高砷高铁金矿的化工冶金提金及综合利用方法

摘要

本发明是一种高砷高铁难选冶金矿，提取黄金并砷铁综合利用的化工冶金技术。其工艺步骤为：将粉碎后的高砷高铁金矿在堆浸槽中，用完全反应所需计算量的分解剂硫代硫酸钠、铵化碱性剂硫酸铵与促进催化剂漂白粉配料混匀，形成所需浓度的浸取液，对矿物进行循环喷淋浸出。达到含金浓度的浸取液进入置换工序以铝丝置换提金，渣用控制量的清水喷洗后作为砷铁精矿出售或后加工为砷化工产品及铁产品出售。海绵金铝丝进行蒸铝、撇渣炼金制得黄金产品。母液达标循环使用。本发明工艺简洁易行，成本低，回收率高、综合利用好，特别是避免了传统火法或湿法的砷之严重污染及渣的遗留问题。很好地解决了高砷高铁难选冶金矿的资源利用问题。

说明书

说明书摘要

本发明是一种全湿法处理高砷高铁难选冶金矿，提取黄金并砷铁综合利用的化工冶金技术。具体涉及对矿物中与砷化物（主要成份为毒砂）及黄铁矿以微细粒状态包裹于其中，或赋存于毒砂及黄铁矿的单晶体中的用传统方法难选冶的金，进行无毒化污染的高效提取金的方法。本发明工艺步骤为：将粉碎后的高砷高铁金矿在堆浸槽中，用完全反应所需计算量的分解剂硫代硫酸钠、铵化碱性剂硫酸铵与促进催化剂漂白粉配料混匀，形成所需浓度的浸取液，对矿物进行循环喷淋浸出。达到含金浓度的浸取液进入置换工序以铝丝置换提金，渣用控制量（下次配浸取液量）的清水喷洗后作为砷铁精矿出售或后加工为砷化工产品及铁产品出售。海绵金铝丝进行蒸铝、撇渣炼金制得黄金产品。母液达标循环使用。本发明工艺简洁易行，成本低，回收率高、综合利用好，特别是避免了传统火法或湿法的砷之严重污染及渣的遗留问题。很好地解决了高砷高铁难选冶金矿的资源利用问题。

高砷高铁金矿的化工冶金提金及综合利用方法。

技术领域

本发明属于一种处理难选冶共生矿的化工冶金技术，具体涉及对高砷高铁难选冶金矿的无毒化污染的综合处理方法。 

技术背景

开发处理高砷高铁金矿，是目前矿冶界的难题，其难点在与金于砷化物（主要是毒砂）以及黄铁矿关系非常紧密，金往往以微细粒状态包裹在其中，或赋存于毒砂及黄铁矿的单晶体中，使其难以用重选、浮选、磁选等方法使其分离富集。一般的和传统的火法或湿法处理，不但回收率很低，而且砷的毒化污染也令人生畏：若对其进行火法处理或活化焙烧，空气中砒霜（氧化砷）的毒化污染不可避免；而采用湿法处理，溶液中的砷化氢及亚砷酸根的毒化也难于处理和避免。 

近年发现的越来越多大量的高砷高铁难选冶金矿，急待有效无毒化污染的工艺技术开发利用。应用独到而先进的化工冶金技术，让黄金有效破解进入溶液的同时，将砷和铁组合成更紧密的难溶化合物留于渣中，再从金属中置换提金，从渣中后续处理利用砷和铁制得相应的产品。不但从技术上根本解决了高砷高铁难选冶金矿的黄金分离提取问题，而且有效地避免了砷的毒化污染，更进行了全面的综合利用，对提高此类矿物的经济效益和社会效益，有着明显的积极进步意义及显著的经济效益和社会效益。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高砷高铁金矿的化工冶金提金方法，它可以将高砷高铁金矿中的砷、铁化合物“打开”，让金有效地进入溶液，置换分炼制得黄金产品；而砷和铁重新组成难溶复盐，以砷和铁的精矿利用；母液含砷达标循环使用。 

解决本发明的技术问题所采取的方案是：在氨化碱性环境中，以硫代硫酸钠作分解剂，漂白粉作促进催化剂，使金成络离子进入溶液，让经氧化凝聚的砷、铁、钙成难溶复盐留于渣中。用铝丝置换溶液中的金为海绵金，再经蒸铝撇渣制得黄金产品。置换后的母液含As＜0.3㎎/1，达到循环使用。高砷高铁渣【LFe(OH)₃·m FeAsO₁₄·n Co₃(AsO₄)₂】作为砷精矿出售或后加工制氧化砷产品，余后铁渣烧结作炼铁原料或制还原铁粉。其原理是： 

