草酸-草酸鈉浸出焙燒氰化尾渣中赤鐵礦工藝的優(yōu)化研究

黨曉娥,張 婷

(1.西安建筑科技大學(xué)冶金工程學(xué)院; 2.陜西省黃金與資源重點實驗室)

引 言

隨著易處理金礦資源的日益枯竭,含砷、含碳等難處理金礦石成為提取金的主要原料,此類金礦石必須經(jīng)焙燒處理[1-2]除去劫金碳、赤鐵礦和砷黃鐵礦的包裹,才能提高金的浸出率。但是,焙燒過程會形成赤鐵礦二次包裹金[3],導(dǎo)致金焙砂經(jīng)氰化浸出后產(chǎn)出金品位較高的焙燒氰化尾渣[4]。一般焙燒氰化尾渣金品位為1.5～5 g/t,但一段缺氧磁化焙燒脫砷—二段氧化焙燒深度脫硫產(chǎn)出的金焙砂經(jīng)氰化提金后,產(chǎn)出的焙燒氰化尾渣中金品位高達7 g/t以上[5]。另外,焙燒氰化尾渣中還含微量Au、Ag、Pb、Cu等有價金屬[5]和25 %～35 %的鐵,故此類渣是一種重要的二次資源,其資源化利用對于提高礦產(chǎn)資源利用率、節(jié)約土地資源及黃金工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

在浸出溫度較高時,雖然Na2C2O4的溶解度遠小于(NH3)2C2O4和K2C2O4的溶解度,但Na2C2O4的價格比二者都便宜,故本試驗研究了H2C2O4-Na2C2O4浸出焙燒氰化尾渣中赤鐵礦的影響因素及浸出工藝條件的優(yōu)化與驗證。

1 試驗原料與方法

1.1 試驗原料

焙燒氰化尾渣原料1中Au、Ag、TFe、Cu和Pb品位分別為13.03 g/t、40.70 g/t、30.10 %、0.28 %和0.38 %,用于單因素條件試驗;焙燒氰化尾渣原料2中Au、Ag和TFe品位分別為2.36 g/t、24.56 g/t和38.57 %,用于優(yōu)化試驗。

1.2 浸出試驗及渣含鐵分析

稱取適量焙燒氰化尾渣于250 mL燒杯中,按照給定液固比及草酸與草酸鈉的摩爾比加入草酸鈉、草酸和適量水,攪拌浸出給定時間,浸出結(jié)束后進行液固分離,濾渣洗滌、干燥、稱量、研磨后取樣分析其中鐵及其他金屬含量,計算鐵浸出率。

1.3 表 征

1)鐵含量的分析。采用硫磷混酸分解—重鉻酸鉀容量法測定焙燒氰化尾渣和除鐵渣中鐵含量。

2)金含量的分析。試樣逆王水溶解,活性炭吸附逆王水溶解金后的溶液,載金炭高溫灰化處理獲得海綿金,王水溶解海綿金后,溶液轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中,并稀釋至刻度。采用原子吸收光譜儀測定金含量。

3)銀含量的分析。試樣利用鹽酸和氫氟酸溶解10 min后,加入硝酸和高氯酸至冒濃白煙,蒸至濕鹽狀后冷卻,加入少量水和高氯酸溶解鹽類后,加入硫脲溶液并移至100 mL容量瓶中,稀釋至刻度。采用原子吸收光譜儀測定銀含量。

4)銅、鋅和鉛含量的分析。試樣用硝酸-鹽酸-氫氟酸分解后,轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中,稀釋至刻度。采用原子吸收光譜儀測定銅、鋅和鉛含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 赤鐵礦浸出影響因素

2.1.1n(H2C2O4)/n(Na2C2O4)

圖1 n(H2C2O4)/n(Na2C2O4)對赤鐵礦浸出效果的影響

表1 n(H2C2O4)/n(Na2C2O4)對浸出終點pH的影響

2.1.2 液固比

圖2 液固比對赤鐵礦浸出效果的影響

表2 液固比對浸出終點pH的影響

2.1.3 浸出溫度

圖3 浸出溫度對赤鐵礦浸出效果的影響

表3 浸出溫度對浸出終點pH的影響

2.1.4 浸出時間

圖4 浸出時間對赤鐵礦浸出效果的影響

表4 浸出時間對浸出終點pH的影響

表5 過量倍數(shù)對浸出終點pH的影響

圖5 過量倍數(shù)對赤鐵礦浸出效果的影響

2.2 響應(yīng)面法優(yōu)化赤鐵礦浸出工藝條件

2.2.1 試驗設(shè)計

表6 因素與水平

表7 設(shè)計方案與試驗結(jié)果

對表7數(shù)據(jù)進行多元回歸擬合,建立響應(yīng)面多項式回歸方程:

