兩段焙燒工藝在黃金生產(chǎn)中的應(yīng)用

張永峰，武鑫

(潼關(guān)中金冶煉有限責(zé)任公司，陜西潼關(guān)714300)

貴金屬

兩段焙燒工藝在黃金生產(chǎn)中的應(yīng)用

張永峰，武鑫

(潼關(guān)中金冶煉有限責(zé)任公司，陜西潼關(guān)714300)

敘述了兩段焙燒工藝的基本原理、流程，處理含砷金精礦的優(yōu)越性以及在國內(nèi)外的應(yīng)用情況，針對工藝應(yīng)用中存在的問題提出了建議。

含砷金精礦；兩段焙燒；驟冷；收砷、玻璃砷

隨著黃金需求的增加，含砷金礦的處理已成為黃金生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展的主要方向之一。含砷金精礦的處理有熱壓氧化法、細菌氧化法、焙燒氧化法等，其中熱壓氧化法金的回收率最高，但目前尚未形成工業(yè)化生產(chǎn)。陜西中礦1998年建設(shè)了處理量10 t/d的細菌氧化炭漿吸附處理廠，試生產(chǎn)3年后，由于細菌中出現(xiàn)較多的雜菌，細菌氧化效果和礦物中砷的脫除不佳，未能達到預(yù)期的效果，于2001年停產(chǎn)。目前國內(nèi)采用細菌氧化法的有山東、遼寧、江西等生產(chǎn)廠家，總體運行狀況正常，經(jīng)濟效益良好，但該工藝存在一定的缺陷，硫、砷、銅等不能綜合回收，造成資源的流失，并且廢水中存在三氧化二砷，廢渣存放嚴重污染環(huán)境。

兩段焙燒生產(chǎn)工藝，可以有效回收礦物中的砷，砷的回收率達96%以上，并且礦物中的銅等有價元素能夠綜合回收，經(jīng)濟效益良好，且環(huán)境污染較小。我國的一些企業(yè)在自有技術(shù)不斷發(fā)展的同時，引進了發(fā)達國家兩段焙燒的先進技術(shù)，并在生產(chǎn)實踐中不斷完善，取得了良好的經(jīng)濟效益。

1 兩段焙燒工藝的原理和流程

1.1 原理

含砷金精礦中的砷主要附存在FeAsS中，另有一定量砷存在于FeS2。采用一段氧化焙燒工藝，精礦中的金屬硫化物被氧化生成金屬氧化物和二氧化硫，F(xiàn)eS2在較高氧化氣氛下反應(yīng)生成Fe2O3，F(xiàn)e2O3則與砷迅速反應(yīng)，形成穩(wěn)定的鐵砷化合物：

鐵砷化合物嚴重抑制金的浸出。礦物含砷2%～3%時，采用一段焙燒，焙砂中金的浸出率僅為45%～50%。

兩段焙燒工藝，是將含砷金精礦先在一段爐缺氧條件下進行焙燒，F(xiàn)eS2生成四氧化三鐵Fe3O4，物料中的砷揮發(fā)；之后再進行二段氧化焙燒，使鐵充分氧化，金與緊密結(jié)合的硫化礦物和其他礦物分離，在氰化物浸出時獲得較高的浸出率：

因此，兩段焙燒工藝，可提高氧化浸出時金的浸出率，并可有效脫出金精礦中的砷，顯著提高金的回收率。

1.2 工藝流程

兩段焙燒工藝中一般包括上料、焙燒、煙氣凈化、收砷4個工序，其原則流程見圖1。

1.2.1 上料

圖1 兩段焙燒工藝原則流程圖

入爐的原料要先進行配料，由于原料來源不同，成分差別較大，因此需要按照焙燒要求進行配料，主要是對物料中的金、銀及銅、鋅、鉛、砷等進行合理配置，含硫必須達到26%以上，含砷控制在合理范圍，一般要求控制在2%～8%之間。