1、硫代硫酸钠氨化碱性分解金，使其成为络合离子进入溶液

4Au+8Na₂S₂O₃+16NH₄OH→4[Au(NH₄)₄·（S₂O₃）₂]⁺¹+16NaOH

但该反应进行较为缓慢，达不到产业化要求。

2、漂白粉氧化催化深入分解金，使其快而彻底地成为络合离子进入溶液，被氧化成高价的砷及铁在自身反应造成的强碱性环境下凝聚成难溶的砷、铁、钙复盐，使砷铁于“渣”中得以回收利用，母液达到排放标准（循环配浸取液用）： 

8Au+8NazS₂O₃+16NH₄OH+6Ca(OCl)₂+6H₂O

→4[Au(NH₄)·（S₃O₃）₂]⁺¹+4[AuCl]^-2+6Ca(OH₂)+16NaOH+3O₂[6【O】]

值得注意的是：由于漂白粉在碱性溶液中的分解行为是：

6Ca(OCl)₂+2OH→Ca(OH₂)+ 2【O】+2Cl^-

⑴、反应产生的新生态氧【O】,起到氧化催化硫代硫酸金络离子的生成反应，同时产生的OH^-又加强了碱性环境，进一步促进反应的快速和彻底：

4Au+8S₂O₃^-2+4【O】+4H₂O→4[Au(S₂O₃）₂]⁺¹+ 8OH^-

⑵、产生的Cl^-与Au进行又快又完全的反应生成溶液度极好的

[AuCl₃]^-2：  Au+ 3Cl^-→[AuCl₃]^-2

⑶、加入廉价的漂白粉，提取同样量的黄金，大大减少了高价硫代硫酸钠和氨水的用量

未加漂白粉前

4Au+8 NazS₂O₃+16NH₄OH→4[Au(NH₄)·（S₂O₃）₂]⁺+16NaOH

加入漂白粉后

8u+8 NazS₂O₃+4NH₄OH+3Ca(ClO)+12 H₂O

→4[Au(NH₄)·（S₂O₃）₂]^-2+4[AuCl₃]^2-+ 6Ca(OH₂)+ 16NaOH

从两个反应式比较，漂白粉的加入，减少了一半硫代硫酸钠和四分之三的氨水。

⑷、漂白粉的强氧化性，保证了砷和铁被氧化为高价而有效地沉淀 

Ca（ClO）₂+2H₃AsO₃+3Ca(OH)₂→Ca (AsO₄)↓+ CaCl₂+6H₂O

Ca（ClO）₂+2Fe²⁺+2H₂O→2Fe(OH)₃↓+ CaCl₂+OH^-

从上述反应看出，漂白粉参加的氧化还原反应，不但生成了难溶化合物Ca (AsO₄)₂而且同时生成的Fe(OH)₃可作为载体，实现砷和铁的微量深度聚合沉淀，使母液中的砷和铁都达到了排放标准

Fe(OH)₃+ AsO₄^-3+ Fe⁺³+ Ca⁺²→【L Fe(OH)₃·m Fe AsO₄·n Ca₃(AsO₄)₂】↓

    ⑸、从以上反应看出，漂白粉的加入，反应产生之OH^-有利于加强硫代硫酸钠的碱性溶金反应和三价铁离子的沉淀聚合脱出。

2、本发明用铝丝置换金代替传统的锌丝，从金的浸取液中置换金，有突出的两大优势： 

⑴、1克分子的Al可以置换1克分子的Au，而1.5克分子的Zn才可以置换1克分子的Au。

【AuCl₃】^-2+Al→Au↓+ Al Cl₃

   2【AuCl₃】^-2+3Zn→2 Au+3Zn Cl₂

⑵、由于Al的原子量比Zn小得多，Al在置换Au时比用Zn置换Au时，绝对用量就少得多（仅为Zn的28%）：（Al的原子量：27，Zn的原子量：65；置换1克分子金（197克）：需要Zn：65g×1.5=97.5g；需要铝仅为：27g×1=27g）。

