黄金冶炼工艺流程.doc

黄金冶炼工艺流程我国黄金资源储量丰富，分布较广，黄金冶炼方法很多。其中包括常规的冶炼方法和新技术。冶炼方法、工艺的改进，促进了我国黄金工业的发展。目前我国黄金产量居世界第五位，成为产金大国之一。黄金的冶炼过程一般为：预处理、浸取、回收、精炼。1.黄金冶炼工艺方法分类1.1矿石的预处理方法分为：焙烧法、化学氧化法、微生物氧化法、其他预处理方法。1.2浸取方法浸取分为物理方法、化学方法两大类。其中，物理方法又分为混汞法、浮选法、重选法。化学方法分为氰化法（又分：氰化助浸工艺、堆浸工艺）与非氰化法（又分：硫脲法、硫代硫酸盐法、 多硫化物法、氯化法、石硫合剂法、硫氰酸盐法、溴化法、碘化法、其他无氰提金法）。1.3溶解金的回收方法分为：锌置换沉淀法、炭吸附法、离子交换法、其它回收方法。1.4精炼方法主要有全湿法，它包括电解法、王水法、液氯法、氯化法、还原法火法、湿法一火法联合法。2.矿石的预处理随着金矿的大规模开采，易浸的金矿资源日渐枯竭，难处理金矿将成为今后黄金工业的主要资源。在我国已探明的黄金储量中，有30%为难处理金矿。因此，难处理金矿的预处理方法成为当前黄金工业提金的关键问题。难处理金矿，通常又称为难浸金矿或顽固金矿，它是指即使经过细磨也不能用常规的氰化法有效地浸出大部分金的矿石。因此，通常所说的难处理金矿是对氰化法而言的。2.1焙烧法焙烧是将砷、锑硫化物分解，使金粒暴露出来，使含碳物质失去活性。它是处理难浸金矿最经典的方法之一。焙烧法的优点是工艺简单，操作简便，适用性强，缺点是环境污染严重。含金砷黄铁矿一黄铁矿矿石中加石灰石焙烧，可控制砷和硫的污染；加碱焙烧可以有效固定S、As等有毒物质。美国发明的在富氧气氛中氧化焙烧并添加铁化合物使砷等杂质进入非挥发性砷酸盐中，国内研发的用回转窑焙烧脱砷法，哈萨克斯坦研发的用真空脱砷法以及硫化挥发法，微波照射预处理法，俄罗斯研发的球团法等都能有效处理含砷难浸金矿石。2.2化学氧化法化学氧化法主要包括常压化学氧化法和加压化学氧化法。常压化学氧化法是为处理碳质金矿而发展起来的一种方法。常温常压下添加化学试剂进行氧化，如常压加碱氧化，在碱性条件下，将黄铁矿氧化成Fe2(SO )3，砷氧化成As(OH)3和As203，后者进一步生成砷酸盐，可以脱除。主要的氧化剂有臭氧、过氧化物、高锰酸盐、氯气、高氯酸盐、次氯酸盐、铁离子和氧等。加压氧化是采用加氧和加热的方法，通过控制化学反应过程来使硫氧化。根据不同的反应过程，可采用酸性或碱性条件。加压氧化法具有金回收率高(90% 98% )、环境污染小、适应面广等优点，处理大多数含砷硫难处理金矿石或金精矿均能取得满意效果。加压氧化包括高压氧化、低压氧化和高温加压氧化。如加压硝酸氧化法，用硝酸将砷和硫氧化成亚砷酸和硫酸，使包裹金充分解离，金的浸出率在95% 以上，缺点是酸耗较高。2.3微生物氧化法微生物氧化又称细菌氧化，它是利用细菌氧化矿石中包裹了金的硫化物和砷化物而将金裸露出来的一种预处理方法。目前，细菌浸出可用于处理矿石和精矿，对精矿一般采用搅拌浸出，对于低品位矿石则多采用堆浸。所使用的细菌最适宜的是氧化亚铁硫杆菌，目前已在工业上获得应用。氧化亚铁硫杆菌的主要特性是嗜酸需要氧气，生长的主要条件是酸性环境，能在pH1.54.0范围内生长，最佳pH为1.72.4，生长的最佳温度为2835，需要氧气是这种细菌的一个重要特性，在培养及使用过程中，必须有氧气存在。