低品位含金矿石堆浸提金工艺设计.doc

低品位含金矿石堆浸提金工艺设计 目 录 一、堆浸提金工艺及浸出原理3 二、矿石类型与可浸性3 三、堆浸的场地准备4 （一）地形与场地基础4 （二）场地建设4 四、筑堆5 五、喷淋浸出6 （一）供液方法6 （二）布液方式6 （三）喷淋强度的选择7 （四）氰化物及保护碱的作用7 六、从氰化液中回收金银8 （一）方法选别8 （二）炭系统8 1．吸附付作业8 2．吸附流速9 （三）操作中应注意的几个问题9 七、从载金炭中回收金银10 （一）方法简述10 （二）解吸电解工艺流程及技术指标11 1．工艺流程11 2．解吸电解过程11 3．解吸电解的技术条件11 （三）熔炼铸锭12 （四）脱金炭再生12 1.火法再生12 2．湿法再生12 3．化学再生法13 （五）国内几种较好活性炭的吸附容量13 （六）堆浸技术条件13 1．浸出过程13 2．活性炭吸附过程13 （七）金的回收率13 （八）主要消耗材料14 八、堆浸需购置的主要设备和材料14 九、结语14 一、堆浸提金工艺及浸出原理 所谓堆浸提金，就是将原矿破碎至一定粒度的含金矿石堆放在特殊制作、能自动排液的衬垫上进行渗滤浸出。 堆浸法与常规氰化法的反应机理基本上是相同的，都是基于在碱性溶液中。自然金与溶液中的氰化物及氧作用，形成金、氰、氧、钠络合物而被溶解，其反应为 被溶解的金借助于溶液的重力作用，以液态进入贮液池。随之将这些含金溶液流入炭吸附系统。金氰络合物即被活性炭所吸附。达到吸附饱和的含炭称作载金炭。将载金炭送入解吸电解系统得金银海绵金泥，再经熔铸即得合质金锭。 在实际生产中，为了便于管理，可将其分为两个独立的生产系统，即 A堆浸炭吸附；B解吸电解。 低品位含金矿石堆浸提金工艺流程见图1。 图1 低品位金矿采用的堆浸提金流程 二、矿石类型与可浸性 可浸性研究证明金的赋存状态及其脉石矿物嵌布形态决定着矿石能否适宜于氰化堆浸提金。在准备堆浸之前，在对所要处理的矿石进行详细的矿物分析，以减少生产厂家的风险。 能够取得成功的堆浸取决于矿石性质，影响贵金属浸出回收率的因素是 （1） 矿物含贵金属的量； （2） 贵金属的粒度； （3） 矿石的主要矿物； （4） 贵金属矿物在主要矿物中的赋存状态。 通常适宜于堆浸的含金矿石类型一般分为下述几种 （1） 含有与残留氧化铁伴生金的硅化砂质岩； （2） 细粒金存在于粒间界面的混砂白云石； （3） 金存在于富褐铁矿空洞和裂隙中的石英脉矿石； （4） 含自然金和少量黄铁矿，被少量石英脉切割的火成基性岩； （5） 岩石纹理中含游离金的片岩； （6） 温泉源硅质石英泉华。 含有下列矿物及杂质的矿石，是不利于堆浸的 （1） 铜矿物，易被氰化钠所溶解，从而消耗大量的氰化物及氧； （2） 含砷矿物（如雄黄和雌黄），能消耗氰化物并阻碍金银的溶解； （3） 辉锑矿，强烈地阻碍氰化作用。而贱金属离子，如、、、和都是阻碍物。 另外，有机物的存在，消耗溶液中的氧阻滞金银的氰化作用，如朽木、石油、 油脂和浮选药剂等。 天然存在的含炭物质对溶解的金银起吸附作用。如炭化的木材，会导致已溶金过早地沉淀，损失在尾渣中。 三、堆浸的场地准备 （一）地形与场地基础 浸出场地的地形和位置明显地影响着堆浸作业的最终设计、基建投资与生产成本。同时，场地的尺寸和类型以及溶液的输送方式都与所使用的地面及高度有着密切联系。所以，在确定堆浸场基址时，下述几个设计因素应给予考虑 1．