加壓氧化技術(shù)在難處理金礦上的應(yīng)用

殷書巖， 趙鵬飛， 陸業(yè)大， 傅建國， 李少龍

(中國恩菲工程技術(shù)有限公司， 北京 100038)

1 難處理金礦預(yù)處理技術(shù)

1.1 難處理金礦的特點(diǎn)

隨著金礦石的不斷開采，易處理金礦逐漸匱乏，我國已探明的地質(zhì)儲量中，約有30%屬于難處理金礦資源[1]。目前，難處理金礦已經(jīng)成為黃金生產(chǎn)的主要原料，該類礦石中的金粒往往被毒砂、黃鐵礦等硫化物包裹，阻礙了金與氰化物的直接接觸；某些礦石還同時(shí)含有較多的雜質(zhì)元素，如非金屬元素硫、砷、有機(jī)炭和金屬元素銅、銻等[2]；采用傳統(tǒng)的直接氰化浸金工藝，金的浸出率低，氰化物的消耗量大。國內(nèi)部分難處理金礦礦石的特點(diǎn)及直接浸出回收率見表1。

這種金礦石在氰化前需要進(jìn)行預(yù)處理，使包裹金的礦石分解，讓金粒裸露，在后續(xù)的氰化處理過程中更好地反應(yīng)。目前較為常用的預(yù)處理工藝有焙燒法、生物氧化法、加壓氧化法[3-4]。

1.2 難處理金礦預(yù)處理技術(shù)

焙燒氧化通常是在600～900 ℃下對難處理金礦進(jìn)行空氣焙燒或富氧焙燒，使包裹金的硫化物分解為多孔的氧化物而使金暴露出來。焙燒氧化的特點(diǎn)是對原料適應(yīng)性強(qiáng)，金銀回收率高，煙氣可生產(chǎn)硫酸。上世紀(jì)80年代中期我國一些焙燒冶煉廠開始建設(shè)并相繼投產(chǎn)，主要有山東國大、中原黃金冶煉廠、遼寧朝陽及靈寶黃金冶煉廠等，這些企業(yè)主要處理含砷低、比較容易提金的金精礦，處理規(guī)模大都在150～300 t/d。2000年以來，在沸騰焙燒基礎(chǔ)上發(fā)展起來的針對含砷金精礦處理的兩段沸騰焙燒技術(shù)在國內(nèi)企業(yè)得到應(yīng)用，如山東國大、山東恒邦(技術(shù)引進(jìn))、紫金礦業(yè)的福建金山黃金冶煉廠、青海大柴旦礦業(yè)有限公司、湖南中南黃金冶煉有限公司以及中國黃金潼關(guān)冶煉廠等，處理規(guī)模在100～480 t/d。兩段焙燒預(yù)處理金精礦提金，金的回收率大多在88%～92%，生產(chǎn)成本每噸精礦在1 000元左右。

表1 國內(nèi)部分難處理金礦的特點(diǎn)及直接浸出回收率

加壓氧化的基本原理是在高溫高壓、通工業(yè)氧、酸或堿的條件下分解礦石中包裹金的硫、砷等化合物，使金暴露出來，達(dá)到提高金氰化回收率的目的。環(huán)保和對金浸出率的要求，促進(jìn)了加壓氧化法的發(fā)展。1984年該方法首次應(yīng)用于Homestake、Mclanlgh金礦，并得到快速發(fā)展。目前國內(nèi)外加壓氧化廠已經(jīng)超過20家，國內(nèi)由中國恩菲設(shè)計(jì)的第一套難處理金礦加壓氧化預(yù)處理工藝在貴州某項(xiàng)目一次性投產(chǎn)達(dá)產(chǎn)，標(biāo)志著我國已完全掌握了加壓氧化處理難處理金礦工程化及生產(chǎn)管理的各個(gè)環(huán)節(jié)。加壓氧化預(yù)處理金礦，金的回收率達(dá)到95%～97%，且可綜合回收礦石中的銅、鋅等金屬，砷可以生產(chǎn)穩(wěn)定的砷酸鐵，無廢水、廢汽排放，生產(chǎn)成本每噸精礦800元左右。

生物氧化預(yù)處理是利用微生物可以氧化浸出硫、砷、鐵等元素的機(jī)理，使包裹的金暴露出來，為下一步氰化法提金創(chuàng)造條件。生物氧化技術(shù)是上世紀(jì)90年代迅速發(fā)展起來的新技術(shù)。我國采用細(xì)菌氧化預(yù)處理的生產(chǎn)企業(yè)近10家，有些已經(jīng)停產(chǎn)，細(xì)菌氧化廠的規(guī)模大都在100 t/d金精礦左右。生物氧化預(yù)處理提金，金的回收率能達(dá)到92%～95%，生產(chǎn)成本每噸精礦1 100元左右。