氧化亚铁硫杆菌为化能自养菌，即它以硫化物、元素硫、硫酸亚铁、硫代硫酸盐及其它低价硫的化合物氧化过程中释放出的能量为能源，并以空气中的二氧化碳为养分合成菌体进行繁殖。2.4其他预处理方法石灰一压缩空气预处理法可以替代焙烧法，用以处理含黄铁矿和砷黄铁矿的金矿石，能使砷形成惰性组分留在残渣中。炭浸法和炭氯法是处理碳质难浸金矿石的直接方法。炭浸法即在有活性炭存在时对矿石进行浸出。炭氯法是将氯气和活性炭同时加入到矿浆中，金溶解并转化成金氯配合物，然后在炭粒表面还原成金属金。浸出后，从矿浆中筛出载金炭并回收金，金回收率达90。3. 浸取金的化学性质非常稳定，通常情况下不与酸、碱反应，但与混合酸和一些特殊试剂反应生成可溶性配合物。从含金矿石中提取金的方法有多种，具体选择哪种方法取决于矿石的化学组成、矿物组成、金的赋存状态及对产品的要求。3.1物理方法物理方法分为混汞法、重选法、浮选法。3.1.1混汞法混汞法是回收粗粒单体金的有效方法。该方法是将含黄金的矿石与汞碾磨，使Au溶于汞中成金汞齐，再将汞蒸发便得到粗金。混汞法提金收率在5060之间。该法对高品位黄金矿处理比较适合，不适于碲金矿、砷锑金矿。3.1.2重选法重选法是利用黄金与脉石的密度差异进行重力分选的方法，是人们从金矿中回收黄金的最古老的方法。重选法在脉金矿的选矿或提取工艺中，主要用于磨矿回路回收粗粒单体金。对砂矿的提金该法占主导，砂矿经粗选后须再采用重选、磁选、电选或由这些方法组成的联合流程精选，最后采用火法冶炼获得成色为85一92的成品金。3.1.3浮选法浮选法是一种重要而有效的富集金属矿的方法。该法很适宜回收0.84mm的金粒。冶炼低品位金矿和金矿尾矿常用此法，该法对含金、铜、铅、锌的硫化矿也适用。浮选法关键在于捕收剂的选择。3.2化学方法化学方法分为氰化法（又分：氰化助浸工艺、堆浸工艺）与非氰化法（又分：硫脲法、硫代硫酸盐法、 多硫化物法、氯化法、石硫合剂法、硫氰酸盐法、溴化法、碘化法、其他无氰提金法）。3.2.1氰化助浸工艺氰化助浸工艺主要有富氧浸出和液相氧化剂辅助浸出，如添加过氧化氢或高锰酸钾，氨氰助浸，加温加压助浸，加Pb(NO3)2助浸等。富氧浸出和过氧化物助浸。添加氧化剂可提高金的浸出率，缩短浸出时问，减少氰化物消耗。因此，在氰化浸出过程中，通过改善供氧条件，如加大充气量，充氧，加氧炭浸和加氧树脂浸出等提高矿浆中溶解氧的含量，从而提高金的浸出效果。氨氰助浸。在氰化时加入氨，使Au在形成Au(CN)2-的同时生成铜氨配离子Cu(NH3)4+ ，有利于金的浸出和铜的沉淀，而且使氰化物得到有效利用。加温加压助浸。将压缩空气以射流状态均匀弥散到矿浆中，形成强力旋搅，使固、液、气三相充分接触，使浸出所需的氧气和氰化物迅速扩散到矿物表面并发生氰化反应。加温加压可缩短浸出时间，显著提高金浸出率。加Pb(N03)2助浸。浸出过程中加入Pb(N03)2，不但可使钝化的金粒表面恢复活性，还可沉淀可溶性的硫化物及其他金属离子，从而提高金的浸出率。3.2.2堆浸工艺通常，由于矿石平均品位低，堆浸浸出率较低(50%70%)，但由于堆浸为大规模生产，而且可通过改进制粒和喷淋方法，强化微生物作用，添加强化试剂、纯氧口。另外，浸出设备的改进也可提高浸出率。浸出槽有机械搅拌槽和空气搅拌槽，目前，氰化厂一般采用机械搅拌槽，且采用双叶轮搅拌以及大直径低速叶轮搅拌。堆浸法工艺成熟，流程简单，成本低，但是对矿石适应性差，浸出速度慢，周期长，氰化物耗量高，废液严重污染环境，且易受铜、铁、铅、锌、硫和砷等杂质的干扰。