DOC《富氧底吹造锍捕金工艺研究》

富氧底吹造锍捕金工艺研究 曲胜利1,2,董准勤2,陈涛2 (1.

东北大学 沈阳 110004;

2.山东恒邦冶炼股份有限公司,山东烟台 264109) 摘要:采用富氧底吹造锍捕金工艺处理复杂含铜、高砷金精矿,以提高金、银的回收率,减少废水、废渣的排放.研究影响造锍熔炼过程中金、银走向和在冰铜中富集程度的因素,并调整造锍熔炼工艺指标,降低炉渣中有价元素的损失. 关键词:富氧底吹;

冰铜;

捕金;

金精矿;

块煤;

Fe/SiO2 中图分类号:TF831;

TF811 文献标志码:A 文章编号:1007-7545(2013)06-0000-00 Study on Gold Collection in Matte with Oxygen Enriched Bottom Blowing Smelting Process QU Sheng-li1,2, DONG Zhun-qin2, CHEN Tao2 (1. Northeastern University, Shenyang 110004, China;

2. Shandong Humon Smelting Co., Ltd., Yantai 264109, Shandong, China) Abstract:Gold was collected in matte from refractory gold concentrate with copper and high arsenic bearing by oxygen enriched bottom blowing smelting to improve gold and silver recovery rate and reduce discharge of waste water and residue. The effects on distribution of gold and silver in matte and slag, and enrichment degree of gold and silver in matte were investigated. The technical index of matte making was adjusted and the loss of valuable metals in slag was reduced. Key words:oxygen enriched bottom blowing;

matte;

gold collecting;

refractory gold concentrate;

block coal;

Fe/SiO2 据统计,世界现在黄金储量中2/3以上为难处理矿,而且目前1/3的黄金产量来自难处理矿[1].对含铜、铅、锌、砷、碳等难处理金精矿,传统黄金生产工艺未能很好地开发利用.这已成为制约我国黄金工业发展的重要因素.目前,世界上处理复杂金精矿的方法主要有[2-5]:微生物浸出法、化学氧化法、压热氧化法、氧化焙烧法和微波焙烧法等.在我国有的方法虽已投产,但综合利用和经济效益不理想,或在低水平状态下运行.本文采用富氧底吹熔池熔炼造锍捕金工艺处理此类复杂金精矿.在冶炼过程中,不会产生大量废水,实现了多种有价元素的综合回收利用,金、银等贵金属的回收率都超过97%.

1 试验部分 1.1 原料 将来自不同矿源的金精矿和铜精矿进行混配,混合均匀后检测结果表明,混合矿含Au 17.40 g/t、Ag 504.80 g/t,其余元素成分(%):Cu 16.

10、S 25.

23、Fe 27.

12、SiO2 5.

84、CaO 1.

72、Pb 1.

81、Zn 2.

07、As 1.

12、Sb 0.

66、Bi 0.

07、Ni 0.03. 1.2 试验原理 富氧底吹熔池熔炼 造锍捕金 就是利用冰铜及铜为金、银优良的捕集剂[6],在火法炼铜过程中将复杂金精矿与低品位铜精矿进行混合配矿,保证铜含量在适度范围内,经过氧气底吹炉熔炼,生成铜锍[7],在氧气底吹炉底部高速氧气搅动下,铜锍反复冲洗上部熔体,从而使绝大多数贵金属溶解到铜锍中,完成造锍捕金过程.铜锍经过吹炼、精炼、电解后从阳极泥中回收贵金属,可以实现97%~99%的贵金属回收率. 1.3 工艺流程 富氧底吹熔炼处理复杂金精矿的工艺流程如图1所示.富氧底吹炉规格[8]为Φ4.4 m*16.5 m,炉底中心线上分布6支氧枪供氧,富氧浓度75%,氧料比130 m3/t,氧压约~0.5 MPa,空气压力~0.65 MPa.混合精矿通过给料机入炉,每小时处理复杂含铜金精矿60 t.炉温控制在1

180 ℃左右,若炉温不稳定可配煤提温,炉渣性质通过加熔剂调控. 收稿日期:2013-04-18 作者简介:曲胜利(1966-),男,山东烟台人,高级工程师,博士研究生. 图1 处理复杂金精矿工艺流程图 Fig.1 Process flow diagram for treating refractory gold concentrates