靠矿源场地距矿源越近，则运输费用越低； 2．可靠近距离的水源堆浸工艺为湿法生产，水是生产中必不可少的物质保证，可靠而理想的供水条件不但方便生产，且可降低生产成本。 3．场地位差理想的场地位差可以降低基建投资和生产成本，且可有效地延长场地的服务年限。 4． 便利的交通条件与供电条件也是设计中不能忽视的重要条件。 （二）场地建设 场地基址确定之后，用推土机（或人工）将地表浮土和草根铲去，露出坚硬土层，将其修筑成岩宽方向倾斜5～8的平缓斜坡，再经压实。应注意使整个场地平整均一，忌回填。然后在场地周边筑起宽400mm，高300mm的防护提（防止溶液外泄），堤外开挖排水沟排放雨水。在场地倾斜低侧，用混凝土修一沉淀池，设置纱网，安装输液管道。管道水平下面分别筑好富液池、防洪池，其容积应足以保证容纳矿堆排出的液量及当地最大的降雨量。而后，在场地地基上铺设两层聚乙烯塑料薄膜，薄膜上面铺一层油毡纸，以保护薄膜不被矿石扎破。有条件的地方可在油毡纸上铺一层（300mm）河卵石，以提高矿堆的渗滤性能。 值得提出的是在国外，沥青、粘土、膨润土及橡胶膜被广泛地用来做场地地垫，特别是热压沥青，其强度之高能使场地长期使用而不易损坏。 较好的尾矿砂地垫是一种价廉而实用的地垫材料，但技术上要求它不含能与氰化物起反应的酸性组分。堆浸场通常使用的是价格低廉的塑料薄膜与油毡纸地垫，严格要求施工质量，否则易造成破裂而损失富液。一座典型的堆浸地形图见图2所示。 图2 一座典型的堆浸场地形图 四、筑堆 在筑堆中，可供选择的方法是多种的有皮带输送机、翻斗车、人力车、装载机、汽车，不管采用哪种筑堆机械，都对浸出周期和金银浸出有直接影响。因为浸出时间与浸出效果在很大程度上取决于矿堆的渗透性。影响矿堆渗透性的主要因素是由下述几个方面形成的 （1） 矿堆内粗细粒物料的析离作用； （2） 矿石的粘土含量； （3） 筑堆机械对矿堆的压实程度。 所以，在设计确定筑堆方案的同时，就应考虑到怎样做才能使粗细粒物料均匀地分布在矿堆中内，并有效地控制粘土的组分的过量加入（不超过20），以及尽量地使矿堆松散，被浸矿石粒度粗细均匀。 矿堆堆筑的高度，取决于矿石中的细粒物料及粘土组分的比例。一般来说，矿石多段破碎有利于金粒的充分暴露，增加与氰化物溶液浸出的机会，缩短浸出周期。但大量的细粒物料特别是-200目（0.075mm）的粒级，会大大降低矿堆的孔隙度，最终影响其渗透性。此时，建议将入堆矿石过筛，筛分下来的矿粉送到制粒系统制粒氰化，会取得理想的渗透效果。其过程是，将少量的石灰或水泥与矿粉相混合，然后用水或氰化物溶液对物料进行制粒，通过一定时间的固化送人堆浸场进行正常的喷淋浸出。 在筑堆的时候，将少的石灰与矿石混合堆筑，缩短了洗矿时间（3～5天），但注意，不要将石灰分层撒施，分层撒施的石灰容易钙化形成隔水层，不利于喷淋液的均匀渗透。 筑堆过程中还应注意到，在充分保证矿堆高度的同时，尽量使矿堆的顶部有一个较大的表面积，使浸矿剂最大限度地与矿石接触。 五、喷淋浸出 矿堆筑好以后，先用碱水对矿石进行洗涤，当矿堆浸出液pH值接近10时，即可用氰化钠和氢氧化钙混合溶液对矿堆进行喷淋。低品位金矿堆浸示意图见图3，堆浸设备联结示意图见图4。 图3 低品位金矿堆浸示意图 图4 堆浸设备联结示意图 （一）供液方法 矿山堆浸喷淋供液，通常采用两种方法 1.依靠位差的压力将喷淋液直接供到矿堆表面。 2.用潜水泵将溶液泵入矿堆，这种供液方式被大部分矿石所采用。