难处理金矿石的碱法和酸法高压浸出.pdf

湿法冶金?年第?期难处理金矿石的碱法和酸法高 压浸出!#%&()+美国,改 业资源公 司有两座与压校出厂,处理难处理的金矿石。由于矿石的矿物学原 因,一座是碱 法高厂 庄汤.,另一座是愁法/犷压 蔽 出探价的盯万拈对设备结 构村料以及投资和操作费用均有明显的影响。下向扼要地巫右介绍0宝些工厂 的生 产 丈践.经济 从况。前12由凡一 一叫曰随着可 以利用粉碎 及混琅法处理的 金 矿床的减少,需处理的难处 理 金矿 床不 断 增加。难处理金矿石是指在磨矿与氰化 或炭 浸34几5的工序间没有某种形式的 预 处 理时,矿石不适合 川氰化法或重选法 回 收金的矿石。这种 矿石若不经 预处 理,采用重选或氰化法 处理时,金 的回收率一般低于6 78。有几种 预处理 方 法,例如 预曝气法、氯化法、焙烧法和高压 浸出法3该技术一于八 十年代用干金矿石的处理5。在 认为是 最强 化的 焙烧 法和 高压浸 出法中,硫化物被 破 坏,暴露 出被包裹的金,以便用氰化法 回 收金。硫化物对金 包裹的影响3它阻障了金的回收5可 用表9的试验结果加 以说明,该数据是 从美国,(:资源公 司3加拿大安 大略省多伦多5所 属 的%(/;。七:!厂得到 的”。该矿石是难处理矿石,直径约 为.5中。综合考虑过去的操作 经 验、经济评价3包括投资和操作费用5、冶金试验结果以及对 环境的研究后,选择高压浸出法作 为,4:公 司 所属 的北美六个工厂中两个工厂 的推荐方法,这两 个工厂位于 犹他州 的%(/;+#:!地区。神名汁丫次扮斗补带?丁 飞产牡君丫几二之 二 雹结论从小型试 验结果 看 出,用屯 酸 溶液 从负载稀土 的&一蝶油中宜接反 萃取 稀 土是可行的。395多相 反萃取可满足完全 反苯取 的要 求3?5有 机 相一水 相一固相三 相分离效 果好35有 机相 可 重复使 用仁竿了35过8/2的草酸可 以回收。初步设计 的单级 混合澄清器 适 用于连续反萃取、有机 相循环和 连续排出沉淀物的 操 作。在传统的稀土萃取流程 中,可 以用多相反萃取 取代高酸反萃取、除酸 和草酸沉淀等眨序。从经济观点上看,它有利 于节省化学试剂和 能 量。保证 循环有机相 的可靠性有待于继续研究参考文献3略5付子忠译自4?7,吕林 校表9,!:公司所属%(/;+#:!厂对难处理金矿石的试验结果&方&法&、,金的回收率38&5氰化 法或4法氯化法一浮选 焙烧 尾 清&9焙烧法”高压浸出法二命&通过4法完成侮种试验,&焙砂和尾渣用4法处理,二处理全部矿石97一?79 一77一7一667一?截至八十年代末扩己有五个金矿山采用加压 浸出技术,日处理总,量约为7777#;难处理金矿石。!亡矿山加压 浸出的处理量为7七;,%(/;(#:。矿石的一座工厂日处理量估计为9 7七;。到九十年代中,!:公司计#2将%(/;+#:!矿山的处理 能力提高到9 9?7#;。高压浸出工艺图9是%。厄+#:!厂 酸法流程的典型高压浸出流程图”。该流程与!厂的碱法流程相似,但是!双厂不需 酸化和中和,因为与%(/;就:!厂 不 同,!厂不必用硫 酸酸化破坏部 分碳酸盐。!.厂的矿石中碳酸盐的含量约为?78,硫化物中的 硫 约为98因而,硫化物中的硫被氧化为硫酸,同时被矿石中的碳酸盐中和生成硫酸钙。在%(/;+七:!矿 中的碳酸盐含量低于8,硫化物含量为9&一?