復雜難處理金精礦提金工藝改進實踐

申開榜

（紫金銅業(yè)有限公司　黃金冶煉廠,福建上杭364204）

復雜難處理金精礦提金工藝改進實踐

申開榜

（紫金銅業(yè)有限公司黃金冶煉廠,福建上杭364204）

某黃金冶煉企業(yè)處理原料為外部采購的難處理金礦,金精礦礦石性質波動較大，該企業(yè)采用的原工藝對原料適應性差,金、銀、銅回收率低，造成企業(yè)經(jīng)濟效益差。通過分析原工藝存在的問題，采取了優(yōu)化原料調漿配置，調整原工藝添加劑氫氧化鈉的添加量，改變焙燒爐的進料方式，優(yōu)化焙砂及煙塵輸送設備,提高酸浸酸度，調整優(yōu)化銅萃取劑的比例等技改措施，取得良好的經(jīng)濟效果。

難處理；金精礦；焙燒；酸浸

紫金銅業(yè)有限公司黃金冶煉廠是一家以難處理金礦資源為原料的黃金冶煉企業(yè),該企業(yè)采用的冶金工藝：漿式進料—兩段焙燒—干法收砷—“3+2”兩轉兩吸煙氣制酸—萃取電積提銅—氰化洗滌鋅粉置換提金[1-7]。企業(yè)的原料全為外部采購,金精礦礦石性質波動較大,在生產(chǎn)中該工藝暴露出對原料適應性差,金、銀、銅回收率低等問題,造成企業(yè)經(jīng)濟效益差,陷入虧損狀態(tài),無競爭優(yōu)勢。為此,該廠近年來針對該工藝進行了一系列改進,極大改善了各項經(jīng)濟技術指標,提高了金、銀、銅的回收率,取得了顯著的經(jīng)濟效益。

1　原工藝存在的問題

1.1原工藝過程

紫金銅業(yè)有限公司黃金冶煉廠復雜難處理金精礦提金工藝主要包括：1)采用漿式進料作為焙燒爐進料方式；2)焙燒方式為兩段焙燒；3)焙燒煙氣收塵采用高效旋風收塵及高溫電除塵聯(lián)合流程；4)焙砂酸浸利用制酸凈化工段的廢稀酸浸出；5)爐氣凈化采用封閉酸洗流程；6)制酸工段轉化干吸系統(tǒng)采用“3+2”兩轉兩吸；7)采用干法收砷、自動包裝工藝；8)收銅采取萃取電積流程；9)氰化提金工藝采用鋅粉置換工藝[8]。詳細工藝流程見圖1。

1.2存在的問題

1)原料調漿工序配置不合理。原料調漿工序配置為金精礦通過調漿后,然后將礦漿過篩,篩上物運至原料堆場進行堆存,篩下物礦漿流入地下槽后,通過1臺軟管泵泵至貯漿槽進行貯存。該配置方式導致篩上物無法處理,降低了金的回收率,影響了企業(yè)的經(jīng)濟效益,此外礦漿需要用泵輸送至貯漿槽,消耗了電能,增加了處理成本。

2)調漿預處理添加劑用量偏小。原料調漿工序加入添加劑氫氧化鈉的目的是提高銀的回收率。由于添加氫氧化鈉能改善焙燒渣的物理化學性質,使焙燒渣變得疏松多孔,減少了鐵等金屬氧化物對金、銀的包裹,從而有利于金、銀的氰化浸出[9]。此外,由于氫氧化鈉的加入,在高溫焙燒時有利于Ag2S的脫硫氧化,減少硅酸銀的生成,使之生成易于被氰化浸出的AgO。原預處理氫氧化鈉的添加量為6 kg/t,但隨原料二氧化硅、銀的升高及其粒度變細,氫氧化鈉的添加量不隨之升高,否則銀的浸出率就會降低。

圖1　原復雜難處理金精礦提金工藝流程

3)進料方式復雜、爐況調整頻發(fā)、運行費用高。原焙燒爐進料方式為沸騰層進料,即貯漿槽的礦漿經(jīng)泵送至高位分漿槽分成2路均勻流量的礦漿自流進入噴槍,來自空氣壓縮機的高壓氣體將礦漿霧化吹入第一段沸騰焙燒爐沸騰層內焙燒。其優(yōu)點是煙塵量少,但存在以下缺點：(1)噴槍壽命短,1根噴槍使用約6～7 d；(2)噴槍口較小,易堵塞,導致供料不穩(wěn),嚴重時必須停爐處理,造成焙燒爐操作調整頻繁,影響了焙砂質量,最終導致金、銀、銅的浸出指標降低；(3)需要高壓風才能使礦漿霧化噴入爐內,消耗電能。

