成本略高,但金回收率高可以弥补这一缺陷,尤其在处理金品位高的精矿时,经济效益更为明显。本研究主要针对酸性加压氧化预处理方案进行试验研究,所得结果较为满意。1砷酸铁2f3与焙烧氧化和细菌氧化一样,加压氧化的目的是破坏黄铁矿和砷黄铁矿等主要载金矿物的结构,释放出其包裹的以次显微或固溶体形式存在的微细粒金。一般加压氧化控制的技术条件为:温度170~225℃,氧分压0.35~1.0MPa,时间1~3h。加压氧化过程主要包括黄铁矿和砷黄铁矿等硫化物的氧化分解和铁、砷离子的水解沉淀两个步骤,期间发生的化学反应如下:FeS2+7/2Ο2+Η2Ο=FeS2+7/2O2+H2O==FeSΟ4+Η2SΟ4‚FeS2+2Ο2=FeSΟ4+S‚2FeAsS+13/2Ο2+3Η2Ο=2Η3AsΟ4+2FeSΟ4‚2FeAsS+7/2Ο2+2Η2SΟ4+Η2Ο=2Η3AsΟ4+2FeSΟ4+2S‚FeSO4+H2SO4‚FeS2+2O2==FeSO4+S‚2FeAsS+13/2O2+3H2O==2H3AsO4+2FeSO4‚2FeAsS+7/2O2+2H2SO4+H2O==2H3AsO4+2FeSO4+2S‚FeSΟ4+1/2Ο2+Η2SΟ4=FeSO4+1/2O2+H2SO4==Fe2(SO4)3+H2O。氧化过程中,Fe3+具有加速反应的作用。一定温度下,硫酸铁发生部分水解,以氧化铁、碱式硫酸铁或水合氢黄钾铁矾形式沉淀:Fe2(SΟ4)3+3Η2Ο=Fe2(SO4)3+3H2O==Fe2Ο3+3Η2SΟ4‚Fe2(SΟ4)3+2Η2Ο=2Fe(ΟΗ)SΟ4+Η2SΟ4‚3Fe2(SΟ4)3+14Η2Ο=2(Η3Ο)Fe3(SΟ4)2(ΟΗ)6+5Η2SΟ4。Fe2O3+3H2SO4‚Fe2(SO4)3+2H2O==2Fe(OH)SO4+H2SO4‚3Fe2(SO4)3+14H2O==2(H3O)Fe3(SO4)2(OH)6+5H2SO4。其中H3AsO4是反应初期的产物。当温度升高、酸度降低、反应一定时间后,相当一部分砷以比较稳定的结晶状砷酸铁或臭葱石(FeAsO4·H2O)形式沉淀:Fe2(SΟ4)3+2Η3AsΟ4=2FeAsΟ4+Η2SΟ4‚Fe2(SO4)3+2H3AsO4==2FeAsO4+H2SO4‚Fe2(SΟ4)3+2Η3AsΟ4+Η2Ο=2FeAsΟ4⋅Η2Ο+3Η2SΟ4。砷酸铁的沉淀率以及沉淀物的性质和组分,都与诸如温度、酸度、总的硫酸盐浓度、矿浆浓度、硫化矿的成分和质量分数等因素有关。2测试2.1矿物及金物相鉴定结果试验所用金精矿的化学成分见表1。精矿中金属矿物主要有黄铁矿、白铁矿和毒砂,其次为褐铁矿,黄铜矿、铜蓝、闪锌矿、黑黝铜矿微量。脉石矿物主要为石英、长石、云母及粘土矿物。金物相鉴定结果表明,金有两种赋存状态,一是可见金,约占80%,二是不可见金,约占20%。经电子探针初步测定,不可见金主要是硫化物包裹金,其硫化物主要是毒砂和黄铁矿。2.2酸性加压氧化试验工艺过程主要有3个阶段:预酸化、加压氧化和氰化浸出。预酸化主要是除去矿石中的碳酸盐。预先加入一定量废硫酸溶液,释放出CO2,可防止加压过程中降低氧分压,影响试验的准确性。酸性加压氧化主要是破坏黄铁矿等载金矿物。加压氧化试验在2L不锈钢高压釜内进行。氰化浸出。加压氧化渣经过滤洗涤后用碱(NaOH或石灰)调pH至10.5~11.5,再加NaCN溶液进行常规浸出。3结果与讨论3.1直接氰化信息浮选难浸金矿通常是指那些即使细磨以后仍有一部分金不能用常规方法有效浸出的含金矿石。试验所用浮选金精矿颗粒较粗,-0.043mm占29.3%,需细磨。氰化浸出条件为:矿样质量50g,液固体积质量比2∶1,浸出时间24h,搅拌转速400r/min,NaCN加入量0.25g,pH=10.5~11.5。用NaOH作保护碱,NaCN分阶段加入,以使氰化过程中游离NaCN浓度始终维持在某一水平。若无特别说明,以下氰化浸出试验条件均与此相同。直接氰化浸出结果表明,-0.043mm占29.3%的浮选精矿,金浸出率为74.18%,渣中金的质量分数为8.15g/t;-0.043mm占95%的精矿,金浸出率为83%,渣中金的质量分数仍较高,为5.25g/t,金不能完全浸出。3.2预酸化用硫酸作酸化剂,在常温、常压下搅拌1h,终点pH控制在1.5~2.5之间。反应初期有大量CO2气体逸出。3.3改性硫as、铁等杂质的沉淀入渣率和碱土壤硫的氧化率加压氧化预处理的效果最终要通过金的氰化浸出率来体现,所以把这两部分放在一起来讨论。