磨介质对机械活化难处理金矿浸金的影响.pdf

第5 2 卷第4 期 2 000 年1 1 月 有色金属 N N F E R R U SM E T A L S V 0 1 ．5 2 ．N o ．4 N o v e m b e r20 0 0 磨介质对机械活化难处理金矿浸金的影响 王淀佐1 ，黎铉海2 ，粟海锋2 ，黄祖强2 ，邱冠周3 1 ．中国工程院，北京1 0 0 0 3 8 ；2 ．广西大学化学化工学院，南宁5 3 0 0 0 4 ； 3 ．中南大学矿物系，长沙4 1 0 0 8 3 摘要分析了次氯酸钠一步法浸金和机械活化强化浸金过程的原理，用次氯酸钠作浸金剂在不同的活化介质中对广西贵 港六梅含砷金矿进行了试验研究，总结了不同介质对机械活化浸金的影响规律，并提出优化的磨介质参数和工艺条件。 关键词磨介质；机械活化；一步法浸金；次氯酸钠；难浸金矿 中图分类号T D 9 5 3 文献标识码A 文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 0 0 0 4 0 1 1 8 一0 3 黄铁矿和砷黄铁矿是两种常见的载金矿物，在 广西贵港六梅金矿中，这两种矿物占有相当的比例， 金呈极分散的显微金和次显微金的形式存在【1 J 。 由于硫和砷的影响使氰化时的金浸出率很低，为消 除这种影响并使微粒金充分剥离或暴露，各国研究 者在浸金工艺上曾做过大量的工作【2 叫j ，其中大部 分属于预处理工艺。用机械活化的方法来强化浸出 过程虽有报道[ 5 - 8 ] ，但用来强化次氯酸钠～步法浸 金过程的研究尚少【1 ，4 ] ，而且研究的深度还很不够。 因此开展用不同的磨介质、在不同的机械活化强度 下对次氯酸钠一步法浸金影响的研究，不仅对完善 机械活化理论具有较大的学术价值，而且对开发一 步法浸金新工艺有着重要的现实意义。 1理论基础 在N a C l 0 一N a O H 体系中【川，F e 和F e A s S 被次 氯酸钠分解的热力学趋势较大，因而反应很容易自 发进行，过程中不会形成单质硫。同时，被包裹的微 粒金被剥离并暴露在N a C I O 中，在强碱性条件下， 由于A u O H ，表现出酸、碱性质，因而发生下列反 应 2 A u 3 N a C l 0 3 H 2 0 2 A u O H 3 a q 3 N a C l 1 A u O H 3 a q N a O H N a H 2 A u 0 3 H 2 0 2 N a H 2 A u 0 3 N a O H N a 2 H A u 0 3 H 2 0 3 N a 2 H A u 0 3 N a O H N a 3 A u 0 3 H 2 0 4 基金项目国家自然科学基金 2 9 7 6 6 0 0 1 ，广西自然科学基金 匹配项目 桂科配9 8 2 4 0 0 7 作者简介王淀佐 1 9 3 4 一 ，男，辽宁锦西人，中国科学院、中 国工程院院士 根据热力学分析【1 ，引，溶液中主要生成 H 2 A u 0 3 和H A u O ；3 一，这样，金从固相中转移到溶液 中而被浸出，从而使预处理和浸金过程能一步实现。 经计算，上述反应的G i b b s 自由能的绝对值并 不大，即其自发进行的趋势并不明显，因而反应的速 率较慢。为了强化反应过程，人们习惯用高温、高浓 度、高细度和强搅拌等方法。而这种方法给物料和能 量消耗、成本和环保带来很多问题。 当固体物料在受到机械力 冲击、研磨、挤压、剪 切、弯曲等 作用而被粉碎时，在粒度变小的同时，还 导致物质结构及表面物化性质的变化【9 ，1 0 】。随着 比表面积和比表面能的增大。晶体的晶格能迅速减 少，在损失晶格能的位置将产生晶格变形和各种缺 陷，使矿物的能储量增加，导致矿物原料的反应活性 提高一方面，增加了固体物料的生成G i b b s 自由 能，使反应过程的热力学趋势增大【7 3 ；另一方面，由 于能储量增加，使反应所需的活化能减少，因而强化 了反应的动力学过程，使反应速率大大提高【6 】。