循环流态化焙烧低硫金精矿的生产实践.pdf

5 8 有色金属 冶炼部分 h t t p ／] y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 5 年第1 0 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／J ．i s s n ．1 0 0 7 - 7 5 4 5 ．2 0 1 5 ．1 0 ．0 1 5 循环流态化焙烧低硫金精矿的生产实践 李云1 ，刘洪晓2 ，杨洪中3 ，黄海辉1 ，王云1 1 ．北京矿冶研究总院，北京1 0 0 1 6 0 ；2 ．新疆星塔矿业有限 3 ．招远市招金贵合科技有限公司，山东招远 公司，新疆托里8 3 4 5 0 0 ； 2 6 5 4 0 0 摘要低硫金精矿再浮选产出含硫2 5 ％的二次金精矿与低硫含金尾渣。对二次金精矿进行两段焙烧， 再对两段焙烧的焙砂氰化尾渣与低硫含金尾渣进行循环流态化焙烧。结果表明，经过循环流态化焙烧 预处理后，低硫含金尾渣中载金硫化物等包裹金矿物焙烧反应充分，金的氰化浸出回收率较改造前提高 了3 个百分点左右。 关键词循环流态化焙烧；二次浮选金精矿；低硫金精矿；两段焙烧；提金 中图分类号T F 8 3 1文献标志码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 5 1 0 0 0 5 8 0 4 P l a n tP r a c t i c eo fR o a s t i n gT e c h n o l o g yf o rL o w s u l f u rB e a r i n gG o l d C o n c e n t r a t e sw i t hC i r c u l a t i n gF l u i dB e d L IY u n l ，L I UH o n g x i a 0 2 ，Y A N GH o n g z h o n 9 3 ， H U A N GH a i h u i l ，W A N GY u n l 1 ．B e i j i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n g8 LM e t a l l u r g y ，B e i j i n g1 0 0 1 6 0 ，C h i n a ；2 ．X i n j i a n gX i n g t aK u a n g y eC o ．L t d ． T u o l i8 3 4 5 0 0 ，X i n j i a n g ，C h i n a ；3 ．Z h a o y u a nC i t yZ h a o j i n g u i h eS c i e n c ea n dT e c h n o l o g yL t d ，Z h a o y u a n2 6 5 4 0 0 ，S h a n d o n g ，C h i n a A b s t r a c t L o w - s u l f u rb e a r i n gg o l dc o n c e n t r a t e sw e r ef l o a t e dt oo u t p u ts e c o n d a r yf l o a t a t i o ng o l d c o n c e n t r a t e sb e a r i n g2 5 ％s u l f u ra n dt a i l i n g so fl o w s u l f u rg o l dc o n c e n t r a t e s ．S e c o n d a r yf l o a t a t i o ng o l d c o n c e n t r a t e sw e r et w o s t a g er o a s t e d ．