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锰银矿加压碱浸除铝试验 ① 朱 军1, 赵兴红1, 齐建云2, 程国鹏1, 王 欢1, 张 弛1 (1.西安建筑科技大学 冶金工程学院,陕西 西安 710055; 2.西北有色地质研究院,陕西 西安 710000) 摘 要 采用加压碱浸对某锰银原矿进行了湿法预处理。 最佳除铝工艺条件为NaOH 浓度150 g/ L,石灰添加量8%,浸出时间3 h, 浸出温度 120 ℃,液固比 2.5∶1,氧压 1.2 MPa,在最优参数条件下铝浸出率可达 93%以上,而银损失率可控制在 8.5%以内,说明对 该类锰银矿采用加压碱浸除铝的方案可行。 关键词 锰银矿;预处理;高压碱浸;除铝 中图分类号 TF111文献标识码 Adoi10.3969/ j.issn.0253-6099.2016.06.022 文章编号 0253-6099(2016)06-0087-04 Experiment on Removing Aluminum from Manganese⁃Silver Ore by Pressure Alkaline Leaching ZHU Jun1, ZHAO Xing⁃hong1, QI Jian⁃yun2, CHENG Guo⁃peng1, WANG Huan1, ZHANG Chi1 (1.School of Metallurgical Engineering, Xi′an University of Architecture and Technology,Xi′an 710055, Shaanxi, China; 2.Northwest Geological Institute of Nonferrous Metals, Xi′an 710000, Shaanxi, China) Abstract A wet pretreatment of pressure alkaline leaching was adopted for a kind of manganese⁃silver ore with high aluminum content for removing aluminum under the following optimum conditions the concentration of NaOH at 150 g/ L, CaO dosage at 8%, leaching temperature at 120 ℃ and leaching time of 3 h, liquid/ solid ratio of 2.5 ∶1 and oxygen pressure at 1.2 MPa. As a result, the leaching rate of aluminum is more than 93%, while the loss rate of silver is controlled within 8.5%, which indicates that approach of pressure alkaline leaching for removing aluminum from such manganese⁃silver ore is practicable. Key words manganese⁃silver ore; pretreatment; pressure alkaline leaching; aluminum removal 锰银矿在我国分布广,储量大,应用前景好[1-2]。 采用“原矿添加剂焙烧⁃氰化提银⁃提银尾渣作锰铁原 料”工艺处理云南某锰银矿[3-6],银浸出率可达 90%以 上,但提银尾渣中铝含量远远超出锰铁钢冶炼标准,严 重影响该类矿产的综合利用。 在探讨试验阶段,对焙 砂和提银尾渣除铝效果均不理想,可能是在焙烧阶段 氧化铝在高温下转变成了难处理的铝硅酸盐。 