从含金含铁硫化物矿当中回收黄金的工艺

摘要

从难熔的含有硫化物的含金铁矿中提取黄金的工艺过程包括：提供一种新鲜进料的和从后续的加压氧化步骤中而来的氧化过的固体的含水供料矿浆。供料矿浆具有的矿浆浓度范围大约是按重量计30-60％。矿浆在温度约为120-150℃，总压力约为360-6000KPa的情况下进行加压氧化处理，以生产出氧化的固体矿浆，使氧化过的固体的一部分回送到供料矿浆中再循环，并从其余的氧化固体中回收黄金。

说明书

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本发明涉及的是从难熔的含有硫化物的含金铁矿中，例如矿沙或浓缩物中回收黄金。

众所周知，已改进了用氰化法从难熔的含金硫化物中回收黄金的工艺，如果原料首先经过加压氧化处理，则可以从含金原料中释放出黄金，其实例见于美国专利号2，777，764（Hedley    et    al），发表于1957，1，15。在加压氧化处理过程中，希望使硫化物形式的硫充分氧化成硫酸盐的形式，这对于有效地释出黄金是非常必要的。

硫化物存在的原料通常主要地是砷黄铁矿和（或）黄铁矿，也可以包括一定量的磁黄铁矿，以及少量贱金属硫化物，如锌、铅和铜的硫化物。在加压氧化处理时，元素硫可作为中间产物或初步的氧化产物出现，并且加压氧化处理常常是在大约120℃到250℃中进行的，更普遍的是在大约140℃到200℃中进行的，因此硫是以熔态出现。熔态硫具有很强的润湿和（或）复盖许多种硫化物的趋势，结果形成了成块的硫和未反应的硫化物，因此严重地妨碍了氧化过程和黄金的释出。特别是在连续生产的情况下，结块可能集结在它们能够保留的位置上，并集结在反应器中。另外，元素硫的出现对后面的氰化法回收黄金不利，这不仅是由于引起氰化消耗的增加，而且由于熔硫对收集的黄金具有亲合力，也有碍于氰化溶液接近黄金。

虽然先有技术曾提出过采用各种添加剂，例如在加压氧化硫化物时加入木质磺酸盐或白雀树皮以解决因熔硫引起的问题（见于美国专利号3，867，268，Kawulka    et    al，发表于1975，2，15）。但已经发现，采用这些添加剂在加压氧化含有砷黄铁矿，黄铁矿或磁黄铁矿的难熔含金硫化物原料时并不适于大工业生产，因为大量添加剂需要的费用很高。

采用提高反应温度，例如超过235℃的方法，使得元素硫更迅速氧化，可以解决某些问题，但在连续生产中是否有效是值得怀疑的。在任何情况下都采用这样高的温度是不合适的，因为设备的造价提高了。

在加压氧化处理难熔含金硫化物原料时采用的反应温度低于硫的熔点，例如低于120℃的方法，已有建议提出。实例可见于加拿大专利号1，080，481（Wyslouzil），发表于1980，7，1。但，采用这种处理方法使得砷黄铁矿，黄铁矿和许多贱金属硫化物中硫的成分氧化成不符合要求比例的元素硫，而且对许多黄铁矿出现了不反应的残留物。曾有人提出过将氧化的固体浸泡在腐蚀性溶液中以溶解和取出元素硫的建议。这也是不理想的，因为不仅添加了附加的步骤，而且也引起腐蚀液与砷酸铁和在加压氧化处理时形成的含硫含铁沉淀物起反应，并且因此得到的溶液常常含有多种硫化合物，砷酸盐，硫酸盐和可能产生的各种不饱合硫的化合物，因此要处理得到的溶液，即出现了另外的问题。

因此，本发明的目的是为加压氧化处理难熔的含金含铁硫化物提供一种工艺过程，在该过程中因熔硫出现引起的上述问题可显著减少。

本发明是基于这样的发现：将相对稳定的固体添加到难熔的含金含铁的硫化物（或者矿沙，或是浓缩物的形式）的新鲜供料中，以便至少在处理初始阶段提供相对较高的矿浆浓度，在初始阶段中，即在多室的水平压热反应器的前面反应室，系列式反应器的初级反应器，或者管状或管式反应器的初始部分中，元素硫的形成更容易出现;这样即可在加压氧化处理温度超过120℃时使熔硫引起的硫化物润湿问题和出现的结块问题得到令人满意的解决，不需保持过高的温度或加入过量的添加剂。已经发现，添加这种相对稳定的固体明显地促使已形成的元素硫分 散，因而减少了结块的趋势，而且使得已形成的任何结块悬浮起来，因而使其反应更完全。

