初级氧化槽预脱砷工业化试验.pdf

4 0 有色金属 冶炼部分 2 0 1 1 年4 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 1 ．0 4 ．0 1 2 初级氧化槽预脱砷工业化试验 刘瑞强1 ，任允超2 ，杨玮3 1 ．山东黄金矿业 莱州 有限公司精炼厂，山东莱州2 6 1 4 4 1 ； 2 ．山东黄金集团烟台设计研究工程有限公司，山东烟台2 6 4 0 0 6 ； 3 ．中信大锰矿业有限责任公司，广西南宁5 3 0 0 2 2 摘要在初级氧化的2 “槽上利用旋流器进行预先脱砷工业化试验，在保证正常生产的情况下，将试验槽 内的砷离子浓度降到了7g ／L 左右 参照槽的砷离子浓度在1 1g ／L 左右 ，减少了溶液中砷对细菌的影 响，提高了氧化能力，试验期间试验槽的平均日处理量比对比槽提高了1 3 ％左右。 关键词预先脱砷；水力旋流器；氧化；处理能力 中图分类号T F 8 3 1文献标识码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 1 0 4 0 0 4 0 0 4 I n d u s t r i a l i z a t i o nE x p e r i m e n to fP r e - D e a r s e n i z a t i o n o fP r i m a r yO x i d a t i o nT a n k L I UR u i q i a n 9 1 ，R E NY u n c h a 0 2 ，Y A N GW e i 3 1 ．T h eR e f i n e r yo fS h a n d o n gG o l dM i n i n gC o ．L t d ．，L a i z h o u2 6 1 4 4 1 ，C h i n a ； 2 ．E n g i n e e r i n gD e s i g n8 LR e s e a r c hC o ．L t d ．S h a n d o n gG o l dC o r p o r a t i o n ．Y a n t a i2 6 4 0 0 6 ，C h i n a ； 3 ．C i t i cD a m e n gM i n i n gI n d u s t r i e sC O ．L t d ．，N a n n i n g5 3 0 0 2 2 。C h i n a A b s t r a c t T h ei n d u s t r i a l i z a t i o ne x p e r i m e n to fp r e l i m i n a r yd e a r s e n i z a t i o nw a sc a r r i e do u tb yh y d r o c y c l o n ei n N o ．2p r i m a r yo x i d a t i o nt a n k ．W i t ht h en o r m a lp r o d u c t i o ng u a r a n t e e d ，t h ec o n c e n t r a t i o no fa r s e n i ci o nl i q u i di nt e s t i n gt a n kw a sp r o x i m a t e l yd e c r e a s e dt o7g ／L t h eo n ei nr e f e r e n c et a n kw a s1 1g ／L ．T h ee f f e c t o fa r s e n i co nb a c t e r i ai nl i q u i dw a sd e c r e a s e d ，t h eo x i d a t i o na b i l i t yw a si n c r e a s e d ，a n dt h ea v e r a g ed a i l y p r o c e s s i n gc a p a c i t yo ft e s t i n gt a n kw a s13 ％h i g h e rt h a nt h a to fr e f e r e n c et a n ki nd u r a t i o no ft h et e s t ． K e yw o r d s P r e d e a r s e n i z a t i o n ；Hy d r o c y e l o n e ；O x i d a t i o n ；P r o c e s s i n gc a p a c i t y 在细菌氧化处理含砷金精矿时，矿物中砷含量 对细菌氧化过程有着决定性的影响，随着氧化的进 行，矿浆中溶解砷的浓度不断增加，由于砷化合物可 以使细菌表现出“磷酸盐饥饿”症状，细菌的活性将 受到抑制，因此砷是影响细菌正常生长繁殖的有害 元素。尽管经过训化，细菌可耐受1 5g ／L 甚至更高 浓度的砷，但细菌对砷的耐受力也是有限的，在实际 生产中，还是要控制溶液中砷的浓度在5 ～1 0g ／L ， 以免影响细菌的活性和氧化率[ 1 - - 4 ] 。山东某黄金冶 炼企业采用细菌预氧化工艺处理含砷金精矿，采用 三级氧化，在初级氧化槽中，砷的氧化率达到8 0 ％ 作者简介刘瑞强 1 9 7 1 一 ，男，山东单县人，工程师． 