吳智，衷水平,2，張煥然，陳期生，申開榜，簡椿林

(1.紫金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司低品位難處理黃金資源綜合利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建上杭， 364200；2.福州大學(xué)紫金礦業(yè)學(xué)院,福建福州 350116）

難處理金精礦焙燒提金工藝實(shí)踐

吳智1，衷水平1,2，張煥然1，陳期生1，申開榜1，簡椿林1

(1.紫金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司低品位難處理黃金資源綜合利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建上杭， 364200；2.福州大學(xué)紫金礦業(yè)學(xué)院,福建福州 350116）

紫金銅業(yè)有限公司黃金冶煉廠以難處理金精礦為原料，采用漿式進(jìn)料—焙燒—萃取電積提銅—氰化提金工藝開展有價(jià)金屬的綜合回收。其金、銀、銅的綜合回收率分別為95.72%、72.01%、90.32%，實(shí)現(xiàn)了有價(jià)金屬的高效回收。生產(chǎn)廢水實(shí)現(xiàn)以廢制廢、低成本處理，達(dá)標(biāo)后排放。

難處理金精礦；萃取電積提銅；氰化提金；焙燒；工藝實(shí)踐

1 難處理金精礦難處理工藝現(xiàn)狀

難處理金精礦中的貴金屬通常以顯微或次顯微甚至晶格金的形式被黃鐵礦、毒砂和碳酸鹽等礦物包裹，導(dǎo)致直接氰化浸出率很低，必須對其進(jìn)行預(yù)處理。目前成功工業(yè)化應(yīng)用的提金工藝主要有焙燒氧化、生物預(yù)氧化和熱壓氧化[1-2]。

焙燒預(yù)氧化技術(shù)處理難處理金精礦是國內(nèi)發(fā)展最早、現(xiàn)產(chǎn)能最大的工藝。從20世紀(jì)80年代開始在山東國大黃金股份有限公司投產(chǎn)第1座50 t/d生產(chǎn)廠至今，采用流態(tài)化床的沸騰焙燒方式處理復(fù)雜金精礦的焙燒冶煉廠已有多座。其焙燒工藝成熟、技術(shù)可靠，而且綜合回收效果好，幾乎能達(dá)到無廢料提取多種有價(jià)元素的目的[3-4]。加壓氧化技術(shù)的原理是在高溫、高壓、有氧的條件下加入酸或堿以分解礦石中包裹金的硫、砷化合物，使金暴露出來，進(jìn)而達(dá)到提高金氰化回收率的目的，當(dāng)原料為酸性或弱堿性時(shí)，采用酸性加壓氧化法。因該技術(shù)對有害元素（如銻、鉛）不敏感，各種礦石和精礦都可適應(yīng)，金回收率較高，有害元素硫或砷不對外排放，被認(rèn)為是氧化難處理金礦石的一種較好方法，但主要問題是投資大和生產(chǎn)成本過高[5-6]。生物氧化技術(shù)是進(jìn)入21世紀(jì)后開始推廣應(yīng)用的難選冶礦石提金生產(chǎn)工藝，是預(yù)處理含硫金精礦的有效方法。難處理金礦的微生物預(yù)氧化工藝成本低、污染小、工藝流程短、資源利用廣，越來越受到研究者的關(guān)注。我國生物預(yù)氧化技術(shù)主要應(yīng)用于浮選金精礦攪拌預(yù)處理工藝，經(jīng)過多年科技攻關(guān)，目前已建成天利、阿希、三和、金翅嶺、錦豐等5座金精礦生物攪拌預(yù)氧化工廠[7-9]。

2 工藝流程

紫金銅業(yè)有限公司黃金冶煉廠是一家以難處理金礦資源為原料的黃金冶煉企業(yè)。該企業(yè)采用的冶金工藝為：漿式進(jìn)料—焙燒—萃取電積提銅—氰化洗滌鋅粉置換提金、銀，其具體工藝流程如圖1所示。

