金铜精矿中性催化加压浸出预处理工艺（李滦宁,梁宏伟,赵淑杰,刘娟丽,陈博,王岚,崔玉果,于长江《吉林大学学报(地球科学版)》2011.4）.pdf

第41卷第4期 2011年07月 吉林大学学报地球科学版 J ournal of Jilin UniversityEarth Science Edition Vol. 41 NO.4 J uly 2011 金铜精矿中性催化加压浸出预处理王艺 李澡宁梁宏伟赵淑杰刘娟丽2 陈博王岚1崔玉果3于长江3 1.吉林大学化学学院，长春130026 2.西北民族大学化工学院，兰州730030 3.吉林集安利源黄金有限责任公司，吉林集安134211 摘要针对全铜精矿采用中性催化加压预处理工艺，经试验，在温度180C、氧分压1.8 MPa、催化剂 0.14 mol/L的基本条件下，Cu浸出率为99.4，浸液中残留Fe质量浓度仅为3.52 g/L，对后续回收Cu 的精炼工艺非常有利。氧化渣以氯化浸金工艺浸出Au、Ag，浸出率分别为98.2、90.3，有价元素回收 率高，工艺简羊，环境效益好。 关键词全铜精矿;中性催化加压浸出;预处理 中图分类号TF803.21文献标志码A文章编号1671一5888201104-1186一06 Pretreatment Process Technology of Neutral Catalytic Pressure Leaching in Gold and Copper Concentrates LI Luan-ning1 ,LIANG Hong-wei1, ZHAO Shu一jie 1 ,LIU J uan-li2 , CHEN BOl ,WANG Lan1 ,CUI Yu-guo3 ,YU Chang-jiang3 1. College of Chemistry, } ilin University, Changchun 130026, China 2. College of Chemical Technology ,Northwest University for Nationalities, Lanzhou 730030, China 3.lilin}iαηLiyuanGoldCo. ,Ltd, }ian 134211,lilin,China Abstract The pretreatm巳口t based on catalytic pressure in neutral conditions was used for leaching gold and copper concentrates. The results suggested that 99. 4 of Cu could be leached out from gold and copper concentrates when temperature was 180 C, partial pressur巳ofoxygen was l. 8 MPa and amount of catalyst was O. 14 mol/L. The total of Fe was only 3. 52 g/L in leachate, which was beneficial to recovery of Cu in the follow-up process. In the residue, 98. 2 of Au and 90. 3 of Ag could be leached out by chloride leaching gold process. The pretreatment process was straightforward and the environmental benefits. Key words gold and copper concentrates; neutral catalytic pressure leaching; pretreatment process 。引言 在黄金提取工艺中，预处理是处理难浸矿石的 关键工艺。金铜精矿属难处理矿石的一种，传统工 收稿日期2010-10-11 艺为硫酸化氧化蜡烧除硫，蜡砂酸浸除铜，酸浸渣 氧化浸金[1]。