以上，溶液中砷浓度达到1 0g ／L 以上，已形成了对 细菌活性的抑制。本工业化试验通过利用固液分离 技术脱除氧化槽中的部分含砷溶液，同时加入部分 新水，使氧化槽内砷浓度保持在较低的水平，保证含 砷金精矿的预处理效果。 1 试验设备和流程 本工业化试验利用旋流器进行预先脱砷，选择 初级氧化的28 槽作为试验槽，正常生产的1 8 槽和 4 8 槽作为参照槽，在2 * 氧化槽上安装1 台材质为 聚氨脂、规格为中1 2 5m m 的旋流器 给矿压力0 ．3 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 1 1 年4 期 4 1 M P a 、沉砂嘴直径2 5m m 、溢流口直径2 5r a m 。其 他主要设备渣浆泵 给矿压力0 ．3M P a ；浓密机 不锈钢，①9m ；溢流测定槽 聚丙烯，8 6 0m m 8 6 0m m 10 0 0r a m 。 试验时，将28 槽的矿浆用泵打至旋流器，经旋 流浓缩后溢流打至18 浓密机，浓密机底流再返回二 级氧化58 槽，旋流器底流返回2 8 槽。同时根据矿 量平衡、水平衡及氧化情况补加一定量的金精矿、水 和营养物。 2 试验技术条件 2 ．1 试验原料 试验期间原料中铁、硫、砷的含量见表1 。 表1 试验期间原料中铁、硫、砷的含量 T a b l e1C o n t e n to fi r o n - s u l f u ra n da r s e n i c i nr a wm a t e r i a l ／％ 试验天数F eS 2 4 ．8 4 2 5 ．0 7 2 5 ．9 1 Z 5 ．9 1 2 2 ．2 6 1 7 ．9 6 2 1 ．5 3 2 2 ．2 6 2 2 ．4 5 2 2 ．6 5 2 2 ．9 1 2 4 ．0 2 2 1 ．2 6 1 8 ．0 4 2 4 ．7 Z 2 3 ．1 8 2 4 ．3 2 2 5 ．0 7 2 4 ．5 1 2 0 ．9 9 1 5 ．5 4 1 7 ．9 8 2 0 ．7 6 1 9 ．2 1 1 8 ．5 0 1 9 ．5 4 1 9 ．8 9 1 6 ．8 7 1 5 ．5 5 2 0 ．6 9 2 ．2 试验操作条件 本次试验要求2 8 氧化槽溶液中的砷浓度为 7g ／L ，矿浆浓度1 6 ％，营养物按2 0L ／ m 3 h 补 加，利用自动分配器根据氧化情况进行矿量分配。 按照试验要求，根据处理量及原料含砷情况进行平 衡计算，确定补加水量，并根据原矿和溶液中的实际 含砷量随时调整。 在不考虑蒸发及机械损失的前提下，根据溶液 中的砷量平衡和确定的试验条件可以得出理论需补 加水量X 与矿量Q 及原料含砷量的关系为 X 一1 2 4 ．2 9 Q A s 一5 ．3 2 Q 3 结果与分析 3 ．1 试验期间处理量变化情况 由分配器来控制矿量分配，矿量分配情况见表 表2 矿量分配表 T a b l e2T h ed i s t r i b u t i o no fo r eq u a n t i t y 由表2 可知，预先脱砷的28 试验槽日处理矿量 要比其它两个正常生产对照槽多，而且随着脱砷试 验的进行，试验槽单槽处理能力的增长幅度也比其 他两个对照槽大，从试验的第7 天开始，28 槽处理 量比18 、4 8 两个槽均提高了1 8 ．9 9 ％，说明脱砷之 后细菌活性增强，氧化速度加快，相对增加了处理 量。 3 ．2 预先脱砷后溶液中的砷、铁浓度变化情况 在试验期间，初级氧化三个槽溶液中的砷、铁的 分析结果见图1 ～2 。 ， ■ ● ∞ ≮ 糕 嶷 莒 壬 壤 廷 图1 初级氧化槽溶液中砷浓度变化图 F i g ．1 T h ec o n c e n t r a t eo fa r s e n i ci n s o l u t i o no fp r i m a r yo x i d a t i o nt a n k 由图1 和图2 可看出，利用旋流器可以有效降 低试验槽内的砷离子浓度和铁离子浓度，整个试验 过程中试验槽内溶液中的砷和铁浓度远低于其它两 个槽，当其它槽中砷和铁的浓度分别达到i 0g ／L 和 峪一褐∞∞∞∞∞均跎螬弘裙曲∞蛎 一4 4 5 5 6 6 6 5 6 6 6 6 6 6 6 ●2 3 4 5 6 7 8 9 m n 地坞M 万方数据 4 2 有色金属 冶炼部分2 0 1 1 年4 期 ， j ● 魁 蜒 蝼 壬 攫 缝 图2 初级氧化槽溶液中铁浓度变化图 F i g ．2 T h ec o n c e n t r a t eo fi r o ni ns o l u t i o no f p r i m a r yo x i d a t i o nt a n k 3 0g ／L 以上时，在试验槽内砷离子浓度可以控制在 7 ．5g ／L 左右，铁离子浓度在2 4g ／L 左右。 3 ．3 预先脱砷后初级氧化槽砷、铁氧化率变化情况 用旋流器在初级氧化槽上进行预先脱砷后，试 验槽的初级氧化渣与对比生产槽的砷、铁初级氧化 率变化如图3 ～4 所示。 由图3 和图4 可看出，初级氧化中，试验槽和其 它生产槽的砷氧化率变化态势基本相近且砷氧化率 相差不大，没有凸显出特别的优势。