4)酸浸溫度和酸度低,除雜效果不理想,銅浸出率不高。低溫低酸可提高銅萃取率,但除雜效果不佳,高溫高酸盡管對萃取率有一定的影響,但除雜效果好,一方面可以提高銅和金的浸出率,另一方面可以有效降低氰化工序碳酸鈉、氰化鈉及金、銀置換工序鋅粉的消耗量。此外,在高溫高酸下,鐵大量浸出形成硫酸亞鐵,從而在廢水處理除砷時,可以不用額外添加硫酸亞鐵,達到以廢治廢。

5)原料適應性不強,有價金屬綜合回收率低。根據(jù)焙燒反應的原理[10]：

金精礦氧化焙燒使得細粒金的包裹體—硫化礦氧化脫硫形成裂縫和孔隙狀的焙砂,金顆粒部分表面裸露與氰化物溶液接觸發(fā)生浸出反應。若礦石中有可吸附金的有機碳在焙燒反應時氧化生成二氧化碳氣體進入煙氣。

經(jīng)焙燒獲得的焙砂,其中銅主要以CuSO4、CuO· CuSO4、Cu2O、CuO存在,而鐵主要以Fe2O3存在,另外還有少量的FeSO4、CuO·Fe3O4及未反應的Cu2S。在用稀硫酸浸出時,硫酸銅可溶于水,CuO·CuSO4和CuO可溶于稀硫酸中：

結合氧化銅CuO·Fe3O4及未反應的Cu2S將不被溶解而損失于尾渣中。

原工藝是兩段焙燒工藝：一段低溫欠氧焙燒,此段發(fā)生(1)、(2)式反應,硫及砷都變成氣體揮發(fā)；二段高溫過氧焙燒,進一步脫硫,此段主要發(fā)生(1)、(3)式反應,致密的Fe3O4生成多孔的Fe2O3,有利于金的浸出。但如一段為過氧化氣氛,則砷黃鐵礦生成砷酸鐵,反應式(2)則變成以下反應：

As2O3在高溫過氧化氣氛中也變成了As2O5：

砷酸鐵及As2O5均為固體,留在焙砂中,對后續(xù)的氰化浸出是不利的,砷會轉入溶液中,從而消耗溶液中的氧及在金表面形成砷化物薄膜,阻止金的氰化浸出。

對含銅難處理金精礦,應采用一段高溫過氧焙燒工藝,即硫酸化焙燒工藝,在此工況下發(fā)生(7)、(8)、(9)反應,此反應是可逆的反應,只有滿足硫酸化焙燒的條件：PSO3(爐氣)≥KP.(PSO2+PO2)時,硫酸鹽(MeSO4)才能穩(wěn)定地存在,(7)、(8)、(9)反應式只有在較高的溫度、SO2、O2的濃度下,且具備（Fe2O3）催化劑存在的條件,才能有足夠的反應速度,由左向右進行。否則在低溫欠氧焙燒氣氛情況下,反應(7)、(8)、(9)將由右向左進行,生成結合氧化銅,則銅無法浸出,最后損失在尾渣中。

由上述原理分析可見,含砷難處理金精礦與含銅難處理金精礦的工藝是矛盾的,所以采用兩段焙燒工藝,無法處理含銅金精礦,使得原料采購渠道變小,企業(yè)在市場競爭中不具有優(yōu)勢。

2　工藝改造和參數(shù)優(yōu)化

針對在生產(chǎn)工藝中出現(xiàn)的問題,該廠進行一系列的技術改造和工藝優(yōu)化,具體優(yōu)化措施如下。

其中w為裁剪的正方形指紋圖像的邊長，?x和?y分別為采用Sobel算子得出的水平和垂直方向上的梯度，θ（i，j）是以像素點（i，j）為中心塊的局部脊線方向角。

1)優(yōu)化原料調漿配置。在原料振動篩篩上物出口增加篩上物處理系統(tǒng),即增加1臺球磨機,1個方形貯漿槽和1臺軟管泵,即放漿時,篩上物直接進入球磨機,球磨后用泵泵回調漿槽,這樣徹底解決了篩上物。對貯漿槽位置進行調整,讓振動篩的篩下礦漿通過管道后自流入貯漿槽,節(jié)省了原工藝采用軟管泵泵至貯漿槽的動力費用,年節(jié)省費用3萬元。

2)調整氫氧化鈉的用量。原工藝添加劑氫氧化鈉的添加量為6 kg/t,改進后氫氧化鈉的添加量實行可調,添加量根據(jù)原料銀、二氧化硅的含量、礦石粒度及焙燒爐的爐底壓力進行調整,但考慮對焙燒爐的操作及酸浸工序過濾的影響,氫氧化鈉的添加量最大不能超過20 kg/t,通過調整后,銀的浸出率能夠穩(wěn)定在72%以上。