&8,在这种情况 下,矿石中的碳 酸盐不 足 以中和 由于硫化物的硫被氧化而 生成的酸。所以需要在另一个槽制备石灰浆,加到高压 釜中去中和酸。破碎贮箱军创回收热蒸汽淋洗柱丁币百一毛炉子蒸汽高压釜%(/;+#,:!厂处理硫化物的简化流程凉一了图送仁一仁输二坝&门?,二矿?一鼠在!#和%!&()+,两个厂中,硫化物矿石运至破碎车间与氧化物矿石分别 堆放。%!。七 .,厂的磨矿车间每天处理氧化矿/01,硫化矿21。在变更矿石时,需清洗设备。旋流器的 溢流用 泵 送往用 于高速预氧化硫化矿的直径为 3 45的浓密机中。浓密机每天约运转96,其 底流 进行再循环。当新的物料 进到该系统时,浓密 机底 流输送到二个直径9?)、高9)酸化槽的第一 个 槽中,并向槽中加入硫酸,以便充分地破坏碳酸盐。加酸量控制在高压釜排料时,游离酸最低 浓度约为?硫酸。向酸化槽中通人空气,以便除掉二氧化碳。在破矿车间处理氧化矿时,为了维持高压 浸 出车 间 操 作 正常,需备有足够的物料。所以酸化槽也做缓冲槽用。矿浆在一组三个喷射器 中预热到9,热源是高压釜卸料到 闪蒸器中释放 的直接蒸汽。三个喷射器 的内径为?&)、高?&(),系碳钢设备,内衬耐酸砖,并装有三个喷射盘,使蒸汽和矿浆充分接触。每个喷射器 的底部起级间料液 泵 的泵箱作用。这样,在第一及第二个喷射器间构成一个单级操作 泵,在第二 及第三 个喷射器间构成二级泵。高压喷射器 的3第三个5的产物用两 台%!(=7 7型矿浆泵输送到高压 釜中。每台%!(泵可输送约 78 所需物料到高压釜中,当 一台泵 由一于阀门维修或其它原因停止运转时,第二台泵以最快速度继续运转。所以有计划地停泵不影响工厂的有效工作时间。两台%!(泵并联运转被认为是提高工作效率的 最佳方案。高压 釜的直径为&()、长为9 6&+),由碳钢制成,内衬有五 层 7(玻 璃纤维及两层由6七!。公司提供的 5,操作方便。在高温及高压 下,4 用 于同时控制流量、压力以 及喷射器的物料界面。设备结构材料表?列出!厂及%(/;就:!厂高压浸 出中湿法部分的设 备材料。最初%(/;+衍:!厂用的氧 气 喷射管是用/丁+#!/(4?3为耐蚀 镍基合 金5制 造的,它的最长使用期限为一周。后来采表?!厂及%(/;+七:。厂高压 浸 出系统中设备结构材料,!:公司听属%(/;+#:!厂3?&75,。!:公司所属!厂3&75浓 密机酸化 缓冲槽酸化 缓冲槽搅拌器喷射器带涂层碳钢氯丁基橡胶诫丁基橡胶耐酸砖%型灰泥高铬铁高压釜外壳连接管高压釜搅拌器的轴高压釜搅拌器的叶轮闪蒸槽的器壁闪蒸槽的阀体闪蒸槽的闸 板闪蒸一喷射蒸气导管4444五9耐酸砖;()!#+(灰泥=!/)?合金9%;!9?9%;!+耐酸砖合金抗拉球墨铸铁镀钨 铬钻合金 碳钢耐酸砖%型灰泥 (!/?%型灰泥+#!/(?4陶瓷!/(合金体门膜泵阀泵隔不锈钢不锈钢不锈钢冷却器料液泵冷却器外壳冷却管中和槽中和槽搅拌器高压釜排料值,不需要酸化钦?74一9不锈钢氛丁基橡胶碳钢 9不锈钢氯丁基橡胶氯 丁基橡胶9&?一?&7 9 9 9高铬铁碳钢 9 压压压高低中不诱钢用(!/?3为铬镍铁合金5合金,使用期限 至少延长到9?周。现在改 用 另一 种合金,=!/)?,其使用寿命 为个月。为了使高压浸 出操作顺利的进行,搅拌桨的设计也很重 要。轴流式搅 拌桨的末端速度不大于&()+,速度较快时,由于挤压作用引起桨叶后部迅速磨损。