该工艺在我国虽已成功应用于黄金生 产，但存在诸多问题，如酸浸除铜工段产生大量含重 金属硫酸盐废水，制酸系统产生的废稀酸及氧化浸 基金项目吉林省科学技术厅项目20000124;吉林省校企合作项目;集安市利源、黄金有限责任公司项目 作者简介李漆宁1952一，女，河北漆县人，教授，主要从事湿法冶金研究.E-mailluanningli-628 通信作者梁宏伟1967-，男，河南驻马店人，副教授，主要从事元机材料方面的研究，E-maillianghwjlu.edu. cno 第4期李漆宁，等金铜精矿中性催化加压浸出预处理工艺1187 金等对环境造成严重污染，在环境保护被日益重视 的今天，逐渐被限制使用。 目前，世界范围内己工业化应用的替代工艺有 加压氧化、细菌氧化等预处理工艺[2-4J。近年来，随 着易浸矿石资源的急剧减少，对难处理矿石的需求 快速增加，因此有必要针对我国资源特点，选择通用 要赋存在其中，因此本试验针对的矿物主要是黄铜 矿、黄铁矿。 自然金主要赋存在黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿 中，部分金还以次显微金的形式赋存在各类金属矿 物中，属于难处理的多金属含金矿石。 主要矿物含量切B/黄铜矿35、褐铁矿21、 性强、操作简单、经济合理的预处理工艺进行深入研黄铁矿20、磁黄铁矿13、白铁矿7、其它40 究，才可使我国难处理金矿资源得以充分开发利用。铜物相分析结果自由氧化铜1.36、结合氧 加压氧化与倍烧、细菌氧化相比具有氧化彻底、化铜0.17、次生硫化铜0.73、原生硫化铜 金回收率高、可以满足与金伴生的多金属综合回收10.32、总铜12.58。 的需要，并对环境友好，是具有良好发展前景的预处主要元素分析结果WB Au 34. 89 X 10- 6 、Ag 理工艺[归。加压氧化分为酸性氧化、碱性氧化和中117. 65X10- 6 、Cu12. 35 X lO- z 、S26. 22 X lO- z 、Fe 性氧化3种，我国目前对酸性加压氧化研究较多，并21. 80 X 10- z 。 有个别黄金企业开始工业化生产，对碱性加压氧化1.2 实验方法 也有报道时，主要针对以碳酸盐为主的含金矿石。催化加压氧化在2L不锈钢高压釜中进行，矿 酸性加压氧化主要问题在于对设备腐蚀较为严重;样与普通自来水按比例在烧杯中棍合，倒入高压釜 在较低温度和压力状态下，对复杂硫化物的氧化会中加盖、密封、搅拌，搅拌速度350r/min，通入氧气， 造成硫的产物不同难以控制;单质硫回收利用的工当温度达到要求时计时，将氧分压随时保持指定压 艺操作繁琐，经济效益不高，并对金产生包裹，降低力范围。当加压氧化结束后，以冷水降温，排出矿 金的回收率。另外，我国目前对加压浸出的研究集浆。矿浆抽滤后测定滤液pH、Fe含量，滤饼洗净后 中在以不影响金的氧化指标的前提下，未考虑与金烘干、称重，取固定样测铜，计算铜浸出率。 矿同时共伴生的多金属综合回收利用，影响了金矿试验固定条件样重80g，粒度0.074 mmo 资源的综合经济效益。1.3中性催化加压浸出原理 以难处理金铜精矿为例，选择中性催化压氧预采用氮类物为催化剂在水溶液中进行催化氧化 处理工艺进行试验研究。即在中性介质中水、溶液浸出，其原理可能为当在实际反应中添加或面反应 以氮类物进行催化氧化浸出[叫，将硫化物氧化、铜物产生氮中间物NO十时，NO十与矿物反应会使硫 浸出、铁分离3个工艺过程一步完成，工艺废水中的化物氧化生成单质硫，在高温或高浓度氮类物的作 硫酸盐和浸金尾渣中铁可回收再利用。由于氮类物用下单质硫完全氧化为硫酸盐 的催化作用，该反应不需过高温度和压力，在较低的2MeSω十4NO.q→2Mef十2S 0 4NOω。 氧分压下可使任何硫化物氧化;反应速度快，所用容1 器体积较小，对设备腐蚀较轻，只采用简单不锈钢材反应生成的NO气体在加压氧化体系中聚集在 质即可，便于工业化;反应中少量的氮化物几乎可全反应釜上部空间，与供给的氧发生反应生成NOz， 部进入高压闪蒸时的气相中，因此不会引起环境和然后再与NO反应生成NO，反应为 经济问题。该工艺简单，元有害烟气排放，是具有可2NOω OZg→2NOz们2 持续发展的绿色环保工艺。 1 实验 2NOZg 2NOZaq , 3 2NOZaq 2NOaq 4H4 NO.q 2Hz 0 。 4 1.1实验原料由于NO是连续再生的，因此总净反应为 矿样来自吉林省耳春紫金矿业有限公司的浮选2MeSω十4HOZg→2Mef 2So 2Hz 0 。 金一铜精矿。