3.2.3硫脲法硫脲提金方法较多，常见的有硫脲铁浆法、硫脲炭浆法、离子交换树脂法、锌粉(铝粉，铅粉)置换法、电积法、溶剂萃取法等，工业上应用较多的是硫脲铁浆法、锌粉(铝粉)置换法。用硫脲提金，溶金速度快，比氰化法快45倍，可避免浸出过程中出现钝化现象；选择性高，对一些难选难浸矿石浸出率高。缺点是它不适宜处理含碱性脉石较多的矿石，而且价格较贵，从贵液中回收金的工艺尚不成熟比。硫脲浸金的基本反应式为：Au+Fe 3+2SC(NH2)2 Au(SC(NH2)2+ +Fe2+在酸性介质中，Fe3+作氧化剂，金与硫脲形成配合物。硫脲一金配合阳离子适于用溶剂萃取法和离子交换法回收 。硫脲铁浆法是在浸出的同时向矿浆中插入铁板或铁棒置换金，定期提取铁板并将表面金泥洗掉后再反复此过程。它与炭浆法都是在浸出的同时进行置换，有利于缩短流程，缺点是酸耗和置换材料消耗高。3.2.4硫代硫酸盐法硫代硫酸盐浸出法是基于碱性条件下，金能与硫代硫酸盐形成稳定的配合物Au(S2O3)23-。为防止S2O32-分解，常加入SO2或亚硫酸盐作稳定剂。研究表明，在Cu2+催化作用下，金的溶解速度可提高1719倍。该法特别适于处理含铜、锰、砷的难处理金矿石及碳质金矿。该法速度快，无毒，对杂质不敏感，金浸出率高，但硫代硫酸盐耗量高，不稳定，所以至今尚未推广应用。3.2.5多硫化物法利用含多硫螯合离子S22-、S23- 、S24-、 S25-的多硫化物与合适的氧化剂，通过多硫离子自身的岐化作用与金反应生成配合物。多硫化物一般为多硫化钠、多硫化钙、多硫化铵等。该法适于处理含砷、锑的含金硫化矿精矿。多硫化物的特点是选择性强，浸出速度快，浸出周期短，金浸出率高达80%99%。该法的缺点是热稳定性差，分解产生硫化氢和氨气，对环境有污染，对设备密闭性要求高。3.2.6氯化法氯化法利用的是氯的强氧化性。在金一氯一水体系中，金被氯化而发生氧化并与氯离子配合进入溶液，故亦称水氯化法。氯在浸出过程中既为氧化剂又为络合剂。所采用的氯化物主要是氯气、次氯酸、氯酸盐等。氯化法有多种形式，如空气氧化一氯化浸金法，处理含砷碳质金矿，金浸出率达94% ；焙烧一氯化浸金法，金浸出率达98%，比直接氯化浸金法高4%；炭氯浸金法，可使矿石预处理、浸出与回收在同一系统中进行；闪速氯化法，对传统的水溶液氯化法进行改进，使通入的氯气高度分散，可提高6%的金提取率，并降低25%的氯气消耗；电化学氧化法，在矿浆中加入氯化钠然后通电，利用电解产生的次氯酸盐使碳质矿石氧化。3.2.7石硫合剂法石硫合剂法的原理是电化学一催化原理。该法为我国首创，可浸出含碳、砷、铜、锑、铅等的难处理矿石。所用试剂为廉价的石灰或Ca(OH)2 与硫磺及适当添加剂的混合物，常温常压下，在碱性介质中与金形成稳定的配离子，实际上是多硫化物浸金与硫代硫酸盐浸金的联合作用，具有无毒、浸金速率快、对设备和材质要求不高等优点。3.2.8硫氰酸盐法硫氰酸盐具有溶解金的能力。在酸性条件下，以MnO2作氧化剂，SCN-作配合剂，利用SCN-与Au的较强的配位能力，MnO2可先将SCN-氧化为可溶于水的(SCN)2 ，然后由它再将金、银氧化成可溶性配离子。此法金浸出率高，反应速率快，不污染环境。3.2.9溴化法和碘化法金在溴一溴化物溶液中的溶解反应为：2Au+3Br22AuBr3。溴一溴化物浸出与氯一氯化物浸出相似。溴化法的特点是浸出快，金回收率高，试剂无毒，药剂费用与氯化法相差不大。