氰渣閃速還原焙燒綜合利用工業(yè)應(yīng)用

李建政 王軍強 邵淑云

摘要：氰渣屬危險廢物，為了綜合利用氰渣，減少固廢排放，采用閃速還原焙燒綜合利用工藝回收氰渣中的有價元素，并實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。氰渣先烘干脫水，經(jīng)三級預(yù)熱后進入還原焙燒反應(yīng)爐，固氣分離得到的焙燒礦冷卻后炭漿提金銀，浸渣磁選回收鐵。工業(yè)應(yīng)用結(jié)果表明：金浸出率66.70 %、銀浸出率54.38 %，鐵精礦鐵品位58.32 %、鐵回收率84.46 %，產(chǎn)率47.96 %，指標(biāo)良好。該技術(shù)是氰渣綜合利用的一條新途徑，經(jīng)濟效益和環(huán)境效益顯著。

關(guān)鍵詞：氰渣;閃速還原焙燒;原料烘干;磁選;綜合利用

中圖分類號：TD926.4文獻標(biāo)志碼：A

文章編號：1001-1277（2020）07-0075-03?doi：10.11792/hj20200716

引?言

金精礦采用焙燒—氰化浸出提取金銀，固液分離后得到紅色的固體廢物即為氰渣，俗稱紅渣。依據(jù)2016年版《國家危險廢物名錄》，氰渣為危險廢物，屬于HW33無機氰化物廢物，危險特性為毒性。氰渣含有金、鐵、銀、鉛等有價元素，具有較高的綜合回收價值，是重要的二次資源。氰渣綜合利用途徑主要包括回收有價元素，用作建筑材料、礦山充填料和復(fù)墾造田等[1]。研究氰渣綜合處置技術(shù)的機構(gòu)和相關(guān)成果很多，但多停留在實驗室研究階段。氰渣傳統(tǒng)處理方式是堆存或填埋，既污染環(huán)境又浪費資源。氰渣綜合利用已進入工業(yè)試驗或生產(chǎn)階段的企業(yè)有：河南中原黃金冶煉廠有限責(zé)任公司采用酸浸鐵—濾液凈化—氨法生成鐵紅—浸鐵渣氰化浸金工藝處置氰渣[2]，綜合回收鐵、金、銀;招金礦業(yè)新疆星塔礦業(yè)有限公司采用混料制?！滙鳈C干燥—回轉(zhuǎn)窯氯化揮發(fā)—煙氣洗滌—氯化鈣濃縮工藝處置氰渣[3-4]，綜合回收了金、銀、銅、鉛等有色金屬元素。

靈寶金源礦業(yè)股份有限公司日處理金精礦650 t，生產(chǎn)工藝為金精礦酸化焙燒—煙氣制酸—焙砂酸浸萃取、電沉積銅—酸浸渣氰化、鋅粉置換，產(chǎn)品有黃金、白銀、陰極銅及硫酸等。生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的氰渣，采用原料干燥—閃速還原焙燒—焙燒礦冷卻—炭漿提金銀—磁選工藝綜合回收金、銀、鐵等有價金屬，并實現(xiàn)了工業(yè)化應(yīng)用。該工藝的成功應(yīng)用不僅減少了固廢排放，實現(xiàn)了廢物循環(huán)利用，且為企業(yè)帶來經(jīng)濟效益的同時還帶來了環(huán)境效益和社會效益。

1?氰渣性質(zhì)

氰渣樣品取自靈寶金源礦業(yè)股份有限公司，氰渣中的有價回收元素包括鐵33.12 %、金1.20 g/t、銀27.96 g/t。氰渣中鐵以赤（褐）鐵礦物為主，占96.89 %，微細粒鐵分布率較高，其中-0.019 mm粒級占43.11 %，磁選分離難度大;大部分金、銀礦物由于被鐵礦物包裹而極難回收。氰渣化學(xué)組分分析結(jié)果見表1，鐵物相分析結(jié)果見表2，氰渣篩析及鐵金屬量分布結(jié)果見表3。

2?閃速還原焙燒綜合利用工藝系統(tǒng)

靈寶金源礦業(yè)股份有限公司建成了氰渣閃速還原焙燒綜合利用工業(yè)試驗項目，設(shè)計規(guī)模為年處理氰渣5萬t，主要由原料烘干、閃速還原焙燒、焙燒礦冷卻、炭漿提金銀、磁選及輔助生產(chǎn)系統(tǒng)組成。

