含铜铅复杂金精矿矿浆电解处理新工艺.pdf
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1、第5 7 卷第3 期2005 年8 月有色金属N o n f e r r o u sM e t a l sV 0 1 5 7,N o 3A u g u s t2 0 05含铜铅复杂金精矿矿浆电解处理新工艺陈永强1,一,邱定蕃1,王成彦1,韩英东3(1 北京矿冶研究总院,北京1 0 0 0 4 4;2 北京科技大学,北京10 0 0 8 3;3 河南中原黄金冶炼厂,河南三门峡4 7 2 0 0 0)摘要:研究“矿浆电解一氰化提金选矿回收铜”含铜铅复杂金精矿处理新工艺。结果表明,矿浆电解铅、铜和银的浸出率分别为9 5 0 5,1 4 2 8 和7 5 6 6,金全部留在渣中。矿浆电解渣氰化浸出,金
2、浸出率9 5 3 0,氰化钠用量按金精矿计由常规的1 4 k g t 降至5 1 k g t。氰化渣浮选,铜、金和银的回收率分别为8 1 8 6,4 0 1 和8 3 7 9。浮选尾矿可以作为硫铁矿出售。新流程结构合理、综合回收用好,为我国复杂金矿的处理提供了一条环保、经济、高效的途径。关键词:冶金技术;复杂金精矿;矿浆电解中图分类号:T F S 0 3 2 7;T F 8 3 1;T D 9 5 2文献标识码:A文章编号:1 0 0 1 0 2 1 1(2 0 0 5)0 3 0 0 6 2 0 5我国多金属复杂金矿分布较广,成分复杂,分选困难。经选矿所产出的金精矿中大都含有相当数量的铜、铅
3、、锌等杂质元素,给金的提取带来很大的困难。对复杂金精矿的处理主要有两种方法。直接氰化法,采用氰化提金一氰化渣浮选铜和铅的工艺流程,就某种金精矿而言,金的浸出率可达到9 0 以上。但该方法的严重缺点是氰化钠耗量大,有的高达1 5-2 0 k g t 矿,并且铜和铅的回收率较低。焙烧一氰化法,采用硫酸化焙烧一硫酸浸铜一酸浸渣氰化浸金的工艺流程。该方法能保证金的回收率,铜的回收率也较高,缺点是不能处理含铅高的金精矿,因为金精矿中铅含量高,在焙烧过程中会出现结炉现象,使生产不能正常进行。矿浆电解技术在处理多金属复杂矿方面有其独特的优势,已经对复杂银矿【1 I、复杂锑铅矿旧-3J、铜镍高冰镍【4|、铋精
4、矿【5|、大洋结核矿【6】等矿物进行了矿浆电解试验研究,有的已经实现了工业化应用。采用矿浆电解工艺来处理此类复杂金精矿可克服其他方法的不足,脱除金精矿中对氰化有害的铅和铜并加以回收,同时回收金精矿中的银,矿浆电解渣进行氰化浸金,氰化渣浮选铜精矿。这样就综合回收了金精矿中的金、银、铜和铅等有价金属。以某含铜收稿日期:2 0 0 4 0 3 2 2基金项目:国家自然科学基金重点项目(5 0 2 3 4 0 1 0)作者简介:陈永强(1 9 7 2 一),男,山东庆云县人,高级工程师,博士生,主要从事湿法冶金等方面的研究;邱定蕃(1 9 4 1 一),男,江西广昌县人,教授,博士生导师,中国工程院院
5、士,主要从事有色金属冶金及清洁生产技术等方面的研究。铅复杂金精矿为原料,进行试验研究,取得了满意结果。该精矿直接氰化,N a C N 用量为1 4 k t,银的浸出率只有4 0 左右。氰化钠消耗高的主要原因是金精矿中所含的铅和次生铜矿物。采用图1 所示的矿浆电解工艺,方铅矿和次生铜矿物在矿浆电解过程中很容易被浸出,而金不被浸出,铅的浸出率高于9 0,银的浸出率为7 5,矿浆电解渣含铅低于1。矿浆电解渣进行氰化浸金,金浸出率为9 5,N a C N 用量降至5 1 k g t。氰化渣可进行浮选得到铜精矿,浮选尾矿可作为硫精矿出售。高铅金精矿氰浸出渣海绵铅粉(回收铅银)V(作为硫精矿出售)收金)图