⑶、历史至今，铝的市场价都比锌便宜得多，一般在锌价的85%，就目前而言，每吨1号锌价为～1.5万元，而每吨1号铝价仅为～1.3万元。 

综上三条，从经济角度看，以铝代替锌，可大大降低生产成本。 

⑷、从元素的活动顺序看，Al比Zn活泼得多，这更有利于Au的置换反应的快速与完全。 

总之，本发明在置换金时，以铝代替传统的锌，是一个多快好省的技术创新。 

3、挂于铝丝的海绵金进行蒸铝撇渣炼金制得纯度达到99%以上的黄金产品。 

4、反应得到的砷铁钙复盐可作为砷精矿出售或进行后加工制取砷化工产品和铁精矿炼铁或还原铁粉。 

5、堆浸喷淋洗水及反应达标“母液”，作为配浸取液配水循环使用。 

  

本发明的实现步骤如下：

1、高砷高铁金矿的分解浸金

⑴、矿石在鄂式破碎机中破碎为公分石，再经锤式粉碎机粉碎至40～80目，在堆浸槽中进行堆浸。

⑵、堆浸液由漂白粉、硫代硫酸钠和硫酸铵按2 : 1～3 : 2的比例配为10～30%的水溶液。 

⑶、堆浸在循环喷淋下进行，时间为72-120h. 

⑷、喷淋达到含金浓度及丢渣含金合格后，浸取液送置换工序；渣用清水喷淋洗涤（用量控制在下次配制浸取液量以内），所得洗水用作下次配浸取液；渣作为砷铁精矿出售或后处理生产砷化工产品和铁精矿或铁产品。

2、在三级循环置换槽中铝丝置换制海绵金，各分排散悬挂铝丝，让上述金的浸取液相继循环通过三级置换槽，制得黑色海绵金。 

3、将海绵金放入石墨坩埚，海绵金蒸铝撇渣炼金，置于焦炭鼓风炉上加热熔融，蒸发弃铝，多次撇渣后铸锭成黄金产品。 

本发明的有益效果是

1、创造性地进行了以漂白粉为促进催化剂，硫代硫酸钠为分解剂的铵化碱性液喷淋堆浸高砷高铁难选冶金矿，其优点有三：

①、漂白粉反应分解出的氯离子（Cl^-）本身就是一个溶金的极好试剂，使金的浸提直接、快速、彻底。

②、漂白粉反应分解出的活性氧【O】，不但极大地催化和促进了硫代硫酸金络离子的生成反应速度及反应的彻底性，而且使铁和砷都氧化为高价，使其在碱性环境中生成难溶的Fe(OH)₃· Fe AsO₄聚合物。 

③、漂白粉反应分解同时产生的氢氧根，不但加强了碱性环境，进一步促进硫代硫酸钠分解金生成硫代硫酸金络离子的反应速度加快和反应的彻底完成，而且配合分解出的钙离子及被氧化成的高价铁、砷离子，形成了Fe AsO₄· CaAsO₄·Fe(OH)₃聚合形难溶复盐，使砷和铁尽完全地滞留于渣中，实现了无毒无污染提金的目的。 

2、漂白粉的促进和催化，氧化和氯化作用,使前人提出的因反应速度慢，反应不彻底的硫化硫酸法提金不能产业化，变成了能多快好省地提取黄金的产业化工程技术。 

3、创造性地用分子量小、化合价高、市价便宜的铝丝代替传统的锌丝作为金的置换剂，极大地加快了置换速度，降低了生产成本，提高了经济效益。 

4、由于砷、铁、钙的氧化高价碱性聚合沉淀完全，使置换母液含As＜0.3㎎/1，不但达到排放标准，而且完全循环用于配制浸取液，实现了液的零排放。 

5、本发明产生的高砷高铁渣，不仅可直接作为砷铁精矿出售，而且提出了进一步后处理，生产高价值砷化工产品和还原铁粉的方案。 

6、工艺路线和工艺参数选择科学、经济、合理，实现了低成本、高效益，无污染及全面综合利用。 

综上所述，本发明为高砷高铁难选冶金矿提金及无污染的全面综合利用开辟了新途径。 

具体实施实例：

实例一：缅甸班康大型高砷高铁金矿提取黄金，伴产砷精矿。

一、  原料主要成份分析 

元素AuAsFeS含量（%）7.8326.4318.2622.13

二、工艺流程：

将粉碎后的矿料置于防腐的堆浸槽中，用漂白粉、硫化硫酸钠、氨水配合浸取液进行反复喷淋浸金。浸金完成后，浸取液在三级置换槽中用铝丝作置换剂循环制海绵金，渣以清水洗涤后收集为砷铁精矿（出售）。置换所得海绵金于石墨坩埚内蒸铝撇渣铸锭制得黄金产品，置换母液配合洗水循环用于配制浸取液。

