富氧底吹造锍捕金工艺研究.pdf

4 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 3 年6 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 3 ．0 6 ．0 11 富氧底吹造锍捕金工艺研究 曲胜利1 ’2 ，董准勤2 ，陈涛 1 ．东北大学沈阳1 1 0 0 0 4 ；2 ．山东恒邦冶炼股份有限公司，山东烟台2 6 4 1 0 9 摘要采用富氧底吹造锍捕金工艺处理复杂含铜、高砷金精矿，以提高金、银的回收率，减少废水、废渣的 排放。研究影响造锍熔炼过程中金、银走向和在冰铜中富集程度的因素，并调整造锍熔炼工艺指标，降 低炉渣中有价元素的损失。 关键词富氧底吹；冰铜；捕金；金精矿；块煤；F e ／S i O z 中图分类号T F 8 3 1 ；T F 8 1 1 文献标志码A文章编号t 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 3 0 6 0 0 4 0 0 3 S t u d yo nG o l dC o l l e c t i o ni nM a t t ew i t hO x y g e nE n r i c h e dB o t t o m B l o w i n gS m e l t i n gP r o c e s s Q US h e n g l i l ”，D O N GZ h u n - q i n 2 ，C H E NT a 0 2 1 ．N o r t h e a s t e r nU n i v e r s i t y ，S h e n y a n g1 1 0 0 0 4 ，C h i n a ；2 ．S h a n d o n gH u m o nS m e l t i n gC o ．，L t d ．，Y a n t a i2 6 4 1 0 9 ，S h a n d o n g ，C h i n a A b s t r a c t G o l dw a sc o l l e c t e di nm a t t ef r o mr e f r a c t o r yg o l dc o n c e n t r a t ew i t hc o p p e ra n dh i g ha r s e n i cb e a r i n g b yo x y g e ne n r i c h e db o t t o mb l o w i n gs m e l t i n gt oi m p r o v eg o l da n ds i l v e rr e c o v e r yr a t ea n dr e d u c ed i s c h a r g e o fw a s t ew a t e ra n dr e s i d u e ．T h ee f f e c t sO nd i s t r i b u t i o no fg o l da n ds i l v e ri nm a t t ea n ds l a g ，a n de n r i c h m e n t d e g r e eo fg o l da n ds i l v e ri nm a t t ew e r ei n v e s t i g a t e d ．T h et e c h n i c a li n d e xo fm a t t em a k i n gw a sa d ju s t e da n d t h el o s so fv a l u a b l em e t a l si ns l a gw a sr e d u c e d ． K e yw o r d s o x y g e ne n r i c h e db o t t o mb l o w i n g ；m a t t e ；g o l dc o l l e c t i n g ；r e f r a c t o r yg o l dc o n c e n t r a t e ；b l o c k c o a l ；F e ／S i 0 2 据统计，世界现在黄金储量中2 ／3 以上为难处 理矿，而且目前1 ／3 的黄金产量来自难处理矿[ 1 ] 。 对含铜、铅、锌、砷、碳等难处理金精矿，传统黄金生 产工艺未能很好地开发利用。这已成为制约我国黄 金工业发展的重要因素。目前，世界上处理复杂金 精矿的方法主要有[ 2 { ] 微生物浸出法、化学氧化法、 压热氧化法、氧化焙烧法和微波焙烧法等。