而从铁氧化率 的变化曲线来看，在前7 天，试验槽与其它槽的变化 趋势基本一致，且铁的氧化率差别不大，但在第7 天 以后，试验槽的铁氧化率急剧下降，明显低于其他生 产槽，具体原因还有待于进一步研究，而且在本次试 验前段时间影响小，而在后段影响大，这同电位变化 趋势是相同的，这充分说明溶液中氧化还原电位主 要取决于F e ”和F e 抖的比值，在生产中要注意控制 F e 3 十和F e 2 这两个关键的变量。 加权平均试验期间每天的初级氧化渣铁砷品 位，计算出试验槽与对比生产槽的砷、铁初级氧化率 见表3 初级失重率按3 6 ％计算 。 表3 各槽砷、铁初级氧化率 T a b l e3T h eo x i d a t i o nr a t i oo fa r s e n i ca n d i r o ni nd i f f e r e n tt a n k ／％ 由表3 可看出，试验槽砷的氧化率比1 * 槽和 48 槽都低，但是相差不多，铁的初级氧化率比其它 水 、 褥 邕 骄 嚣 时间／d 图3 各槽砷初级氧化率变化图 F i g ．3 T h ep r i m a r yo x i d a t i o nr a t i oo fa r s e n i c i nd i f f e r e n tt e s t i n gt a n k 图4 各槽铁初级氧化率变化图 F i g ．4 T h ep r i m a r yo x i d a t i o nr a t i oo fi r o n i nd i f f e r e n tt e s t i n gt a n k 两个生产槽低了3 ～4 个百分点，但是从整体上来评 价，试验期间试验槽的平均处理量比另外两个槽提 高了1 2 ．4 2 ％～1 2 ．9 6 ％，尤其是第七天之后，日平 均处理能力比其它槽提高了1 8 ．9 9 ％，但试验槽砷 的氧化率基本与其它槽持平，由此也说明了处理能 力也是影响细菌氧化效果的一个非常重要的因素， 在生产中需注意保持均匀给矿。 3 ．4 预先脱砷对电位、F e 2 含量的影响 试验中各槽的氧化还原电位及F e 2 浓度变化 曲线见图5 ～6 。 由图5 可看出，在试验的第7 天之前，试验槽经 旋器预先脱砷后氧化还原电位和其它槽相差不大， 从第7 天之后随处理量加大，电位开始逐步下降，比 其它槽低1 0m V 左右。说明处理量对氧化电位的 影响还是比较明显。图6 表明，尽管试验后期试验 槽的处理量增加比较大，但经旋流器预先脱砷后亚 铁离子浓度仍比较平稳且低于其它生产槽，说明尽 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 1 1 年4 期 4 3 时问，d 图5初级槽预先脱砷对电位的影响 F i g ．5 T h ee f f e c to fp r e l i m i n a r yd e a r s e n i z a t i o n i np r i m a r yt a n ko np o t e n t i a l ， 二j ● 叠 ≤ 毯 链 毒 出 时1 日】／d 图6 初级槽预先脱砷对F e 2 浓度的影响 F i g ．6 T h ee f f e c to fp r e l i m i n a r yd e a r s e n i z a t i o n i np r i m a r yt a n ko nF e 2 c o n c e n t r a t e 管细菌活性较大，但是矿量的增加还是影响了细菌 的生长繁殖速度，导致了试验槽电位比另两槽降低。 3 ．5 部分预先脱砷对溶液中细菌数目的影响 在试验期间，我们对试验槽及对比生产槽中的 细菌数目定期进行了监测，具体结果见表4 。 表4 细菌数目检测结果 T a b l e4T h ed e t e c t i o nr e s u l to ft h e q u a n t i t yo fb a c t e r i a l 表4 表明，试验槽中细菌数目与对比槽在同一 数量级上，但绝对数值比1 8 、4 8 平均值仅低 1 1 ．6 ％，说明旋流器脱砷对槽内细菌的数目影响不 大，因为在试验槽内停留时间变短了，加快了细菌数 目的冲蚀，但通过预先脱砷改善了细菌的生长环境， 可以加快细菌的繁殖速度，从而可以维持细菌数目 的相对平衡。 4结论 1 细菌浸出过程中可以利用旋流器预先脱除 部分砷离子，将体系内的砷、铁离子浓度控制在较低 的水平上，在初级氧化槽上用旋流器预先脱砷是可 行的； 2 预先脱砷可以在一定范围内提高处理能力， 试验槽日处理量比其它槽提高了1 3 ％左右，A s 的 氧化率基本不变，F e 的氧化率降低3 ％左右，生产 中需控制投入量和投入速度，监控F e 3 和F e 2 这两 个关键的变量； 3 旋流器溢流带走了部分细菌，但细菌数目仍 维持在1 0 8 的数量级上； 参考文献 [ 1 ] 杨洪英，杨立．细菌冶金学[ M ] ．北京化学工业出版 社，2 0 0 6 7 7 ， [ 2 ] 杨显万，沈庆峰。郭玉霞．微生物湿法冶金[ M ] ．北京 冶金工业出版社，2 0 0 8 2 5 ． [ 3 ] 魏德州，朱一民，李晓安，等．生物技术在矿物加工中的 应用[ M ] ．北京冶金工业出版社，2 0 0 8 ． [ 4 ] 朱长亮，杨洪英，蒋欢杰，等．溶液中离子对浸矿细菌的 毒害作用I - 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