6、1 复杂金精矿处理原则工艺流程F 曙1P r i n c i p l ef l o w-s h e e to fc o m p l i c a t e dg o l ae o n c e r l r a t es l u r r ye l e c t r o l y s i s1实验方法1 1 原料性质 万方数据第3 期陈永强等:含铜铅复杂金精矿矿浆电解处理新工艺试验所用原料为某含铅、铜金精矿,化学成分见表1。x 射线衍射分析表明金精矿主要由黄铁矿、方铅矿、黄铜矿、闪锌矿等金属矿物以及石英、白云母等脉石矿物组成。表1 金精矿的化学成分T a b l e1C o m p o s i t i o
7、no fg o l dc o n c e n t r a t e s元素P bC uF eC a OM g OS i O z含量8 7 92 2 83 1 9 80 8 60 4 21 6 2 9元素A 1 2 0 3A 9 1 A u l)SC一含量2 6 74 2 23 4 2 83 1 4 40 4 01)单位为g t。1 2 试验过程矿浆电解试验在5 L 的矿浆电解槽中进行。电解槽内径声1 4 0 m m,高度2 7 0 m m,阳极室体积2 L,阴极室体积2 5 L,阳极棒尺寸j 6 1 0 m m 2 1 0 m m,数量1 3 根,有效面积7 3 5 c m 2;阴极棒尺寸1 0
8、 m m 2 1 0 m m,数量1 7 根,有效面积9 6 1 c m 2。试验时,将配好的电解液加入电解槽中,并加热到一定的温度。将一定量的金精矿加入矿浆电解槽的阳极区,在搅拌的作用下阳极区矿浆呈悬浮状态。通人直流电,精矿中的方铅矿和次生铜矿物被氧化,金属以络离子的形式进入溶液。在阴极区,金属在阴极上析出。1 3 矿浆电解基本原理在盐酸一氯盐体系中,用矿浆电解法处理金精矿以脱除其中的铅、铜等有害杂质,消除它们对氰化浸金的不利影响,过程主要化学和电化学反应如下。阳极区的反应:M e S+2 F e”+n C l 一=M e C l。2 一”+2 F e 2+S;M e S+n C l 一一2
9、 e=M e C l。2 一”+S;M e S+2 H+n C l 一=M e C l。2 一”+H 2 S;H 2 S 一2 e=2 H+S。在阴极区,则发生还原反应:M e 一+孢e=M e;F e 3+e=F J+。由以上反应可以看出,矿浆电解是把硫化物在阳极区的氧化浸出、金属离子在阴极的还原以及浸出剂的氧化再生有机地结合起来,使阳极的氧化反应和阴极的还原反应都得以充分利用,将传统湿法冶金的浸出、电积及溶液处理工序合而为一。2 试验结果与分析2 1 金精矿矿浆电解矿浆电解的目的是浸出金精矿中的铅及次生的铜矿物,使氰化浸金时铜和铅的危害减至最小,并回收金精矿中的铅和银。矿浆电解阳极浸出过程
10、中影响铅、铜溶解的因素较多,试验考察了矿浆电解时间、电量、温度、酸度、氯化钙浓度等因素的影响。2 1 1 时间的影响。固定试验条件:矿样2 0 0 9、电解温度6 0、C a C l 24 0 0 9 L、F e 3+4 9 L、p H=2、液固比L S=8、通人电量为浸出金精矿中的铅所需的理论电量。根据不同的电解时间相应地有不同的电流密度,以保持所供给的电量一致。时间从2 5 h 到4 5 h,试验结果如图2 所示。从试验结果可以看出,在通入理论电量的条件下,随电解时间延长,铅和银的浸出率呈缓慢上升趋势,在通电3 5 h 以后铅的浸出率没有明显变化,通电4 h 后,银的浸出率也不再明显上升。