为了保证氧气由气相溶人矿浆中,使硫化物中的硫氧化,控制末端速度是很重要 的。%(/;+#:!厂 的经 验表明,容器 的操作 总压 力和氧分压对氧化速度的影响比叶轮末端速度的影响大。在搅拌桨的设计 中,衬砖以 上 的叶 轮高度也很重 要,最佳高度为一个 叶轮直径的数值。这一高度足 以防止矿浆沉降,并且也不会造成叶轮 下面的衬砖磨损太快。97七;的工厂,意味着可节省牙百万美元左右。其它需要特殊结构材料的设备是泵,酸法流程中使用的泵,其价格为碱法流程的两倍。例如,为输送矿浆进人高压高温反应釜中,所用 的增压泵的泵体,碱性系统 可用 铸铁,而酸浸 系统需用几4 3一种合金钢5材料。表列出建设高压浸出车间的 投资分配概况。这些费用不包括磨矿及4的费用,主要花费在高压釜、喷射器、闪蒸器 以及与这些设备相连的管道和阀门,管道及 阀门的费用归在进口材料费中。表酸法高压浸出系统的投资费细目投资费表列出 了处理量为9 7七;的 金加 工厂的有关各项投资费用。但必须谨慎使用这些数据,因为各种 因数,即地理位置、焙烧时气体的净化程度以及氧气费用等是计人 投资费 中还是计入专门操作费中,都能 明显改变它的经济性。这 些数据是近年内从实际建厂和操作中得到的经验基础上估算出来的。厂房改造2一房的辅助设施泵房、酸化丁序、中和工 序9&9高压釜、喷射器、闪蒸槽?冷却塔9建筑附属设施9工程、采购及建设管理99 相当清洁的厂房不包括以前的辅助设施供分批磨矿及试剂配制的备用部分包括锅炉 及水处理冷却矿浆,供42】在?个月内由于附属建筑增加的费用建设时的工程处理氛计9 7 7&7表处理量为97七;金加工厂 的投资费工厂类型加 拿大元3百万,氧化物矿石高压碱浸 吏 兴烧高压酸浸 7碱性高压浸出流程中的阀门和管道,通常是不锈钢材质,其费用约 为 每公斤美元。而酸性高压 浸出时,大部分要求进口的节道材料,如?7_合 金 及钦,每公斤价格 分别 为9 美元和 9 7美元。另外,如上 所述碱性高压 浸 出流程不需要中和 过 程,对规 模 为操作费表及表对!和%(/;+七:!两 个工厂的操作费用、预算作了详细对比。应当指出的是,!厂已正常运转了两年,而%(/;的:!厂 于9,(年月开 始运转,所以,后者由于仍处在积累经验中费用较高。然 而,统计资料表明,酸法流程的操作费用较高。!,及%(/;就:!两个0 1 1均用丙烷加热水,产生蒸汽加热高压 釜,丙烷的费用比顶算值芍,这是由于硫化物中的硫低于设计值一般情况下,硫 化物中硫的氧化所产生的热就能满足高庄釜所需的热量。另外,包括伊拉克及科或特在内的政治危机使丙烷的价格提高一倍。矿石中硫化物的硫含量明显地影响燃料费用。矿石中每百分之一的硫氧化约 释放 出招?&,2热量。每 加仑3美国5丙烷约放出?&?2热量。所以,98 硫3硫化物所含5相 当于?加 仑 3&衍:!厂,维修费高于 预算值,这是高压浸 出操作在刚投产时的特点,当操作熟练后,维修费顶计下降。!厂 的情况也 如此。表,:公司所属(/厂碱法高压浸 出的设计指标和生产统计设备布局及改进在盯 及%(/;+比:!厂,为便于操项目设计值679?7年6月至今平均处理量3#;5金 的回收率385硫化物中硫含量385费用&3美元#5劳动力试剂及 氧气维修费加热用丙烷费电力费总计每盎司黄金的生产费用3美元盎司567一6澎曦渔卞.?&?&7 79。?。了?&9 67&6&67即2内月了,97口介9声八曰9?