某锑金矿综合回收锑、金的试验研究.pdf
某锑金矿综合回收锑、金的试验研究 ① 杨永斌, 刘 波, 李 骞, 姜 涛 (中南大学 资源加工与生物工程学院, 湖南 长沙 410083) 摘 要 采用酸法浸锑⁃浸锑渣焙烧脱硫⁃氰化浸金工艺从某锑金精矿中分离提取锑、金。 酸法浸锑最佳工艺条件为温度为 95 ℃、 [H+] =4 mol/ L、液固比为 4∶1、FeCl3过量系数为 1.1、浸出时间为 0.5 h,在此条件下,锑浸出率为 99.05%,进入浸锑液的金仅为 0.99%,实现了锑、金良好的选择性浸出。 对浸锑渣直接氰化浸金,浸金率仅为 71.93%。 为了提高浸金率,在分析酸性浸锑渣的矿 物组成的基础上,对浸锑渣进行氧化焙烧,结果表明碚砂中硫品位仅为 0.18%,硫脱除率达到了 99.81%,渣中的单质硫及硫化物显 著减少,主要以赤铁矿和脉石矿物为主。 最终金浸出率达到 95.92%,比浸锑渣直接氰化浸金提高了约 24 个百分点。 关键词 浸锑渣; 氧化焙烧; 脱硫; 氰化浸出 中图分类号 TF111文献标识码 Adoi10.3969/ j.issn.0253-6099.2014.06.024 文章编号 0253-6099(2014)06-0097-04 Comprehensive Recovery of Au and Sb from an Antimony⁃gold Concentrate YANG Yong⁃bin, LIU Bo, LI Qian, JIANG Tao (School of Mineral Processing and Bioengineering, Central South University, Changsha 410083, Hunan, China) Abstract Comprehensive recovery of Sb and Au from an antimony⁃gold concentrate is studied by adopting a process of Sb leaching with acid solution⁃oxidizing roasting of the antimony residue⁃cyanide leaching of gold. Under the following optimum conditions, that is, leaching at 95 ℃ for 0.5 h with HCl concentration at 4.0 mol/ L, liquid⁃solid rate at 4∶1, excess coefficient of FeCl3being 1.1, a favorable selective leaching effect can be realized for Sb and Au, with the leaching rate of Sb up to 99.05% and only 0.99% Au recovered into antimony leachate. However, the following direct cyanide leaching only resulted in the Au leaching rate of 71.93%. For the purpose of increasing the leaching rate of Au, the antimony leaching residue was subjected to oxidizing roasting process based on the analysis of its mineral compositions, leading to only 0.18% S in the calcined product, with removal rate of sulfur up to 99.81%. It is found that hematite and gangue minerals are the dominant minerals in the residue, with the content of sulfur and sulfide remarkably decreased. The ultimate leaching rate of Au reached 95.92%, 24 percentage points higher than that by direct cyanide leaching process. Key words antimony leaching residue; oxidizing roasting; desulfurization; cyanide leaching 湿法炼锑工艺具有适应性强、产品灵活、环境污染 小等优点,主要包括酸性湿法炼锑和碱性湿法炼锑 2 种工艺。 