复杂难处理金精矿提取及综合回收的基础研究与应用

摘要

目前，合理、高效、环保地开发利用难处理金矿资源已成为世界各产金国面对的主要技术问题，本文针对高铜含碳及含砷两种主要难处理金精矿，重点开展了高铜含碳金精矿添加助浸药剂强化浸出、氰尾浮选综合回收、生物氧化砷黄铁矿电化学、细菌氧化浸矿动力学及含碳高砷金精矿的预氧化提金等方面的试验研究，并在试验研究的基础上实施推广和工程化实践。
　　 高铜含碳金精矿的直接氰化浸出研究，研究了磨矿细度、浸出时间、氰化纳浓度、矿浆中溶解氧浓度和氧化铅用量等影响因素对金的浸出率和氰化钠消耗的影响，对常规浸出72 h，金的浸出率和氰化钠单耗分别为89.48％和15.58 kg/t的金精矿(含Cu2.28％)，采用20 mg/L氧溶解浓度和4 kg/t氧化铅用量强化浸出48 h，即可获得98.08％的金浸出率和5.60 kg/t的氰化钠单耗指标，试验表明:富氧添加氧化铅强化处理高铜含碳金精矿，能有效抑制铜的浸出溶解和减少或消除碳对已浸出金的吸附，降低氰化钠的消耗量，可以显著强化氰化浸金效果。
　　 对多金属含硫金精矿直接氰化的浸渣，在考虑实施生产废水零排放的基础上，采用优先混浮分离后再分别进行铜铅分离和铅锌分离的技术路线综合回收铜铅锌等有价组分，试验表明:在利用贫液调浆的氰渣浮选综合回收中，游离氰根浓度和游离氧化钙浓度降低很快，保持二者浓度稳定有利于浮选分离，同时要充分考虑氰化体系中各重金属离子及其络合物对浮选的影响，依据要回收目的矿物选取合适的药剂制度和流程，在铜铅或者铅锌分离中，优先浮铅工艺更容易实现。
　　 通过考察TCJ混合菌种生长所需的适宜温度、pH值及有害离子耐受能力，研究其生长习性表明:该浸矿菌种可在33～45℃和pH值为0.8～1.8的范围内生长，最佳生长温度和pH值为40℃和1.5，对有害离子Cu2+、Cl及As3+的耐受极限浓度为10g/L、5 g/L和3g/L，按照逐级放大的原则，重点对其耐氯能力和耐砷能力进行驯化，在金精矿氧化矿浆中TCJ菌耐受Cl-浓度的临界值是2.7 g/L，耐受矿浆中液相砷浓度的最高值为15g/L，可以处理含砷量在12％以下的金精矿，较好地提高了其活性和抗毒性能，为含砷难处理金精矿生物预氧化生产实践提供性能优良的浸矿复合型工程菌。
　　 利用线性扫描电化学测试技术，对砷黄铁矿在无菌和有菌的酸性介质中的氧化机理、电化学动力学及浸矿动力学进行研究，研究表明细菌的存在强化了阴极作用和砷黄铁矿与其它硫化矿物间的原电池效应，加速分解砷黄铁矿氧化过程产生的中间相，促进砷黄铁矿的氧化;在有菌9K培养基体系中，随着温度的升高，砷黄铁矿的腐蚀电位、阳极斜率、阴极斜率和极化电阻均降低，腐蚀电流密度增加，砷黄铁矿在温度高的体系中更容易被氧化腐蚀溶解;pH值在1.5～2.0区间变化时，砷黄铁矿电化学动力学参数变化不大，有利于细菌的生长繁殖和砷黄铁矿的稳定氧化，通过控制适宜的pH值，可以减少氧化体系中砷铁酸盐、铁的氢氧化物及单质硫的形成，提高砷黄铁矿氧化效果;电化学动力学和浸矿动力学研究表明，细菌的间接氧化机理在砷黄铁矿的氧化过程中发挥主导作用，含砷金精矿细菌氧化浸出动力学过程受固体产物层内扩散控制。
　　 通过对含碳高砷难处理金精矿细菌预氧化-氰化提金条件试验研究，优化氧化预处理和氰化浸出的工艺条件参数。对含碳高砷金精矿氧化预处理9d后，砷、铁及硫的脱除率分别达到95.77％、95.25％和86.64％，试样失重率为26.48％，氧化渣氰化浸出36h后，金和银的浸出率分别达到了95.68％和75.64％，比未经氧化预处理的金精矿常规氰化浸出72 h的金、银浸出率分别提高了78.14％和24.71％，因此细菌氧化预处理不仅可以显著提高含碳高砷难处理金精矿的氰化浸出指标，而且还会大大缩短氰化浸出周期。
　　 采用富氧添加氧化铅氰化处理高铜含碳金精矿的工业化生产实践中，金的浸出率由常规氰化的88.56％提高到97.53％，氰化钠单耗由常规氰化的19.86 kg/t降到11.68 kg/t，在提高技术经济指标的前提下，有效生产能力由常规氰化的53.19 t/d提高至72.8 t/d，证明该工艺能有效提高金的浸出率，降低氰化钠单耗，缩短浸出时间，扩大生产能力。
　　 氰渣浮选综合回收生产实践表明，利用浮选的方法综合回收氰渣中铜铅锌是可行的，适宜的作业条件下能够生产出合格的精矿产品，但必须根据氰渣的特性及成分组成，充分考虑各组分受氰化物抑制程度的差异，选择适合的浮选工艺，原则上采用优先浮铅工艺，同时须密切关注和控制产品中元素互含超标的问题，否则会因为杂质超标降低品级销售而大大影响产品质量和企业的效益。
　　 含砷金精矿细菌预氧化提金工程化实践表明，TCJ菌可以用来直接氧化处理含砷量高达8％的难处理金精矿，对于含砷高达21.89％的难处理金精矿，通过配入一定比例的低砷碳酸盐型金精矿，使给矿铁砷摩尔比在4.6～5.2之间，高砷金精矿的铁、砷氧化脱除率分别由6.14％和7.38％提高到89.90％和93.60％，金、银浸出率分别由64.18％和35.93％提高到97.78％和88.83％，改善细菌氧化和浸出效果显著。
　　 本论文的研究为高铜含碳和含砷难处理金精矿的直接氰化浸出和生物预氧化一氰化浸出提供了理论和技术上的指导。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 难处理金矿石的研究现状与发展