焙燒氧化、加壓氧化及細(xì)菌氧化的主要優(yōu)缺點(diǎn)見表2。

表2 焙燒氧化、加壓氧化及細(xì)菌氧化的主要優(yōu)缺點(diǎn)

2 加壓氧化預(yù)處理工藝

加壓氧化預(yù)處理技術(shù)是利用高溫、高壓、富氧環(huán)境使礦物中含硫礦物進(jìn)行分解，金粒裸露，為后續(xù)的提金過程創(chuàng)造條件。加壓氧化浸出技術(shù)根據(jù)介質(zhì)的不同可分為酸性加壓氧化和堿性加壓氧化[5]。堿性加壓氧化原料的適應(yīng)范圍較窄，且由于試劑費(fèi)用高，含砷渣不好處理，目前應(yīng)用較少；酸性加壓浸出對原料適應(yīng)性強(qiáng)，且固砷效果好，是目前大多數(shù)工廠采用的加壓氧化工藝。

加壓氧化預(yù)處理技術(shù)既可以處理原礦，又可以處理精礦，處理原礦時(shí)通常進(jìn)加壓釜前需先預(yù)熱，處理精礦時(shí)不需要預(yù)熱。加壓氧化原則工藝如圖1所示。

圖1 加壓氧化原則流程圖

酸性加壓氧化浸出的基本原理如下：

2FeS2+7O2+2H2O=2FeSO4+2H2SO4

(1)

4FeSO4+O2+2H2SO4=2 Fe2(SO4)3+2H2O

(2)

4FeAsS+13O2+6H2O=4FeSO4+4H3AsO4

(3)

CuFeS2+4O2=CuSO4+FeSO4

(4)

ZnS+2O2=ZnSO4

(5)

CuS+2O2=CuSO4

(6)

3 加壓氧化浸出技術(shù)應(yīng)用

加壓氧化浸出技術(shù)開始于上世紀(jì)50年代，是當(dāng)今世界濕法浸出技術(shù)發(fā)展的一個(gè)里程碑，1984年加壓氧化技術(shù)首先應(yīng)用于Homestake、Mclanlgh金礦，并從此得到快速發(fā)展。目前國內(nèi)外加壓氧化廠已超過20家，由中國恩菲工程技術(shù)有限公司設(shè)計(jì)的國內(nèi)首個(gè)難選冶黃金加壓預(yù)氧化項(xiàng)目2017年1月正式投產(chǎn)，并順利實(shí)現(xiàn)達(dá)產(chǎn)、超產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行，標(biāo)志著加壓氧化浸出技術(shù)在國內(nèi)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化，目前該項(xiàng)目運(yùn)行平穩(wěn)，各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于國外同類項(xiàng)目。該項(xiàng)目大部分關(guān)鍵設(shè)備國產(chǎn)化，降低了投資，并且全過程自動控制，保障了生產(chǎn)的安全穩(wěn)定。

表3為目前世界上采用加壓氧化技術(shù)的主要工廠。

表3 采用加壓氧化技術(shù)的主要工廠

4 結(jié)語

加壓浸出預(yù)處理技術(shù)以其反應(yīng)速度快、適應(yīng)性強(qiáng)、硫化物分解徹底，氧化率高>99%、金銀回收率高可達(dá)95%～97%，砷以穩(wěn)定性強(qiáng)的砷酸鐵(FeAsO4·2H2O)形式進(jìn)入渣中，對環(huán)境影響相對較小等優(yōu)點(diǎn)在金精礦預(yù)處理領(lǐng)域占據(jù)了重要地位。該技術(shù)可綜合回收礦石中的銅、鋅等金屬，實(shí)現(xiàn)資源的綜合利用，生產(chǎn)成本低。但是，加壓浸出技術(shù)也對工程實(shí)施、生產(chǎn)操作及管理提出了很高的要求。貴州加壓項(xiàng)目的建成投產(chǎn)，標(biāo)志我國已完全掌握了加壓氧化技術(shù)的研發(fā)、工程實(shí)施、裝備國產(chǎn)化、生產(chǎn)操作、生產(chǎn)管理等各個(gè)環(huán)節(jié)，在當(dāng)前環(huán)保要求越來越高的情況下，加壓氧化技術(shù)為難處理金礦的高效利用提供了一種很好的解決方案。

[1] 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):31-34.

[2] 夏光祥，方兆桁，石偉等．難浸金礦的提金技術(shù)與展望[J]．貴金屬，2001 (4)：31-35.

[3] 周一康．難處理金礦石預(yù)處理方法研究進(jìn)展及對策建議[J]．有色金屬(冶煉部分)．1999(6)：34-36.

[4] 張秀華．難選冶金礦石預(yù)處理工藝現(xiàn)狀[J].濕法冶金，1998(3)：16-17.

[5] 蔡創(chuàng)開. 黔西南某碳質(zhì)含砷金礦提金工藝試驗(yàn)研究[J].黃金科學(xué)技術(shù)，2014(4)：124-128.