我们采用 用泵将溶液泵入矿堆进行旋转或喷头喷淋浸出。 （二）布液方式 堆浸场的布液方法可以分为两种一种是固定的；一种是活动的。实践证明，采用活动的布液方式要比固定的优越。 1.固定喷淋器受设备限制，不能移动，易形成布液不均匀，而活动的喷淋器则能随时调节喷头间距，保证布液均匀。 2.固定的喷淋器在大风天气损失浸矿剂，而活动的喷淋器在大风的情况下操作，可将喷头逆风放置或放倒喷淋，既不损失溶液，又不影响生产，且它的设备投资只有固定的1/3。 生产中，应用到堆浸生产中的喷淋器材是多种的，如有直径70mm，孔径小 于1mm的塑铸喷头，它的喷淋高度为1m左右，最大喷淋覆盖面积可达3～4m2。这种喷淋器的投资很低，使用较为广泛。 值得注意的是，不管采用哪种供液机械和喷淋器，都要避免使用铜或锌的构件，因为这些材料会消耗氰化物。 （三）喷淋强度的选择 堆浸喷淋供液的速度在3.5～5升/（时吨）的情况下，即可满足矿堆的淋滤量。采用过大的喷淋强度，只会使浸出液的金品位下降；过低的供液速度则会延长浸出周期。在正常的情况下，最好是稳定地供液。这样做虽然在停止供液的时候富液的含金品位会有所增加，但积累产量通常是保留在如同整个喷淋期间平稳地供应足够的氧和氰化物所得到的曲线上。 正常的供液速度往往是受气候的影响，冬季的低温会迫使喷淋无法进行，气温低于15℃时堆浸浸出速度就十分缓慢或不能浸出。 （四）氰化物及保护碱的作用 在堆浸过程中，金的溶解速度取决于氰化物与氧在喷淋液中的量。实践经验证明，溶液中最佳的氰化物是0.05～0.1之间。当氰化物的浓度降至0.05以下时，金的溶解能力就很快下降。无限量地使用氰化物会增加氰化物的消耗而事倍功半。 所以，在生产过程中，及时而准确地掌握最佳的氰化周期及氰化物浓度是提高浸出率，降低药物消耗的关键。 在浸出过程中，氰化物的周期浓度控制应根据过程中浸出液所含有的金属量而确定。通常将氰化物的周期浓度分为三个阶段浸出前期月7～10天左右为第一阶段，氰化物浓度确定为0.08～0.1之间，该阶段矿石中的金粒暴露充分，浸出速度最快，约30～35的含金量被浸出；第二阶段为浸出中期，时间约为10～15天左右，氰化物浓度为0.05～0.08；第三阶段为浸出后期，氰化物浓度在0.03～0.05之间就足以满足需要了。 但是浸出周期的划分并不是公式化的，这要根据浸出进程中浸出液的含金品位变化而确定的。还有就是被浸矿石的难易程度来确定的。 在浸出过程中，值得注意的是，氰化钠在呈弱酸性的水中，易分解成氰化氢气体，其反应为 氰化物的分解作用，不但损失了氰化物，为氢氰酸的形成创造了条件，造成对环境的污染。欲使氰化物不分解或少分解，就必须在氰化物溶液里加入足够量的碱。但是，喷淋液中的碱介质也不能过高，过高的碱只会降低金的溶解速度，延长浸出周期。 生产实践证明，使溶液中的pH值保持在10～11，既能保证氰化物不被分解，且利于缩短浸出时间。 六、从氰化液中回收金银 （一）方法选别 从氰化溶液中回收金银，可供选用的方法是多种的，可分为活性炭吸附法，锌丝（粉）置换沉淀法，离子交换树脂吸附，硫化钠沉淀银，酒精吸附法等。 采用哪种回收方法，要取决于富液的性质与质量，对处理大量的含金品位较低的富液，采用活性炭吸附法，不仅较锌置换法效率高，且投资少，成本也低。实践证明，在开发低品位金矿山和小型矿体中，采用活性炭吸附法从堆浸富液中回收金，是一种比较简单、而设备投资又低的方法。