2.1?原料烘干

氰渣含水率約25 %，因此需要烘干。氰渣經(jīng)給料機、計量稱及帶式輸送機輸送至錘式烘干機進行烘干，其熱風(fēng)由熱風(fēng)爐供給，從錘式烘干機進風(fēng)口給入，錘式烘干機高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子將物料打散，熱風(fēng)將物料烘干，氣流將已經(jīng)烘干的物料帶至分離室，細顆粒干粉隨后進入旋風(fēng)收塵器分離，粗顆粒落入錘式烘干機再次破碎，旋風(fēng)收塵器出口風(fēng)進入布袋收塵器進一步分離。正常生產(chǎn)中，焙燒系統(tǒng)有部分高溫尾氣（>200 ℃）排出，烘干系統(tǒng)優(yōu)先使用這部分高溫尾氣作為熱風(fēng)，其不足時則由熱風(fēng)爐補充。烘干后的原料通過鏈條輸送機輸送至中間料倉儲存。

原料烘干工藝流程見圖1，主要技術(shù)參數(shù)及指標(biāo)：給料量8.0 t/h、原料含水率≤25 %、熱風(fēng)溫度約550 ℃、尾氣溫度約150 ℃、烘干料含水率<2 %。

2.2?閃速還原焙燒

還原焙燒是指氰渣在適量還原劑及一定的溫度條件下，使其中的Fe2O3還原為Fe3O4[5]。氰渣閃速還原焙燒熱源是發(fā)生爐煤氣，煤氣既是物料加熱用的燃料，同時還是鐵礦物的還原劑。閃速還原焙燒工藝由三級預(yù)熱、反應(yīng)爐和固氣分離器組成。貯存于中間料倉的氰渣，由計量給料機準(zhǔn)確計量，經(jīng)螺旋輸送機輸送至斗式提升機，斗式提升機將氰渣輸送至鎖風(fēng)下料器后給入二級預(yù)熱器氣流上升管道，隨熱風(fēng)進入一級預(yù)熱器與熱氣流進行熱交換后，在一級預(yù)熱器內(nèi)實現(xiàn)氣固分離，大部分預(yù)熱的氰渣通過翻板閥進入三級預(yù)熱器氣流上升管道，隨熱風(fēng)進入二級預(yù)熱器與熱氣流進行熱交換后，通過二級預(yù)熱器下面的翻板閥進入固氣分離器氣流上升管道，隨熱風(fēng)進入三級預(yù)熱器進行熱交換，從三級預(yù)熱器出來的物料進入反應(yīng)爐，在反應(yīng)爐內(nèi)進行還原反應(yīng)，反應(yīng)后的物料隨熱風(fēng)從反應(yīng)爐頂部流出，進入固氣分離器，經(jīng)過焙燒的氰渣從固氣分離器下料口進入冷卻作業(yè)。

閃速還原焙燒工藝流程見圖2，主要技術(shù)參數(shù)和指標(biāo)：反應(yīng)爐中CO氣體濃度2.5 %～4.0 %，溫度800 ℃～850 ℃，負壓強200～400 Pa，風(fēng)速14～16 m/s。焙燒礦質(zhì)量理論鑒別指標(biāo)是還原率，為94.7 %～96.5 %。肉眼鑒別氰渣與焙燒礦發(fā)現(xiàn)，其顏色由暗紅色轉(zhuǎn)變成黑色、裂隙較多、脆性增加、易粉碎，具有金屬光澤。

2.3?焙燒礦冷卻

焙燒礦在無氧氣氛下迅速冷卻至300 ℃以下，如果在300 ℃以上的含氧氣氛中冷卻，焙燒生成的Fe3O4將氧化為弱磁性α-Fe2O3，造成回收率降低。焙燒礦從固氣分離器下料管進入焙燒礦冷卻系統(tǒng)。焙燒礦冷卻工藝由礦倉冷卻、螺旋冷卻和水淬冷卻3步組成。

焙燒礦冷卻工藝流程見圖3，主要技術(shù)參數(shù)和指標(biāo)：焙燒礦冷卻溫度分別為固氣分離器下料管約850 ℃、礦倉冷卻出口約600 ℃、螺旋冷卻出口約200 ℃、水淬冷卻溫度約80 ℃。