三、工艺条件 

1、物料粒度：过80目≥95Wt%

2、浸取条件（喷淋堆浸）：

⑴、浸取剂配比：

漂白粉：硫代硫酸钠：氨水=1:2.5:2

⑵、浸取液浓度：30%

⑶、喷淋方法：机械均匀循环喷淋

⑷、洗渣要点：清水洗渣控制量为配液能用完。

    3、置换条件 

⑴、三槽分排列挂铝丝

⑵、反复循环置换

4、炼金条件

⑴、海绵金熔炼后不断搅动蒸铝

⑵、视情况撇除浮渣

四、本实例所得产品、副产品、母液指标：

1、产品：黄金：含Au99.31%

2、副产品：高砷高铁精矿（渣）：As38.32%  Fe31.21%  Ca8.22%

3、置换母液：含As0.21mg/1

实例二：甘肃陇南高砷高铁金矿提取黄金、伴产砷精矿

    一、原料主要成份分析

元素AuAsFeS含量（%）9.1418.3217.4220.83

二、主要工艺过程：

将粉碎后的矿料置于防腐的堆浸槽中，用漂白粉、硫化硫酸钠、氨水配合浸取液进行反复喷淋浸金。浸金完成后，浸取液在三级置换槽中用铝丝作置换剂循环制海绵金，渣以清水洗涤后收集为砷铁精矿（出售）。置换所得海绵金于石墨坩埚内蒸铝撇渣铸锭得黄金产品，置换因配合洗水循环用于配制浸取液。

三、工艺条件： 

1、物料粒度：过60目≥95Wt%

2、浸取条件（喷淋堆浸）：

⑴、浸取剂配比：

漂白粉：硫代硫酸钠：氨水=1:2:2

⑵、浸取液浓度：30%

⑶、喷淋方法：机械均匀循环喷淋

3、置换条件

⑴、三槽分排列挂铝丝

⑵、反应循环置换

4、炼金条件

⑴、海绵金熔炼后不断搅动蒸铝

⑵、视情况撇除浮渣

四、本实例所得产品、副产品、母液指标：

1、产品：黄金：含Au99.51%

2、副产品：高砷高铁精矿（渣）：As30.31%   Fe28.42%  Ca6.13%

3、置换母液：含As0.13mg/1

实例三、云南文山高砷高铁金矿提取黄金，副产三氧化二砷和生铁

一、原料主要成份

元素AuAsFeS含量（%）6.1821.3820.1423.32

二、主要工艺过程：

将粉碎后的矿料置于防腐的堆浸槽中，用漂白粉、硫化硫酸钠、氨水配合浸取液进行反复喷淋浸金。浸金完成后，浸取液在三级置换槽中用铝丝作置换剂循环制海绵金，所得海绵金于石墨坩埚内蒸铝撇渣铸锭得黄金产品，浸取渣以清水洗涤后送制氧化砷和生铁产品。洗水配合置换母液循环用于配制浸取液。

三、工艺条件： 

1、物料粒度：过60目≥95Wt%

2、浸取条件（喷淋堆浸）：

⑴、浸取剂配比：

漂白粉：硫代硫酸钠：氨水=1:2:2

⑵、浸取液浓度：25%

⑶、喷淋方法：机械均匀循环喷淋

3、置换条件

⑴、三槽分排列挂铝丝

⑵、反应循环置换

4、炼金条件

⑴、海绵金熔炼后不断搅动蒸铝

⑵、视情况撇除浮渣

5、浸取渣的后处理：

⑴、含As33.67%、 Fe29.13%送专门的三氧化二砷生产装置生产三氧化二砷。

⑵、生产三氧化二砷的富铁渣经烧结制团后炼生铁。 

四、本实例所得产品、副产品、母液指标： 

1、产品：黄金：含Au 99.51%

2、副产品：

①三氧化二砷：含As₂O₃ 98.12%   水份 0.38%

②生铁：含Fe 98.5%   FeO 1.13%

3、置换母液：含As0.18mg/1 。