按本发明，将相对稳定的固体加到新鲜供料中形成相对较高的矿浆浓度的供料矿泥，比起只采用新鲜的供料以形成较高的矿浆浓度来说，具有很多优越之处。因为高硫含量的矿浆（也许也是高砷含量）在加压氧化处理时可以产生过量的热。按本发明，为了用于加压氧化处理，在初级浮选步骤生产含硫量低的浓缩物也有可取之处，因为在这种浮选步骤中，硫化物实际受到杂质的稀释。当采用相对高的矿浆浓度时，如此低硫浓缩物中含有大量的杂质，则在加压氧化处理时可能出现问题。例如，原始矿石中可含大量碳酸盐，如果出现在加压氧化处理过程中，碳酸盐可产生二氧化碳，需要排出可观数量的二氧化碳，同时携出一定量的氧气。而且许多难熔的金矿沙的酸消耗量可以超过由硫氧化得到的酸，因此需要在系统中另外加入酸。

按本发明，由于向可以是矿沙或浓缩物的新鲜供料中加入相对稳定的固体，因此，至少在加压氧化处理的开始阶段，供给的矿浆浓度保持了相对高的值，例如约为30-60%（固体重量），比较合适的是约为40-55%。相对稳定的固体可由固液分离步骤之前，或者之后的受过加压氧化处理的部分物料经再循环提供。在氧化过的固体经氰化流程处理之前，通常使氧化过的矿泥经液固体分离步骤处理，且常常要使固体经过冲洗处理，例如在对流洗涤浓缩流程中。虽然直接从加压氧化处理来的氧化矿泥可直接进行再循环，但通常倾向于采用已经经过液固体分离过程和冲洗过程的氧化固体进行再循环，因为这种清洗过的固体比直接从加压氧化处理出来的泥浆温度低。但是，如果新鲜供料的酸消耗杂质含量多（例如采用的原料碳酸盐含量相当高），则倾向于使再循环的氧化矿浆有最大的再循环酸含量，从而可以促进碳酸盐的分解过程。为了获得比较高的矿浆浓度，再循环固体的量主要取决于供料固体的含硫量，其值相对于新鲜供料的重量比为0.5∶1到10∶1范围内，比较合适的是从2.5∶1到4∶1。

业已发现，为了提高矿浆的浓度，使氧化过的物料进行上述再循环，明显地减少了结块，因此有利于连续生产过程。也已经发现，完全氧化了的残渣有效地消耗了元素硫，防止了它选择性地浸润未反应的硫化物原料后结成块。另外，再循环的氧化过的物质含有酸，促使在新鲜供料中碳酸盐的分离。产生的二氧化碳在受到加压氧化处理以前释出，因而最大限度地利用了氧。再循环的氧化过的原料也含有可溶性铁和（或）易溶性铁，也已发现，这些铁促进了氧化反应。

还可看到，再循环氧化过的物料，由于加速了氧化，而且比起新鲜供料单独氧化时，促使黄金的释出更完全，因此在一次性生产中也很有效果。也可看到，固体的再循环也为没有完全反应的硫化物提供了附加的反应时间。

本发明在处理复矿的场合下是特别有用的，例如难熔的含黄金矿石浓缩物中可以含有磁黄铁矿，黄铁矿和砷黄铁矿，锌矿石浓缩物中可以含有方铅矿，闪锌矿，铁闪锌矿和黄铁矿。这些复矿的某些成分比另一些成分更活泼，而且最活泼的矿石具有一种产生元素硫作为中间反应生成物的趋势。

现在将用实例描述本发明的具体实施，可参考表示黄金回收工艺过程的流程图。

参看附图，新鲜磨碎的难熔的含金含铁硫化物矿石或浓缩物制成水矿泥的形式送到混合步骤12中，从后面加压氧化步骤（后面将详细叙述）清洗过的氧化过的固体也送到混合步骤12中，这样就形成了以固体重量为30-60%，最好是40-55%的相对高矿浆浓度的水供料矿泥。高矿浆浓度的矿泥在温度约为120℃到250℃，总压力约为350到6000KPa多室水平压热容器中，经过足够的保持时间 经受加压氧化步骤14，使硫化物充分氧化成硫酸盐。