2.4?炭漿提金銀

炭漿提金銀工藝流程由一段浸出、四段吸附組成，產(chǎn)品為載金銀活性炭。浸出前進行焙燒礦制漿，制漿工序和水淬冷卻工序合二為一，采用二級攪拌槽制漿。焙燒礦冷卻后進入炭漿提金銀作業(yè)。為充分利用焙燒礦的溫度，根據(jù)礦漿濃度要求，調(diào)節(jié)焙燒礦冷卻溫度，最終控制礦漿溫度穩(wěn)定在80 ℃左右，實現(xiàn)中溫浸出。浸出劑使用無毒浸金劑代替劇毒的氰化物，實現(xiàn)無氰浸出。貴液中的金、銀用活性炭吸附，采用直線振動篩將活性炭和尾渣分離。

炭漿提金銀工藝主要技術(shù)參數(shù)和指標(biāo)：礦漿濃度約40 %，礦漿溫度約80 ℃，浸出劑用量約1 kg/t，浸出時間約24 h，活性炭吸附時間24 h;獲得的浸渣金品位0.40 g/t、銀品位12.75 g/t，金浸出率66.70 %、銀浸出率54.38 %。

2.5?磁?選

磁選系統(tǒng)回收焙燒礦中的強磁性礦物。焙燒礦炭漿提金銀后，產(chǎn)生的浸渣進入磁選作業(yè)。磁選前需進行調(diào)漿，控制合適的礦漿濃度。磁選工藝流程為三段粗選、粗精礦磨礦、三段精選，最終產(chǎn)品為鐵精礦。

磁選工藝主要技術(shù)參數(shù)和指標(biāo)：粗選磁場強度1.91×105～1.60×105 A/m，粗精礦磨礦細度-0.038 mm占85 %～88 %，精選磁場強度1.11×105～1.43×105 A/m，礦漿濃度25 %～30 %;獲得的鐵精礦產(chǎn)率47.96 %，鐵品位58.32 %、鐵回收率84.46 %。

3?結(jié)?論

1）以多級預(yù)熱、反應(yīng)爐和固氣分離器為核心的閃速還原焙燒綜合利用工藝，粉狀物料可直接入爐焙燒，比制備球團焙燒的生產(chǎn)成本低，且焙燒時間更短，避免了回轉(zhuǎn)窯細粒粉狀物料還原焙燒易結(jié)圈，設(shè)備運轉(zhuǎn)率低的問題。

2）采用閃速還原焙燒綜合利用工藝處理氰渣，氰渣中的鐵礦物由弱磁性的赤（褐）鐵礦還原成強磁性的磁鐵礦，還原率94.7 %～96.5 %。磁選獲得的鐵精礦鐵品位58.32 %、鐵回收率84.46 %，產(chǎn)率47.96 %，固廢減排明顯。

3）采用閃速還原焙燒綜合利用工藝處理氰渣，焙燒礦裂隙增多、脆性增加、易粉碎，被鐵礦物包裹的金、銀實現(xiàn)有效解離，炭漿提金銀工藝中的金浸出率66.70 %、銀浸出率54.38 %。

4）閃速還原焙燒綜合利用工藝不僅大幅度提高了金、銀的浸出率，而且綜合回收了有價元素鐵，資源利用率高，符合國家資源綜合利用政策，具有良好的環(huán)境效益和社會效益，是氰渣綜合回收利用領(lǐng)域經(jīng)工業(yè)試驗證明可行的一條新途徑。

[參 考 文 獻]

[1]?張玉明，李曉恒，張福元.黃金冶煉尾渣綜合利用研究進展[J].無機鹽工業(yè)，2014（12）：12-15.

[2]?梁緒樹，程帥，孫體昌，等.用硫酸化焙燒渣制備氧化鐵紅的中試研究[J].礦冶工程，2011，31（4）：104-108.

[3]?劉曉洪，王為振，楊興慶，等.氰化尾渣氯化焙燒工藝研究[J].礦冶，2016（1）：75-77.

[4]?高溫氯化法處理金精礦氰化尾渣技術(shù)首次工業(yè)化應(yīng)用[J].有色冶金節(jié)能，2015（2）：60.

[5]?王素玲.磁化焙燒工藝與設(shè)備[M].長春：東北師范大學(xué)出版社，2015：6-12.