&9?99 6&,这些费用仅为高压浸出系统的费用表,!:公司所属%(/;+七:!厂酸法高压浸出的设计指标和 生产统计项项目目设计值值9?。年第三季度度平平均处理量3#;5 5 59 7 7 79 金金的回收率385 5 56一”。6”硫硫化物 中硫含量385 5 59一9&费费用&3美元#5 5 5?&?&66 6 6劳劳动力力6&6 6 6&?试试 剂及氧气气?&?&?维维修费费9&?,6 加加热用的丙烷费费&7 7 7 7?。电电力费费9?&?9?总总计计计计每每盎 司黄金的生产费用用9?&?9 9?3 3 3美元 盎司5 5 5 5 5 5 5平均处理量3#;5金的回收率385硫化物 中硫含量385费用&3美元#5劳动力试 剂及氧气维修费加热用的丙烷费电力费只只二二二二二二兰士士卜一号一,卜一碌碌下下下下下下进进进进1 匕匕卜卜一?州州.&了了&翻翻&匕匕/匕匕匕?,?巨1 1 1 1 1真真真二盘盘 么么丁丁涵5画画址址址上上口口口口口口口口口口口口口 同同&一,一司司5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 /洲洲洲洲洲洲洲5 5 5下月卜一一卜卜吐2&口&9 9 9门门、这些费用仅为高压浸出系统 的费用图%(/;(#:!高压浸 出车间的平面及 断面布置图作人员的操作控制和易于维修,在设计时,对设 备的最合理布局问题给予 了充分注 意。图是达到上述 目的所作的主 要 设 备 的布局。高 架 吊车离所有的主 要设备如 高压釜 的搅拌器 和%(。泵等都很近,这 样 在 定期维修时 可 以实 现快速的 检修。自从这 两 个厂投产以来,由于设备的改苍,已使费用降低,并缩短了维修的停工时间,有利 于操作人员的控操控制 及 安 全。!3一 厂在过 去 的两年内,其利用本已从设计指标 的肠8提高到?78 以上。也就是,在 这 段时间内高压签延一长工作约9二戈,意味着年收入增加约。百万美元。表详 细 介绍 了两 个工厂的 重大改进。表!.及%;+廿众!高压 浸 出系统试运转后的改进改进说明进人到喷射器中的蒸汽%!(泵 的隔膜破损3与高压釜相连的柱塞泵5压力温度界面的控制&3喷射器5最初从每个闪加池释放 的 燕汽回以喷 射器的 矿浆甲,使热 狱的吸收达 到 最大,但是,冷矿浆 引起道汽 的冷却孔/呀.爆,从而 引起设务的州 烈振.一扮。将 么汽进人喷射器 的位置移到 矿浆界 面以 上,使之冲击矿浆表面%/。泵的隔膜工作寿命为一 天,每次换归弓,四张隔脱从花费。美元,这是工厂一笔可观的费用。在%(泵9引进 了压力降腿设计,仗隔膜局部温度从9 7降至97,使 用寿命提高到9?天以上。3在%(/;从:司一采城改进 的压力降腿的设计,使温度降低至 6以下,隔膜的使用寿命超过个月5&原来三个喷射器中每个容器 的每个参效都是单独控制的,但由于界而拱 不稳定最初用这种一方式操作是不 可能的,所以将喷射 闪燕操作2雏元必成两段。咬射器的界面控制得到改善,便于用串级控制回路进行操作。这样 将两个扣二、联的控制回路结介在一起,第一个回路是界面控制9器,它给第二个控制回路输出一个设定位,第二个回路是山匕磁流虽计反锁的、认 控 制器,以便调节泵的速度。流里控制器由丁对 压力变化 比界面控 制裸反应快,因角能控制界面史加稳定。采用与泵相连接的排料节流于控制.。.,这样不助、二克服.、山线。