在我国 有的方法虽已投产，但综合利用和经济效益不理想， 或在低水平状态下运行。本文采用富氧底吹熔池熔 炼造锍捕金工艺处理此类复杂金精矿。在冶炼过程 中，不会产生大量废水，实现了多种有价元素的综合 回收利用，金、银等贵金属的回收率都超过9 7 ％。 收稿日期2 0 1 3 - 0 4 1 8 作者简介曲胜利 1 9 6 6 一 ，男，山东烟台人，高级工程师，博士研究生。 1 试验部分 1 ．1 原料 将来自不同矿源的金精矿和铜精矿进行混配， 混合均匀后检测结果表明，混合矿含A u1 7 ．4 0g ／t 、 A g5 0 4 ．8 0g ／t ，其余元素成分 ％ C u1 6 ．1 0 、S 2 5 ．2 3 、F e2 7 ．1 2 、S i 0 25 ．8 4 、C a O1 ．7 2 、P b1 ．8 1 、Z n 2 ．0 7 、A s1 ．1 2 、S b0 ．6 6 、B i0 ．0 7 、N i0 ．0 3 。 1 ．2 试验原理 富氧底吹熔池熔炼“造锍捕金”就是利用冰铜及 铜为金、银优良的捕集剂[ 6 ] ，在火法炼铜过程中将复 杂金精矿与低品位铜精矿进行混合配矿，保证铜含 量在适度范围内，经过氧气底吹炉熔炼，生成铜 万方数据 2 0 1 3 年6 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．o n 4 1 锍‘7 | ，在氧气底吹炉底部高速氧气搅动下，铜锍反复 冲洗上部熔体，从而使绝大多数贵金属溶解到铜锍 中，完成造锍捕金过程。铜锍经过吹炼、精炼、电解 后从阳极泥中回收贵金属，可以实现9 7 ％～9 9 ％的 贵金属回收率。 1 ．3 工艺流程 富氧底吹熔炼处理复杂金精矿的工艺流程如图 1 所示。富氧底吹炉规格口3 为西4 ．4m 1 6 ．5m ，炉 底中心线上分布6 支氧枪供氧，富氧浓度7 5 ％，氧 料比1 3 0m 3 ／t ，氧压～0 ．5M P a ，空气压力～0 ．6 5 M P a 。混合精矿通过给料机入炉，每小时处理复杂 含铜金精矿6 0t 。炉温控制在11 8 0 ℃左右，若炉 温不稳定可配煤提温，炉渣性质通过加熔剂调控。 2 结果与讨论 2 ．1 块煤对冰铜成分的影响 在造锍熔炼过程中，块煤的加入量对熔炼产出 冰铜品位影响很大。正常情况下，底吹炉熔炼时加 入块煤的主要目的是为了还原，大部分块煤浮在渣 层上依靠熔池上方的过剩空气进行燃烧。计算表 明[ 9 3 ，燃烧1t 块煤所需空气量与熔炼1 0t 精矿相 当，因此，改变块煤的加入量将对冰铜品位造成影 响。在保持精矿配比不变的情况下，块煤加入量对 冰铜品位的影响情况见表1 。 石英石复杂金、铜精矿石灰石 l 配料l Y 空气混合炉料氧气 垒笪 图1处理复杂金精矿工艺流程图 F i g ．1P r o c e s sf l o wd i a g r a mf o rt r e a t i n g r e f r a c t o r yg o l dc o n c e n t r a t e s 表1 块煤加入量对冰铜成分的影响 T a b l e1E f f e c to fb l o c kc o a ld o s a g eo nc o m p o s i t i o no fm a t t e 由表1 可知，冰铜品位随块煤加入量增加而增 加，当块煤加入量超过0 ．9t ／h ，冰铜品位开始下降， 而冰铜中铁含量在逐渐增加。冰铜中贵金属的含量 随铜品位的升高而上升。随着冰铜中铁含量的增 加，贵金属含量下降，特别是银含量下降较为明显， 这是由于F e S 对金、银的溶解力弱于C u S ，在熔炼 过程中，银形成大量的A g S 存在于冰铜相中。 2 ．2 块煤对渣性的影响 铁和硫在富氧底吹熔炼炉中强氧化气氛下的脱 除率较大，部分铁被氧化成F e 。0 4 ，通常加入石英石 造渣以避免炉渣恶化。加入一定量的块煤也可以进 一步降低渣中F e 。0 4 的含量，预防泡沫渣的产生， 并改善炉渣的流动性。但块煤加入量不宜过大，否 则会使冰铜品位下降，而且块煤燃烧后产生的煤灰 还会使炉渣的流动性变差。按0 ．6 ～1 ．5t ／h 的速 度向底吹炉加入块煤，每隔1h 对炉渣成分进行检 测，结果见表2 。 表2 块煤加入量对炉渣成分的影响 T a b l e2E f f e c to fb l o c kc o a ld o s a g eo n c o m p o s i t i o no fs l a g 从表2 可以看出，块煤的加入会导致炉渣性质 的急剧变化。