在文献 资料和相关试验的基础上,最终决定采用原矿预处理 除铝。 1 试 验 1.1 试验原料 试验所用矿样在云南某地锰银矿区采集,其化学 组成见表 1。 经自然晾干、颚式破碎机粗碎、对辊破碎 机细碎后棒磨机磨成-0.074 mm 粒级占 50%的粉末。 检测表明,铝主要分布于三水铝石、高岭石、黏土等非 金属矿物中,其次在硬锰矿中分布较多,特别是呈胶 状、反射色呈深灰色的硬锰矿中含量较高。 三水铝石、 高岭石、黏土矿物在矿石中主要呈集合体状分布于锰 结核之间,这部分比较容易除掉,但有的分布于锰结核 环带层间或与胶状锰矿物分布在一起,则难以除掉,因 此在对锰银原矿进行除铝时采取高压浸出的强化措施 以期达到高效除铝。 表 1 锰银矿主要化学元素分析结果(质量分数) / % MnTFe Al2O3 Ag1)PbZnS SiO2 20.7114.4015.912570.680.260.05010.93 1) 单位为 g/ t。 1.2 试剂及主要试验设备 分析纯 NaOH,去离子水;GS-1 型高压反应釜,氧 气瓶,烧杯,布氏漏斗,SHB-111 水环式真空泵,101-2A ①收稿日期 2016-06-01 作者简介 朱 军(1963-),男,山东莱阳人,教授,博士,主要从事湿法冶金及资源综合利用等研究与教学工作。 第 36 卷第 6 期 2016 年 12 月 矿矿 冶冶 工工 程程 MINING AND METALLURGICAL ENGINEERING Vol.36 №6 December 2016 万方数据 电热鼓风干燥器,SE601F 电子天平等。 1.3 试验方法 称取已磨细烘干的锰银原矿 100 g 加入高压反应 釜内,倒入一定浓度的 NaOH 溶液,密闭高压釜容器, 然后持续通入 O2,加热升温,浸出一段时间后,关闭氧 气减压阀,待高压釜温度冷却至 100 ℃以下放气,然后 卸料用真空泵过滤,滤渣水洗 3 遍后放入烘箱内烘干, 然后对滤渣分别检测 Al2O3和 Ag 含量,并计算 Al2O3 浸出率和 Ag 损失率。 铝溶出的常规方法有酸浸和碱浸。 本试验不宜选 用酸浸,因为原矿中的氧化亚锰、铁也会随着氧化铝一 起溶出,造成有价成分的损失。 采用碱浸预处理可最 大限度地保护有用成分,同时达到高效除铝的目 的[7-8]。 预处理的浸出渣烘干后,混合两种添加剂焙 烧,焙砂直接氰化提银,回收指标较好,表明采用原矿 加压浸出除铝方法可行。 试验流程如图 1 所示。 -01*5 5B001002 5A/3 .5 5A ;5 5A5B A6 E5B4*; .5 9/A ,D/ 图 1 锰银伴生氧化矿综合利用流程 2 试验结果及讨论 2.1 NaOH 浓度对 AI2O3浸出率及 Ag 损失率的影响 原矿质量 100 g,石灰添加量 8%,浸出温度 120 ℃, 浸出时间 3 h,液固体积质量比 2.5 ∶1,氧压 1.2 MPa, NaOH 浓度对 Al2O3浸出率及 Ag 损失率的影响如图 2 所示。 从图 2 可以看出随着 NaOH 浓度增加,Al2O3 浸出率也随着升高,NaOH 浓度达到 150 g/ L 时,Al2O3 浸出率不再增加;而 Ag 损失率整体变化不大,可知 NaOH 浓度不是影响 Ag 损失的主要因素。 综合考虑, 确定 NaOH 浓度为 150 g/ L。 NaOH7,g L-1 100 96 92 88 84 80 76 72 11 10 9 8 7 105115125135165155145 Al2O31*5 Ag;5 图 2 NaOH 浓度对 AI2O3浸出率及 Ag 损失率的影响 2.2 石灰添加量对 AI2O3浸出率及 Ag 损失率的影响 NaOH 浓度 150 g/ L,其他条件不变,石灰添加量 对 Al2O3浸出率及 Ag 损失率的影响如图 3 所示。 ;/04 95 85 75 65 55 10 9 8 7 6 5 0481216 Al2O31*5 Ag;5 图 3 石灰添加量对 AI2O3浸出率及 Ag 损失率的影响 从图 3 可以看出添加石灰对 Al2O3浸出率有很 大影响,而且相互关系复杂,先是随着石灰用量增加而 增加,在用量为 8%时浸出率达到最大,而后随着石灰 用量增加浸出率反而下降,可能是因为锰银原矿中含 有杂质硅,生成的硅酸钠包裹在矿粒表面形成一层保 护膜阻碍了 Al2O3的浸出,而恰好石灰可优先与杂质 硅反应生成硅钙复合盐留在渣中,但是多余的石灰又 继续与硅酸钠发生反应生成水合铝酸钙沉淀导致 Al2O3浸出率下降[8-11],所以试验中应严格控制石灰 添加量。 石灰用量对 Ag 损失率没有太大影响。 综合 考虑,确定石灰用量为 8%。 2.3 浸出时间对 AI2O3浸出率及 Ag 损失率影响 石灰添加量 8%,其他条件不变,浸出时间对 Al2O3浸出率及 Ag 损失率的影响如图 4 所示。 从图 4 可以看出Al2O3浸出率和 Ag 损失率随着浸出时间延 长而大幅提高;浸出时间超过 3 h 后 Al2O3浸出率几 乎无变化(可能是 Al2O3的溶解反应在 3 h 内反应完 全),而 Ag 损失率还有小幅上升。 整个过程需要控制 Al2O3有较高的浸出率而 Ag 损失率较小,综合考虑, 88矿 冶 工 程第 36 卷 万方数据 确定浸出时间为 3 h。 1*;0h 100 90 80 70 60 50 10.0 9.5 9.0 8.5 8.0 7.5 7.0 12345 Al2O31*5 Ag, 100 96 92 88 84 80 12 11 10 9 8 7 80100120140160 Al2O31*5 Ag;5 图 5 浸出温度对 AI2O3浸出率及 Ag 损失率的影响 从图 5 可以看出随着温度升高,Al2O3浸出率及 Ag 损失率都增大,当浸出温度为 120 ℃时,Al2O3浸出 反应几乎完全,120 ℃ 以后 Al2O3浸出率不再发生明 显变化,而 Ag 损失率依然呈上升趋势。 为了达到保 Ag 除 Al 的效果,最终确定浸出温度为 120 ℃。 2.5 液固比对 AI2O3浸出率及 Ag 损失率的影响 浸出温度 120 ℃,其他条件不变,液固比对 Al2O3 浸出率及 Ag 损失率的影响如图 6 所示。 A.mL g-1 92.8 92.4 92.0 91.6 91.2 9.75 9.70 9.65 9.60 9.55 9.50 9.45 9.40 2.02.53.03.54.0 Al2O31*5 Ag;5 图 6 液固比对 AI2O3浸出率及 Ag 损失率的影响 从图 6 可以看出随着液固比增大,Al2O3浸出率 先增大而后小幅降低,在液固比为 2.5 ∶1时达到最大 值;Ag 损失率在液固比为 3.5 ∶1时达到最大。 较小的 液固比对保 Ag 有利,可能是矿石与碱液形成的矿浆 黏度大阻碍了 Ag 的损失。 综合考虑,最终选定液固 比为 2.5∶1。 2.6 氧压对 AI2O3浸出率及 Ag 损失率的影响 液固体积质量比为 2.5 ∶1,其他条件不变,氧压对 Al2O3浸出率及 Ag 损失率的影响如图 7 所示。 MPa 100 90 80 70 60 50 40 11 10 9 8 7 6 5 4 0.00.20.40.61.21.00.81.4 Al2O31*5 Ag;5 图 7 氧压对 AI2O3浸出率及 Ag 损失率的影响 从图 7 可以看出不通氧气的情况下,Al2O3浸出 率及 Ag 损失率都很低,随着通氧压力增加,Al2O3浸 出率、Ag 损失率都快速上升,说明氧压是本次试验最 重要的条件因素。 当氧压为 1.2 MPa 时,Al2O3浸出率 不再明显增加,而 Ag 损失率还明显上升。 最终选定 氧压条件为 1.2 MPa。 2.7 验证试验 根据单因素条件试验得出的最优参数进行了验证 试验。 NaOH 浓度 150 g/ L,石灰添加量 8%,浸出时间 3 h,浸出温度 120 ℃,液固体积质量比 2.5 ∶1,氧压 1.2 MPa,在高压反应釜内进行了 2 次同样试验,结果见 表 2。 