兩段焙燒工藝通常有干法和濕法兩種上料方式。其中干式進料是先將物料進行干燥，使其含水降低到8%以下，再通過圓盤給料機和其他形式的加料機送入焙燒爐內(nèi)。干式進料的優(yōu)點是可以處理含硫較低的精礦，缺點是干燥時使用柴油等，污染較大，并形成礦物粉塵，造成原料浪費以及資源的流失。漿式進料，物料在漿化前先要除雜，漿化后再經(jīng)振動篩除雜（避免雜質(zhì)堵塞軟管泵），然后由軟管泵泵送入焙燒爐。與干式進料相比，漿式進料進入焙燒爐的物料比較均勻，無原料飛揚，減輕了環(huán)境污染。國內(nèi)多采用濕法上料，礦漿濃度控制在75%左右。采用漿式進料時，需要充分考慮國內(nèi)軟管泵和國外軟管泵輸送能力的差異，以及輸送到爐內(nèi)需要的壓力，可以增加高位緩沖槽，采用兩級輸送，這樣既保證了泵送料漿到爐內(nèi)的壓力，同時也延長了輸送軟管的壽命。

1.2.2 焙燒

兩段焙燒采用在一段爐內(nèi)進行缺氧焙燒，在二段爐內(nèi)進行氧化焙燒。一段爐的煙氣經(jīng)兩級旋風(fēng)收塵器收塵，收集的物料進入二段爐進行氧化焙燒。一段爐焙燒時，料漿經(jīng)軟管泵輸送到一段焙燒爐內(nèi)，爐況穩(wěn)定時，根據(jù)一級旋風(fēng)后工藝氣體和后燃燒室后工藝氣體的溫差，判斷爐內(nèi)氣氛，調(diào)整一段焙燒爐的給料量。一段爐焙燒在較低的溫度和缺氧條件進行，爐溫控制在600～700℃之間，通過添加工藝水來控制爐溫。經(jīng)過一段爐焙燒，精礦中的鐵大部成為四氧化三鐵，砷則以As2S3、As3O4，硫以SO2、S2從煙氣中排出，物料的細粒和煙塵約有75%～80%從煙氣中排出。

一段爐的沸騰層高度一般控制在1～1.5m，爐內(nèi)微負壓，通過設(shè)置在爐頂通風(fēng)管道內(nèi)的儀表測量，并以此為依據(jù)控制一段爐和二段爐達到良好的熱平衡。經(jīng)過一段爐焙燒的物料殘硫控制在3%～4.5%左右，物料經(jīng)翻板閥或星形閥進入二段爐料進行氧化焙燒。二段爐煙氣同一段爐的煙氣混合進入燃燒室，部分沒有燃燒的氣體在此充分燃燒，煙氣中的S2生成SO2,As4S6和As2O3轉(zhuǎn)化為As4O6。焙燒爐煙氣流速由鼓風(fēng)機鼓入的空氣控制，控制其足以使產(chǎn)生的細粒焙砂移走。粗焙砂積聚在爐床上，通過焙燒爐的排料口排出。焙砂超過爐床的水平高度取決于流化床的壓降比，其反過來又控制翻板閥或星形閥的排料。

1.2.3 煙氣凈化

目前多數(shù)冶煉廠的收塵都采用重力、旋風(fēng)、電收塵聯(lián)合作業(yè)，也有對旋風(fēng)收塵進行改進，采用并列式一拖二式旋風(fēng)收塵，同時與電收塵結(jié)合，以提高收塵效果。

某廠一段爐和二段爐旋風(fēng)收塵采用并列運行的兩組收塵器，在爐子煙氣處理上，增加了后燃燒室，以保證煙氣充分燃燒。在收塵物料的輸送方面，借鑒國內(nèi)外生產(chǎn)廠家的經(jīng)驗，對密封螺旋的密封進行了技術(shù)改進，考慮到輸送物料的具體情況，調(diào)整了埋刮板輸送速度以及鏈條的寬度，并且改單鏈為雙鏈輸送，增加底板厚度，以提高設(shè)備使用壽命和使用效果。

1.2.4 收砷

常規(guī)的兩段焙燒工藝煙氣中砷的回收，主要是先將煙氣經(jīng)過旋風(fēng)收塵處理，再經(jīng)冷卻塔降溫冷卻，使煙氣溫度從600～700℃降至約350℃。煙氣進入驟冷塔，通過高壓噴水，溫度從350℃驟降到125℃，其中氣態(tài)的As2O3成為粉狀，形成粗砷。

驟冷塔冷卻水的噴水裝置必須確保冷卻水的噴水呈霧化狀態(tài)，一旦霧化噴嘴出現(xiàn)滴水或小量的水流，將會使粉狀的粗砷漿化，并凝結(jié)在驟冷塔的塔壁，出現(xiàn)玻璃砷，對設(shè)備產(chǎn)生嚴重影響，其清理難度較大，造成停車生產(chǎn)，并污染環(huán)境。

