一种含碳、砷难处理金矿石的低温富氧焙烧预处理-浸出提金工艺

技术领域

本发明属于矿石浸金技术领域，具体涉及一种含碳、砷难处理金矿石的低温富氧焙烧预处理-浸出提金工艺。

背景技术

近年来，随着黄金工业的快速发展，一方面易提取的金矿资源日渐枯竭，难处理的金矿资源已成为目前及今后黄金工业的主要原料，在某些难处理金矿中金以微细粒及包裹的形式存在于砷黄铁矿中，并含有的不利于浸出的有机碳等。其中金因物理包裹、化学结合、化学覆盖膜包裹而必须通过预处理的方法才能被有效地提取出来；目前，难处理金矿石的预处理方法主要有焙烧、生物氧化、热压氧化三种预处理工艺，其中生物氧化预处理工艺处理周期较长，生产成本较高，并不能完全消除矿石中有机碳劫金影响，浸出过程中需添加活性炭竞争吸附才能有效提高金浸出指标；热压氧化预处理虽然处理效果较好，但其生产成本较高，需要采用特种压力设备才能实现，对主体压力设备和辅助设备的要求都较高，存在投资成本较大等弊端；焙烧预处理工艺具有操作简单、对设备要求低、能够完全消除硫化物和有机碳影响、适用范围广泛等优点，但传统的沸腾焙烧预处理工艺其温度控制较高，一般在650℃以上，原因是沸腾状态下物料反应速度很快，无法在低温时实现热量的动态平衡，进而无法实现低温控制；而含碳、砷难处理金矿石采用焙烧预处理，若焙烧温度过高，高于550℃时，有机碳和砷硫化矿物会迅速氧化放热，会导致过烧形成对金的二次包裹，对后续金浸出产生不良影响，故该类型金矿石应采用低温(300-550℃)焙烧预处理的方式来有效回收其中的金，金矿石中的砷硫化物和有机碳在较低温度(300-550℃)下即氧化分解，使包裹于其中的微细粒金充分裸露解离，其中砷硫化物经富氧氧化后大部分以砷酸盐形式存在于焙砂中，降低了后续烟气处理的负担，焙烧过程中有机碳将被完全氧化消除，产生的二氧化碳对环境影响较极小，但现有技术中传统的回转窑焙烧方式虽然能够在低温下运行，但因其加热方式采用向窑内喷入热气或燃烧的燃料进行加热，导致加热不均匀，窑内物料温度波动较大，因此如何控制含碳、砷难处理金矿石在稳定的低温下焙烧是目前急需解决的问题。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供一种含碳、砷难处理金矿石的低温富氧焙烧预处理-浸出提金工艺，所述的低温是指温度在300-550℃之间，解决了传统的回转窑焙烧加热不均匀，窑内物料温度波动较大的问题，有效控制焙烧温度在300-550℃并均匀加热，使包裹于其中的微细粒金充分裸露解离，提高金的回收率，同时减轻对环境的污染。

本发明焙烧主体设备采用回转式焙烧炉，在回转式焙烧炉上套装加热装置，并固定于炉体外部，不与炉体一起转动，该加热装置为带有绝缘层和保温层的套筒型加热环，加热环通电后可发热，实现给回转式焙烧炉炉体加热，炉体内部设有温度检测装置和充气系统，充气系统可向炉内以不同的流速充入空气，温度检测装置、加热装置和充气系统均与温度控制系统控制连接；根据矿石性质，确定焙烧温度目标值，温度控制系统控制加热装置开启，进行加热，当炉内温度超出目标值时，温度控制系统控制充气系统增大充气量，同时降低加热装置加热功率或停止加热；当炉内温度低于目标值时，温度控制系统控制充气系统降低充气量、减小充气的流速，同时增大加热装置的加热功率；如此循环，实现焙烧环境的热量动态平衡，保证低温即300-550℃的同时富氧状态的焙烧环境，富氧状态以向炉内充入经理论需空气量与特定过剩系数乘积的过剩空气即可实现，并通过炉体转动实现物料均匀焙烧，分解矿石中的砷硫化物，使包裹于砷硫化物中的微细粒金裸露解离，同时氧化消除矿石中的有机碳；而经过焙烧后的焙砂加水调浆降温，并采用环保浸金试剂CG505进行浸出提金作业，浸出液中的金经回收后贫液返回浸出系统，浸渣作为一般固废堆存于尾矿库，焙烧后的烟气采用碱液喷淋的方法充分吸收焙烧烟气中残留的砷氧化物有害杂质，实现达标排放。