加压浸出过程除关注硫化物的破坏率(即硫的氧化率)外,同时还关注As和Fe等杂质的沉淀入渣率及硫的氧化率与砷、铁等杂质水解沉淀率的关系。除特殊说明外,加压氧化条件为:矿样质量150g,磨矿粒度-0.043mm占95.0%,液固体积质量比5∶1,温度200℃,氧分压1.0MPa,时间2h,搅拌转速800r/min(浆叶线速度1.68m/s)。氰化条件同3.1。3.3.1充填料液固体积充填比试验加压氧化时的液固体积质量比对Fe,As,Au浸出率的影响见图1,磨矿粒度-0.043mm占88.7%。从图1可以看出,随液固体积质量比增大,金浸出率略有增大,而铁、砷浸出率也略有降低。综合考虑,加压氧化时的液固体积质量比以(4~5)∶1较为适宜。3.3.2确保了气固液的生物合成磨矿粒度对加压氧化的影响见表2。粒度是影响加压氧化的最主要因素之一。粒度越细,比表面积越大,气固液多相反应动力学速度越快,在相同时间内,黄铁矿等硫化物分解的越彻底,金被解离的程度越大。同时,粒度细,氰化浸出动力学条件也得到改善,金浸出率提高。当然,粒度过细会增大磨矿成本和液固分离的难度。结合国内外工业实践经验,选择磨矿粒度为-0.043mm占95.0%。3.3.3金信息钢绞线下铁、砷沉淀,金信息加工过程氧化时间对加压氧化的影响结果见图2。从图2看出,加压氧化2h,铁、砷沉淀的比较彻底,金浸出率达98.7%以上,氰化浸出渣中金的质量分数降至0.5g/t。再延长氧化时间也不能进一步提高Au的浸出率,表明含金硫化物已基本破坏完全。3.3.4转速对au检出率的影响搅拌速度对加压氧化的影响结果见图3。从图3看出,转速为600r/min(浆叶线速度1.26m/s)时,As,Fe浸出率较高,水解率较低;而转速提高到1000r/min(浆叶线速度2.08m/s)时,Au浸出率增加有限。在特定的搅拌桨形式及直径大小情况下,转速高低决定着搅拌强度的大小,同时也决定着气体O2溶解到溶液中的速度以及溶解的[O]向矿物表面传质的速率。在充分搅拌条件下,O2在溶液中的溶解已达平衡,再提高转速已无必要,故本试验确定搅拌转速为800r/min(浆叶线速度1.68m/s)。3.3.5硫化的质量分数氧分压对加压氧化的影响见图4。从图4看出,氧分压为0.5MPa时,金浸出率较高,渣中金的质量分数为0.51g/t;氧分压低到0.3MPa时,渣中金的质量分数升至1.55g/t,铁浸出率达33.67%,表明硫化物氧化不完全。通常情况下,硫化物氧化率低,铁水解沉淀率低,铁表观浸出率高,这是因为在酸性加压浸出体系中,利于硫氧化的条件同样对铁水解沉淀也有利。3.3.6化学物相的变化温度对加压氧化的影响结果见图5。从图5看出,温度对加压氧化的影响非常明显。在180~200℃范围内浸出效果最好,此时金浸出率高,砷、铁水解沉淀较彻底。随着温度的升高,渣中S的质量分数有所降低。硫的化学物相分析表明,200℃条件下,渣中S主要以SO2-4形式存在,少量以单体形式存在,只有微量的硫以硫化物形式存在,表明黄铁矿和砷黄铁矿的分解比较彻底。铁的化学物相表明,105℃时,黄铁矿部分分解,生成的铁以磁铁矿为主;200℃时,黄铁矿分解完全,生成的铁以赤铁矿为主。氧化渣的X射线衍射结果表明,毒砂(砷黄铁矿)较黄铁矿更易于分解。105℃时氧化渣中的砷黄铁矿已难于检测到,而黄铁矿在温度高于140℃时才少到使X射线衍射主峰趋于平缓,在180℃以上才能分解完全。酸化过程生成的石膏在160℃以上进一步脱水生成了无水硫酸钙(硬石膏)。3.3.7进行中和剂替代反应若想取得最佳金浸出率,加压氧化过程需要在高温(180~200℃)、高压(氧分压1.0MPa)条件下进行,这对设备材质要求较高。国外企业的高压釜价格较高,国内企业难以承受。针对这种情况,在金浸出率可以接受的前提下(如95%),为尽量降低加压氧化的温度和压力,结合国内材料和设备加工水平及上述数据,进行了综合性补充试验,结果见表3。考虑到工业生产中用石灰取代NaOH作中和剂时,金浸出率降低约1.5%。在温度为160℃、氧分压为1.0MPa时,金浸出率达95%以上;温度为180℃,氧分压为0.5MPa时,金浸出率也可达95%以上。因为温度比压力对设备和材料的要求更高,若温度降到160℃,金浸出率95%能够接受的话,就为国内自行研制设备提供了极大的可能性,同时一些材料如胶泥等就会有更好的适应性和可靠性。4结论1氧化预处理前后氰化浸渍率的变化g/t)属于含S,As的难处理金精矿,磨细后直接氰化浸出率仅为83%。采用酸性加压氧化预处理后,其氰化浸出率可大幅度提高。在氧分压为0.5MPa、温度高于180