含砷金矿与软锰矿酸浸预处理脱砷浸金.pdf

2 0 1 5 年第1 2 期有色金属 冶炼部分 h t t p ；／／y s y l ．b g r i m m ．c n 4 5 ‘ 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 2 ．0 1 2 含砷金矿与软锰矿酸浸预处理脱砷浸金 冯雅丽1 ，吴梦妮1 ，李浩然1 ’2 1 ．北京科技大学土木与环境工程学院，北京1 0 0 0 8 3 ； 2 ．中国科学院过程工程研究所生化工程重点实验室，北京1 0 0 0 8 0 摘要对某含砷金矿采用与软锰矿混合酸浸预处理浸金，通过正交试验研究反应温度、反应时间、硫酸浓 度、液固比、软锰矿与含砷金矿质量比对金浸出率的影响。结果表明，在下述最优条件下，砷脱除率和金 浸出率分别为8 5 ．8 3 ％、9 3 ．5 7 ％反应温度1 5 0 ℃、反应时间3h 、软锰矿与含砷金矿质量比2 ．0 、硫酸浓 度1 0t o o l ／L 、液固比2 l 。 关键词含砷金矿；软锰矿；酸浸；砷脱除率 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 2 0 0 4 50 3 A c i dL e a c h i n gP r e t r e a t m e n tf o rA r s e n i c 。b e a r i n gG o l dM i n ea n d P y r o l u s i t et oR e m o v eA r s e n i ca n dL e a c hG o l d F E N GY a l i l ，W UM e n g n i l ，L IH a o r a n l ’2 1 ．S c h o o lo fC i v i la n dE n v i r o n m e n tE n g i n e e r i n g ，U n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g yB e i j i n g ．B e i j i n g1 0 0 0 8 3 ，C h i n a 2 ，S t a t eK e yL a b o r a t o r yo fB i o c h e m i c a lE n g i n e e r i n g ，I n s t i t u t eo fP r o c e s sE n g i n e e r i n g ，C h i n e s e A c a d e m yo fS c i e n c e s ，B e i j i n g10 019 0 ，C h i n a A b s t r a c t A r s e n i c b e a r i n gg o l dm i n ew a sa c i dl e a c h i n gp r e t r e a t e dw i t hp y r o l u s i t et or e m o v ea r s e n i ca n d l e a c hg o l d ．T h ee f f e c t so fr e a c t i o nt e m p e r a t u r e ，r e a c t i o nt i m e ，v i t r i o lc o n c e n t r a t i o n ，r a t i oo fl i q u i dt os o l i d L ／S ，a n dm a s sr a t i oo fp y r o l u s i t e t O g o l dm i n e m p g o ng o l dl e a c h i n gr a t ew e r ei n v e s t i g a t e dh y o r t h o g o n a lt e s t ．T h er e s u l t ss h o wt h a ta r s e n i cr e m o v a lr a t ei s8 5 ．8 3 ％a n dg o l dl e a c h i n gr a t ei s9 3 ．57 ％ u n d e rt h eo p t i m u mc o n d i t i o n si n c l u d i n gr e a c t i o nt e m p e r a t u r eo f1 5 0 ℃，r e a c t i o nt i m eo f3 h ，m P g 一2 ， H 2S 0 4c o n c e n t r a t i o no f1 0m o l ／I 。