收砷后的煙氣從布袋收塵器中排出，進入硫酸系統(tǒng)，生產(chǎn)硫酸。硫酸系統(tǒng)中設(shè)有堿液循環(huán)槽，對制酸尾氣再次進行回收，做到達標(biāo)排放。

2 兩段焙燒工藝的特點及應(yīng)用

2.1 特點

兩段焙燒工藝技術(shù)成熟，從國內(nèi)諸多廠家的實際生產(chǎn)情況看，金的綜合回收率在87%～90%，物料中的有價金屬回收效果良好，經(jīng)濟效益顯著。

（1）砷有效回收。在潼關(guān)中金冶煉有限責(zé)任公司的兩段焙燒處理含砷金精礦工藝中，按照原料含砷8%，日處理200 t金精礦計算，年運行300 d，可生產(chǎn)白砷約7 500 t。

（2）銅有效回收。按照金精礦含銅2.5%，日處理200 t金精礦，運行300 d，將生產(chǎn)1 500 t電解銅。

（3）有效提高金的浸出率。含砷金精礦采用常規(guī)工藝處理后氰化時，金浸出率通常在50%～65%，某廠采用常規(guī)的一段焙燒工藝，處理含砷3.5%金精礦，金的有效浸出率僅62%，采用兩段焙燒后，金的浸出率為89.62%，效果明顯。

2.2 在黃金行業(yè)的應(yīng)用

上個世紀(jì)，西方國家就采用焙燒技術(shù)對含砷礦物進行處理，以提高金的回收率，但所用的技術(shù)較為落后。隨著技術(shù)的發(fā)展，瑞典波立登公司首先將缺氧磁化焙燒工藝應(yīng)用于含砷金精礦的工業(yè)化生產(chǎn)。

我國目前采用兩段焙燒工藝進行生產(chǎn)的有山東東方股份有限公司、湖南中南冶煉有限責(zé)任公司、潼關(guān)中金冶煉有限責(zé)任公司等。山東東方股份有限公司采用的是瑞典波立登公司的缺氧磁化焙燒技術(shù)，目前生產(chǎn)基本正常，企業(yè)效益良好。

瑞典波立登公司隆斯卡爾冶煉廠脫砷焙燒系統(tǒng)采用干法進料，先用20 t/h的電熱回轉(zhuǎn)式干燥機將精礦干燥至含水小于6%。硫化態(tài)焙燒的爐床為4.25 m×3.25 m×9.1 m，處理能力為40～50 t/h。在650～700℃的條件下進行部分焙燒，焙燒煙氣經(jīng)過兩級旋風(fēng)收塵和氣體調(diào)節(jié)器，溫度驟降至120℃，然后用布袋收塵器收集三氧化二砷，除砷后的煙氣送硫酸系統(tǒng)制酸。該系統(tǒng)處理的原料含砷較低，約在0.2%～2%之間，脫砷效果較好，焙砂含砷較低，約0.05%。

山東牟平某公司在結(jié)合國內(nèi)外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上，自主研發(fā)了兩段焙燒生產(chǎn)工藝，其處理量為100 t/d，總體效益良好。湖南某冶煉廠參照山東牟平和瑞典Outotec公司的兩段焙燒技術(shù)進行建設(shè)，2009年投產(chǎn)。

潼關(guān)中金冶煉有限責(zé)任公司全套引進瑞典波立登公司的兩段焙燒工藝，處理能力為200 t/d，整個生產(chǎn)系統(tǒng)在進料方式、爐頂?shù)牡V漿噴淋、排料方式、冷卻水的霧化，驟冷塔的保溫以及焙燒系統(tǒng)的自動化控制方面都較為先進。公司原有的150 t/d一段焙燒生產(chǎn)線，采用滾筒排料機加冷卻水對進行物料冷卻。在200 t/d新項目中，二段爐采用埋刮板輸送物料，出料溫度在640℃，通過降低埋刮板的輸送速度，以及向埋刮板的設(shè)備外殼噴淋水對物料進行降溫。由于焙砂溫度相對較高，進入酸浸槽后，容易出現(xiàn)氣化現(xiàn)象，而酸浸槽內(nèi)的玻璃鋼和環(huán)氧膠泥所能承受的溫度不能超過150°，因此在槽體上增設(shè)了大型排風(fēng)筒，并在頂部安裝噴淋稀酸或萃余液噴淋裝置，避免高溫物料與酸性礦漿接觸從噴淋筒噴出，從而造成原料浪費。