具体步骤如下：

步骤一，破碎作业

采用颚式破碎机与圆锥破碎机联合破碎，破碎至金矿石粒度为-40mm质量百分含量100％；

步骤二，干式磨矿作业

不同的金矿石，由于金的粒度组成及赋存状态不同，干式磨矿粒度组成也不相同，控制金矿石的磨矿细度在小于-0.074mm质量百分含量为70％～95％之间，得到金矿粉；

步骤三，低温富氧焙烧作业

根据矿石性质设定焙烧温度目标值，具体在300-550℃之间，启动回转式焙烧炉温度控制系统，通过温度控制系统控制加热装置升温，将步骤二磨矿后所得的金矿粉通过给料器均匀给入回转式焙烧炉中，同时启动炉体的转动系统，通过温度控制系统控制充气系统向炉内通入空气，通过温度控制系统调整充气系统以及加热装置来控制焙烧过程中焙烧温度的稳定，通过炉体转动速度和炉体倾角的调整来实现金矿粉在炉内停留的时间，焙烧产生的烟气通过排烟口进入碱液高效喷淋系统，处理后达标排放，焙砂进行下一步操作；

步骤四，浸出提金作业

将步骤三的焙砂从炉体末端排矿口排入调浆系统，调浆至质量浓度为25％～50％，保证矿浆pH值为9～11，添加CG505药剂，搅拌浸出24-48h，浸出结束后进行固液分离，产出的浸渣排放至尾矿库，回收浸出液中的金，回收金后的贫液返回继续进行浸出提金作业。

本发明的有益效果：

本发明有效解决了传统的回转窑焙烧加热方式采用向窑内喷入热气或燃烧的燃料进行加热导致的加热不均匀，窑内物料温度波动较大的问题，有效控制焙烧温度在300-550℃并均匀加热，氧化分解矿石中硫化砷矿物，使包裹其中的微细粒金充分裸露解离，同时氧化了矿石中有机碳，解决了有机碳吸附“劫金”问题，有害物砷大部分被富氧氧化为砷酸盐后进入焙砂中，降低了后续烟气环境环保处理压力，焙砂采用环保浸金试剂CG505进行金的浸出提金作业，浸出速度快，金回收简单方便，浸出尾矿可作为一般固废堆存于尾矿库中，安全环保；使金最大限度的得以回收，并且减少了对环境的污染，使这部分难处理金矿资源能够得到充分利用。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

本发明焙烧主体设备采用回转式焙烧炉，在回转式焙烧炉上套装加热装置，并固定于炉体外部，不与炉体一起转动，该加热装置为带有绝缘层和保温层的套筒型加热环，加热环通电后可发热，实现给回转式焙烧炉炉体加热，炉体内部设有温度检测装置和充气系统，充气系统可向炉内以不同的流速充入空气，温度检测装置、加热装置和充气系统均与温度控制系统控制连接；根据矿石性质，确定焙烧温度目标值，温度控制系统控制加热装置开启，进行加热，当温度控制系统显示炉内温度超出目标值时，温度控制系统控制充气系统增大充气量，同时降低加热装置加热功率或停止加热；当温度控制系统显示炉内温度低于目标值时，温度控制系统控制充气系统降低充气量、减小充气的流速，同时增大加热装置的加热功率；如此循环，实现焙烧环境的热量动态平衡，保证低温即300-550℃的同时富氧状态的焙烧环境，富氧状态以向炉内充入经理论需空气量与特定过剩系数乘积的过剩空气即可实现，并通过炉体转动实现物料均匀焙烧，分解矿石中的砷硫化物，使包裹于砷硫化物中的微细粒金裸露解离，同时氧化消除矿石中的有机碳。

而经过焙烧后的焙砂加水调浆降温，并采用环保浸金试剂CG505进行浸出提金作业，浸出液中的金经回收后贫液返回浸出系统，浸渣作为一般固废堆存于尾矿库，焙烧后的烟气采用碱液喷淋的方法充分吸收焙烧烟气中残留的砷氧化物有害杂质，实现达标排放。