，a n dL ／s 2 ． K e yw o r d s a r s e n i c ～b e a r i n gg o l dm i n e ；p y r o l u s i t e ；a c i dl e a c h i n g ；a r s e n i cr e m o v a lr a t e 在常规氰化浸出条件下，难处理金矿石金的回 收率低于8 0 ％[ 1 _ 3 ] 。在含砷难处理金矿浸出金之 前，常需进行预处理H ] 。焙烧氧化法作为传统的预 处理方法拥有很多优点[ 5 ] ，但也会造成严重的环境 问题，而且如果工艺条件控制不当的话，在氧化焙烧 法过程中易造成过烧和局部高温等现象，导致铁氧 化物对金的二次包裹，降低焙砂中金的浸出率n ] 。 收稿日期2 0 1 5 - 0 6 0 7 基金项目中国大洋矿产资源研究开发项目 D Y l 2 5 2 5 一T 一0 8 作者简介冯雅丽 1 9 6 7 一 。女，北京入，教授，博士生导师， 与焙烧法相比，含砷金矿与软锰矿混合酸浸技 术口1 无污染、工艺简单。在该工艺中二氧化锰被还 原，浸出液用于电解制备二氧化锰；同时被砷黄铁矿 包裹的超细微金颗粒暴露出来，可以提高后续氰化 浸出金的浸出率。因此，本文采用对含砷金矿和软 锰矿进行混合酸浸预处理，通过正交试验探讨工艺 参数对含砷金矿中的残余砷含量和氰化浸金的影 万方数据 4 6 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 5 年第1 2 期 响，最终得到了较为理想的金回收率。 1试验 1 ．1 试验原料 试验所用含砷金矿取自于甘南阳山，含金 4 5 ．6 7g ／t ，其他主要成分 ％ S i O 2 5 ．4 9 、S b 2O 。 2 3 ．9 7 、F e 2 0 31 6 ．1 4 、A s 2 0 31 3 ．7 0 、C a O8 ．2 2 、S 0 3 4 ．9 7 。该金精矿含有较高的锑、砷等有害矿物。矿 物学研究发现金呈微细粒嵌布于砷及铁的氧化物和 硫化矿物中，导致金难以用常规的提金方法提取。 1 ．2 反应原理 在一定温度、酸性环境下，二氧化锰与黄铁矿及 砷黄铁矿发生如下反应，将被其包裹的超细微金颗 粒解离 2 F e S 2 1 5 M n 0 2 1 4 H2S 0 4 一F e 2 S 0 4 3 1 5 M n S 0 4 1 4 H2 0 6 F e A s S 7 M n 0 2 H2S 0 4 6 F e A s S 0 4 4 7 M n S 0 4 H 2 0 A s 20 3 2 H 2S 0 4 浓 H 2O 一2 H 3A s 0 4 2 S 0 2 1 ．3 试验流程和设备 取一定量软锰矿与含砷金矿砂按照一定比例混 合均匀，配制一定浓度的硫酸溶液，将混好的矿砂倒 入硫酸溶液中，在一定温度下反应一定时间。反应 过程中维持p H l ；待酸浸反应完成后将矿浆冷却 过滤，滤液用于电解制备二氧化锰，滤渣充分洗涤后 氰化浸出。 酸浸预处理的反应器由聚四氟乙烯制成，上部 装有可控硅温度控制器及回流冷凝管，反应器接口 处、采样口及顶部均采取密封措施，通过取样勺进行 取样。加热装置为恒温式加热磁力搅拌器 油浴 。 试验中渣及固体原料中的砷用砷钼蓝比色法测定， 金用火试金测定[ 7 ] 。 2结果与讨论 2 ．1 工艺选择试验 对该金精矿进行了各种工艺试验，并对各工艺 方案进行比较，试验结果见表1 。所有焙烧试验均 在回转炉中进行，焙烧温度6 5 0 ℃，焙烧时间1 ．5h 。 氰化浸出液固比1 ．5 1 ，p H 一1 0 ～1 1 ，时间4 8h 。 碱浸条件N a O H2 0g ／L 、N a 2S3 0g ／L 、温度1 2 0 ℃、液固比1 1 、时间3h 。与锰矿共同酸浸条件 锰矿与金精矿质量比2 1 、温度9 0 ℃、时间3h 、液 固比3 1 、硫酸浓度2 ．5m o l ／L 。 表1不同浸金工艺试验结果 T a b l e1R e s u l t so fd i f f e r e n tg o l dl e a c h i n gp r o c e s s 由表1 可见，与锰矿混合酸浸为最佳工艺方案， 因此下一步对该方案进行优化参数条件试验，提高 有价金属回收率。 2 ．2 正交试验 将磨细后的软锰矿与砷锑金精矿进行混合酸浸 预处理，为了确定混合酸浸预处理提高金品位的优 化工艺条件，对软锰矿与含砷金矿质量比 锰金矿 比 、反应温度、反应时间、液固比 m L ／g 、硫酸浓度 5 个主要影响因素对砷锑等主要干扰矿物脱除率的 影响‘8 | ，设计五因素四水平正交试验L 。。 4 5 。各因 子分别为反应温度 6 0 、9 0 、1 2 0 、1 5 0 ℃ ；反应时间 2 、3 、4 、5h ；锰金矿比 1 ．0 、1 ．5 、2 ．0 、2 ．5 ；液固比 2 、3 、4 、5 ；硫酸浓度 4 、6 、8 、1 0m o l ／L 。