炭漿提金工藝粉炭的控制與高效回收

胡詩彤

（江西三和金業(yè)有限公司）

江西三和金業(yè)有限公司始建于2004年，采用先進(jìn)的生物氧化—炭浸法提金工藝，目前日處理金精礦約150 t，年產(chǎn)黃金約4 t。公司炭浸工藝流程的氧化渣Au品位高達(dá)100 g/t左右，載金炭品位高達(dá)4 kg/t，炭浸生產(chǎn)過程中載金炭的磨損無法避免，這部分炭Au品位較高，若不加以嚴(yán)格控制回收，會造成金屬損失，極大地影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

炭損主要存在于浸吸流程、解吸電解、炭再生等環(huán)節(jié)，針對炭損造成金屬流失的狀況，采取必要措施降低炭損、加強(qiáng)碎粉炭收集很有必要。

1 粉炭的產(chǎn)生

1.1 浸吸流程中的粉炭

三和公司炭浸工藝流程處理能力約100 t/d，主要采用1段預(yù)浸加7段浸吸，整個浸吸過程在7個φ6 m×6.5 m的供風(fēng)攪拌槽中進(jìn)行，浸吸時間為100 h，底炭密度高達(dá)35 g/L，采用國產(chǎn)椰殼黃金吸附炭，此類吸附炭由于形狀不一，新購的炭大多附有部分炭粉末，大顆粒炭上也有尖銳的棱角，新炭由浸出末槽加入，流程中的活性炭停留一段時間后由末槽逆向逐槽串至首槽并提出，載金炭Au品位高達(dá)4 000 g/t，載金炭通過提炭振動篩提出后儲存至解吸炭儲罐，由水力輸送至新電解車間，氰化尾礦經(jīng)安全篩回收粉炭。在整個攪拌浸出過程中由于活性炭之間、炭粒與礦石顆粒之間、炭與攪拌葉輪之間均存在一定的磨、擦，此外串炭過程中炭與管路、閥門處的摩擦同樣造成炭的損傷，形成粉炭［1-3］。

1.2 解吸電解中的粉炭

三和公司對炭浸工藝中產(chǎn)生的載金炭采用高溫、高壓無氰解吸電解方式處理，每批次處理載金炭3 t，載金炭在濃度為5%的片堿溶液和5%的解吸助劑組成的解吸液中110℃低溫循環(huán)解吸2 h、高溫循環(huán)解吸12 h，使載金炭內(nèi)的金以離子態(tài)轉(zhuǎn)移到解吸液中，解吸后的貧炭Au品位小于150 g/t。在高溫、高壓解吸電解過程中，炭解吸分批次進(jìn)行，每批炭都需要經(jīng)過酸洗、裝柱、解吸、放柱等工序。炭在整個工藝過程中由于壓力水的作用，使炭與炭、炭與管道壁、炭與水之間產(chǎn)生摩擦，對炭造成磨蝕，產(chǎn)生一部分粉末炭；另外，在高溫、高壓解吸電解過程中，由于放柱時突然卸壓，容易使炭粒表面破裂，同時炭粒內(nèi)部吸附的水分突然汽化，將一部分炭表面成分剝離下來，形成炭粉末或細(xì)粒炭，這些粉末經(jīng)過炭床的過濾，放柱時被篩分出來，形成粉炭［4-5］。

1.3 炭再生流程中的粉炭

三和公司對炭的濕法再生是對解吸后的貧炭采用濃度5%的稀硝酸進(jìn)行酸洗，以達(dá)到去除貧炭內(nèi)雜質(zhì)及表面鈣化層，進(jìn)而提高活性炭吸附性能的過程。火法再生采取臥式電加熱回轉(zhuǎn)窯，貧炭濕式進(jìn)料、在750～850℃高溫下進(jìn)行火法再生，再生后的活性炭吸附碘值可達(dá)800～1 000 mg/g，大大提高了炭的吸附活性，提高了炭的吸附效率。該火法再生工藝具有自動化程度高、處理能力大、活性炭磨損輕、吸附碘值恢復(fù)率高等特點，但濕法再生過程中的強(qiáng)酸會嚴(yán)重影響炭的強(qiáng)度，產(chǎn)生粉炭，造成炭損失。而火法再生在高溫、水蒸氣汽化以及后續(xù)水萃或自然冷卻等環(huán)節(jié)會產(chǎn)生較大的炭損耗［6-7］。