1．1．1 难处理金矿石概念的界定

1．1．2 难处理金矿石难选冶的原因

1．1．3 难处理金矿石的特性及类型

1．1．4 难处理金矿石的主要处理方法

1．2 含砷难处理金矿氧化预处理的研究现状与发展

1．2．1 焙烧氧化法

1．2．2 热压氧化法

1．2．3 化学氧化法

1．2．4 生物氧化法

1．3 生物氧化预处理技术在难处理金矿石处理上的应用

1．3．1 BIOX工艺

1．3．2 BacTech工艺

1．3．3 MINBAC工艺

1．3．4 Newmont公司的细菌氧化堆浸工艺

1．3．5 Geobiotics工艺

I．3．6 CCGRI工艺

1．4 金的氰化浸出技术进展

1．4．1 氰化浸金的原理

1，4．2 氰化提金工艺的发展

1．4．3 氰化提金新技术

1．5 高铜铅含碳金精矿浸出及综合回收的技术现状与进展

1．5．1 焙烧预处理后综合回收

1．5．2 湿法冶金综合回收技术

1．5．3 氰化浸出尾渣综合回收

1．6 本研究的意义及内容

1．6．1 选题的意义

1．6．2 研究方法和内容

第二章 高铜含碳金精矿的直接氰化浸金研究

2．1 前言

2．2 试验原料及研究方法

2．2．1 试验原料

2．2．2 试验设备及药剂

2．2．3 试验研究方法

2．3 试验结果

2．3．1 高铜含碳金精矿常规氰化浸金研究

2．3．2 高铜含碳金精矿强化氰化浸金研究

2．3．3 分析讨论及强化浸金机理探讨

2．4 本章小结

第三章 含砷难浸金精矿生物预氧化细菌的培养与驯化

3．1 前言

3．2 试验材料和研究方法

3．2．1 试验材料

3．2．2 试验器材

3．2．3 研究方法

3．2．4 测定及分析方法

3．2．5 指标计算公式

3．3 研究结果及讨论

3．3．1 TCJ菌生长习性研究

3．3．2 浸矿细菌的驯化

3．3．3 浸矿细菌抗砷机理分析

3．4 小结

第四章 生物氧化砷黄铁矿电化学及浸矿动力学研究

4．1 前言

4．2 试验材料及研究方法

4．2．1 试验材料

4．2．2 试验器材

4．2．3 研究方法

4．2．4 测定及分析方法

4．3 研究结果及讨论

4．3．1 细菌氧化砷黄铁矿机理探讨

4．3．2 细菌氧化砷黄铁矿电化学动力学研究

4．3．3 含砷金精矿细菌氧化浸出动力学研究

4．3．4 小结

第五章 含碳高砷难处理金精矿细菌氧化-氰化浸出研究

5．1 前言

5．2 试验原料及研究方法

5．2．1 原料性质

5．2．2 试验设备及试剂

5．2．3 试验研究方法

5．2．4 测试及分析方法

5．2．5 指标计算公式

5．3 试验结果及讨论

5．3．1 含碳高砷难处理金精矿常规氰化浸金研究

5．3．2 含碳高砷难处理金精矿细菌预氧化研究

5．3．3 细菌氧化渣氰化浸出试验研究

5．3．4 含碳高砷难处理金精矿细菌预氧化-氰化浸金研究

5．4 小结

第六章 氰渣浮选综合回收试验研究

6．1 前言

6．2 研究方法

6．2．1 试验矿样

6．2．2 试验设备及试剂

6．2．3 试验研究方法

6．2．4 试验研究方案的确定

6．3 试验结果及讨论

6．3．1 优先混浮分离试验

6．3．2 铜铅分离浮选试验

6．3．3 铅锌分离浮选试验

6．4 小结

第七章 高铜含碳及含砷金精矿提金技术工程化实践

7．1 高铜含碳金精矿直接氰化提金工程化实践

7．1．1 富氧浸出工艺体系的建立

7．1．2 富氧添加氧化铅直接氰化浸出实践

7．2 多金属金精矿氰渣综合回收工程化实践

7．2．1 氰渣综合回收浮选工艺扩建

7．2．2 氰渣综合回收生产实践

7．3 含砷金精矿细菌预氧化提金工程化实践

7．3．1 细菌氧化生产工艺流程

7．3．2 细菌氧化生产工艺参数及自动控制

7．3．3 细菌氧化提金工艺生产实践

7．4 小结

第八章 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果