实施例1

步骤一，破碎作业

采用颚式破碎机与圆锥破碎机联合破碎，破碎至金矿石粒度为-40mm质量百分含量100％；

步骤二，干式磨矿作业

不同的金矿石，由于金的粒度组成及赋存状态不同，干式磨矿粒度组成也不相同，采用立式辊磨机将破碎后的金矿石磨至-0.074mm质量百分含量80％，得到金矿粉；

步骤三，低温富氧焙烧作业

本实施例矿石中有机碳质量分数为1.53％、砷质量分数为0.5％，属于高碳低砷金矿石，设定焙烧温度目标值为350℃，启动温度控制系统，通过温度控制系统控制加热装置升温直至炉内温度为350℃，干磨后的金矿石通过螺旋给料机给入已升温至350℃回转式焙烧炉内，开启炉体转动系统和充气系统，当炉内超出350℃时，温度控制系统控制充气系统增大充气量，同时降低加热装置功率或停止加热；当炉内温度低于350℃时，温度控制系统控制充气系统降低充气量，同时增大加热装置功率；炉体倾角调整为5°，炉体转速控制3r/min，充气量平均50m³/h，充气氧气过剩系数2.2，控制矿石炉内停留时间1.5h；砷氧化率91.35％，砷固化率90.77％，有机碳氧化率99.32％；

焙烧产生的烟气通过排烟口进入碱液高效喷淋系统，处理后达标排放，焙砂进行下一步操作；

步骤四，浸出提金作业

将步骤三的焙砂从炉体末端排矿口排入调浆槽，调浆至质量浓度为40％，保证矿浆pH值为10，添加CG505药剂，用量为1.8kg/t焙砂，搅拌浸出24h，浸出结束后进行固液分离，产出的浸渣排放至尾矿库，回收浸出液中的金，回收金后的贫液返回继续进行浸出提金作业；金的浸出率为89.41％，浸出尾矿达到一般固废标准。

实施例2

步骤一，破碎作业

采用颚式破碎机与圆锥破碎机联合破碎，破碎至金矿石粒度为-40mm质量百分含量100％；

步骤二，干式磨矿作业

不同的金矿石，由于金的粒度组成及赋存状态不同，干式磨矿粒度组成也不相同，采用立式辊磨机将破碎后的金矿石磨至细度为-0.074mm质量百分含量90％，得到金矿粉；

步骤三，低温富氧焙烧作业

本实施例矿石中有机碳质量分数为0.67％、砷质量分数为3.44％，属于高砷低碳金矿石，设定焙烧温度目标值为500℃，启动温度控制系统，通过温度控制系统控制加热装置升温直至炉内温度为500℃，干磨后的金矿石通过螺旋给料机给入已升温至500℃回转式焙烧炉内，开启炉体转动系统和充气系统，当炉内超出500℃时，温度控制系统控制充气系统增大充气量，同时降低加热装置功率或停止加热；当炉内温度低于500℃时，温度控制系统控制充气系统降低充气量，同时增大加热装置功率；炉体倾角调整为3°，炉体转速控制2.5r/min，充气量平均65m³/h，充气氧气过剩系数2.8，控制矿石炉内停留时间2.0h；砷氧化率96.67％，砷固化率88.36％，有机碳氧化率99.76％；

焙烧产生的烟气通过排烟口进入碱液高效喷淋系统，处理后达标排放，焙砂进行下一步操作；

步骤四，浸出提金作业

将步骤三的焙砂从炉体末端排矿口排入调浆槽，调浆至质量浓度为33％，保证矿浆pH值为10.5，添加CG505药剂，用量为3.0kg/t焙砂，搅拌浸出36h，浸出结束后进行固液分离，产出的浸渣排放至尾矿库，回收浸出液中的金，回收金后的贫液返回继续进行浸出提金作业；金的浸出率为91.33％，浸出尾矿达到一般固废标准。