矿石中金属矿物主要为黄铜矿，次之为5 褐铁矿、黄铁矿和磁黄铁矿，少量的白铁矿、毒砂、闪氮类物在总反应中的作用是NO充当媒介将 辞矿、方铅矿、辉铅铀矿等。铜主要以原生硫化铜存氧送到固体硫化物颗粒表面，使反应在升高的氧化 在，原生硫化铜矿主要是指黄铜矿和方黄铜矿，金主还原电位下 更600 二 击J550 500 ;- 一/ 800 nunu nυnu 7ro 〉E\如}H-L 0.5 0.2 0.3 0.4 催化剂用量/mol L - 0.1 450 400 0 c 500 400 0 a. Cu浸出率均.浸液中残留2Fe;c.浸液电位。 催化剂用量对Cu浸出率、浸液中残留Fe及浸液 电位值的影晌 Effect of catalyst dosage on leaching rate of Cu. 图4 Fig.4 6 a. Cu浸出率;b.浸液中残留2Fe;c.浸液电位。 催化剂对Cu浸出率、浸液中残留Fe及氧化还原 电位的影响 Effect of catalyst on leaching rate of Cu. Fe in solution.oxidation-reduction potential 5 3 4 时间/h 2 图3 Fig.3 出率基本维持在99以上，浸液中ρCL Fe维持在 35 g/L;体积比大于12时，Cu浸出率急剧下 降，残留的2Fe浓度上升，因为此时釜内空腔中氧 气不足，导致压氧浸出效果不好。因此，矿浆与釜腔 体积比为1 2比较适宜。 金铜精矿中备元素浸出结果 由以上试验得出催化加压浸出适宜工作条件 为温度180.C，氧分压1.8 MPa，加压浸出时间 2 h，催化剂用量0.14mol/L，固液比16，矿浆与 釜腔体积比为1 20在此条件下，对金铜精矿进行 加压氧化浸出，氧化渣采用自行研制的氯化浸金工 艺浸出条件氯化剂用量8kg/tC矿样，浸液氯化 Fe in solution, potential of solution 2.6 mol/L时，铜的浸出率为99.8，浸液中残留的 ρCLFe为3.2g/L，因此以此条件为宜。 2.4 固液比试验 固液比大，有利于铜的浸出，但影响作业效率; 固液比小，会增加搅拌难度;适当的固液比是提高浸 出效果的保证，在180.C，氧分压1.8 MPa，催化剂 浓度0.14mol/L条件下，确定固液比为1 6。 矿浆体积试验 釜腔的体积是一定的，矿浆所占体积越大，则氧 气所占的体积就越小。因此，二者体积比例不当，浸 出率必然下降，二者比例适当，可使浸出率达最大。 由试验确定矿浆与釜腔体积比在12时Cu的浸 2.5 第4期 李漆宁，等2金铜精矿中性催化加压浸出预处理工艺1191 铀浓度50g/L，浸液pH3，浸出时间8h，浸出温 度为室温，固液比14。浸出金、银综合试验结 参考文献References 果Cu浸出率99.4、浸液残留ρ2.Fe3.52 g/L、[1J 邱廷省，聂光华，尹艳芬，等.硫化铜矿加压预氧化浸出 氧化渣wAu57.19 X 10- 6 、氧化渣wAg192.9 X 10- 6 、Au氧化浸出率98.2 、Ag氧化浸出率 90.3、浸金渣的质量分数为2.Fe38. 24。授 金渣Fe物相分析见图5。 400 350 日 Q H 图5浸金渣Fe物相分析图 。石英 H赤铁矿 M.云母 Fig. 5 Phase analysis of Fe in residue after gold leaching 3古结论 1对浮选金铜精矿采用氮类物在水溶液介质中 进行催化加压预处理，试验研究了温度、压力、反应 时间、催化剂等对浸出行为的影响。结果表明温度 是决定因素，当温度确定之后，氧分压起主导作用。 催化剂使反应氧化还原电位升高，反应速度加快，避 免过高的温度和压力条件。漫出液最终pH为 o. 030. 31，为弱酸性，对设备腐蚀较轻。 2试验优化了催化加压浸出的工艺条件，确定 了工艺参数，充分研究了Cu与Fe在浸液中的分离 及回收，Cu浸出率达到99.4，浸液中残铁仅为 3.52 g/L，基本达到Cu、Fe分离;氧化渣采用自行 行为的研究[JJ.