CN115747504B - 一种含碳金矿分段微波焙烧-氰化浸出的方法 - Google Patents
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Abstract
一种含碳金矿分段微波焙烧‑氰化浸出的方法，属于矿冶技术领域，当含碳金矿置于微波场中，微波选择性加热的特点使得矿石中各种矿物的升温速率不一致，碳质、含砷和含硫矿物升温速率较快，二氧化硅等脉石矿物升温速率较慢，因此在微波作用下，碳、砷、硫等有害元素可以被快速加热氧化进而被高效去除，同时金与各包裹矿物之间形成的温度差会产生热应力，当这种热应力达到一定程度时，就会在矿物间的界面上产生裂缝，裂缝的产生可以有效得促进金颗粒的单体解离，增加金的有效氰化面积。在此过程中，包裹金的含砷、含硫矿物被选择性高效氧化脱除，使金颗粒进一步暴露，进而提高氰化浸金效率。
Description
技术领域
本发明属于矿冶技术领域，具体涉及一种含碳金矿分段微波焙烧-氰化浸出的方法。
背景技术
随着金矿石品位的不断下降，低品位难处理金矿已逐渐成为黄金生产的主要资源，根据矿物特点的不同，难处理金矿可划分为硫化矿，碳质矿和碲化矿三类，碳质矿又称含碳金矿，约占我国金矿资源的8％。目前金矿选别技术比较成熟，重选、浮选、直接氰化浸出及非氰化浸出等早已实现工业化，但这些工艺处理含碳金矿的效果不佳，金的回收率偏低。对含碳金矿浸出前进行预处理可以将碳质氧化、分解、钝化，这不仅可以降低药剂用量，也可以大幅度提高金的回收率，其中焙烧是含碳金矿最典型的预处理技术，如专利CN201610201509.1《一种含硫砷含碳金矿焙烧预处理提金的方法》，CN202010473109.2《一种含碳金矿悬浮焙烧强化金浸出率的方法》，CN202010473082.7《一种悬浮焙烧处理含硫、含碳金矿的选矿提金方法》，CN201811618427.2《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》。
现行的传统焙烧、富氧焙烧等工艺存在着能耗高，处理成本大，焙烧温度不易控制，存在过烧或欠烧现象，其中过烧使得生产过程生成大量的SO2，As2O3等有害气体，加上焙烧热源产生排出的废气，对环境会造成极大污染，欠烧则会造成碳、砷、硫等有害元素脱除不完全。
微波焙烧是利用物质内部的能量耗散直接对物质加热，升温速率快，加热效率高，且微波的产生不需要燃料，因此微波焙烧具有节能高效的特点；微波具有选择性加热、降低化学反应活化能的特点，分段微波焙烧可以实现碳、砷、硫等有害元素的高效分解与脱除；微波发生装置易于实现自动化控制，温度的适当控制可以减少SO2和As2O3气体的产生，降低对环境的负面影响。
发明内容
本发明提供一种含碳金矿分段微波焙烧-氰化浸出的方法，目的是解决含碳金矿中碳质吸附已经溶解的金，碳质、含砷矿物、含硫矿物包裹的颗粒金无法被浸出回收的问题。
本发明结合微波加热技术和悬浮焙烧技术实现含碳金矿浸出前的预处理，通过预热焙烧实现粉矿的预热，强化后续焙烧过程，通过微波脱砷焙烧实现砷的脱除，通过微波脱碳焙烧实现硫、碳的脱除。
本发明通过分段微波焙烧预处理，实现浸出药剂用量降低，金的回收的提升的目的，强化含碳金矿的提金过程。
本发明提供一种含碳金矿分段微波焙烧-氰化浸出的方法，方法示意图如图1-5所示，其中，图2为预热焙烧过程示意图，图3为微波脱砷焙烧过程示意图，图4为微波脱碳焙烧过程示意图，图5为氰化浸出过程示意图。具体操作过程如下：
(1)粉碎过程：将含碳金矿两段破碎至粒径-0.8mm的部分占总质量90％以上，获得粉矿。