不同条 件下砷脱除率及方差分析结果如表2 所示。 表2 砷脱除率正交试验结果 T a b l e2R e s u l t so fo r t h o g o n a lt e s tf o r a r s e n i cr e m o v a l 反应 时间 2 偏差平方和1 2 3 9 ．4 1 32 11 ．5 4 4 自由度 3 3 F 比 2 ．7 1 70 ．4 6 4 F 临界值 3 ．2 93 ．2 9 5 6 8 ．7 6 6 0 ．1 5 32 0 0 ．8 3 6 333 1 ．2 4 70 ．1 3 20 ．4 4 3 ．2 93 ．2 93 ．2 9 根据表2 结果，影响砷脱除率的因素依次为反 应温度、锰金矿比、反应时间、硫酸浓、液固比。综合 躲坐m州瑚mⅢm瑚瑚瑚Ⅲ叭∽m瑚瑚崩蝴新一蛾掘弧眠孔孤眈孤弛弦蛆”地眠砥阻褫堕。。。m加。。。。。。。如。。粕旦。。。。。。。。。。。。。。。。 金比一o 5 o 5 5 o 5 o o 5 o 5 5 o 5 o 锰矿一L L 互互L L互互互互L L 互互L _ 二 应度O 0 O o O O 0 反温6 6 6 6 9 9 9 万方数据 2 0 1 5 年第1 2 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 4 7 考虑能耗和成本等，选择优化后的工艺条件为酸浸 反应温度1 5 0 ℃、反应时间3h 、锰金矿比2 1 、硫 酸浓度1 0m o l ／L 、液固比2 1 ，在上述条件下，砷脱 除率达到8 5 ．8 3 ％，金氰化浸出率为9 3 ．5 7 ％。 2 ．3 砷脱除率与金浸出率关系曲线 取试验中不同砷脱除率的矿样进行氰化试 验L 0J ，浸出液固比为1 ．5 l ，p H 一1 0 ～1 1 ，吨矿氰 化钠用量5k g ，搅拌浸出4 8h 。得到的砷脱除率与 金浸出率关系曲线如图1 所示。 冰 斟 壬 型 州 砷脱除率／％ 图l 砷脱除率与金浸出率的关系 F i g ．1R e l a t i o n s h i pb e t w e e na r s e n i cr e m o v a l r a t ea n dg o l dl e a c h i n gr a t e 由图1 可知，金浸出率随混合酸浸预处理脱砷 率的升高而明显升高，在砷脱除率为8 5 ．8 3 ％时，金 浸出率达到9 3 ．5 7 ％。说明砷脱除率对金的浸出影 响显著。 3结论 1 采用软锰矿联合酸浸预处理脱砷一浸出渣氰 化的工艺从难处理含砷金矿中提金，与常规的金精 矿焙烧一氰化浸出提金工艺比较，金的浸出率获得 了提高，并且可回收锰、砷、锑，环境污染小，经济效 益显著。 2 含砷金矿中砷脱除率对金浸出率有十分显著 的影响，优化后的工艺条件为酸浸反应温度1 5 0 ℃、 反应时间3h 、锰金矿比2 1 、硫酸浓度1 0m o [ ／L 、 液固比2 1 ，在上述条件下，砷脱除率达到 8 5 ．8 3 ％，脱砷渣进行氰化浸金，金浸出率可以达到 9 3 ．5 7 ％． 参考文献 [ 1 ] 李峰，丁德馨，胡南，等．难处理含金硫精矿的焙烧氧化 一硫代硫酸盐浸出[ J ] ．中国有色金属学报，2 0 1 4 ，2 4 3 8 3 1 8 3 7 ． [ 2 ] 康增奎．我国难处理金矿资源开发的现状与问题研究 [ J ] ．资源与矿业，2 0 0 9 ，1 1 6 5 9 6 3 ． [ 3 ] 俞海平，刘菁．难处理金矿石浸出工艺研究现状[ J ] ．广 州化工，2 0 1 1 ，3 9 1 7 2 5 2 7 ． [ 4 ] 杨永斌，曾冠武，李骞，等．高硫砷金矿焙砂的硫酸熟化 法预处理r j ] ．中国有色金属学报，2 0 1 4 ，2 4 9 2 3 8 0 2 3 8 6 ． [ 5 ] 朱仁锋．高砷硫金精矿焙烧预处理及硫脲浸金工艺研究 [ D ] ．山东淄博山东理工大学，2 0 1 1 ． [ 6 ] 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 1 8 2 8 3 1 ． [ 7 ] 张永柱，卢宜源，张传福，等．含砷难处理金矿的细菌预 氧化一氰化法提金研究E J ] ．中国有色金属学报，l9 9 4 ，2 4 1 7 2 2 ． [ 8 ] 冯雅丽，李斌，李浩然．富硅软锰矿强磁选一碱浸脱硅工 艺[ J ] ．中南大学学报自然科学版，2 0 1 5 ，4 6 4 1 】7 5 1 1 8 l 。 [ 9 ] 常耀超，刘大学，王云，等．含砷、锑难处理金精矿提金工 艺研究[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 1 1 0 3 1 3 3 ． 万方数据