碱法炼锑作为一种成熟的炼锑方法,常被用 来处理锑金矿[1-3]。 碱法炼锑 Na2S 增生严重,浸出过 程中硫酸钠、硫代硫酸钠、亚硫酸钠和硫代锑酸钠等积 累严重,废液处理量大且较繁杂,而且给电积沉锑带来 困难,到目前为止大部分碱性湿法炼锑工艺均停 产[4];而且硫化钠在循环过程中会形成硫代硫酸盐和 多硫化物,这些物质会与锑金矿中的金反应,从而阻碍 锑、金选择性分离[5-7]。 相比碱性湿法炼锑,酸性湿法 炼锑具有锑浸出率高,处理锑金矿时金、锑具有良好的 选择性分离特性。 目前,国内应用最多的是氯化浸出 脱锑⁃锑渣脱硫(砷)⁃氯化提金工艺[1],脱硫方法主要 有焙烧法、煤油浸硫、加热蒸馏等[4],这些方法中除焙 烧外其他方法工业应用还有问题,对不同矿物的适应 性不强。 氯气是强氧化剂,在浸出锑的同时也会氧化 溶解一部分金[8],故采用此方法锑金分离效果差,金 的回收率偏低。 Mahlangu[9]等人开展了在酸性介质中 用金属铁还原浸出浮选精矿辉锑矿的研究,结果表明 在 pH 为 0.44、温度为 105 ℃、时间为 6 h 的条件下,锑 ①收稿日期 2014-06-27 作者简介 杨永斌(1969-), 男, 江西莲花人, 博士, 副教授, 从事贵金属资源提取与冶炼研究。 通讯作者 刘 波(1988-), 男, 陕西乾县人, 硕士, 主要从事贵金属冶金、矿产资源综合利用等方面研究。 第 34 卷第 6 期 2014 年 12 月 矿矿 冶冶 工工 程程 MINING AND METALLURGICAL ENGINEERING Vol.34 №6 December 2014 分解率达到 98%时金浸出率依旧只有 27%,仅比直接 氰化提高了 16%。 虽然浸出过程中硫的脱除率较大, 然而产生的硫化氢气体对环境污染比较大,增加了相 关的成本和支出。 针对目前锑金矿回收金困难的问 题,本文针对湖南某锑金精矿进行了综合回收锑、金的 研究,分析了浸锑渣金难浸的原因,并改进工艺提高了 金的浸出率。 1 试验原料及方法 1.1 试验原料 试验所用的锑金矿取自湖南湘西某锑金精矿,是 锑金矿经过浮选后的产品。 湘西金矿属石英脉型含 金、锑、钨的多金属矿。 主要金属矿物有自然金、辉锑 矿、黄铁矿、白钨矿、钨铁矿等,毒砂的含量比其他锑矿 较低,脉石矿物主要为石英。 化学成分如表 1 所示。 表 1 锑金精矿的主要化学成分(质量分数) / % TFeFeOSiO2Al2O3CaOMgOPbAsSSbAu1) 22.13 8.899.242.510.380.160.161.08 25.71 24.76 48.80 1) 单位为 g/ t。 由表 1 可知,此锑金精矿的主要化学成分为锑、 硫、铁,金含量为48.80 g/ t。 为了进一步了解矿物中主 要成分的存在形式,分别对锑金精矿中的锑、硫以及金 进行了化学物相分析,分析结果如表 2 所示。 表 2 锑金精矿主要元素的物相分析 元素相态含量/ % 单体金+连生金23.34 硫化物中16.19 金1)铁氧化物中9.19 硅酸盐中0.08 合计48.80 锑华及方锑矿12.97 硫化锑10.62 锑锑酸盐1.17 金属锑微量 合计24.76 元素硫4.86 硫 硫酸盐0.83 硫化物20.02 合计25.71 1) 单位为 g/ t。 从表 2 可以看出,锑金精矿中锑元素主要以锑华 及方锑华以及硫化锑的形式存在,少量以锑盐和金属 锑的形式存在;硫元素主要以硫化物的形态存在; 47 83%的金以单质金和连生金的形式存在,33.18%和 18.83%的金分别包裹于硫化物和铁氧化物中,还有少 量分布于硅酸盐中。 在氰化过程中,辉锑矿分解产生 如硫代锑酸盐之类的化合物,它与氰化物溶液中的氧 反应形成锑酸盐,而锑与氰化钠反应形成稳定的化合 物。 这个过程一般会消耗大量的氰化物[10],但是,如 果细颗粒金嵌布在硫化物的基体上,浸出剂不容易到 达金颗粒表面,所以,需要采取办法从晶格中解离金 颗粒。 1.2 试验方法 对原矿进行取样、磨矿处理(-0.074 mm 粒级含量 大于 80%)。 为避免实验过程中盐酸和水分的挥发, 试验过程中采用水浴加热以及冷凝回流装置。 