T h er e s u l t ss h o wt h a tg o l d - b e a r i n gs u l f i d e sr e a c tc o m p l e t e l ya n d i n c l u s i o ng o l di sf u l l ye x p o s e da f t e rc i r c u l a t i n gf l u i d i z a t i o nr o a s t i n g ．G o l dc y a n i d a t i o nl e a c h i n gr a t ei s i m p r o v e db y3p e r c e n t a g ep o i n ta f t e rt r a n s f o r m a t i o n ． K e yw o r d s c i r c u l a t i n gf l u i db e dr o a s t i n g ；s e c o n d a r yf l o a t a t i o ng o l dc o n c e n t r a t e s ；l o w - s u l f u rb e a r i n gg o l d c o n c e n t r a t e s ；t w o s t a g er o a s t i n g ；g o l de x t r a c t i o n 难处理金精矿提金前通常采用焙烧氧化、加压 氧化和细菌氧化[ 1 卸等工艺进行预氧化处理。焙烧 法拥有的诸多优点，被广泛用于难处理金精矿的预 处理工艺中。近2 0 年来国内金精矿就地产金的冶 炼厂主要以氧化焙烧与两段焙烧工艺预处理金精矿 为主，但随着低硫金精矿资源的出现，也开始采用循 环流态化焙烧预处理工艺。北京矿冶研究总院在 2 0 0 9 年首次将循环流态化焙烧技术用于复杂难处 理低硫含金尾渣的处理[ 7 1 8 ] ，至2 0 1 5 年，新疆星塔矿 业有限公司的循环流态化焙烧低硫含金尾渣装置已 经连续生产运行超过5 年，经济效益良好。 1难处理金精矿两段焙烧的技改 2 0 1 2 年，由于新疆星塔矿业有限公司外购原料 金精矿的含硫均保持在1 0 ％～1 5 ％，而该公司的两 段焙烧工艺为浆式进料，所以焙烧时不能满足热平 收稿日期2 0 1 5 0 3 2 5 基金项目国土资源部公益性行业科研专项 2 0 1 2 1 1 0 6 9 0 2 ；国家“十二五”科技支撑计划项目 2 0 1 2 B A B 0 8 8 0 4 作者简介李云 1 9 7 1 - ，男，安徽太湖人，硕士，教授级高工． 万方数据 2 0 1 5 年第l o 期 有色金属 冶炼部分 h t t p l l y s y l ．b g r i m m ．o n 5 9 衡，生产中需要配入适量的硫铁矿使含硫维持在 2 5 ％，以维持焙烧炉的自热平衡，这样两段焙烧炉的 处理能力减小，产能降低。 为使公司现有1 0 0t ／d 两段焙烧系统达到正常 的产能，以及充分发挥已经运行的2 0 0t ／d 循环流 态化焙烧提金装置，提高企业经济效益，解决现有外 购原料现状 即外购原料含硫相对较低 ，厂家对现 有装备进行扩建与技术改造。 1 ．1 解决焙烧炉热平衡的方案 由于含硫较低，解决焙烧热平衡主要方法有一 是将目前浆式进料改为干法进料，但需增加金精矿 混合与干噪及粉矿输送；二是在现有含硫相对较低 的金精矿中掺入适量硫精矿或固体硫磺进行配料， 使进焙烧炉原料矿含硫达到2 5 ％，以满足金精矿浆 式进料焙烧要求；三是对现有含硫相对较低的金精 矿进行再浮选硫，使浮选的二次金精矿含硫满足浆 式进料焙烧要求，浮选尾矿再进行提金。 1 ．2 技改方案的选择 本项目技改针对含硫1 0 ％～1 5 ％的金精矿，采 用金精矿再浮选硫工艺，具体流程为原料金精矿再 浮选生产含硫2 5 ％的二次金精矿与低硫尾矿 金 矿 。对2 0 0t ／d 原料金精矿处理规模，通过试验分 析，生产二次金精矿 含硫2 5 ％ 1 0 0t ／d 、低硫尾矿 1 0 0t ／d i 对二次金精矿利用现有两段焙烧系统提 金，能满足生产要求。