11、综合来看,矿浆电解时间控制在4 h 比较合适。3 5时间,|I图2 矿浆电解时间与浸出率的关系F i g 2E f f e c to ft i m eO i ll e a c h i n gr a t e2 1 2 电量的影响。在矿浆电解过程中,阳极除发生方铅矿的氧化反应外,还发生铜、铁、硫等元素的氧化反应,这些反应也相应消耗电量。因此从理论上讲,要将铅完全浸出,试验给予的电量应超过铅的理论电量。试验考察了通入理论电量的0 8、1 0、1 2、1 4、1 6 倍电量时各有价金属的浸出情况。固定试验条件:矿样2 0 0 9、电解温度6 0、时间4 h、C a C l 24 0 0 9 L、F e
12、 3+4 9 L、p H=2、液固比L S=8。试验结果如图3 所示。当通入电量由1 0 增加至1 6 倍理论电量时,铅的浸出率由9 4 7 5 缓慢上升到9 5 9 6,银的浸出率在通入1 2 倍理论电量以后便趋于不变。综合考虑铅和银的浸出率,通入的电量以控制在1 2 倍理论电量为宜。2 1 3 温度的影响。在硫化矿矿浆电解过程中,温度的影响是明显的。浸出溶解速度随温度的升高而增大,提高矿浆电解温度对P b 和A g 的浸出有利,但是随温度的升高,会产生诸多不利影响,如溶液的蒸发量加大,操作环境恶化,能耗增加等,温度过高还增加了对防腐的要求,提高了防腐成本。因此选择适宜的矿浆电解温度,在尽可
13、能低的温度下又能达到满意o瀑、爵丑剿 万方数据有色金属第5 7 卷1 0 08 0蓬6 0静蠡4 02 00理论电量的倍数图3 电量与浸出率的关系F i g 3E f f e c to fe l e c t r i cq u a n t i t yo nl e a c h i n gr a t e的浸出指标就显得尤为重要。为此考察了矿浆电解温度在4 0 7 0 时,有价金属的浸出情况。固定试验条件:矿样2 0 0 9、1 2 倍理论电量、时间4 h、C a C l 24 0 0 9 L、F e 3+4 9 L、p H=2、液固比L S=8。试验结果如图4 所示。试验结果表明,温度在4 0 时铅
14、和银的浸出率较低,当温度升到6 0 时,铅和银的浸出率达到比较满意的水平,继续升高温度,铅和银的浸出率不再增加,而此时溶液蒸发量增大。因此矿浆电解温度应控制在5 0-6 0。1 0 08 0堡6 0碍羹4 02 0O4 05 06 07 0温度,矿浆电解温度与浸出率的关系E f f e c to ft e m p e r a t u r eo nl e a c h i n gr a t e51 52 53 54 5加酸量l(m L 2 0 0 9 矿)图5 加酸量与浸出率的关系F i g 5E f f e c to fH C Id o s a g eo nl e a c h i n gr a
15、t e2 1 4 酸度的影响。在硫化矿矿浆电解过程中,维持一定的酸度是必要的。因为一般来讲,精矿中都含有一些耗酸矿物,这些耗酸矿物要消耗掉一部分酸,另外,在矿浆电解过程中,阴极上也存在一定的析氢现象,也耗掉一部分酸,因此,在矿浆电解过程中,要加入一定量的盐酸来维持酸度。试验中考察了不同加酸量(54 5 m L 2 0 0 9 矿)对浸出率的影响。固定试验条件:矿样2 0 0 9、1 2 倍理论电量、时间4 h、温度6 0、C a C l 24 0 0 9 L、F e 3+4 9 1、液固比L S=8。试验结果如图5 所示。试验结果表明,加酸量低于1 5 m L 2 0 0 9 矿时,铅和银的浸