第 1 次试验浸出液 237 mL,3 次洗液 752 mL,共 计989 mL;第2 次试验浸出液 242 mL,3 次洗液 751 mL, 共计 993 mL。 表 2 验证试验结果 项目单位 第 1 次试验第 2 次试验 AlAgAlAg 锰银原矿%15.912571)15.912571) 浸出渣%0.882411)1.132361) 浸出液+3 次洗液g/ L15.0214.99 渣计浸出率、损失率%94.46.392.88.1 液计浸出率、损失率%93.493.1 1) 单位为 g/ t。 从表 2 可以看出2 次试验所得铝浸出率和银损 98第 6 期朱 军等 锰银矿加压碱浸除铝试验 万方数据 失率数据都稳定可靠,通过预处理除铝后提银尾渣含 铝指标能达到锰铁钢冶炼原料的标准,且银损失率很 小,对后续主流程中的提银效果影响不大。 3 结 论 用 NaOH 浸出锰银矿中的铝,通过控制浸出条件, 能够获得较理想的铝浸出指标,同时还可较好地控制 银的损失,达到原矿预处理除铝的目的。 除铝矿渣满 足后续锰银分离工艺要求,不影响主流程中银的回收 指标。 除铝的最佳条件为NaOH 浓度 150 g/ L,石灰 添加量 8%,浸出时间 3 h,浸出温度 120 ℃,液固比 2.5∶1,氧压 1.2 MPa。 在最优试验参数条件下 Al2O3 浸出率可达到 93%以上,而 Ag 损失率可控制在 8.5% 以内。 说明对该类锰银矿通过加压碱浸预处理除铝的 试验方案可行。 参考文献 [1] 赵留喜,孙亚光,余丽秀. 中国锰银矿资源分布及特性[J]. 中国 矿业, 2009,18(7)16-18. 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(上接第 86 页) 温度和浸出时间,磨矿细度、液固比及加酸方式对铜和 钴浸出率影响较小。 2) 氧化铜钴精矿硫酸浸出最佳工艺条件为浸出 温度50 ℃,酸矿比0.3∶1,液固比4∶1,浸出时间6 h。 在 此条件下,以渣计铜浸出率为 94.34%、钴浸出率高达 97.57%,浸出液中铜含量12.38 g/ L,钴含量0.73 g/ L,浸 出液铁含量3.54 g/ L、锰含量 0.33 g/ L、镁含量 2.06 g/ L, 可不考虑铁、锰、镁等杂质的脱除问题。 参考文献 [1] 陈春林,张 旭,包 红,等. 低品位氧化铜矿石的硫酸浸出试验 研究[J]. 湿法冶金, 2008(3)155-157. [2] 李 辉,胡 重,刘 岩 .刚果(金)氧化铜矿硫酸浸出的研究 [J]. 有色矿冶, 2014(2)35-37. [3] 赵思佳,肖 超,刘景槐. 某氧化铜钴矿硫酸浸出试验研究[J]. 湖南有色金属, 2014(4)36-38. [4] 袁明华,冯萃英. 高泥质氧化铜矿酸浸试验研究[J]. 云南冶金, 2009(1)20-22. [5] 武 彪,刘 学,武名麟,等. 高含泥氧化铜矿搅拌浸出试验研究 [J]. 稀有金属, 2012(6)953-956. [6] 刘忠胜,邢 飞,段英楠. 某钴铜精矿硫酸化焙烧试验研究[J]. 矿冶工程, 2014(5)108-112. [7] 肖天祥. 某氧化铜钴矿酸浸试验研究[J]. 甘肃冶金, 2014(5)8 -10. [8] 王红梅,刘四清,孙景敏,等. 云南某地氧化铜矿的浸出试验研究 [J]. 矿冶, 2008(1)50-52. [9] 周 源,刘 诚. 某氧化铜矿硫酸浸出试验研究[J]. 湿法冶金, 2011(4)284-286. [10] 李 强,周 平,庄故章. 云南某低品位氧化铜矿酸浸试验研究 [J]. 云南冶金, 2009(4)15-17. [11] 刘小平,刘炳贵. 氧化铜矿搅拌酸浸试验研究[J]. 矿冶工程, 2004(6)51-52. [12] 刘金枝,缪秀秀,杨保华,等. 铜矿浸出试验研究及影响因素分析 [J]. 矿冶工程, 2013(5)95-97. 09矿 冶 工 程第 36 卷 万方数据