(2)预热焙烧过程：经过粉碎的含碳金矿给入分段微波焙烧的第一段-预热焙烧作业，过程如图2所示。高温热烟气给入预热焙烧装置底部，将装置内部温度加热至400～450℃，物料在此停留时间为10mm～15min，以实现原矿预热，在此过程中，矿粉中的吸附水被脱除，经过预热焙烧，矿粉被加热到350～400℃，并给入第二段微波焙烧作业。
(3)微波脱砷焙烧过程：预热后的含碳金矿进行微波脱砷焙烧作业，过程如图3所示，采用微波脱砷焙烧装置，该装置外壁的微波加热器将炉腔内物料加热到500～550℃，装置底部通入空气，根据需要准确调节焙烧气量(4m3/h～6m3/h)，粉矿在该装置中反应10min～20min。
(4)微波脱碳焙烧过程：脱除砷元素的含碳金矿进行微波脱碳焙烧，过程示意图如图4所示，采用微波脱碳焙烧装置，该装置外部的微波加热器将炉腔内物料加热到550～600℃，装置底部通入空气和O2，根据矿石性质变化调控焙烧气量和氧气浓度，总气量(空气+氧气)控制在8m3/h～12m3/h，在微波作用下，碳、硫元素被氧化分解，生成CO2和SO2；同时由于微波选择性加热的特点，各矿物间的温度差产生热应力，使得矿石变得易被物理破坏，物料在该设备中的反应时间为30min～60min。
(5)磨矿过程：脱除了有害元素的微波焙烧产品冷却至常温后，经磨矿至粒径-0.074mm的部分占总质量的90％以上，成为氰化浸出的粉矿原料。
(6)氰化浸出过程：将上述粉矿原料制成质量浓度35％～45％的矿浆，然后加入***搅拌均匀后进行氰化浸出，***的用量为0.5～8kg/t粉矿原料，氰化浸出时间为20h～24h。氰化浸出过程如图5所示。
(7)过滤、洗涤过程：将浸出完成的物料过滤，获得含金贵液和浸出滤渣。
上述一种含碳金矿分段微波焙烧-氰化浸出的方法，其中：
所述步骤(1)中，所述含碳金矿给矿粒度在20mm～400mm范围内。给矿由颚式破碎机破碎至5mm～15mm，再采用反击式破碎机破碎至-0.8mm占90％以上；所述的含碳金矿的Au含量5～30g/t，C的质量百分比0.2％～20％，As的质量百分比0.1％～1％，S的质量百分比5％～10％。
所述步骤(3)中，在此过程中，砷黄铁矿受到微波加热作用，迅速分解，砷以AsS的形式脱除，不会有明显的As2O3气体生成，在流态化及微波作用下，炉内物料受热均匀且温度不至于过高造成过烧，由于微波焙烧加热速率大，粉矿在该装置中反应10min～20min即可，得到的脱砷焙烧产品给入第三段微波焙烧作业。
所述步骤(3)中，脱砷的主要反应式包括：
3FeAsS+2O2→Fe3O4+3AsS、2FeAsS+1.5O2→Fe2O3+2AsS
所述步骤(4)中，脱碳，脱硫的主要反应式包括：
FeS2+FeAsS→2FeS+AsS、3FeS+2O2→Fe3O4+3S、2FeS+1.5O2→Fe2O3+2S、2FeS2+
1.5O2→Fe2O3+4S、3FeS2+2O2→Fe3O4+6S
C+O2→CO2、2C+O2→2CO、3Fe2O3+CO→2Fe3O4+CO2
传统焙烧方式的脱砷、脱硫、脱碳大多在600℃以上的高温环境进行，装置内氧气提供过量，使得该过程中发生强烈的放热反应，不仅有大量SO2和As2O3的产生，还会造成生成的铁氧化物二次包裹金粒的可能，微波焙烧的相关反应是半放热反应，生成的铁氧化物不影响后续的氰化提金。
本发明的关键点：
1.本发明创新性地将微波加热技术应用于含碳金矿悬浮焙烧过程，以微波作为热源，利用其选择性加热特点强化了含碳金矿中碳质、砷化物等组分的脱除效率，实现强化焙烧效果、提高金浸出率的目的。
2.本发明通过微波脱砷焙烧过程和微波脱碳焙烧过程实现含碳金矿有害元素的脱离，在上述微波焙烧装置中分别停留10～20min，30～60min，时间的控制是为了避免欠烧或过烧的发生；时间过短，矿石中的有害元素脱除效果不佳，时间过长，会有SO2和As2O3的生成，导致环境污染。