对pH变化的适应性强，环保设施费用低，试剂可循环利用。在处理难浸金矿石时，省去了预中和处理工序，是一种极有前途的绿色提金工艺。碘是一种氧化性很强的氧化剂。金在碘化物一碘溶液中的电化学反应为：阳极：Au+2I-=AuI2+e；阴极：I3-+2e一3I-；总反应式：2Au+I-+ I3-=2AuI2-。金碘配合物强度比金氰配合物的差，但比溴的、氯的、硫氰化物的、类氰酸盐的要强。与氰化物相比，碘无毒，适用pH范围宽，可在低浓度下从矿石中浸出金。但碘价格昂贵，生产成本高。3.2.10其他无氰提金法其他非氰试剂浸金法还有生物有机试剂法，如氨基酸类、类氰化合物和腐植酸类等。氨基酸类分子在适合的氧化剂如高锰酸钾作用下可利用其分子中的氮氧配位原子与金形成有利的可溶性螯合物，使金溶解。类氰化合物有丙二腈、溴氰、硫氰化物、氨基酸钙等，这些药剂的毒性比氰化物的要小。腐植酸类试剂来源广泛，价格便宜，一般在pH值为10以上的碱性条件和有氧化剂存在条件下，使浸出液中金质量浓度达10 mgL。经磺化或硝化后的改性腐植酸比天然腐植酸的浸金能力高1519倍，金浸出率可达87%。生物有机试剂来源广泛，成本低，无环境污染，对就地浸出和堆浸有广阔应用前景。工业试验表明，氨基酸及腐植酸的堆浸成本比氰化物堆浸成本略高，但明显比硫脲的低。4溶解金的回收方法溶解金的回收一般采用锌置换法和炭吸附法，树脂吸附技术也开始用于工业生产。分为：锌置换沉淀法、炭吸附法、离子交换法、其它回收方法。4.1锌置换沉淀法锌置换沉淀法也称为MerrillCrowe法金的回收率一般可达97.5%以上，且反应速度快，金滞留量小。该法的主要缺点是只能用在澄清液中，因而需要对矿浆进行高成本低效率的固液分离，并需在置换前对澄清液减压脱氧。但是在处理Ag：Au大于10：1的矿石时，回收大量银需传输洗提和再生的炭量很大；处理金银含量均很高的矿石时，若相当金浓度大于1015gL，而叉无影响锌置换的杂质时，回收一定量的金属，需处理的矿浆和溶液体积较小，减少了固液分离和减压脱氧的负荷当提金厂规模小。每天回收的金量小于800 g时，由于炭的洗提与再生成本比较高，炭吸附厂的总成本不甚合理。4.2炭吸附法包括炭吸附法(CIP)与炭浸出法(CIL) 。CIP是在浸出完成后将活性炭加入专门的吸附槽中。从矿浆中吸附金，吸附时间大约为浸出时间的l5；CIL则是把炭加在浸出槽中吸附金。实践中往往采用二者某种形式的结合。即在浸出过程的某一点加八活性炭，与低品位矿石堆浸提金技术发展相适应的另一种炭吸附技术 炭柱法(CIC)迅速成为从堆浸溶液中回收金的主要手段。CIC法是将活性炭填充在吸附柱中，使浸出液通过柱中的炭层吸附回收其中的金。4.3离子交换法阳离子交换树脂一般制成强碱性、弱碱性或二者的混合树脂。强碱性树脂吸附能力强，但无选择性且难洗脱；弱喊性树脂的优点是只需控制pH值即可洗脱，但它需先质子化才能吸附金，因而不能在氰化体系的自然pH值下使用。在较低的pH值下，吸附的选择性被严重破坏，且许多弱碱性树脂并不能靠调节pH值完全洗脱金。4.4其它回收方法溶剂革取相比固体离子交换剂提金有速度快、选择性好、抗中毒等优点。生物吸附剂的开发也取得了进展，斜生珊藻是金的一种优良吸附剂，吸附速度快，吸附量大，选择性高，在30 min吸附可达平衡，从溶液中回收金的炭吸附方法成本和投资较低。其它方法若要用于工业生产仍需做大量的研究。5精炼方法主要有全湿法，它包括电解法、王水法、液氯法、氯化法、还原法火法、湿法一火法联合法。