16、出率较低,加酸量高于1 5 m L 2 0 0 9 矿时,加酸量增加对铅和银的浸出率影响不大。所以,加酸量应该控制在1 5 m L 2 0 0 9 矿。2 1 5 氯化钙浓度的影响。在矿浆电解过程中,电解液中要添加某些氯盐(如氯化钙、氯化钠、氯化铵等)以维持一定的氯离子浓度,使反应物形成稳定的络合阴离子。在方铅矿矿浆电解过程中,采用盐酸一氯化钙体系比盐酸氯化钠和盐酸氯化铵体系要好,这是因为在盐酸一氯化钙体系中铅的饱和浓度较高,有利于矿浆电解的进行。电解液中氯化钙浓度太低,则铅的饱和浓度降低,溶液循环量加大。但C a C l 2 浓度太高将会使在工业化操作过程中,温度变化时有C a C l 2
17、结晶产出,堵塞管路,因此需选择适宜的浓度。据此试验考察了C a C I,浓度在1 0 0 4 0 0 9 L 范围内对浸出率的影响。固定条件:矿样2 0 0 9、1 2 倍理论电量、时间4 h、温度6 0、F e s+4 9 L、p H=2、液固比L S=8。试验结果如图6 所示。试图6 表明,电解液中氯化钙浓度对铅的浸出有明显的影响,氯化钙浓度低于2 0 0 9 L 时,铅的浸出率较低,氯化钙浓度高于3 0 0 9 L时,铅的浸出率才能达到令人满意的水平。所以,电解液中的氯化钙浓度应保持在3 0 0-4 0 0 9 L。1 0 08 0堡6 0婚瑟4 02 00儿 JZ L l L 3 t
18、卅4 l _ l L J氯化钙浓度,(gL 一)图6C a C l 2 浓度与浸出率的关系F i g 6E f f e c to fc o n c e n t r a t i o no fC a C ho nl e a c h i n gr a t e2 1 6 综合条件试验。根据各项单因素条件试验结果,选择最佳矿浆电解条件,进行综合条件试验。综合条件试验条件为:矿样2 0 0 9、温度6 0、时间4如m吣mo三p弘:万方数据第3 期陈永强等:含铜铅复杂金精矿矿浆电解处理新工艺6 54 h、电量为1 2 理论电量、L S=8:1、C a C l 24 0 0 9 L、F e 3+4 9 L、p
19、 H=2、加酸量1 5 m L。矿浆电解渣成分含P b0 5 0,C u2 0 0,A u3 8 8 7 9 t,A g1 1 5 9 t。渣计浸出率为P b9 5 0 5,C u1 4 2 8,a _ g7 5 6 6。阴极海绵铅中含P b8 4 8 5,含A g2 0 8 4 9 t。浸出的银被富集在海绵铅中。综合条件试验很好地验证了各单个条件试验的结果,取得了理想的指标。2 2 矿浆电解渣氰化浸金金精矿浸过矿浆电解处理后,其中的方铅矿、次生铜矿物和大部分银被浸出,金不被浸出。得到的矿浆电解渣可用常规的氰化浸出方法回收其中的金。电解渣氰化浸金条件:液固比L S=2:1,N a C N 用量
20、6 k g t 渣,室温搅拌浸出,矿浆p H 控制在1 0 1 1。用氢氧化钠调节p H,氢氧化钠消耗2 k g A 电解渣。氰化浸出渣中含A u1 7 9 9 t,A g1 0 4 9 t,金浸出率9 5 3 0,银浸出率7 7。由于矿浆电解脱除了精矿中好氰化物的方铅矿和次生铜矿物,所以氰化钠的用量降至6 k g t 渣,折合成金精矿的用量为5 1 k g t 精矿。2 3 浸渣浮选铜精矿矿浆电解渣金氰化浸金后,氰化渣中还有2 9 t左右的金、2 左右的铜和1 0 0 9 t 左右的银,其中铜主要以黄铜矿的形式存在,经过浮选可回收其中的铜,得到铜精矿,并且金银也可以得到回收,进一步提高有价金
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- 含铜铅 复杂 精矿 矿浆 电解 处理 新工艺
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