3.本发明通过磨矿将含碳金矿的金颗粒暴露出来，便于后续氰化浸出药剂与金颗粒作用，磨矿细度应保证-0.074mm占90％以上。
本发明的效果：
本发明的优点1在于：采用了分段微波悬浮焙烧技术，微波具有选择性加热的特点，因此在微波作用过程中可以高效实现碳等有害元素的氧化分解，同时分段焙烧使得有害元素的脱除更为完全。
本发明的优点2在于：微波加热易于产生、易于控制，因此在焙烧过程中可以通过调整适当的温度，减少SO2和As2O3等有害气体的产生，降低作业对环境的污染。
本发明的优点3在于：在微波场下，化学反应的活化能降低，因此反应的发生并不需要长时间的高温，且反应机理决定了微波焙烧过程中会放出较少的热量，避免了物料过烧造成新生铁氧化物重新包裹金粒的现象。
本发明的优点4在于：分段微波焙烧预处理技术可以促进含碳金矿中金的高效回收。
附图说明
图1本发明的含碳金矿分段微波焙烧-氰化浸出方法示意图；
图2预热焙烧过程示意图；
图3微波脱砷焙烧过程示意图；
图4微波脱碳焙烧过程示意图；
图5氰化浸出过程示意图。
具体实施方式
结合说明书附图，对本发明实施中的技术方案进行清楚、完整的描述。应当指出的是，本发明描述的实施例仅用来进一步解释和说明，而非对其应用范围进行限制。基于本发明，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下获得的所有其它实施例，都属于本发明专利的保护范围。
实施例1、2的矿石性质以及作业条件如下，实施例1：含碳金矿的Au含量6.84g/t，C的质量百分比3.07％，As的质量百分比0.23％，S的质量百分比6.12％，实施例2：含碳金矿的Au含量18g/t，C的质量百分比4.08％，As的质量百分比0.31％，S的质量百分比7.09％；实施例1、2均按以下步骤进行：
(1)粉碎过程：将含碳金矿两段破碎至粒径-0.8mm的部分占总质量91％，获得粉矿。
(2)预热焙烧过程：含碳金矿粉矿给入预热焙烧装置，装置如图2所示，微波脱碳焙烧装置排出的高温热烟气作为热源，将装置内部温度加热至400℃，物料在其间停留12min，经热传导，对流和辐射效应，被加热到350℃，并实现吸附水的脱除。
(3)微波脱砷焙烧过程：预热后的含碳金矿给入微波脱砷焙烧作业，装置如图3所示。调节微波加热器，使炉腔内温度控制在500℃，焙烧气量调节至4m3/h，物料在该装置中反应12min。
(4)微波脱碳焙烧过程：脱除砷元素的含碳金矿进行微波脱碳焙烧作业，装置示意图见图4，调节微波加热器将炉腔内温度控制在550℃，焙烧总气量控制在9m3/h，氧气浓度10％，持续反应40min，得到微波焙烧产品。
(5)磨矿过程：微波焙烧产品冷却至常温后，经磨矿至粒径-0.074mm占90％，获得氰化浸出的粉矿原料。
(6)氰化浸出过程：将上述粉矿原料制成质量浓度35％的矿浆，然后加入***搅拌均匀后进行氰化浸出，***的用量为3kg/t粉矿原料，氰化浸出时间为20h。
(7)过滤、洗涤过程：将浸出完成的物料过滤，获得含金贵液和浸出渣，含金贵液中，实施例1金的浸出率为95.16％，实施例2金的浸出率为96.14％。
实施例3、4的矿石性质以及作业条件如下，实施例3：含碳金矿的Au含量6.84g/t，C的质量百分比3.07％，As的质量百分比0.23％，S的质量百分比6.12％，实施例4：含碳金矿的Au含量18g/t，C的质量百分比4.08％，As的质量百分比0.31％，S的质量百分比7.09％；实施例3、实施例4作业条件一致，如下：
(1)粉碎过程：将含碳金矿两段破碎至粒径-0.8mm的部分占总质量95％，获得粉矿。
(2)预热焙烧过程：含碳金矿粉矿给入预热焙烧装置，高温热烟气给入预热焙烧装置，将装置内部温度加热至420℃，物料在其间停留15min，经热传导，对流和辐射效应，被加热到400℃，并实现吸附水的脱除。