圖1 提金工藝流程

2.1 原料制備

來自各礦山的金精礦在火車站大倉庫根據(jù)主雜質(zhì)金屬砷、銅、碳及硫品位堆存，根據(jù)需要將金精礦運(yùn)輸至車間原料庫，通過一臺(tái)橋式抓斗起重機(jī)（5 t）將不同性質(zhì)的金精礦加入機(jī)械攪拌調(diào)漿槽（Ф 4 000 mm×4 500 mm）內(nèi)調(diào)成礦漿濃度70%左右的漿料，調(diào)好的合格料漿經(jīng)泵送到焙燒控制室的金精礦攪拌貯漿槽（Ф3 500 mm×4 000 mm）。貯漿槽的礦漿經(jīng)泵送至高位分漿槽,分成4路均勻流量的礦漿自流進(jìn)入噴槍，來自空氣壓縮機(jī)的高壓氣體（0.5 MPa）將礦漿霧化吹入第一段沸騰焙燒爐（21 m2）沸騰層內(nèi)焙燒。

2.2 焙燒

對于難處理金精礦，采用沸騰焙燒工藝較其它工藝可以綜合回收金銀銅硫砷?？諝庥闪_茨鼓風(fēng)機(jī)向沸騰爐爐底鼓風(fēng)，提供足夠金精礦氧化焙燒用的氧氣，沸騰爐內(nèi)的空氣由羅茨鼓風(fēng)機(jī)鼓入風(fēng)室后從風(fēng)帽小孔中進(jìn)入爐膛，漂浮礦粉的同時(shí)參與硫化礦的氧化反應(yīng)。礦粉在沸騰爐內(nèi)氧化焙燒脫硫脫砷，焙燒溫度依靠硫化礦物的氧化放熱來維持，此時(shí)硫化礦物轉(zhuǎn)變成氧化物。

焙燒過程的主要反應(yīng)如下：

金精礦氧化焙燒使得細(xì)粒金的包裹體—硫化礦氧化脫硫形成裂縫和孔隙狀的焙砂，金顆粒部分表面裸露出來可以與氰化物溶液接觸發(fā)生浸出反應(yīng)。礦石中有可吸附金的有機(jī)碳在焙燒反應(yīng)時(shí)氧化生成二氧化碳?xì)怏w進(jìn)入煙氣。煙氣混合筒的出口煙氣溫度在500℃左右，經(jīng)表冷器進(jìn)一步降溫后進(jìn)入NO3高效旋風(fēng)除塵器除塵，除塵后的煙氣尚含有50 g/Nm3左右的細(xì)煙塵（0～20 μm），經(jīng)過一臺(tái)4電場高溫電收塵器（25 m2）靜電捕收煙塵后（電收塵器的收塵效率99.3%），完全除塵后的煙氣進(jìn)入制酸。焙燒爐和收塵系統(tǒng)排出的焙砂通過刮板機(jī)，送到水淬槽水淬漿化，水淬后的礦漿自流入酸浸槽后經(jīng)1臺(tái)耐腐耐磨泵打入酸浸過濾工段。焙燒爐的烘烤及冷態(tài)爐開爐升溫采用柴油燃燒進(jìn)行。焙燒部分設(shè)有柴油罐(2 m3)、油泵、燃油鼓風(fēng)機(jī)各1臺(tái)及2支燃油槍，該燃油系統(tǒng)在爐子正常運(yùn)行時(shí)一般停用。焙燒溫度為655～660℃，焙燒氣氛為過氧。

2.3 焙砂酸浸

來自焙燒車間酸浸后的焙砂漿送入防腐濃密機(jī)(Ф15 m)濃密,濃密機(jī)溢流流入粗料液池,濃密機(jī)底流用泵送入膠帶式過濾機(jī)(30 m2)過濾,膠帶式過濾機(jī)過濾、洗滌工序一并完成,過濾洗滌過程中濾布洗滌水返回焙燒水淬槽,料液和洗滌液合并流入攪拌槽。該料液含有細(xì)粒礦物,需進(jìn)一步壓濾除雜后流入粗料液池與濃密機(jī)溢流混合,焙砂濾餅送入調(diào)漿槽,用來自石灰乳制備車間的石灰乳液及回水調(diào)漿至礦漿pH值10～11后送氰化工段。當(dāng)?shù)V石不含銅時(shí),焙燒水淬后料漿可不經(jīng)過酸浸過濾系統(tǒng)直接由泵送入調(diào)漿槽,調(diào)漿至礦漿pH值10～11后送氰化工段。