由于 矿物能储量的增加与机械力作用的大小有关，因此， 作为施加机械力的磨介质，其材质、密度和直径大小 等参数对机械活化作用将会产生不同程度的影响。 2试验 2 ．1 物料特性与分析方法 试验物料为广西贵港六梅金精矿，包裹金的矿 物主要是黄铁矿和砷黄铁矿，其化学组成见表1 。 其中游离金1 ．2 8 ％，碳酸盐中的金2 ．2 4 ％，硫化物 中的金6 0 ．8 0 ％，硅酸盐中的金3 3 ．7 6 ％，其它矿物 中含金1 ．9 2 ％；粒度组成为 7 0 ／』m 占1 1 ．6 ％，一 7 0 4 0 t _ ￡m 占2 1 ．6 ％～一4 0 2 0 肛m 占1 8 ．6 ％，一2 0 万方数据 第4 期王淀佐等磨介质对机械活化难处理金矿浸金的影响1 1 9 1 0 , u m 占1 3 ．3 ％，一1 0 5 p ．m 占1 4 ．5 ％，一5 的次氯酸钠 有效氯1 1 ％～1 2 ％，游离碱0 ．5 ％，每 2 p ．m 占1 3 ．7 ％，一2 ／．t i n 占6 ．7 ％。浸金剂为工业级次试验前测定 ，氢氧化钠为粒状分析纯固碱。 表1 金精矿的主要化学组成 望坌垒墅兰皇垫壁垒鱼型坚 鱼量 兰丝i g ■ i 垫 i i 反应结束后用7 2 3 分光光度计分析酸化滤渣中 的可溶F e 2 的浓度，用I C P Q 一1 0 0 光量计测定滤 液中砷含量，两者结合计算砷、硫浸出率；用日立Z 一8 0 0 0 石墨炉原子吸收光谱法分析滤液中金含量， 然后计算金的浸出率；用日本岛津公司S A C P 3 颗 粒分析仪分析反应前后固体物料粒度分布的变化。 2 ．2 活化设备与过程 试验设备为①8 7 r a m 1 7 0 m m 塑料滚筒磨，三 种磨球介质分别为不锈钢球、含氧化铝9 5 ％的刚玉 球和玻璃球，密度分别为7 ．8 2 、3 ．5 4 和2 ．4 5 9 ／m l ， 刚玉球的直径有2 、3 、4 、5 m m 四种，不锈钢球和玻璃 球的直径均为4 m m ，滚筒中介质填充量为5 0 0 m l o 每次金精矿用量为5 0 ．0 9 ，按试验条件下的液固比 和浸出剂初浓度计算出各物料用量。先用水将碱溶 解，待冷却后将各物料一起放到滚筒中，然后放入滚 筒磨中边活化边反应，到达反应时间后取出分球、过 滤和分析。 3 结果与讨论 3 ．1 不同活化条件下的粒度变化 在常温下，当液固比为1 0 ，次氯酸钠和氢氧化 钠的初浓度分别为2 ．3 和1 ．0 m o l ／L ，用不同的活化 介质在滚筒磨中做浸出试验，当活化时间为4 5 m i n 时，物料的粒度分布见图1 。由图可知，介质密度愈 大。对粒度分布的影响愈大，表明密度大的介质对物 料的粉碎愈有利。 图1不同活化介质下的粒度分布 在相同介质密度时，物料的粒度分布随机械活 化时间的变化而变化 图2 ，就粒径减小而言，活化 时间愈长，粒度变得愈细。但从图中可看出，即使在 没有介质时，由于化学反应，物料的粒度也在不断减 小。同时，随着时间的增长，物料粒度的减小已不太 明显。 1 0 0 8 0 享 ＼ 骚6 0 闭 梧 惫4 0 删 峰2 0 爹；； - ．1 1 - - - 原矿 卜无介质4 5 r a i n - 无介质7 5 r a i n 扣不锈钢球2 0 r a i n o _ 不锈钢球6 0 m i n * 不锈钢球1 2 0 m i n 0q L L J 。J - L - J 上 01 02 03 04 05 06 0 7 0 粒径d ／m 图2 不同活化时间下的粒度分布 3 ．2 介质密度对浸出率的影响 在上述相同的反应条件下，考察了不同介质对 浸出率的影响 图3 和图4 ，发现不同的活化介质 对硫的浸出率影响较小，但对金浸出率影响极大。 誉 褂 茁 燃 翎 反应时间l ，r 6 n 图3 不同活化介质时金的浸出率 9 0 8 0 7 0 毒6 0 々5 0 鐾t 。 