2 结果与讨论 2.1 块煤对冰铜成分的影响 在造锍熔炼过程中,块煤的加入量对熔炼产出冰铜品位影响很大.正常情况下,底吹炉熔炼时加入块煤的主要目的是为了还原,大部分块煤浮在渣层上依靠熔池上方的过剩空气进行燃烧.计算表明[9],燃烧1 t块煤所需空气量与熔炼10 t精矿相当,因此,改变块煤的加入量将对冰铜品位造成影响.在保持精矿配比不变的情况下,块煤加入量对冰铜品位的影响情况见表1. 表1 块煤加入量对冰铜成分的影响 Table

1 Effect of block coal dosage on composition of matte 块煤加入量/(t・h-1) Cu/% Au/(g・t-1) Ag/(g・t-1) Fe/% S/% 0.3 45.65

63 1

856 24.67 25.75 0.6 48.79

76 2

103 23.23 24.44 0.9 46.88

59 1

942 26.31 23.20 1.2 43.01

54 1

823 29.62 25.33 1.5 39.62

43 1

732 31.47 26.42 由表1可知,冰铜品位随块煤加入量增加而增加,当块煤加入量超过0.9 t/h,冰铜品位开始下降,而冰铜中铁含量在逐渐增加.冰铜中贵金属的含量随铜品位的升高而上升.随着冰铜中铁含量的增加,贵金属含量下降,特别是银含量下降较为明显,这是由于FeS对金、银的溶解力弱于Cu2S,在熔炼过程中,银形成大量的Ag2S存在于冰铜相中. 2.2 块煤对渣性的影响 铁和硫在富氧底吹熔炼炉中强氧化气氛下的脱除率较大,部分铁被氧化成Fe3O4,通常加入石英石造渣以避免炉渣恶化.加入一定量的块煤也可以进一步降低渣中Fe3O4的含量,预防泡沫渣的产生,并改善炉渣的流动性.但块煤加入量不宜过大,否则会使冰铜品位下降,而且块煤燃烧后产生的煤灰还会使炉渣的流动性变差.按0.6~1.5 t/h的速度向底吹炉加入块煤,每隔1 h对炉渣成分进行检测,结果见表2. 表2 块煤加入量对炉渣成分的影响 Table

2 Effect of block coal dosage on composition of slag 加块煤时间/h Fe/% SiO2/% CaO/% Fe/SiO2

1 43.31 22.44 2.08 1.93

2 41.50 23.58 1.71 1.73

3 41.08 25.36 2.32 1.62

4 37.41 25.98 2.95 1.44

5 33.06 26.03 3.13 1.27 从表2可以看出,块煤的加入会导致炉渣性质的急剧变化.当块煤加入量高时,由于煤灰大量进入炉渣,导致炉渣中SiO2明显增加,铁含量逐渐降低,Fe/SiO2急剧下降,炉渣性质恶化. 2.3 氧化钙对冰铜成分的影响 在炉料中加入氧化钙能够改善炉渣的性质.在熔体中,氧化钙可使硅酸亚铁、磁性铁还原,促使Cu2O・SiO2和Cu2O・Fe2O3氧化态铜的分解,使渣含氧化态铜含量减少,并降低渣中铜的溶解损失,使渣含硫化态铜损失降低.氧化钙还可以降低炉渣密度和黏度,有利于冰铜和炉渣的分离.在其他条件不变的情况下,氧化钙用量对冰铜成分的影响结果见表3. 表3 氧化钙对冰铜成分的影响 Table