2 減少炭損工藝優(yōu)化

2.1 控制粉炭的產(chǎn)生

2.1.1 優(yōu)質(zhì)活性炭的選擇

在新炭浸生產(chǎn)線投入使用時，選用進(jìn)口的3515柱狀活性炭替換國產(chǎn)椰殼炭，發(fā)揮柱炭的顯著特點。

（1）3515柱狀活性炭全部呈柱狀、粒度均勻、機(jī)械強(qiáng)度高、在流程中不易磨損。新柱炭與新椰殼炭水磨對比試驗結(jié)果見表1。

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從表1可以看出，在同等條件下國產(chǎn)椰殼新炭炭損達(dá)6.25%，而進(jìn)口柱狀活性炭炭損僅為1.55%，炭損明顯降低，主要原因為柱狀炭形狀規(guī)格整齊，無棱角，強(qiáng)度、耐磨等性能指標(biāo)均較高，因此，選用進(jìn)口3515柱狀活性炭替換國產(chǎn)椰殼炭，可實現(xiàn)從源頭降低炭損的目的。

（2）進(jìn)口3515柱狀活性炭吸附碘值高達(dá)1 046 mg/g，表明該炭比表面積大、微孔發(fā)達(dá)、吸附能力強(qiáng)、載金量大，因而有較高的吸附速度。

由于椰殼炭的吸附率和吸附容量較柱炭小，需要高的底炭密度才能滿足流程需求，但是高底炭密度會加大炭損，為此，在充分利用上述柱炭優(yōu)點的基礎(chǔ)上，公司將炭浸系統(tǒng)當(dāng)中的底炭密度由原來耶殼炭的30～35 g/L降至目前柱炭的15 g/L，通過優(yōu)化底炭密度，降低流程中活性炭的總量，從源頭上減少因高底炭密度機(jī)械攪拌造成的炭損。

2.1.2 新炭預(yù)處理

對于新購進(jìn)的活性炭，大多附有部分炭粉末，而大顆粒炭上也有尖銳的棱角。因此，為避免或減少炭粉末的產(chǎn)生，從而減少金屬損失，在活性炭投入流程前需進(jìn)行預(yù)處理。公司的預(yù)處理是在電解解析后液攪拌吸附槽內(nèi)進(jìn)行，一方面以一定的線速度、炭濃度進(jìn)行攪拌，以磨去新活性炭的棱角，洗去活性炭表面吸附的炭粉末；另一方面對電解解析后液金進(jìn)行攪拌吸附預(yù)先回收，該方法不僅提高了新炭耐磨損度，而且實現(xiàn)了電解廢液金的充分回收，具有良好的實施效果。

2.1.3 提炭過程優(yōu)化

在載金炭提炭過程中，公司采用篩孔為32目的篩網(wǎng)進(jìn)行炭漿分離，載金炭分離篩篩孔尺寸小于吸附系統(tǒng)的級間篩孔（24目），該措施既可使全部礦漿返回吸附作業(yè)，確保載金炭的干凈，又能最大限度地將細(xì)粒載金炭留在解析作業(yè)，防止細(xì)炭返回吸附作業(yè)隨礦漿流失。

2.2 粉炭的收集

2.2.1 炭浸尾礦中收集粉炭

在炭浸流程后應(yīng)用碎炭安全篩+檢查篩回收系統(tǒng)，安全篩為篩孔50目的卷筒篩，檢查篩為篩孔60目的直線振動篩，檢查篩回收安全篩篩下更細(xì)粒的碎炭，同時對安全篩篩網(wǎng)出現(xiàn)破損等狀況時進(jìn)入篩下的碎炭進(jìn)行回收，起到雙保險的作用。

2.2.2 解析貧炭中收集粉炭

由于解析炭在解析過程中沒有經(jīng)過專業(yè)篩網(wǎng)的過篩洗滌，為進(jìn)一步回收酸洗后或火法再生后的細(xì)粒粉炭，公司在再生炭加入炭浸流程前采用篩孔為50目的直線振動篩進(jìn)行2次洗炭作業(yè)，此舉不僅能回收超細(xì)粒粉炭，更能回收粘附在貧炭中的高品位金泥，從而避免金隨氰化尾渣流失。

2.2.3 火法再生粉炭的收集

炭浸工藝中的炭火法再生是造成炭損的另一個主要工序，對此，公司采用炭篩分+粉炭壓濾+液吸附聯(lián)合回收工藝，形成一套完善的回收系統(tǒng)。再生后的炭進(jìn)入雙層直線篩，上層篩篩上經(jīng)充分洗滌后返回炭浸流程；下層篩篩上為碎炭，直接裝包；篩下粉炭進(jìn)入壓濾系統(tǒng)以濾餅形式回收，壓濾液進(jìn)入炭吸附系統(tǒng)，吸附后液Au品位控制在0.02 mg/L以下。

2.2.4 載金炭解吸、輸送粉炭的收集

除炭浸、炭再生流程產(chǎn)生碎粉炭外，在載金炭的解吸、水力輸送等過程中仍有粉炭產(chǎn)生，此類粉炭含金約8 000 g/t、含銀約15 000 g/t。公司原處理方式為短時間沉淀，定時回收的沉淀物直接作為含金物料外銷，但該系統(tǒng)存在沉淀不充分情況，因而存在粉炭流失情況。公司完善了電解廢水四級沉淀+二段吸附系統(tǒng)，四級沉淀總體積達(dá)500 m3，靜態(tài)沉降時間達(dá)6 d，大大提高了粉炭沉降效果；經(jīng)過充分沉淀的廢水進(jìn)入二段吸附系統(tǒng)（每段10個吸附柱），吸附后液Au品位降至0.02 mg/L以下。