(3)微波脱砷焙烧过程：预热后的含碳金矿给入微波脱砷焙烧作业，装置如图3所示。调节微波加热器，使炉腔内温度控制在550℃，焙烧气量调节至5m3/h，物料在该装置中反应15min。
(4)微波脱碳焙烧过程：脱除砷元素的含碳金矿进行微波脱碳焙烧作业，装置示意图见图4，调节微波加热器将炉腔内温度控制在600℃，焙烧总气量控制在11m3/h，氧气浓度12％，持续反应50min,得到微波焙烧产品。
(5)磨矿过程：微波焙烧产品冷却至常温后，经磨矿至粒径-0.074mm占95％，获得氰化浸出的粉矿原料。
(6)氰化浸出过程：将上述粉矿原料制成质量浓度40％的矿浆，然后加入***搅拌均匀后进行氰化浸出，***的用量为5kg/t粉矿原料，氰化浸出时间为22h。
(7)过滤、洗涤过程：将浸出完成的物料过滤，获得含金贵液和浸出渣，含金贵液中，实施例3金的浸出率为95.73％，实施例4金的浸出率为96.58％。
实施例5、6的矿石性质以及作业条件如下，实施例5：含碳金矿的Au含量12.36g/t，C的质量百分比10.23％，As的质量百分比0.47％，S的质量百分比5.87％，实施例6：含碳金矿的Au含量26.31g/t，C的质量百分比17.86％，As的质量百分比0.69％，S的质量百分比8.90％；实施例5、6均按以下步骤进行：
(1)粉碎过程：含碳金矿经颚式破碎机、反击式破碎机两段破碎至粒径-0.8mm的部分占总质量93％，获得粉矿。
(2)预热焙烧过程：经破碎得到的含碳金矿粉矿给入预热焙烧装置，装置如图2所示，高温热烟气给入装置底部作为热源，将装置内部温度加热至430℃，物料在其间停留11min，经热传导，对流和辐射效应，被预热到360℃，并实现吸附水的脱除。
(3)微波脱砷焙烧过程：预热后的含碳金矿给入微波脱砷焙烧作业，装置如图3所示。调节微波加热器，使炉腔内物料加热到520℃，装置底部通入空气，焙烧气量调节至6m3/h，物料在该装置中反应13min，在流化态以及微波作用下，矿石内的砷矿物得到高效分解。
(4)微波脱碳焙烧过程：脱除砷元素的含碳金矿进行微波脱碳焙烧作业，装置示意图见图4，调节微波加热器将炉腔内物料加热到570℃，装置底部通入空气和氧气，焙烧总气量控制在10m3/h，氧气浓度15％，持续反应45min，得到微波焙烧产品。矿石经由上述三段焙烧，变得易被物理破坏。
(5)磨矿过程：脱除有害元素的微波焙烧产品冷却至常温后，经磨矿至粒径-0.074mm占92％，获得氰化浸出的粉矿原料。
(6)氰化浸出过程：将上述粉矿原料制成质量浓度38％的矿浆，然后加入***搅拌均匀后进行氰化浸出，***的用量为4kg/t粉矿原料，氰化浸出时间为23h，氰化浸出装置如图5所示。
(7)过滤、洗涤过程：将浸出完成的物料过滤，获得含金贵液和浸出渣，经检测，含金贵液中，实施例5金的浸出率为96.13％，实施例6金的浸出率为96.86％。
实施例7、8的矿石性质以及作业条件如下：实施例7：含碳金矿的Au含量26.31g/t，C的质量百分比17.86％，As的质量百分比0.69％，S的质量百分比8.90％，实施例8：含碳金矿的Au含量12.36g/t，C的质量百分比10.23％，As的质量百分比0.47％，S的质量百分比5.87％；实施例7、8均按以下步骤进行：
(1)粉碎过程：将含碳金矿两段破碎至粒径-0.8mm的部分占总质量94％，获得粉矿用于焙烧。
(2)预热焙烧过程：含碳金矿粉矿给入预热焙烧装置，装置如图2所示，微波脱碳焙烧装置排出的高温热烟气通入预热装置底部作为热源，将装置内部温度加热至440℃，物料在其间停留14min，经热传导，对流和辐射效应，被加热到380℃，并实现吸附水的脱除。