2.4 銅萃取電積

來自浸出車間的料液泵入40 m3的貯罐中,由于料液中還含有一些粒度很細(xì)的浸出渣，為了保證萃取操作順利，設(shè)置了浸出液精濾，選用2臺(tái)60 m2的板框壓濾機(jī)，壓濾后液進(jìn)入4 m×5 m×2 m的貯液池中,然后泵送到萃取箱E1級的混合室中。銅萃取設(shè)置了4級，萃取段2級，洗滌段1級,反萃段1級。為了減少負(fù)載有機(jī)相對水相的夾帶,有機(jī)相的流動(dòng)方式為：負(fù)載有機(jī)相槽→洗滌段→反萃段→萃取E2級→萃取E1級。經(jīng)過2級萃取以后萃余液含Cu降至0.1 g/L,自流入2 m×8 m×1 m的萃余液隔油槽中,然后自流入4 m×5 m×2 m的萃余液池。一部分萃余液返回浸出車間,另一部分泵到廢水站用石灰中和處理到pH=6～8,其目的是維持系統(tǒng)的酸平衡,并可除去部分雜質(zhì)。中和處理后的水仍可作為循環(huán)水補(bǔ)充到生產(chǎn)系統(tǒng)。設(shè)置洗滌段的目的是為了減少負(fù)載有機(jī)相對Fe和其他雜質(zhì)的夾帶,洗水采用8～10 g/L的稀H2SO4,洗水循環(huán)使用,定期排入精濾后液貯槽以回收其中的Cu。經(jīng)過洗滌后的負(fù)載有機(jī)相進(jìn)入反萃工序,反萃液來自電積車間的電積貧液,含Cu約35 g/L,含H2SO4160～180 g/L。反萃后的電富液含Cu 40～45 g/L,含H2SO4150～160 g/L,自流進(jìn)入富銅液隔油槽作為第一級除油,然后再經(jīng)過超聲氣浮作為第二級除油,此時(shí)富銅液中的有機(jī)物可以達(dá)到10×10-6以下送到電積工段。

電積工段為不溶陽極電沉積作業(yè)，陽極采用Pb-Ca-Sn合金材料，陰極為銅始極片，電流密度150～180 A/m2,槽電壓2～2.2 V。始極片的生產(chǎn)周期為24 h，陰極銅的生產(chǎn)周期為7～10 d,陰極銅出槽后用熱水沖洗,晾干后入庫。為了避免酸霧逸出污染環(huán)境,在電解槽面可覆蓋10 mm厚的Ф3～5 mm的低壓聚乙烯粒料。萃取作業(yè)中產(chǎn)生的絮凝物裝入絮凝物收集槽中，然后泵入Ф1 m×1 m的絮凝物處理槽中用活性粘土處理,處理后用一臺(tái)4 m2的壓濾機(jī)過濾，濾液流入Ф1 m×1 m的貯槽中，再泵回萃取系統(tǒng)。

2.5 金、銀提取

酸浸水淬過的焙砂漿由泵送入水力旋流器組進(jìn)行分級，沉砂自流進(jìn)入球磨機(jī)細(xì)磨，球磨排礦自流至磨礦泵池，形成磨礦閉路循環(huán)；旋流器溢流濃度約為40%的礦漿自流入7臺(tái)串聯(lián)的氰化浸出槽，加氰化鈉溶液和純堿溶液，并通入空氣進(jìn)行攪拌，浸出濃度約40%，浸出時(shí)間24 h。氰化浸出液進(jìn)入三級濃密機(jī)分級攪拌和洗滌后使得礦漿中的金、銀離子充分溶解于液相中成為貴液，送入鋅粉置換工序，濃密機(jī)底部排出的氰化尾渣送廢水處理系統(tǒng)。