实施例3

步骤一，破碎作业

采用颚式破碎机与圆锥破碎机联合破碎，破碎至金矿石粒度为-40mm质量百分含量100％；

步骤二，干式磨矿作业

不同的金矿石，由于金的粒度组成及赋存状态不同，干式磨矿粒度组成也不相同，采用立式辊磨机将破碎后的金矿石磨至细度为-0.074mm质量百分含量70％，得到金矿粉；

步骤三，低温富氧焙烧作业

本实施例矿石中有机碳质量分数为2.27％、砷质量分数为1.69％，属于高碳高砷金矿石，设定焙烧温度目标值为400℃，启动温度控制系统，通过温度控制系统控制加热装置升温直至炉内温度为400℃，干磨后的金矿石通过螺旋给料机给入已升温至400℃回转式焙烧炉内，开启炉体转动系统和充气系统，当炉内超出400℃时，温度控制系统控制充气系统增大充气量，同时降低加热装置功率或停止加热；当炉内温度低于400℃时，温度控制系统控制充气系统降低充气量，同时增大加热装置功率；炉体倾角调整为4°，炉体转速控制4.5r/min，充气量平均58m³/h，充气氧气过剩系数2.5，控制矿石炉内停留时间1.0h。砷氧化率94.57％，砷固化率83.49％，有机碳氧化率99.05％；

焙烧产生的烟气通过排烟口进入碱液高效喷淋系统，处理后达标排放，焙砂进行下一步操作；

步骤四，浸出提金作业

将步骤三的焙砂从炉体末端排矿口排入调浆槽，调浆至质量浓度为45％，保证矿浆pH值为9.5，添加CG505药剂，用量为1.2kg/t焙砂，搅拌浸出24h，浸出结束后进行固液分离，产出的浸渣排放至尾矿库，回收浸出液中的金，回收金后的贫液返回继续进行浸出提金作业；金的浸出率为95.02％，浸出尾矿达到一般固废标准。

实施例4

步骤一，破碎作业

采用颚式破碎机与圆锥破碎机联合破碎，破碎至金矿石粒度为-40mm质量百分含量100％；

步骤二，干式磨矿作业

不同的金矿石，由于金的粒度组成及赋存状态不同，干式磨矿粒度组成也不相同，采用立式辊磨机将破碎后的金矿石磨至细度为-0.074mm质量百分含量75％，得到金矿粉；

步骤三，低温富氧焙烧作业

本实施例矿石中有机碳质量分数为1.96％、砷质量分数为2.18％，属于高碳高砷金矿石，设定焙烧温度目标值为450℃，启动温度控制系统，通过温度控制系统控制加热装置升温直至炉内温度为450℃，干磨后的金矿石通过螺旋给料机给入已升温至450℃回转式焙烧炉内，开启炉体转动系统和充气系统，当炉内超出450℃时，温度控制系统控制充气系统增大充气量，同时降低加热装置功率或停止加热；当炉内温度低于450℃时，温度控制系统控制充气系统降低充气量，同时增大加热装置功率；炉体倾角调整为3°，炉体转速控制5r/min，充气量平均70m³/h，充气氧气过剩系数3.5，控制矿石炉内停留时间1.5h。砷氧化率97.96％，砷固化率85.33％，有机碳氧化率99.67％；

焙烧产生的烟气通过排烟口进入碱液高效喷淋系统，处理后达标排放，焙砂进行下一步操作；

步骤四，浸出提金作业

将步骤三的焙砂从炉体末端排矿口排入调浆槽，调浆至质量浓度为40％，保证矿浆pH值为10，添加CG505药剂，用量为0.8kg/t焙砂，搅拌浸出24h，浸出结束后进行固液分离，产出的浸渣排放至尾矿库，回收浸出液中的金，回收金后的贫液返回继续进行浸出提金作业；金的浸出率为93.67％，浸出尾矿达到一般固废标准。

实施例5

步骤一，破碎作业

采用颚式破碎机与圆锥破碎机联合破碎，破碎至金矿石粒度为-40mm质量百分含量100％；

步骤二，干式磨矿作业

不同的金矿石，由于金的粒度组成及赋存状态不同，干式磨矿粒度组成也不相同，采用立式辊磨机将破碎后的金矿石磨至细度为-0.074mm质量百分含量90％，得到金矿粉；

步骤三，低温富氧焙烧作业

本实施例矿石中有机碳质量分数为1.89％、砷质量分数为0.36％，属于高碳低砷金矿石，设定焙烧温度目标值为350℃，启动温度控制系统，通过温度控制系统控制加热装置升温直至炉内温度为350℃，干磨后的金矿石通过螺旋给料机给入已升温至350℃回转式焙烧炉内，开启炉体转动系统和充气系统，当炉内超出350℃时，温度控制系统控制充气系统增大充气量，同时降低加热装置功率或停止加热；当炉内温度低于350℃时，温度控制系统控制充气系统降低充气量，同时增大加热装置功率；炉体倾角调整为3°，炉体转速控制4r/min，充气量平均40m³/h，充气氧气过剩系数2.0，控制矿石炉内停留时间2.0h。砷氧化率88.64％，砷固化率79.25％，有机碳氧化率97.82％；