3)改變焙燒爐的進料方式。原進料方式為沸騰層進料,礦漿通過高壓風霧化后噴入沸騰層?，F(xiàn)工藝改為焙燒爐頂進料,即在焙燒爐頂距離中心點1/3的圓心線上均勻的開4個進料口,然后礦漿通過礦漿分配槽分成4股,通過DN65的無縫鋼管直接自流進入沸騰焙燒爐進行焙燒。改進后,進料口大,不堵塞,焙燒爐操作穩(wěn)定,焙砂質量穩(wěn)定,同時省去了2臺功率為30 kW的螺桿空壓機,也無需再更換噴槍。改進后每年節(jié)省電費和維修費用28萬元。

4)優(yōu)化焙砂及煙塵輸送設備,提高酸浸酸度。原二段焙燒后的焙砂通過焙砂冷卻器后和煙塵一起進入滾筒排渣機,由滾筒排渣機輸送至酸浸槽酸浸,其問題是：焙砂通過冷卻器冷卻,加上滾筒排渣機散熱面積較大,使得進入酸浸槽的焙砂溫度較低,造成酸浸效率低；且由于滾筒排渣機密閉性不好,粉塵多,易造成有價金屬流失。現(xiàn)工藝改為拆除焙砂冷卻器,將滾筒排渣機改為散熱和密閉性更優(yōu)的高溫刮板輸送機,改進后酸浸的溫度由原來65℃提高到95℃。酸浸酸度從原來的15 g/L提高至25 g/L。通過優(yōu)化后,銅的浸出率穩(wěn)定在93.5%以上,氰化工序碳酸鈉和氰化鈉的耗量折合每噸礦分別下降5 kg和0.4 kg,效果顯著。

5)優(yōu)化一段爐和二段爐、一段爐煙塵和二段爐之間焙砂通道。原工藝一段爐焙砂和一段爐煙塵直接進入二段爐焙燒,原料的適宜性差,處理高銅礦時銅回收率低,無經(jīng)濟效益?，F(xiàn)分別在一段爐和二段爐焙砂出口,一段爐旋風除塵器和二段爐輸送管上增設一閥門,同時增加一條一段爐出口和一旋風出口直接到刮板機的焙砂輸送管。在處理高銅礦時,焙砂和煙塵不再通過二段爐,只進行一段焙燒,從而使得系統(tǒng)對原料的適應性增強,也能實現(xiàn)有價金屬的高效綜合回收和企業(yè)經(jīng)濟效益的最大化。

當酸度增加時,銅萃取率會降低,為保證在高酸度條件下實現(xiàn)銅的高效萃取,通過試驗研究,找到了最佳的工藝條件,即調整萃取劑醛肟和酮肟的比例,將萃取劑中醛肟的比例在原有比例的基礎上增加0.3%,即可實現(xiàn)高酸度條件下銅的高效萃取。

3　技改效果及其經(jīng)濟效益

紫金銅業(yè)黃金冶煉廠經(jīng)過一系列的技術改造和工藝優(yōu)化后,取得了較好的技術指標,同時經(jīng)濟效益顯著。表1列出了技改前和技改后的主要經(jīng)濟技術數(shù)據(jù)對照。

表1　技術改造前后主要經(jīng)濟技術指標對照

生產(chǎn)實踐表明,技術改造后,在不增加設備投資的情況下,系統(tǒng)既能處理高砷復雜難處理金精礦,又能處理高炭高銅難處理金精礦。金的綜合回收率在95.5%以上,銅綜合回收率在89%以上,銀綜合回收率在72%以上,真正實現(xiàn)了有價金屬的綜合高效回收,且生產(chǎn)成本得到了有效控制,年增加利潤2 000萬元以上,經(jīng)濟效益顯著。該技術可為同類多種難處理復雜金精礦的企業(yè)提供借鑒和指導。

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Improvement and Practice on Process of Gold Extraction from Complicated and Refractory Gold Concentrate

SHEN Kaibang
(Fujian Zijin Copper Co.,Ltd.,Shanghang,Fujian 364204,China)

Raw materials of a gold smelting enterprise is refractory gold ores purchased outside,fluctuation of ore property of gold concentrate is large,original process adopted in this enterprise is of poor adaptability to raw materials,low recovery of gold,silver and copper causes poor economic benefit.By analyzing the problems existed in original process,the enterprise adopts some measures of technical innovation,such as raw materials mixing configuration,adjusts additive amount of sodium hydroxide,changes feeding method of roasting furnace,optimizes roasted ores and dust conveying equipment,increase acidity of acid leaching and adjusts the proportion of copper extraction agent,by which good economic effect can be obtained.

refractory;gold concentrate;roasting;acid leaching

TF803.2

B

1004-4345(2015)04-0017-03

2015-04-30

國家自然科學基金項目(51474075)。

申開榜（1978—），男，工程師,主要從事黃金冶煉技術及管理工作。