当块煤加入量高时，由于煤灰大量进 入炉渣，导致炉渣中S i O 明显增加，铁含量逐渐降 3 3 2 4 7 9 7 6 4 2 ● ● ● ● ● l l 1 1 1 8 1 2 5 3 0 7 3 9 1 ● ● ● ● ● 2 1 2 2 3 4 8 6 8 3 4 5 3 9 O ● ● ● ● ● 2 3 5 5 6 2 2 2 2 2 l O 8 1 6 3 5 O 4 O ● ● ● ● ● 3 1 1 7 3 4 4 4 3 3 1 2 3 4 5 万方数据 4 2 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．o n 2 0 1 3 年6 期 低，F e ／S i O z 急剧下降，炉渣性质恶化。 2 ．3 氧化钙对冰铜成分的影响 在炉料中加入氧化钙能够改善炉渣的性质。在 熔体中，氧化钙可使硅酸亚铁、磁性铁还原，促使 C u z O S i 0 2 和C u z O F e 。O 。氧化态铜的分解，使 渣含氧化态铜含量减少，并降低渣中铜的溶解损失， 使渣含硫化态铜损失降低。氧化钙还可以降低炉渣 密度和黏度，有利于冰铜和炉渣的分离。在其他条 件不变的情况下，氧化钙用量对冰铜成分的影响结 果见表3 。 表3 氧化钙对冰铜成分的影响 T a b l e3E f f e c to fc a l c i u mo x i d ed o s a g eo n c o m p o s i t i o no fm a t t e C a O ／％ c u ／％A u ／ g t ～1 A g ／ g t 一1 F e ／％ s ／％ 1 ．54 4 ．6 55 9 18 2 52 4 ．6 72 5 ．7 5 2 ．04 6 ．2 36 8l9 6 32 6 ．2 32 5 ．9 5 2 ．54 6 ．6 87 318 5 22 3 ．3 12 4 ．4 4 3 ．04 2 ．6 26 617 9 52 8 ．6 22 7 ．6 2 3 ．S 4 1 ．n 3 4 517 5 n2 9 ．4 72 8 ．4 3 由表3 可知，冰铜品位随着氧化钙用量的增加 发生小幅变化，当氧化钙加入量为混合量的2 ．5 ％ 时，冰铜品位及贵金属含量都达到最大值，超过 2 ．5 ％后，冰铜品位及贵金属含量有所下降，铁含量 不断增加，造成冰铜对贵金属的溶解能力下降。考 虑到氧化钙含量过高所带来的不利影响，氧化钙加 入量应控制在2 ．5 ％。 2 ．4F e ／S i O 对熔炼过程影响 铜渣F e ／S i O 对炉渣性质和冰铜成分影响较 大。当炉渣中铁含量一定时，F e ／S i O 越大，则炉渣 中S i O 。越小，熔炼过程中产生的渣量小。而当 F e ／S i O z 大时，将导致炉渣性质恶化、渣锍分离条件 变差、渣中铜的机械夹杂增多，因而使得渣含铜明显 升高。 根据F e 0 、S i O 。与炉渣的密度值可知，增加 F e O 含量会显著增加渣的密度，但可以降低酸性炉 渣的黏度以及调整炉渣熔点。如果生成F e 。O 。就 会增加炉渣黏度，不利于铜渣分离。相反，提高 S i O 含量则有利于铜渣分离，但会增加炉渣的酸度 和黏度。 F e ／S i O 。的选择要综合考虑产渣量、熔剂消耗 和渣含铜，应以铜的绝对损失和铜的周转循环量最 少为好。在其他条件不变的情况下，F e ／S i O z 对冰 铜成分的影响结果见表4 。 表4F e ／S i 0 2 对冰铜成分的影响 T a b l e4 E f f e c to fF e ／S i 0 2o nc o m p o s i t i o n o fm a t t e F e ／S i O z C u ／％A u ／ g t 一1 A g ／ g t - 1 F e ／％ 2 4 ．6 7 2 3 ．2 3 2 6 ．3 1 2 8 ．6 9 3 0 ．3 8 S ／％ 2 5 ．7 5 2 5 ．9 5 2 4 ．4 4 2 7 ．6 2 2 8 ．3 4 1 ．9 34 4 ，3 66 5 1 ．7 34 5 ．3 7 7 9 1 ．6 24 6 。5 97 2 1 ．4 44 5 ．6 86 2 1 ．Z 74 4 ．7 24 4 由表4 可知，炉渣的F e ／S i O 。直接影响冰铜中 各组元的含量，冰铜品位随F e ／S i O 。的提高而升高。 当F e ／S i O z 为1 。7 3 时，冰铜品位为4 5 ．3 7 ％，此时 金、银含量达到最高，冰铜中铁含量也最低。随着 F e ／S i O 增加，炉渣性质恶化，炉渣中F e 。O 。