则3 0 嫱2 0 1 0 0 反应时间t ／m i n 图4 不同活化介质时硫的浸出率 万方数据 1 2 0有色金属第5 2 卷 介质密度越高，能达到的金浸出率的峰值也愈高，金 的浸出率存在一个峰值，在5 0 ～6 0 m i n 时达到最大 值。 根据上述的试验结果，可认为活化介质的密度 愈高。对矿物晶体施加的机械力就愈大，包裹金的黄 铁矿和砷黄铁矿就愈易活化，同时。暴露的金也就愈 多。此外，可认为载金矿物在短时间内 大约 6 0 m i n 即可激活，因而在浸出剂浓度还比较高的反 应初期就可把大部分金浸出，而在反应后期，由于伴 生脉石也被激活。且浸出剂的浓度下降，已溶解的金 被活化的脉石重新吸附回矿物中，从而导致金的浸 出率下降并出现峰值。 3 ．3 介质直径对浸出率的影响 在上述条件下，用相同材质的刚玉球，考察了不 同介质直径对金浸出率的影响，如图5 所示。由图 可知，相同材质但不同直径时对金浸出率的影响与 不同介质时的影响规律是相同的。但不同直径的影 响大小有区别。在试验条件下，采用直径为3 和 4 m m 时可获得较高的金浸出率。 摹 、 。 褥 罚 侧 删 反应时问f ／m t n 图5 介质直径对金浸出率的影响 根据粉碎理论，选择磨介质直径的大小主要由 进入反应器的原料的粒度大小确定，当原料的粒度 较粗时，应选择大直径的介质；当粒度较细时，应选 择小直径的介质，使物料能获得最大的能量而发生 粉碎和机械活化。 3 ．4 介质的选择 从物系的性质看，磨介质的磨损不能污染反应 物系；从机械活化的角度看，密度越大的介质其活化 的效果愈好，而粒度的大小则由进入系统的固体物 料大小来决定；从操作成本的角度看，磨介质的耐磨 性要好，且价格便宜。根据以上试验结果和分析，工 业实际生产中，在选择活化介质时综合上述各方面 来考虑，一般选刚玉球为宜。 4小结 1 机械活化作用下，物料颗粒直径的变化是很 小的，而矿物能储量的增加是主要的，具体表现在反 应速率的提高，即相同的反应时间所对应的浸出率 有所提高。 2 磨介质的选择应综合考虑活化效果、物系的 特性、固体物料的粒径和操作成本，本试验条件下采 用中4 m m 的刚玉球较为合适。在次氯酸钠和氢氧 化钠的初浓度分别为2 ．3 和1 ．0 m o l ／L ，反应时间为 5 0 ～6 0 m i n ，液固比为1 0 时，金的浸出率可达8 5 ％ ～9 0 ％，比无介质时提高了2 0 ％左右。 3 在机械活化的作用下，次氯酸钠一步法浸金 的金浸出率会出现峰值，为了获得较高的浸出率，应 根据实际情况控制次氯酸钠的浓度和反应时间。 参考文献 王淀佐，毛阔章，邱冠周等．有色金属，1 9 9 8 ，5 0 1 4 0 聂树人，索有瑞．难选冶金矿石浸金．北京地质出版社，1 9 9 7 A n o n ．M i n i n gM a g a z i n e ，1 9 9 6 ，1 7 4 4 2 3 1 毛阉章．高砷硫难处理金精矿浸金新工艺与理论研究．长沙中南工业大学出版社，1 9 9 7 赵中伟，孙培梅。李运姣等．中南工业大学学报，1 9 9 5 。2 6 6 7 5 7 陈世瑭．上海有色金属，1 9 9 8 ，1 9 2 9 1 B o l d y r e vVV ．J o u r n a ld eC h i m i eP h y s i q u e ，1 9 8 6 ，8 1 1 1 2 8 2 1 B a l a zP ，A c h i m o v i c o v aM ，B a s t lZ ，e ta 1 ．H y d r o m e t a l l u r g y ，2 0 0 0 ，5 4 2 2 0 5 赵中伟．含金硫化矿的机械化学及其浸出工艺研究．长沙中南工业大学出版社，1 9 9 5 郑水林．超细粉碎原理、工艺设备及应用．北京中国建材工业出版社，1 9 9 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 万方数据