试验根 据酸度、液固比以及 FeCl3的过量系数来确定 HCl 和 FeCl3的用量,将配置好的浸出剂加入三口瓶中并置于 恒温水浴锅中加热,待浸出剂的温度升至所需温度时 加入 30 g 锑金精矿,搅拌浸出,达到反应终点时趁热 过滤,并用浓度为 1 mol/ L 的盐酸洗涤数次,干燥、称 量、分析即可。 研究表明,在浸锑过程中,为了防止 SbCl3的水解,溶液体系必须维持较高的酸度和总氯浓 度,反应达到终点时溶液中盐酸的浓度不得低于 1.0 mol/ L[11-12]。 浸锑完成后,对浸锑渣进行氧化焙烧,最 后对碚砂氰化浸金。 具体工艺流程如图 1 所示。 图 1 试验流程 2 浸锑试验研究 2.1 温度与时间对锑浸出率的影响 浸出条件HCl 浓度4.0 mol/ L、FeCl3过量系数1.1、 液固比 5∶1,浸出试验结果见图 2。 由图 2 可知,浸出 温度和时间对锑的浸出率具有显著的影响。 浸出时间 相同时,随着温度升高,锑浸出率逐渐升高,反应达到 一定温度时,浸出率基本保持不变。 浸出温度相同时, 随着时间增加,锑浸出率逐渐升高,一段时间后,锑浸 89矿 冶 工 程第 34 卷 出率趋于稳定。 温度越高,反应达到稳定时所需的时间 越短;温度越高,反应达到稳定时锑的最终浸出率越高。 得出最佳浸出时间为 30 min,最佳浸出温度为 95 ℃。 图 2 温度和时间对浸出率的影响 2.2 HCl 浓度对锑浸出率的影响 浸出条件温度 95 ℃、时间 0.5 h、FeCl3过量系数 1.1、液固比 5∶1,HCl 浓度对锑浸出率的影响见图 3。 图 3 HCl 浓度对锑浸出率的影响 由图3 可知,随着 HCl 浓度增大,锑浸出率逐渐提 高,当 HCl 浓度达到 4.0 mol/ L 后,再增加 HCl 浓度, 锑浸出率变化不大。 HCl 浓度小于 2.0 mol/ L 时,浸出 率较低,原因是浸液中的 HCl 被消耗,最终浓度过低, 使部分 SbCl3发生水解沉淀,从而降低了锑的浸出率, 因此,维持浸液中足够的 HCl 浓度是必要的。 但是, HCl 浓度过大,会增加后续处理工艺的难度,使废水处 理量增加,且产生有毒气体 H2S 污染环境。 根据上述 实验结果,可以得出 HCl 最佳浓度为 4.0 mol/ L。 2.3 FeCl3过量系数对锑浸出率的影响 浸出条件温度 95℃、时间为 0.5 h、HCl 浓度 4 mol/ L、液固比 5∶1,FeCl3过量系数对锑浸出率的影响 见图 4。 由图 4 可知,FeCl3过量系数达到 1.1 时,浸出 效果较好,再增加 FeCl3过量系数,浸出率变化不大。 同时,FeCl3过量系数过大不仅提高成本,还会增加后 续工艺负担。 故最佳 FeCl3过量系数为 1.1。 图 4 FeCl3过量系数对锑浸出率的影响 2.4 液固比对锑浸出率的影响 浸出条件温度95 ℃、时间0.5 h、HCl 浓度4 mol/ L、 FeCl3过量系数 1.1,液固比对锑浸出率的影响见图 5。 图 5 液固比对锑浸出率的影响 由图 5 可知,随着液固比增大,锑浸出率逐渐升 高,液固比达到 4∶1以后,锑浸出率增幅不大。 液固比 过小,浸出剂浓度增加,矿浆粘度增大,浸出效果不理 想;液固比过高,又会增加后续处理工艺的难度,故最 佳液固比为 4∶1。 2.5 小 结 酸性浸锑最佳工艺条件为浸出温度 95 ℃、浸出 时间 30 min、HCl 浓度 4 mol/ L、FeCl3过量系数 1.1、液 固比 4∶1。 在此条件下,浸锑渣含锑 0.54%,锑浸出率 达到了 99.05%,渣含金 106.66 g/ t,进入浸锑液中的金 仅为 0.99%,锑、金实现了良好的选择性浸出。 3 浸金试验研究 3.1 浸锑渣分析 对浸锑渣直接进行氰化浸金,浸金条件为常温、 液固比 2.5∶1、NaCN 浓度 0.3%、时间 48 h、搅拌速率 600 r/ min,检测结果得出金的浸出率为 71.93%,浸出 率偏低。 为了探明金难浸的原因以期达到更好的浸金 效果,首先对浸锑渣进行了 XRD 分析,见图 6。 由图 6 99第 6 期杨永斌等 某锑金矿综合回收锑、金的试验研究 可知,锑金精矿中锑主要以辉锑矿的形式存在,一段浸 出后,锑以三氯化锑的形式进入浸出液中,硫则成为单 质硫富集于渣中,黄铁矿不参与反应。 对浸金造成不 利影响的原因可能是单质硫和黄铁矿的存在。 为了进 一步确定这一观点,对浸锑渣中硫元素和铁元素进行 了化学物相分析,如表 3~4 所示。 图 6 各原料的 XRD 分析 表 3 浸锑渣中硫物相分析 相态含量/ % 硫酸盐0.02 硫化物20.85 单质硫27.63 总计48.50 表 4 浸锑渣中铁物相分析 相态含量/ % 硫酸铁0.18 碳酸铁0.50 硫化铁18.68 磁铁矿0.03 赤褐铁矿1.27 硅酸铁1.57 总计22.25 由表 3~4 可知,硫主要以单质硫和硫化物的形式 存在,硫化物主要为黄铁矿。 