二次金精矿烧渣氰化渣与低 硫尾矿 金矿 送循环流态化焙烧系统提金，刚好满 足该系统的焙烧能力。 1 ．3 原料金精矿成分及其二次浮选后产品成分 原料金精矿含金3 5 ．8 5g ／t 、银1 2 ．5g ／t ，其余 元素成分 ％ S1 4 ．5 0 、A s2 ．7 5 、F e1 4 ．6 3 、C u 0 ．0 5 8 ，P b0 ．0 1 67Z n0 ．0 4 7 、M g O1 ．4 2 、C a O3 。2 8 ， A 1 2 0 。8 ．6 4 、S i O 3 8 ．1 5 、其他1 6 ．5 1 。二次浮选金 精矿含金6 0 ．2 5g ／t 、银2 0 ．og ／t ，其余元素成分 ％ S2 6 ．5 0 、A s4 ．3 5 、F eZ 6 ．8 5 、C u0 ．1 2 、P b0 ．0 9 、 Z n0 ．0 8 、M g O0 ．8 5 、C a O1 ．7 5 、A 1 20 34 ．6 4 、S i 0 2 2 4 ．5 5 、其他1 1 ．0 7 二次浮选低硫尾矿含金9 ．7 5g ／t 、 银4 ．0g ／t ，其余元素成分 ％ S2 ．5 0 、A s1 ．1 5 、F e 2 ．4 1 、C u0 ．0 5 、P b0 ．0 2 、Z n0 ．0 1 、M g O1 ．9 9 、C a O 4 ．8 1 、A 1 20 31 2 ．6 4 、S i o z5 1 ．7 5 、其他2 1 ．8 7 。 2 二次浮选金精矿两段焙烧烧渣再焙 烧提金 2 ．1二次浮选金精矿焙砂氰化尾渣分析 工业上金精矿两段焙烧过程中，一段焙烧温度 6 0 0 ℃，二段焙烧温度6 8 0 ℃，二次浮选金精矿焙砂 氰化尾渣含金5 ．6 8g ／t 、银1 2 ．0 5g ／t ，其余元素成 分 ％ S1 ．5 8 、A s0 ．9 0 、F e3 1 ．5 0 、C u0 ．0 4 6 、P b 0 ．0 2 2 、Z n0 ．0 7 、M g O1 ．5 9 、C a 04 ．5 1 、A 1 20 3 1 0 。6 4 、S i 0 24 6 。7 5 、其他2 。9 7 。 两段焙烧焙砂氰化尾渣的矿物学研究及扫描电 镜观察表明，焙砂氰化尾渣中的金大部分包裹在赤 铁矿中，而少量为脉石包裹与焙烧不完全的硫化矿 包裹。由于焙砂中残留较高的砷、硫，显著影响金的 浸出。可见，在二次浮选金精矿两段焙烧中，硫化矿 与砷硫化矿脱硫与脱砷转化不完全，其矿物成分主 要为未焙烧完全的磁黄铁矿。工艺分析表明，由于 焙烧时停留时间相对较短，而导致脱砷脱硫不彻底， 而影响焙砂质量。 2 ．2 焙砂氰化尾渣再焙烧一氰化 对焙砂氰化尾渣进行再焙烧一氰化浸出试验， 考察砂质量对氰化浸金的影响。结果表明，氰化尾 渣再焙烧后，硫和砷的脱除率仍然有4 1 ．4 7 ％和 2 3 ．7 0 ％，即仍有部分未分解的硫化矿物在再焙烧过 程中被氧化分解。而由于在二次浮选金精矿中的砷 在两段焙烧的焙砂中以钙的化合物形式存在[ 9 ] ，被 固定在烧渣中，所以在再焙烧条件下砷的脱除率相 对较低。当氰化尾渣再焙烧时，砷以很稳定的砷酸 盐形式残留在再焙烧烧渣中。 氰化尾渣再焙烧、磨矿至粒度一0 ．0 3 91 T i m 占 9 0 ％后进行氰化浸出，结果如表1 所示。 表1 氰化尾渣再焙烧一磨矿一氰化浸出结果 T a b l e1 C y a n i d i n gl e a c h i n gr e s u l t so fc a l c i n e b yf a r t h e rr o a s t i n g 由表1 可见，当金精矿两段焙砂 混合 经过再 焙烧一氰化浸出后，金浸出率达到9 4 ．1 5 ％，而工业 生产指标为9 2 ％，即提高了2 ．1 5 个百分点。当氰 化尾渣再焙烧、磨矿后，其氰化渣中金降低到3g ／t 以下，其金的直接浸出率达到5 0 ％左右，对于二次 浮选金精矿而言，金浸出率达到9 6 ．0 5 ％，相对于二 次金精矿两段焙烧工业生产提高了2 个百分点左 右，而且明显降低了提金尾渣中的金品位。 