据计算，它的基建投资只有逆流倾析氰化厂的20～25，生产费用为常规氰化厂的40左右，几乎所有的堆浸场全部采用活性炭吸附法，吸附率一般为97～99之间。 （二）炭系统 1．吸附付作业 连续吸附作业中，活性炭装在3～4个串联的吸附塔中。堆浸所产出的含金富液用泵扬至高位贮液槽，然后通过位差的压力，使富液以逆流形式穿过各个塔体，溶液中的金氰络合物便被活性炭所吸附。当第一塔柱里吸附了约600g/t炭左右的金后，以第一塔里排出的溶液含金量便逐渐增加，被后面的炭柱所吸附。因为第一塔柱里的活性炭已逐渐接近饱和，它的吸附能力开始下降，溢流里的含金量便逐次增加。 通常采用几段串联的吸附塔可以取得满意的吸附效果，这要根据最后一个塔体里排出的尾液含金品位来确定。当通过计算，它的吸附回收率值小于95时，应考虑增加新的炭柱。 在吸附过程中，要按一定的时间从第一柱的排液阀与最后一个塔的排液阀取样化验尾液中的所含金量。当化验结果表明，从第一塔里排出液含金品位接近于入塔的金品位时，即表明该塔活性炭已达到吸附饱和，应及时更换新炭，取而代之。 为了提高吸附效率，操作中通常采用炭柱的移位法来调节吸附次序，就是将更换了新炭的第一柱排列为最后一个柱，原第二柱作为第一柱，以此类推，直到吸附结束为止。 吸附达到饱和的炭称为载金炭。将载金炭晒干、称重，取样化验金品位后，封袋后填写标签，验收入库。 2．吸附流速 为了充分利用活性炭的载金能力，尽量降低活性炭的使用量，缩小吸附设备的规模，降低设备投资，除了提高富液的质量外，还应严格控制吸附液的流速。一般来说，所使用的活性炭粒度越大，所采取的吸附流速就越高。通常，使用-12目到20目的杏核活性炭，四段串联吸附，所采用的吸附流速为600～700升/小时左右。 使用-12目到30目的活性炭，采用10L/m2s的流速，可以使活性炭层保持悬浮状态。一般来说，炭层停止吸附作业时，它的高度不应大于吸附塔直径的3倍，这样就保证了炭层的膨胀和溶液的翻动提供了足够的空间，从而获得较高质量的载金炭。 （三）操作中应注意的几个问题 在操作中，下述几个问题如果能够引起足够的重视，将会获得满意的吸附效果。 1．新购进的活性炭在使用前，应先筛除或漂洗去粉质炭，因为这些细粒粉质炭在吸附金之后，易损失于矿堆而无法回收。 2．被吸附富液中的金品位越高，则活性炭的载金能力就越强。在生产实际中，观察到随着浸出前期富液品位的升高，每公斤活性炭可以吸附12～18克金，后期富液品位逐渐降低，所获得的载金炭含金品位下降至3～6克。因此，堆浸作业中，致力于提高富液中的含金品位是十分重要的。堆浸场一般采用浸出富液进入吸附贮槽的时候，利用吸附后的贫液做喷淋液。采用这种方法，便能获得较高质量的富液。 3．浑浊的含泥和杂质离子的富液直接影响着吸附效果。这些未经处理的富液在吸附过程中杂质进入活性炭层，并在它解吸时沉淀到金泥中。特别是矿泥中所悬浮的硅酸、胶质微粒组分，不但能阻碍活性炭对金银的吸附能力，而且在熔炼铸锭时难以造渣。 解决这一问题的方法是，除了在筑堆时严格控制矿泥的含量外，还要注意对吸附原液进行充分的沉淀净化，以获得比较纯净的吸附原液进入炭吸附系统。 4．在生产中，还要注意到往吸附柱内装炭的方法也直接影响着吸附效果。将清洗好的活性炭直接装入吸附柱内，使其成分散状态便于在柱内悬浮移动翻滚以增强吸附能力。 七、从载金炭中回收金银 （一）方法简述 从载金炭中回收金银的方法通常有以下几种 1.