的含量 会增加，渣含铜也会不断增加，最高达8 ％；其次还 会促使炉瘤和隔层的生成，最终导致炉子发生故障； 另外，生成的F e 。O 。还能与F e S 与S i O 反应产生 S O 。，当S O 。从渣层溢出时就会对熔渣有搅动作用， 从而影响铜渣分离，增加铜在渣中的损失。 在富氧底吹造锍熔炼过程中，“氧气底吹”吹的 是冰铜层嘲，因此总有F e S 的存在，故不会大量产 生F e 。O 。。为防止产生泡沫渣，F e ／S i O 。应控制在 1 ．5 ～1 ．9 ． 3结论 1 块煤的加入可以提高炉温并对冰铜及炉渣成 分产生影响，加入少量块煤可以改善炉渣性质，块煤 用量过多会导致冰铜品位下降，冰铜中金银含量降 低。因富氧底吹熔池熔炼完全自热，加入块煤通常 是用于调整渣性。 2 氧化钙可以改善炉渣性质，使金、银更多地富 集到铜锍中，降低金、银以机械夹杂损失进入炉渣 中，氧化钙加入量应控制在2 ．5 ％。 3 富氧底吹熔炼炼铜合理的渣型F e ／S i O 。为 1 ．7 3 ，既可以保证渣含铜降到最低，又可以减少铜及 金、银损失。 参考文献 [ 1 3 李俊萌．难处理金矿石预处理方法研究现状及其发展趋 势[ J ] ．稀有金属，2 0 0 3 ，2 7 4 4 7 6 ． [ 2 ] 朱长亮，杨洪英，王大文，等．含砷含碳双重难处理金矿 石预处理方法研究现状[ J ] ．中国矿业，2 0 0 9 ，1 8 4 6 6 6 9 ． 下转第5 7 页 万方数据 2 0 1 3 年6 期 有色金属 冶炼部分 h t t p H y s y l ．b g r i m m ．c n 5 7 由于本研究将反应温度降低至5 5 ℃，可保证自 动化仪表的长周期低故障运行，自动化小流量恒 p H 控制反应过程，可使粗碳酸镍满足生产能力要 求，实现镍电解生产碳酸镍制备工序的自动化控制。 4结论 1 将反应槽的进料方式由串联改变为单槽并联 连续反应，加料方式由原料液和碱液从一号槽溜槽 入口并流加入改为碱液与镍液分别进料，从而实现 了p H 等工艺条件的实时监控和自动化控制。 2 将镍电解生产碳酸镍制备工序的反应条件优 化为温度5 5 ℃、停留时间5h 、p H 7 ．8 0 ．1 。改 造后的碳酸镍各项指标和产能可以达到现有镍电解 工艺的要求。 参考文献 [ 1 ] 北京有色设计研究总院．重有色金属冶炼设计手册 [ M ] ．北京冶金工业出版社，1 9 9 6 ． 上接第4 2 页 [ 3 ] 崔永霞，沈艳．难处理金矿石提炼技术研究进展[ J ] ．黄 金科学技术，2 0 0 7 ，1 5 3 5 3 5 6 ． [ 4 ] 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 ． [ 5 ] 李大江．含砷金精矿的酸性热压氧化预处理试验[ J ] ． 有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 I 8 2 8 3 1 ． [ 6 ] 陈国发．重金属冶金学[ M ] ．北京冶金工业出版社， 2 0 0 7 1 1 1 2 ． [ 7 ] 陈景．火法冶金中贱金属及锍捕集贵金属原理的讨论 [ J ] ．中国工程科学，2 0 0 7 ，9 5 1 1 1 5 ． [ 8 ] 崔志祥，申殿邦，王智，等．高富氧底吹熔池炼铜新工艺 [ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 0 3 1 7 2 0 ． [ 9 ] 卢斗江．块煤对澳斯麦特炉熔炼过程的影响[ J ] ．有色 冶炼，2 0 0 3 ，3 2 4 1 9 2 0 ． 上接第5 0 页 B e a r i n gA l l u v i a lG r a v e l s [ J ] ． 6 2 9 3 2 - 9 5 6 ． [ 1 0 ] 姜胜章．湖南金属矿物[ M ] 出版社，1 9 9 2 3 2 4 3 3 4 ． E c o n o m i cG e o l o g y ，1 9 6 7 ， 3 版．长沙中南工业大学 [ 1 1 ] 曹锡章，宋天佑，王杏乔．无机化学上册[ M ] ．3 版．北 京高等教育出版社，1 9 9 4 3 3 6 3 4 2 ． [ 1 2 ] S u nMS ．T h eN a t u r eo fC h r y s o c o l l af r o mI n s p i r a t i o n M i n e [ J ] ．T h eA m e r i c a nM i n e r a l o g i s t ，1 9 6 3 ，4 8 6 4 9 6 5 8 ． 万方数据