万方数据 6 0 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 5 年第1 0 期 3 二次浮选低硫尾渣提金 二次浮选低硫尾渣的粒度为～0 ．0 7 4m m 占 8 5 ％，对其在6 5 0 ℃进行焙烧后，焙砂的粒度分析表 明，一0 ．0 7 4m m 占8 0 ％，一0 ．0 5 5m m 占7 0 ％， - - 0 ．0 3 9m m 占6 5 ％，还不能满足氰化浸出的要求， 必须在氰化浸金前对焙砂进行细磨，使金充分暴露 而被氰化。二次浮选低硫尾渣的焙烧结果见表2 。 表2 二次浮选低硫尾渣的焙烧结果 T a b l e2 R o a s t i n gr e s u l to fs e c o n d a r yf l o a t a t i o n l o w - s u l f u rb e a r i n gg o l dt a i l i n g s ／％ 氰化浸出验证试验在常温下分别称取不同粒 度的焙砂8 0g 置于氰化滚瓶中按照文献[ 9 ] 的方法 进行氰化浸出，氰化钠用量2 ．5k g ／t ，氧化钙用量 2 ．0k g ／t ，浸出时间3 6h 。对于粒度一0 ．0 3 9m m 占 比分别为6 5 ．2 ％、9 2 ．8 ％和9 5 ．5 ％的二次浮选低硫 尾渣焙砂，金的氰化浸出率分别为7 4 ．9 5 ％、 8 6 ．1 1 ％、8 6 ．8 9 ％。 低硫尾渣焙砂氰化浸出渣主要相组成为由黄铁 矿与毒砂氧化脱硫转化而得的赤铁矿相，仅仅发现 极少量的F e S ，说明焙烧较为完全。由于自然金的 粒度极细，并且部分被赤铁矿或石英等脉石包裹，影 响了金的氰化效果。化学物相分析结果表明，浸渣 中的金主要以氧化铁包裹 占6 0 ．8 0 ％ 、脉石包裹 1 8 ．5 ％ 、硫化物包裹 1 4 ．5 ％ 形式存在，只有 6 ．2 0 ％以裸露金形式存在。文献[ 9 ] 详细解释了氰 化渣中被多孔状铁氧化物包裹的金不可浸出的原因 以及提取该类金的方法。 4 循环流态化焙烧低硫金精矿的生产 买践 4 ．1 循环流态化焙烧低硫金精矿的特点 与沸腾流化床焙烧炉相比，循环流态化焙烧炉 具有以下优点 1 原料适应性强，焙烧强度较大，炉膛截面积相 对较小。 2 燃烧效率高。以煤作燃料时，循环流化床煤 的燃烧效率可以达到9 8 ．5 ％以上，而常规沸腾流化 床焙烧矿物，其掺入的煤粉与矿物在燃烧过程中分 层明显，炉膛温度分层，煤的燃烧效率仅为8 5 ％～ 9 0 ％。如果原料矿物含有机炭时，循环流态化焙烧 后可以使有机炭燃烧完全，避免在后续氰化时发生 “劫金”现象。 3 使用的燃料有煤、柴油或天然气，操作上比较 安全，而且控制也容易。 4 包裹金的硫化物等矿物焙烧充分，金更容易 暴露并被氰化浸出。 4 。2 工艺流程 图I 所示为循环流态化焙烧低硫金精矿的工艺 流程。 低硫矿 1 1 ％一1 5 ％水分H 煤块 2 0 - 4 0r n m 排空 图1 循环流态化焙烧低硫金精矿工艺流程图 F i g ．1 F l o ws h e e to fc i r c u l a t i n gf l u i db e d r o a s t i n gf o rl o w s u l f u rb e a r i n gg o l dc o n c e n t r a t e s 4 ．3 循环流态化焙烧低硫金精矿的工艺参数 工艺设计参数床能力5 0 ～1 2 0t ／ m 2 d 、原 料含硫1 ％～5 ％、原料含水 1 5 ％、干燥后含水 3 ％、干燥风进出口温度3 0 0 ℃／7 5 ℃、焙烧温度6 0 0 ～7 5 0 ℃、烟气二氧化硫浓度1 ．0 ％～4 ．0 ％、一次风 温度1 0 0 ～1 5 0 ℃、二次风温度1 5 0 ～2 5 0 ℃、焙砂水 淬温度2 5 0 ℃。 设计技术指标与工业生产实践指标对比结果。 脱硫率参考值4 0 ．％～8 0 ％、实际4 5 ％；脱砷率参考 值3 0 ％～6 0 ％、实际3 2 ％；渣含金参考值0 ．