3 Effect of calcium oxide dosage on composition of matte CaO/% Cu/% Au/(g・t-1) Ag/(g・t-1) Fe/% S/% 1.5 44.65

59 1

825 24.67 25.75 2.0 46.23

68 1

963 26.23 25.95 2.5 46.68

73 1

852 23.31 24.44 3.0 42.62

66 1

795 28.62 27.62 3.5 41.03

45 1

750 29.47 28.43 由表3可知,冰铜品位随着氧化钙用量的增加发生小幅变化,当氧化钙加入量为混合量的2.5%时,冰铜品位及贵金属含量都达到最大值,超过2.5%后,冰铜品位及贵金属含量有所下降,铁含量不断增加,造成冰铜对贵金属的溶解能力下降.考虑到氧化钙含量过高所带来的不利影响,氧化钙加入量应控制在2.5%. 2.4 Fe/SiO2对熔炼过程影响 铜渣Fe/SiO2对炉渣性质和冰铜成分影响较大.当炉渣中铁含量一定时,Fe/SiO2越大,则炉渣中SiO2越小,熔炼过程中产生的渣量小.而当Fe/SiO2大时,将导致炉渣性质恶化、渣锍分离条件变差、渣中铜的机械夹杂增多,因而使渣含铜明显升高. 根据FeO、SiO2与炉渣的密度值可知,增加FeO含量会显著增加渣的密度,但可以降低酸性炉渣的黏度以及调整炉渣熔点.如果生成Fe3O4就会增加炉渣黏度,不利于铜渣分离.相反,提高SiO2含量则有利于铜渣分离,但会增加炉渣的酸度和黏度. Fe/SiO2的选择要综合考虑产渣量、熔剂消耗和渣含铜,应以铜的绝对损失和铜的周转循环量最少为好.在其他条件不变的情况下,Fe/SiO2对冰铜成分的影响结果见表4. 表4 Fe/SiO2对冰铜成分的影响 Table

4 Effect of Fe/SiO2 on composition of matte Fe/SiO2 Cu/% Au/(g・t-1) Ag/(g・t-1) Fe/% S/% 1.93 44.36

65 1

933 24.67 25.75 1.73 45.37

79 2

119 23.23 25.95 1.62 46.59

72 2

037 26.31 24.44 1.44 45.68

62 1

939 28.69 27.62 1.27 44.72

44 1

858 30.38 28.34 由表4可知,炉渣的Fe/SiO2直接影响冰铜中各组元的含量,冰铜品位随Fe/SiO2的提高而升高.当Fe/SiO2为1.73时,冰铜品位为45.37%,此时金、银含量达到最高,冰铜中铁含量也最低.随着Fe/SiO2增加,炉渣性质恶化,炉渣中Fe3O4的含量会增加,渣含铜也会不断增加,最高达8%;

其次还会促使炉瘤和隔层的生成,最终导致炉子发生故障;

另外,生成的Fe3O4还能与FeS与SiO2反应产生SO2,当SO2从渣层溢出时就会对熔渣有搅动作用,从而影响铜渣分离,增加铜在渣中的损失. 在富氧底吹造锍熔炼过程中, 氧气底吹 吹的是冰铜层[8],因此总有FeS的存在,故不会大量产生Fe3O4.为防止产生泡沫渣,Fe/SiO2应控制在1.5~1.9.

3 结论 1)块煤的加入可以提高炉温并对冰铜及炉渣成分产生影响,加入少量块煤可以改善炉渣性质,块煤用量过多会导致冰铜品位下降,冰铜中金银含量降低.因富氧底吹熔池熔炼完全自热,加入块煤通常是用于调整渣性. 2)氧化钙可以改善炉渣性质,使金、银更多地富集到铜锍中,降低金、银以机械夹杂损失进入炉渣中,氧化钙加入量应控制在2.5%. 3)富氧底吹熔炼炼铜合理的渣型Fe/SiO2为1.73,可以保证渣含铜降到最低,减少铜及金、银损失. 参考文献 [1] 李俊萌. 难处理金矿石预处理方法研究现状及其发展趋势[J]. 稀有金属,2003,27(4):476. [2] 朱长亮,杨洪英,王大文,等. 含砷含碳双重难处理金矿石预处理方法研究现状[J]. 中国矿业,2009,18(4):66-69. [3] 崔永霞,沈艳. 难处理金矿石提炼技术研究进展[J]. 黄金科学技术,2007,15(3):53-56. [4] 李云,王云,袁朝新,等. 提高含砷金精矿两段焙烧焙砂中金浸出率的研究[J]. 有色金属(冶炼部分),2010(6):33-36 [5] 李大江. 含砷金精矿的酸性热压氧化预处理试验[J]. 有色金属(冶炼部分),2011(8):28-31. [6] 陈国发. 重金属冶金学[M]. 北京:冶金工业出版社,2007:11-12. [7] 陈景. 火法冶金........