焙烧产生的烟气通过排烟口进入碱液高效喷淋系统，处理后达标排放，焙砂进行下一步操作；

步骤四，浸出提金作业

将步骤三的焙砂从炉体末端排矿口排入调浆槽，调浆至质量浓度为40％，保证矿浆pH值为11，添加CG505药剂，用量为1.6kg/t焙砂，搅拌浸出48h，浸出结束后进行固液分离，产出的浸渣排放至尾矿库，回收浸出液中的金，回收金后的贫液返回继续进行浸出提金作业；金的浸出率为88.72％，浸出尾矿达到一般固废标准。

实施例6

步骤一，破碎作业

采用颚式破碎机与圆锥破碎机联合破碎，破碎至金矿石粒度为-40mm质量百分含量100％；

步骤二，干式磨矿作业

不同的金矿石，由于金的粒度组成及赋存状态不同，干式磨矿粒度组成也不相同，采用立式辊磨机将破碎后的金矿石磨至细度为-0.074mm质量百分含量85％，得到金矿粉；

步骤三，低温富氧焙烧作业

本实施例矿石中有机碳质量分数为2.66％、砷质量分数为0.65％，属于高碳低砷金矿石，设定焙烧温度目标值为380℃，启动温度控制系统，通过温度控制系统控制加热装置升温直至炉内温度为380℃，干磨后的金矿石通过螺旋给料机给入已升温至380℃回转式焙烧炉内，开启炉体转动系统和充气系统，当炉内超出380℃时，温度控制系统控制充气系统增大充气量，同时降低加热装置功率或停止加热；当炉内温度低于380℃时，温度控制系统控制充气系统降低充气量，同时增大加热装置功率；炉体倾角调整为4°，炉体转速控制3.5r/min，充气量平均60m³/h，充气氧气过剩系数3.3，控制矿石炉内停留时间1.5h。砷氧化率90.73％，砷固化率81.06％，有机碳氧化率98.58％；

焙烧产生的烟气通过排烟口进入碱液高效喷淋系统，处理后达标排放，焙砂进行下一步操作；

步骤四，浸出提金作业

将步骤三的焙砂从炉体末端排矿口排入调浆槽，调浆至质量浓度为40％，保证矿浆pH值为9，添加CG505药剂，用量为2.4kg/t焙砂，搅拌浸出36h，浸出结束后进行固液分离，产出的浸渣排放至尾矿库，回收浸出液中的金，回收金后的贫液返回继续进行浸出提金作业；金的浸出率为94.96％，浸出尾矿达到一般固废标准。

环保浸金试剂CG505能够替代氰化物对焙砂进行浸出提金作业，因其低毒特性，其保管和使用均较氰化物简单，能够实现在相同用量下与氰化物相当的浸金效果，并且该试剂浸金后的浸渣能够达到一般固废标准，对于堆存尾矿库的要求不高。

环保浸金试剂CG505特性说明：

(1)试剂成分：环保浸金试剂CG505是由多种无毒化学试剂高温融合而成的一种复合浸金试剂，内含多种能够浸金的有效成分，包括聚合氰胺、碱性硫脲，这些成分在金的浸出过程中发挥主要作用。

(2)浸金机理：在碱性(pH值9-11)矿浆体系中，CG505中各浸金有效成分在溶解氧的协同作用下氧化络合矿石中的金，使金快速溶解进入溶液，金的络合离子可被活性炭或树脂高效吸附回收，亦可通过离子交换法或金属置换法回收其中的金。

(3)环保特性：合成CG505的各化学试剂均为无毒化学试剂，CG505与NaCN试剂毒性鉴定指标比较发现，NaCN对小鼠半数致死量可达128mg/kg，而CG505对小鼠半数致死量仅为5.88mg/kg，说明CG505毒性极低，能够显著降低浸金工艺的环保压力，且浸出尾矿能够作为一般固废堆存，对建设尾矿库的安全等级要求较低。