2.3 操作中注意的問題

（1）由于原料來源復(fù)雜，成分各異，其中含有雜物，尤其是編織袋、磚塊等，因此原料應(yīng)先人工除雜再機械除雜，避免物料中的雜物造成生產(chǎn)停車。

（2）由于原料產(chǎn)地廣、成分復(fù)雜，因此應(yīng)對物料的砷、硫、金、鋅、碳含量以及物料的粒度等充分了解，按照要求合理配礦。

（3）開車前，詳細檢查整體工藝設(shè)備、電器、儀表、自控等設(shè)施，進行整體工藝設(shè)備的冷試車，無問題后再投料開車。

（4）新建的焙燒爐爐頂?shù)奶幚硪约盃t子的烘爐應(yīng)高度重視，避免烘爐過程中出現(xiàn)爐壁裂紋，爐頂塌陷等事故。試生產(chǎn)前，采用焙燒渣對溢流螺旋和埋刮板進行填料密封，避免充填不滿而造成漏風(fēng)。

（5）嚴格按照順序有序開車，在爐子的自動化控制方面，配備高素質(zhì)的技術(shù)人員，在工藝技術(shù)工程師指導(dǎo)下進行開車。

3 我國兩段焙燒工藝應(yīng)用中存在的問題

相對于常規(guī)的一段氧化焙燒，兩段焙燒工藝有其獨特的優(yōu)越性，其能夠較好地回收金、銀、硫、銅、砷等，經(jīng)濟效益顯著。我國的含砷金礦貯量較大，因此兩段焙燒工藝的應(yīng)用前景廣闊。目前我國兩段焙燒工藝生產(chǎn)已經(jīng)取得了較大的進步，但仍與西方發(fā)達國家有一定差距，主要問題有：

（1）生產(chǎn)處理規(guī)模小，自動化控制程度低，環(huán)境污染嚴重，對焙燒系統(tǒng)的監(jiān)控水平相對落后。

（2）產(chǎn)出的焙砂浸出，浸出渣含金較高，達4.5 g/t,銅、金的回收率相對較低，綜合回收水平相對較差，這是亟待解決的問題。南非的兩段焙燒工藝，從焙燒煙氣回收的物料同原料一起進行二次焙燒，從而進一步降低物料中的砷含量，并且粗粒物料進行二次磨礦，綜合回收率達到95%以上。

4 結(jié)束語

兩段焙燒工藝在世界范圍內(nèi)已廣泛應(yīng)用，該工藝處理含砷金精礦脫砷率高，相對于常規(guī)的生產(chǎn)工藝，金的浸出率提高3%～6%，并且在綜合回收方面也具有優(yōu)勢。

我國的含砷金礦較多，尤其在西北五省，含砷礦儲量較大，兩段焙燒工藝的推廣應(yīng)用，將推動我國黃金工業(yè)的快速發(fā)展，促進技術(shù)進步，形成完整的綜合回收體系，提高綜合回收能力，減少環(huán)境污染。

[1]王云.難處理金精礦焙燒技術(shù)發(fā)展與展望[J].有色金屬(冶煉部分)，2002，（4）.

[2]申開榜.談?wù)剝啥伪簾A(yù)處理高硫砷難浸金精礦[J].云南化工，2007,34（5）.

[3]姚群，戴升弘.波立頓脫砷技術(shù)對硫砷金精礦的預(yù)處理[J].有色冶煉，1999，（2）：4-7.

[4]楊振興.難處理金礦石選冶技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].黃金，2002，23（7）.

App lication of two-stage roasting process in gold production

ZHANGYong-feng,WU Xin

The basic principle of two-stage roasting process and its flow were introduced.The superiority of treating arsenic-bearing gold concentrate and its application at home and abroad were described.In view of the existing question in the process,the proposalwas put forward.

arsenic-bearing gold concentrate;two-stage roasting;quenching;arsenic recovery;glass arsenic

TF831；TF802.67

B

1672-6103（2010）05-0037-04

張永峰，男，陜西華陰人，選礦助理工程師，從事冶煉生產(chǎn)工藝工作。

2010-04-23

2010-08-20