η1=90.28-1.75A+1.34B+8.18C+3.17D+1.31AB-1.31AC+0.295 7AD-2.32BC+1.17BD-2.66CD-1.26A2+0.169 1B2-1.70C2-0.674 1D2

(1)

2.2.2 回歸模型方差分析及可信度分析

利用表7中數(shù)據(jù)進行方差分析,結(jié)果見表8;響應(yīng)面優(yōu)化模型的可信度分析結(jié)果見表9。

表8 回歸模擬的方差分析及顯著性檢驗結(jié)果

表9 模型的可信度分析結(jié)果

表8表明:響應(yīng)回歸模型F值為16.74,概率P<0.000 1<0.001,證明該模型用于H2C2O4-Na2C2O4

浸出焙燒氰化尾渣中赤鐵礦過程是極為顯著的;C和D的P值<0.001,證明C和D對鐵浸出率影響極為顯著;BC、CD的P值<0.05,證明二者對鐵浸出率影響顯著;其他因素及相互作用對鐵浸出率影響不顯著。在本試驗所取的各因素水平范圍內(nèi),根據(jù)F值的大小,對鐵浸出率影響程度按從大到小順序排列依次為C、D、A、B。失擬性檢驗P=0.363 0>0.05,表明回歸模型與期望函數(shù)模型相符,回歸方程可信度高。

預(yù)測值η1和實測值η2之間的差異見圖6。數(shù)據(jù)點均勻分布在直線兩側(cè),進一步證明該回歸模型能較好地描述和預(yù)測H2C2O4-Na2C2O4浸出焙燒氰化尾渣中赤鐵礦過程。

圖6 模型預(yù)測值與實測值對比

2.2.3 響應(yīng)面交互作用分析

利用Design-Expert 8.0軟件繪制因素間交互作用的3D曲面和等高線,見圖7～12。三維響應(yīng)面圖能直觀顯示A、B、C和D等4因素之間的交互作用對鐵浸出率的影響,若響應(yīng)面更陡、斜率更大或等高線更接近橢圓,則兩個因子之間交互作用較強;若響應(yīng)面表面更平整或等高線接近直線和圓形,則兩個因子之間交互作用較弱[23]。

圖7 n(H2C2O4)/n(Na2C2O4)和過量倍數(shù)交互作用3D曲面和等高線圖

圖8 n(H2C2O4) /n(Na2C2O4)和浸出溫度交互作用3D曲面和等高線圖

圖9 n(H2C2O4) /n(Na2C2O4)和液固比交互作用3D曲面和等高線圖

圖10 過量倍數(shù)和浸出溫度交互作用3D曲面和等高線圖

圖11 過量倍數(shù)和液固比交互作用3D曲面和等高線圖

圖12 浸出溫度和液固比交互作用3D曲面和等高線圖

2.2.4 響應(yīng)面法優(yōu)化和驗證試驗

為了驗證該模型的可靠性,在優(yōu)化浸出條件下進行驗證試驗,浸出終點pH值為2.63,焙燒氰化尾渣質(zhì)量損失率為62.66 %,渣含鐵為1.92 %,鐵浸出率為98.14 %。與預(yù)測的鐵浸出率98.65 %相比,相對誤差僅為-0.52 %,進一步證明采用響應(yīng)面法優(yōu)化H2C2O4-Na2C2O4浸出焙燒氰化尾渣中赤鐵礦的過程是可行。

2.3 浸出液的資源化利用

由于草酸鈉的溶解度較低,為了提高其溶解度,浸出過程液固比較大,為6∶1～8∶1,大于草酸-草酸銨和草酸-草酸鉀浸出焙燒氰化尾渣中赤鐵礦時的液固比4∶1,故浸出液中[Fe(C2O4)3]3-濃度小于草酸-草酸銨和草酸-草酸鉀浸出液中[Fe(C2O4)3]3-濃度,適合用光照處理生產(chǎn)FeC2O4。

3 結(jié) 論