直接把载金炭出售给冶炼厂进行冶炼。这种方法对于小的矿山来说是可取的，因为它无须购置处理炭的设备。但脱金炭无法再回收利用。 2．在常压下，低氰、低碱循环解析法。这种方法是在85～90℃温度下，用0.1～0.2的氰化钠，1～2的氢氧化钠溶液解吸金。解吸液的渗透速度为0.7～0.8升/（吨秒）。解吸后的含金富液送入电解。电解后的贫液返回到解吸系统循环使用，直至炭中含金量降至95克/吨炭以下完成解吸作业。 3．把乙醇（10～20体积）加到0.1～0.2NaCN，1～2NaOH溶液里，在60～80℃的温度下，8小时完成解吸。但乙醇易燃，易爆且有毒，在操作时应注意安全。现在广泛使用酒精解吸工艺方法。 4．用1NaOH，0.1～0.2的NaCN溶液，在温度120～130℃，压力为5kg/m2的条件下解吸，在不到8小时内完成解吸。 5．常压下，用高氰、高碱热液转化洗涤法。解吸液在接近沸点的温度下，以5NaCN，2NaOH混合液解吸金，被解吸的炭床用热水洗涤，从而获得电解液送入电解。采用这种方法不到20小时便可以完成解吸电解全过程。 （二）解吸电解工艺流程及技术指标 1．工艺流程 采用的高压、高氰、高碱热液转化洗涤解吸法工艺流程示意图如图5。 图5 载金炭解吸电解流程 2．解吸电解过程 载金炭的解吸过程分两部分进行首先将载金炭装入解吸塔，并加入配置好的解吸液进行加热转化处理，转化4～5小时，随之用7～10个炭床体积的洗涤液对炭床进行洗涤。冲洗下的金银富液通过冷却过滤给如电解槽。电解槽用增强的塑料制成，阳极为不锈钢极，阴极则是放入增强的塑料板框内装入的钢棉，金呈絮凝状的在阴极上析出。 电解结束，用稀盐酸（10～20）将阴极泥溶完。溶解脱的金银经分解处理后，分别烘干熔铸金银锭。 3．解吸电解的技术条件 解吸液成分5NaCN，2NaOH； 转化时间4～5小时； 转化温度95～98℃； 洗涤液量7～10个炭床体积； 洗涤时间10～12小时； 阴极电流密度15～20A/m； 槽电压4～4.5V； 极间距35mm； 电解时间18～20小时。 （三）熔炼铸锭 在正常情况下，电解所得到的金银粉物质组成比较简单，在熔炼时无须采用先除杂质而后熔炼的复杂工艺，可直接配料入炉熔炼，熔炼配料的配料比见表1中所列。炼金设备主要有焦炭炉、鼓风机、石墨干锅、干锅钳、铸锭模具等。 表1 熔炼剂的配料比例 料名 金粉 碳酸钠 玻璃粉 硼砂 硝酸钠 单位 克 克 克 克 克 数量 100 20～60 5～15 5 1 备注 熔炼温度1250℃；保温时间20～30min。 炼金炉渣中含有极少量的金主要集中保存。当达到一定数量的时候，可将炉渣粉碎，人工淘洗，回收重砂，配料熔铸，其工艺流程见图6。 炉渣 中碎 细碎 磨矿 重选 中碎 中碎 图6 炼金炉渣重选流程示意图 （四）脱金炭再生 活性炭在使用过程中，受有机物、碳酸钙及其它杂质的污染，活性降低，不能用于再吸附，因此，必须经过再生处理方可使用。通常再生的方法有三种一种为火法再生；二种是湿法再生；三是化学再生法。 1.火法再生 将载金炭加水润湿，装入再生罐，加盖盖紧。将再生罐放入预先加热到550℃的高温回转炉中，升温到650～700℃，恒温2～2.5小时，然后，并闭排气孔，取出再生罐在室温中冷却，冷却到室温即可开盖，取出再生炭。 2．湿法再生 湿法再生设备简单，操作较易掌握。其方法是将脱金炭用水洗至中性，放入3～5的盐酸溶液中浸泡，并稍加搅拌。