结合锑金矿中金物相分 析结果可知,金仍然是以单体金和连生金为主要形式 存在;若原矿中硫化物包裹金为单独的辉锑矿包裹金, 那么对浸锑渣直接氰化,金的浸出率应大于 80%,所 以,硫化矿物中包裹金由辉锑矿和黄铁矿共同包裹金 转变为单纯的黄铁矿包裹金。 影响浸锑渣浸金的主要 因素为硫消耗了氧气和氰化物,以及黄铁矿包裹金。 3.2 浸锑渣含硫以及黄铁矿对浸金的影响 为了证明元素硫和黄铁矿的存在影响金的浸出, 在温度为 25 ℃、液固比为 2.5 ∶1、NaCN 浓度为 0.3%、 时间为 48 h、搅拌速率为 600 r/ min 的条件下研究了 浸锑渣中硫含量对金浸出的影响,结果见表 5。 表 5 浸锑渣含硫和金浸出率的关系 渣含锑 / % 浸金前渣含硫 / % 浸金后渣含硫 / % 金浸出率 / % 22.7429.9327.016.76 11.8037.5034.6616.19 2.7246.9944.5637.91 0.7153.0750.5265.37 0.5453.1450.8671.93 从表 5 可知,随着锑浸出率提高,渣中锑品位随之 降低,辉锑矿中金被充分暴露出来,金浸出率越来越 高,说明除锑是获得较高金浸出率的先决条件,证明了 一段浸锑的必要性。 同时由实验原理可知,浸出锑的 过程中大部分硫富集于渣中,因此锑浸出率越高,渣中 硫品位也越高,浸金前后渣中硫品位约降低了 2 5%, 说明在浸金的过程中元素硫参与了反应,消耗了氰化 物和氧气。 当渣中锑品位降到一定程度时,金浸出率 变化不大(70%左右),低于 80%,说明一部分金确被 黄铁矿包裹而不能浸出。 3.3 氰化浸金 为除去浸金过程中的硫、黄铁矿等干扰因素,对浸 锑渣进行了氧化焙烧,取 50 g 浸锑渣放于瓷舟中,后 将瓷舟置于管炉中焙烧,焙烧温度为 600 ℃、焙烧时间 为 1 h。 焙烧后渣率为 51.42%,渣中硫含量为 0.18%, 脱硫率为 99.81%。 脱硫产生的二氧化硫用碱水吸收, 工业上可回收制取硫酸。 对碚砂进行氰化浸金,条件为氰化钠浓度 0.3%、 液固比为2 5∶1、常温、时间48 h、搅拌速率600 r/ min。 在此条件下,测得渣中金品位为 8.88 g/ t,金浸出率为 95.92%,比直接氰化提高了 24 个百分点。 结果表明, 在焙烧的过程中,硫和黄铁矿基本被氧化,黄铁矿被氧 化为三氧化二铁(见图 6),使金充分的暴露出来,从而 提高了金的浸出率。 4 结 论 1) 浸锑最佳工艺参数为浸出温度 95 ℃、浸出时 间 30 min、HCl 浓度 4 mol/ L、FeCl3过量系数 1.1、液固 比 4∶1。 在此条件下,锑浸出率达到了 99.05%,渣含 金 106.66 g/ t,进入浸锑液中的金仅为 0.99%,锑、金实 现了良好的选择性浸出。 2) 对浸锑渣的研究分析表明,浸锑渣浸金过程中 硫对氧和氰化钠的消耗以及黄铁矿包裹部分金是造成 金浸出率偏低的主要原因。 浸锑渣氧化焙烧后,硫脱 除率达到 99.81%,硫和黄铁矿基本被氧化,金充分的 暴露出来,最终金浸出率达到了 95.92%,比直接氰化 提高了 24 个百分点。(下转第 104 页) 001矿 冶 工 程第 34 卷 图 7 解吸曲线 2.3.3 结 晶 根据解吸曲线得知前期及后期解吸 液中钨浓度较低且可能含有一些杂质,故不作为结晶 液。 取解吸高峰液进行蒸发结晶,结晶过程中控制溶 液的 pH 值为7~7.7,当结晶率在80%时仍能得到合格 的仲钨酸铵产品。 3 结 论 1) 利用焙烧⁃水浸工艺,在焙烧温度 700 ℃、焙烧 时间 60 min、碱用量为酸浸渣质量的 80%、水浸温度 85 ℃、水浸时间 60 min 时,钨的回收率可达 99%以上。 2) 将稀释后的钨酸钠溶液采用 2017 树脂在流 速为 5 cm/ min 的条件下进行吸附,吸附完毕后使用 5 mol/ L NH4Cl+2 mol/ L NH3H2O 进行解吸,解吸流 速为吸附流速的 1/2,取解吸高峰液进行结晶,在结晶 率达 80%时仍可得到合格的仲钨酸铵产品。 3) 采用碱焙烧⁃水浸⁃离子交换⁃结晶工艺从高温 合金酸浸渣中回收钨,钨回收率高、钽损失少、工艺简 单、生产成本低、环境污染小,具有良好的工业化前景。 参考文献 [1] 殷丽娟. 我国钨资源现状与政策效应[J]. 中国矿业,2009,18 (11)1-3. 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