2.3 粉炭多段浸出法提金

三和金業(yè)生物氧化產(chǎn)生的氧化渣采用炭浸—解析電解工藝，在載金炭的解吸電解、水力輸送等過程中有大量的粉炭產(chǎn)生，上述粉炭收集系統(tǒng)所收集的粉炭原處理工藝為焙燒—熔煉，此方法成本高、回收率低。針對上述情況，公司組織技術(shù)人員開展解析電解系統(tǒng)粉炭回收技術(shù)攻關(guān)，試驗研究表明，采用多段炭浸法能有效提出電解粉炭中的金，回收率達(dá)98.93%，且處理成本低。

2.3.1 工藝原理

活性炭的吸附過程主要包括Au（CN）-在活性炭顆粒外模的外擴(kuò)散、Au（CN）-在活性炭顆粒微孔內(nèi)的內(nèi)擴(kuò)散、Au（CN）-在活性炭孔隙表面上吸附3步，Au（CN）-在活性炭孔隙表面的吸附速度很快，因此很快在孔隙表面達(dá)到吸附平衡，總的吸附速度取決于前兩步。在上述理論基礎(chǔ)上，公司開發(fā)了多段炭浸工藝，根據(jù)粉炭的性質(zhì)，采取多段浸出法，在浸出過程中使用高吸附性能的炭，與粉炭形成競爭吸附，載金炭在浸出槽中停留短暫時間后（試驗與經(jīng)驗表明，粉炭在浸出槽中吸附性能下降較快）提出載金炭，同時重新補(bǔ)加高吸附性炭繼續(xù)浸出，直至粉炭再浸率低于3%再結(jié)束浸出，粉炭浸渣Au品位可降低至100 g/t以下。

2.3.2 工藝流程

三和公司采用多段炭浸工藝，載金炭Au品位高達(dá)4 kg/t，采用公司現(xiàn)有成套解析電解設(shè)備進(jìn)行解析，解析后獲得的電積金泥送往精煉室，采用濕法冶煉工藝提取黃金，采用鹽酸對電積金泥除雜，除雜后的金泥采用常規(guī)王水浸出，貴液采用亞硫酸鈉還原獲得高純度的金粉，繼續(xù)采用中頻爐熔煉，最終獲得成品合質(zhì)金，粉炭中金的回收工藝流程見圖1。

2.3.3 實施效果

三和公司采用上述方法完善工藝，2019—2021年粉炭回收量及金回收量統(tǒng)計結(jié)果見表2。

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從表2可以看出，三和公司粉炭回收取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益，并形成了較穩(wěn)定可靠的回收方式。

該工藝較火法工藝，具有回收率高、金屬損失少、環(huán)保、工藝及操作簡單、回收成本低等優(yōu)點。

3 生產(chǎn)實踐效果

（1）在充分利用柱炭的基礎(chǔ)上，將炭浸系統(tǒng)的底炭密度由椰殼炭時的30～35 g/L降至目前的15～20 g/L；通過優(yōu)化底炭密度，降低了流程中活性炭的總量，從源頭上減少了因高底炭密度機(jī)械攪拌造成的炭損。

（2）通過對新炭采取預(yù)處理措施，預(yù)先回收新炭中粉炭，同時預(yù)先將大顆粒炭上尖銳的棱角去除，降低了新炭在流程中炭損。

（3）在提炭過程中防止細(xì)炭返回吸附作業(yè)隨礦漿流失，年降低金流失約0.8 kg、銀約0.2 kg。

（4）通過完善炭安全篩+檢查篩回收系統(tǒng)，年回收篩上物料約3.3 t，金約0.3 kg、銀約0.44 kg。

（5）通過完善貧炭振動篩、炭火法再生過程中振動篩，年回收各類粉炭約0.8 t，金約1.8 kg、銀約1.2 kg。

（6）通過完善電解生產(chǎn)廢水四級沉淀+二段吸附粉炭回收系統(tǒng)，及創(chuàng)新粉炭多段浸出提金工藝，年回收粉炭沉淀物料金約42.8 kg，粉炭浸渣Au品位降低至100 g/t以下；二段吸附系統(tǒng)年回收液相金約1.2 kg、銀約3.8 kg，兩項舉措均取得了可觀的效益。

（7）三和公司從減少粉炭的產(chǎn)生、強(qiáng)化粉炭的回收與提金，取得了很好的生產(chǎn)效果，經(jīng)濟(jì)效益顯著，對采用炭漿工藝黃金冶煉企業(yè)具有較強(qiáng)的借鑒意義。