5 5 ～ 3 ．5 0g ／t 、实际1 ．4 5g ／t ；银回收率参考值4 0 ％～ 7 5 ％、实际5 5 ％。 能耗指标干磨煤耗1 5k g ／t 、干磨电耗2 5 k W h ／t 、焙烧掺煤3 0k g ／t 、焙烧电耗2 0k W h ／t 、水 万方数据 2 0 1 5 年第l o 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．e n 6 l 耗1 ．0m 3 ／t 、压缩空气0 ．4m 3 ／ r a i n t 。 4 ．4 循环流态化焙烧低硫精 金 矿生产成本估算 循环流态化焙烧预处理提金的生产成本估算列 于表3 。低硫金精矿循环流态化焙烧预处理提金生 产成本为每吨矿2 1 1 ．5 元，这与目前装置运行的生 产成本基本一致。而对复杂难处理原生金矿采用循 环流态化焙烧技术提金的成本为每吨矿3 3 8 ．8 元。 表3 循环流态化焙烧一氰化浸出提金 生产成本估算 T a b l e3C o s to fc i r c u l a t i n gf l u i d i z a t i o nr o a s t i n g a n dg o l dc y a n i d i n ge x t r a c t i o n 项目丽篇备备注 ⋯ 低硫金精矿原生金矿 1 5结论 1 采用循环流态化装置焙烧低硫复杂金 精 矿，煤粉充分完全燃烧，炉膛温度均匀，烧渣中不含 残炭，从而避免对金的氰化浸出产生影响。 2 对含砷、含硫、含碳微细粒包裹型难处理金矿 的预处理，循环流态化焙烧的效果很好，同时还能充 分利用矿物中的碱性脉石成分实现原矿炉内焙烧固 砷、固硫，显著减少烟气处理量，实现清洁生产。 3 低硫金精矿经过再浮选生产含硫2 5 ％的二 次金精矿与低硫尾矿，对二次金精矿进行两段焙烧， 其焙砂氰化尾渣与浮选低硫尾矿进行循环流态化焙 烧的工艺方案，经生产实践证明是合理的，金回收率 较改造前提高了3 个百分点左右。 参考文献 [ 1 ] 王永慧，摘译．用循环流化床技术焙烧金矿石[ J ] ．中国 有色冶金，2 0 0 6 。3 5 2 1 - 5 。 [ 2 ] 孙留根，袁朝新，王云，等．难处理金矿提金的现状及发 展趋势[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 5 4 3 8 4 3 ． [ 3 ] 黄强，译．金矿石和精矿处理的最新进展r J ] ．国外黄金 参考，1 9 9 9 3 ／4 2 9 - 3 3 ． [ 4 ] F o l l a n dG ，P e i n e m a n nB ．L u r g i ’SC i r c u l a t i n gF l u i dB e d A p p l i e dT oG o l dR o a s t i n g [ J ] ．E ／M ．J ，1 9 8 9 1 0 2 8 ． [ 5 ] 王云，袁朝新．原矿焙烧提金工艺的研究及展望[ J ] ．矿 冶，2 0 0 2 ，1 1 增刊1 1 1 2 - 1 1 5 ． I s ] 黄礼煌．金银提取技术[ M ] ．2 版．北京冶金工业出版 社，2 0 0 9 2 7 4 2 7 9 ． [ 7 ] 李云，王云，袁朝新，等．循环流态化焙烧技术处理低硫 精矿[ J - I ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 0 9 1 1 4 1 7 ． I s ] 李云，王云，袁朝新，等．难处理金矿循环流态化焙烧提 金技术[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 1 3 3 卜3 3 ． [ 9 ] 李云，王云，袁朝新，等．提高含砷金精矿两段焙烧焙砂 中金浸出率的研究[ J ] 。有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 0 6 3 3 3 6 ． 万方数据