含金銀離子的貴液在鋅粉置換車間再進(jìn)行板框壓濾機(jī)的壓力過濾和木爾過濾機(jī)的真空過濾，之后進(jìn)入脫氧塔進(jìn)行真空脫氧(以防止金反溶)，脫氧后的氰化貴液在混合槽內(nèi)與定量泵加入的鋅粉發(fā)生置換反應(yīng)，把貴液中的金銀離子以固體單質(zhì)形式置換出來，而鋅以Zn(CN)42-的形式存在于溶液中，經(jīng)板框壓力過濾，得到的金泥(含銀)送金銀精煉車間，廢水送廢水處理系統(tǒng)。鋅粉加入量為4.5 kg/h，置換率達(dá)99.80%。

3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

本項(xiàng)目自2014年實(shí)施以來，取得了較好的效果，其綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表1所示。

表1 綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

4 廢水處理

制酸車間排放的酸性廢水返回到水淬酸浸槽作為酸浸使用，銅萃取電積車間排放的酸性廢水因鐵砷比已滿足廢水處理工藝的要求，無需或僅需少量綠礬等鐵鹽，真正實(shí)現(xiàn)以廢制廢的目的。酸性廢水直接采用石灰法處理，通過投加石灰乳，使其與砷酸根、硫酸根、碳酸根離子發(fā)生反應(yīng)生成難溶解的砷酸鈣、硫酸鈣沉淀、亞硫酸鈣沉淀、堿式碳酸銅沉淀，處理成本低。

氰化車間排出的極少量含氰污水泵往環(huán)保車間氰化貧液處理1#攪拌反應(yīng)槽，無需調(diào)節(jié)pH值，直接加入適量的Na2S和FeSO4反應(yīng)一段時(shí)間后，經(jīng)板框壓濾機(jī)過濾，濾液泵往2#攪拌反應(yīng)槽，在Cu2+的催化作用下，加入Na2S2O5進(jìn)行深度處理，可將廢水中的總氰、砷分別降低至0.5 mg/L以下，然后與處理后的酸性廢水一起板框壓濾，出水水質(zhì)可達(dá)到我國《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GBJ8978-1996）中的一級標(biāo)準(zhǔn)（表2）。該工藝為福建金山黃金冶煉有限公司科研人員根據(jù)公司生產(chǎn)實(shí)際開發(fā)而成，具有指標(biāo)穩(wěn)定，成本低、操作簡單可行、藥劑來源廣泛的優(yōu)點(diǎn)。

表2 治理后外排放的廢水mg/L

5 結(jié)語

紫金銅業(yè)黃金冶煉廠根據(jù)現(xiàn)有工藝存在的問題，對不同性質(zhì)的難處理金礦進(jìn)行了深入研究，并結(jié)合研究成果對工藝進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明，以難處理金精礦為原料，采用漿式進(jìn)料—焙燒—萃取電積提銅—氰化洗滌鋅粉置換工藝開展有價(jià)金屬的綜合回收。其金、銀、銅的綜合回收率分別為95.72%，72.01%，90.32%,從而實(shí)現(xiàn)了有價(jià)金屬的高效回收。酸性廢水無需額外添加藥劑，實(shí)現(xiàn)以廢制廢、低成本處理，含氰廢水深度處理后達(dá)標(biāo)排放。

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Practice of Gold Recovery from Refractory Gold Concentrate

WU Zhi1,ZHONG Shuiping1,2,ZHANG Huanran1,CHEN Qishen1,JIAN Chunlin1
(1 Zijin Mining Group Co.Ltd State Key Laboratory of Comprehensive Utilization of Low-Grade Refractory Gold Ores,Shanghang, Fujian 364200,China;2.College of Zijin Mining,Fu Zhou University,Fuzhou 350116,China)

The refractory gold concentrate treated by roasting,leaching and cyanidation in gold smelter of Zijin Copper Co.,Ltd obtain the efficient recycling of Au,Ag and Cu metals with the recovery rate 95.72%,72.01%and 90.32%.Waste water treatment technology with low production cost and environment friendly have a broad social and economic benefits.

Refractory gold concentrate;roasting;technology practice

TF811

B

1004-4345(2015)06-0012-04

2015-07-22

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（編號：51474075）。

吳智(1986—)，男，工程師，從事生物冶金、火法冶金、黃金提取研究。