矿冶工程，2008，4256 - 59. QIU Ting-sheng, NIE Guang-hua, YIN Yan-fen, et al. Study on pressure preoxidation leaching process of copper sulphide ores [J]. Mining and Metallurgicall Enginieering , 2008, 42 56 - 59. [2J Li Qingcui, Li Dengxin, Qian Fangjun. Pre-oxidation、 of high-sulfur and high-arsenic refractory gold concentrate by ozoneand ferric ions in acidic media[J]. Hydrometallurgy, 20090 61 - 66. [3J 杨洪英，佟琳琳，殷书岩.湖南某难处理金矿的加压预 氧化氟化浸金试验研究口].东北大学学报自然科学 版，2007,289 1305 -1308. YANG Hong-ying, TONG Lin-lin, YIN Shu-yan. Experimental investigation on pressure preoxidation for refractory gold concentrate in Hunan with cyaniding leaching [J]. Journal of Northeastern University Natural Science, 2007, 289 1305 - 1308. [4J Gericke M, Pinches A, Rooyen J V van. Bioleaching of a chalcopyrite concentrate using an extremely thermophilic culture [J]. Int J Miner Process, 2001, 62 243 - 255. [5J 黄怀国.从含铜金精矿综合回收金银铜硫的湿法冶金 工艺研究[J].黄金科学技术，2004, 122 27 - 34. HUANG Huai-guo. Comprehensive recovery of Au 、 Ag 、Cuand So from copper-bearing gold concentrate using hydrometallurgical metnod[J]. Gold Science and Teclmology, 2004, 122 27 - 34. [6J 孙全庆.难处理金矿石的碱法加压氧化预处理[J].湿 法冶金，1999,62,14 -18. SUN Quan-qing. Technology in high pressure oxidation of alkali-pretreated for refractory gold ores [J]. Hydromentallurgy of China, 1999,6 2 14 - 18. [7J 王永慧.铜矿石和精矿氮类物催化加压浸出的应用与 研制的氯化浸金工艺，不产生含氧废水，Au，Ag浸 经济估算口].中国有色冶金，20090月61-69. 出率分别为98.2和90.3，浸金渣2.Fe的质量 分数为38.24，物相分析以赤铁矿为主，可回收再 利用。从工艺条件上保证了回收Cu，Fe、Au、Ag等 多金属元素，说明该工艺作为难处理金铜精矿的预 处理工艺是可行的，还可扩大到其它含多金属类型 的难处理金精矿的应用上。 3该法对硫的氧化为完全氧化，硫以硫酸盐形 式存在于工艺废水中，使加压浸出工艺过程简单，废 水中的硫酸盐可以化工技术、膜技术和生物技术回 收利用。 WANG Yong-hui. The application ang economics of NSC catalyzed pressure leaching of copper ores and concentrates[J]. China Nonferrous Metallurgy, 2009 0/2 61 - 69. [8J 张凤君，马矶彤，李漆宁，等.硫化矿中铜镇的浸取研 究[J].长春科技大学学报，1998，282231234. ZHANG Feng-jun, MA Jiu-tong, LI Luan-ning, et al. Study on leaching technology of Cu and Ni from brassil[J]. Journal of Changchun University of Science and Technology, 1998,282 231-234.