(3)微波脱砷焙烧过程：预热后的物料给入微波脱砷焙烧作业，装置如图3所示。调节装置外的微波加热器，使炉腔内物料温度控制在540℃，装置底部通入空气，焙烧气量调节至5m3/h，物料在该装置中反应17min，该过程可实现矿石含砷矿物有效分解。
(4)微波脱碳焙烧过程：脱除砷元素的含碳金矿进行微波脱碳焙烧作业，装置示意图见图4，调节微波加热器将炉腔内温度控制在590℃，装置底部通入空气和氧气，焙烧总气量控制在12m3/h，氧气浓度17％，持续反应60min，得到微波焙烧产品，此时产品中的有害元素绝大部分得到脱除。
(5)磨矿过程：微波焙烧产品冷却至常温后，经磨矿至粒径-0.074mm占93％，获得氰化浸出的粉矿原料。
(6)氰化浸出过程：将上述粉矿原料制成质量浓度42％的矿浆，然后加入***搅拌均匀后进行氰化浸出，***的用量为7kg/t粉矿原料，氰化浸出时间为24h。
(7)过滤、洗涤过程：将浸出完成的物料过滤，获得含金贵液和浸出渣，经检测含金贵液中，实施例7金的浸出率为96.93％，实施例8金的浸出率为96.57％。
Claims (5)
1.一种含碳金矿分段微波焙烧-氰化浸出的方法，其特征在于，操作步骤如下：
（1）粉碎过程：将含碳金矿两段破碎至粒径-0.8mm的部分占总质量90％以上，获得粉矿；
（2）预热焙烧过程：经过粉碎的含碳金矿给入分段微波焙烧的第一段-预热焙烧作业，高温热烟气给入预热焙烧装置底部，将装置内部温度加热至400~450℃，物料在此停留时间为10mm~15min，矿粉经过预热焙烧，给入第二段微波焙烧作业；
（3）微波脱砷焙烧过程：预热后的含碳金矿进行微波脱砷焙烧作业，采用微波脱砷焙烧装置进行，所述微波脱砷焙烧装置外壁的微波加热器将炉腔内物料加热到500~550℃，调节焙烧气量为4m3/h~6m3/h，装置底部通入空气，粉矿在微波脱砷焙烧装置中反应10min~20min；
（4）微波脱碳焙烧过程：脱除砷元素的含碳金矿进行微波脱碳焙烧作业，采用微波脱碳焙烧装置，所述微波脱碳焙烧装置外部的微波加热器将炉腔内物料加热到550~600℃，装置底部通入空气和O2，物料在微波脱碳焙烧装置中的反应时间为30min~60min，根据矿石性质变化调控焙烧气量和氧气浓度，总气量控制在8m3/h~12m3/h；
（5）磨矿过程：脱除了有害元素的微波焙烧产品冷却至常温后，经磨矿至粒径-0.074mm的部分占总质量的90%以上，成为氰化浸出的粉矿原料；
（6）氰化浸出过程：将上述粉矿原料制成质量浓度35%~45%的矿浆，然后加入***搅拌均匀后进行氰化浸出；
（7）过滤、洗涤过程：将浸出完成的物料过滤，获得含金贵液和浸出滤渣。
2.根据权利要求1所述的一种含碳金矿分段微波焙烧-氰化浸出的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述含碳金矿给矿粒度在20mm~400mm范围内，给矿由颚式破碎机破碎至5mm~15mm，再采用反击式破碎机破碎至-0.8mm占90%以上。
3.根据权利要求1所述的一种含碳金矿分段微波焙烧-氰化浸出的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述的含碳金矿的Au含量5~30g/t，C的质量百分比0.2%~20%，As的质量百分比0.1%~1%，S的质量百分比5%~10%。
4.根据权利要求1所述的一种含碳金矿分段微波焙烧-氰化浸出的方法，其特征在于，所述步骤（2）中，经过预热焙烧，矿粉被加热到350~400℃。
5.根据权利要求1所述的一种含碳金矿分段微波焙烧-氰化浸出的方法，其特征在于，所述步骤（6）中，***的用量为0.5~8kg/t粉矿原料，氰化浸出时间为20h~24h。
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