匕巧交平滑的控月、泵运转.;遇望鲤竺奎竺丝竺铡111、11111111111111一变速传动装 置3喷射器加料泵5安装在为喷射器供料的各段离心泵上,这样在起秘时流量更为稳 定高压釜的安全阀卜矿浆冷 却器十原来采用安全睽,后面加上安全阀,这样最多能维持9 7 天就需要高压釜减压,使高压釜 利用率低。这个设备改成充满水的“”形管,再加上安全阀,使用寿命预计为9?个月,已在 其它作业中得到证实定速 加料泵 改为变速 加料泵,有助于控制温度并减少管道的堵塞。另外,在 管道的前面安装筛网,使管道不易被砂 子堵塞,因为堵塞会造成4过程中温度升高,从而提高了氰化物的温度!厂%(/;+#:!厂结论用高压 浸 出法处理硫化物 金矿时,其 投资及操作费用约 为处理氧化物矿 石的?一倍。当矿石的处理量 为9 7 7一?77叽;时,处理 氧化矿的操作费用为6一柑美元 ,叮处 理 硫 化 矿的操作费用 增 加 到9一?美元八。费用增高主要是由 于酸、石灰、氧气的费用及高压釜 必要 的维修费。另外,由于流程中配备了附属工序,也增加了投资 费用。这 些工序所用的设备结构材料多 为相当娜贵的进日材料。因此,硫化物矿石中的品位 必须 明显 高 于城化物矿 石 的金况,位,才能使仁5维于午去。?湿法冶 金9?年第?期用纯碱焙烧、一浸出法从白钨矿精矿中提取钨&二。等研究了用纯碱焙烧一浸出法处理白钨矿精矿。把碳酸钠掺人浸出剂,从而成功地消除了浸出时 白钨矿从钨险钠溶液中返沉。把浸出残法经简单的粒度升离,使粗、准级3一卜林)5返 回使用,可迸一步提高钨的回收率。基本情况主要含钨矿物是白钨 矿34.5和黑钨矿3处5。这 些矿石通常是低品位的37&9一7&#8。5,在进一步加工 之前,必须 用物理富集法 浓集,以获得可用的 各种钨产品。一股 是 生产两 种 品位的精 矿,即一种含 七8 以上.。在目前的 工 业实践中,采用 了四种提取方法“,3见 图95。最常见的处理高品位 白钨矿精矿的方法是用盐酸浸出,而 用 碱浸 法来处理同样品位的黑 钨精矿。对 于低品位白钨精矿,总是用纯碱加 压 浸煮 法,而 用 纯 碱焙 烧一浸 出法处理同样品位的黑 钨精矿。一朋!#最近提 出钨和铂的 电位一图,并解释了上述过程中每一 关键步骤的 可能性。一个重 要因素是4的稳定区,这个范围大约 为一9连,比泌认厂7或的 宽 得多。当进行纯碱焙烧一浸出法的后工序时,达就弓起白钨矿会由于返沉而损失,使得该法变得不适 用 于处理白钨矿精矿。但当溶 液中掺人活度为9的溶解的碳 酸盐时“,白 钨矿的稳定区 明显变狭。本研究的 目的是,为了确 定在纯碱 焙烧一浸 出法3一种用来处理 低品位精矿的方法5中,白钨矿是否可以变成可 溶的。实验材料含#8。的 白钨矿精矿是从印度的卡 纳塔克帮 的工加以金矿有限公 司获 得的。用干筛法获 得本研究所需各种粒度。用标准 纯度的化 学药品4.和44.作试齐 吐。在温度保持士之内的马弗炉中的不锈钢琳拐中焙烧精矿样品。在用 磁力搅拌器搅拌的 玻璃 反应器 中进行浸 出试验,浸 出设备的温度保持在士9之内。用钨一钒磷 酸,作指示剂,用 比色法分析钨。在!厂,硫化物矿 石中金 的 品位低于&7?八,但是由 于硫化 物矿石处在 氧化物矿石的表层,实 际上是露天矿的复盖层,不需要 另外采矿费,仅需加工费,所 以高压 浸 出法仍是经济的。参考文献3略5章慧英译自2?,9 一9?39?95夏德长校