当浸泡了3～4小时后，将炭与浸泡液分离，用清水淋洗至中性后即可返回吸附作业。 3．化学再生法 用2～5的CaSO4与碳酸盐水溶液对脱金炭进行处理，可使炭载金量从25kg/t增加到38kg/t炭，接近于新炭的吸附常数。 （五）国内几种较好活性炭的吸附容量 国内几种较好的活性炭的吸附容量见表2。 表2 国内几种较好的活性炭吸附容量 原料 型号 生产厂家 原液金浓度（g/L） 原液给入速度（炭床体积/小时） 吸附金容量/（g/kg炭） 备注 椰壳 GH-1 北京光华木材厂 0.0048 20 7.062 价较高 杏核 GH-15 0.0048 20 8.267 价较高 无烟煤 ZX-15 太原新华化工厂 0.0048 20 5.850 （六）堆浸技术条件 1．浸出过程 （1）矿石的粒度对于疏松的矿石控制在-30或-20mm，对于致密矿石破碎粒度应更细，-10mm或-15mm，矿石粒度越大，浸出时间越长。 （2）浸矿液中NaCN浓度0.03～0.1。 （3）浸出液pH值9.5～11。 （4）喷淋强度2～4升/（米2小时）。 （5）喷淋方法连续或间断。 2．活性炭吸附过程 （1）吸附柱装炭量15公斤/柱（根据炭柱大小而定）。 （2）吸附溶液流速6～10升/分（根据浸出富液含金量而定）。 （七）金的回收率 1．金的浸出率由于矿石的性质和入堆矿石粒度的不同而有所差别。一般对氧化矿为70～90，对硫化矿40～60。 2．金的吸附率98～99.5； 3．金的解吸率97.5～98； 4．金的电解回收率97.5～98； 5．金的熔铸回收率98～98.5。 （八）主要消耗材料 1．氰化钠0.4～0.5公斤/吨矿； 2．石灰2.5～4.0公斤/吨矿； 3．氢氧化钠0.2～0.5公斤/吨矿； 4．钢棉0.001～0.005公斤/吨矿（对于金品位3克/吨左右的矿石）。 八、堆浸需购置的主要设备和材料 1．喷淋浸出系统一套； 2．炭吸附柱一套（4个）； 3．NaCN（上海石化总厂产）； 4．NaOH（工业级）； 5．活性炭（绵阳永兴镇活性炭厂或椰壳炭）； 6．耐酸碱塑料垫底（越厚越好）； 7．潜水泵大、小各一台； 8．塑料管道； 9．漂白粉； 10．筑堆机械。 九、结语 1．堆浸氰化提金生产投资少，工艺过程简单，生产费用较低，经济效益明显，适宜处理低品位氧化金矿石和表外矿石。 2．堆浸场的建设，矿石的准备，筑堆的方式、方法及浸出吸附技术的控制，对于取得较好的堆浸技术经济指标影响很大。 3．热碱性氰化液可较好地洗脱载金炭中的金，不锈钢棉可满意地电积出贵液中的金。现在广泛使用乙醇（酒精）解吸工艺优于高氰、高碱热碱液法。 4．用漂白粉消除堆浸氰化提金生产中氰化物所产生的毒性，不产生环境污染。该法操作简便，效果显著。 5．结合本矿区的实际情况，搞好原矿管理，成本管理，金属平衡管理，严格各工序的技术操作，缩短堆浸生产周期，提高劳动生产率等，是矿山堆浸技术经济指标的关键。 6．选择合适的防渗材料及防护层，加强矿区不同类型矿石堆浸的科研工作，逐步扩大堆浸生产的规模，促进矿区堆浸生产的发展。 7．借鉴国内外堆浸法提金新技术、新设备配置、生产实践的好经验，结合国内不同地区各种不同类型的适宜于堆浸提金的好方法，指导我们即将开展的黄金生产，有效地利用国家资源，以科技领先，以人为本，与时俱进，走出一条适于我矿区堆浸生产黄金的新尝试，为我国的黄金生产作出新贡献。 崔永刚 2008年11月8日于成都