经过加压氧化步骤14氧化了的矿泥经冲洗步骤16处理，在那里使水加到矿泥中。稀释的矿泥于是通过包括浓缩过程的液固体分离步骤18，在此处用过的冲洗水由浓缩器上溢水口流出，氧化过的固体一部分在浓缩器下溢口流出实现再循环，经混合步骤与进来的新鲜矿泥相混合，为随后的加压氧化形成比较高浓度矿浆的供料矿泥。再循环的氧化固体与新鲜供料的重量比约在0.5∶1到10∶1的范围内，比较合适的比约为2.5∶1到4∶1的范围内。

其余的固体经中和步骤20，加入中和剂，如石灰，使矿泥的PH值上升到对氰化反应合适的值，例如约为10.5。中和的矿泥于是经氰化步骤22，即可回收到黄金。

另外，代替氧化过的固体从浓缩器18再循环到混合步骤12，氧化过固体再循环的效果可以用从加压氧化步骤14中的压热容器直接引出的部份氧化矿泥进行再循环，如附图中虚线所示。

现在将叙述与本发明相联系的各种试验的结果。

例1

试验是由含有33.4（克/吨）金，12.4%砷，33.3%铁，21.4%硫的浓缩物实现的。首先发现，常规的氰化反应只提取了30%的金，产生的残渣中含23.3%（克/吨）金。

例2

对同样的浓缩物还进行了批量性加压氧化处理，按先有技术是在10%固体矿浆浓度，85公斤/吨H₂SO₄和1750千巴的总压情况下进行。样品采用予先确定的时间间隔，测量了硫氧化成硫酸盐的量，以及在随后的氰化反应中提取黄金的量。结果表示在表Ⅰ中。

表Ⅰ

氧化时间，分

10    20    40    80    120    180

硫氧化成硫酸盐的百分比    30    58    65    83    93    96

提取黄金的百分比    54    51    76    87    93    95.4

结果表明，提取的黄金量随硫氧化的量增加而增加。

例3

用同样的浓缩物在随添加剂的量的不同和不同的条件下，进行了批量性试验。原始加料含2.2%（重量）的+100筛目固体，每次加料量373克干燥固体，在13%固体矿浆浓度，150（公斤/吨）H₂SO₄，185℃温度，1500千巴总压的情况下进行加压氧化20分钟。结果表示在表Ⅱ中。

表Ⅱ

添加剂，Kg/t    重量，克    %

木浆    白雀树皮汁    +100筛目    -100筛目    +100筛目

1    2    70    285    19.7

1    5    60    302    16.6

13.4    6.7    90    300    23.2

13.4    13.4    5.7    363    1.5

20    20    5.3    341    1.5

0    20    20.3    354    5.4

20    0    83.7    294    22.2

结果表明，减少结块需要大量添加剂。

例4

试验采用了改变循环氧化过固体的数量和各种矿浆浓度的方法使浓缩物加压氧化。未加添加剂。新鲜的浓缩物含21.4%的硫和2.2%（重量）的+100筛目固体。在185℃，1500KPa总压下经20分钟延续时间实现加压氧化。混合矿泥初始PH值为0.8-0.9。再循环固体100%是-100筛目，典型成分约含11.5%As，28.2%Fe，11.9%SiO₂，6.4%S（总量），少于0.1%S（元素），和6.34%S（硫酸盐）。结果表示在表Ⅲ中。

表Ⅲ

再循环比    在混合物中S    混合矿泥    %+100筛目

残余物∶浓缩物 有效% 固体% 产生的比例^＊

0    21.4    13    很多结块

（浓缩物）

4∶1    4.28    47    无结块

3.5∶1    4.76    39    0.3

3.5∶1    4.76    33    0.2

^＊以新鲜供料浓缩物为基准。

该试验结果表明，用氧化过的固体充分稀释新鲜供料中的含硫量，以及在氧化反应时增加矿泥中固体的含量，结块可以大大减少。

例5

使浓缩物与在连续氧化过程中得到的从第一级冲洗浓缩器的下溢口流出的酸性矿泥相混合，进行了批量性试验。再循环的氧化过固体对新鲜浓缩物的重量比为4∶1，供料的混合矿泥含45%固体，具有的PH值为1.2。氧化作用在190℃1780KPa总压下实现。氧化和随后的氰化检验结果表示在表Ⅳ中。

表Ⅳ

氧化时间，分

30    60    120    180

硫氧化成硫酸盐的百分比    58    82    99.4    99.6

黄金回收的百分比    87    94    97.3    97.6

与表Ⅰ相比，结果很清楚地表明了该发明的效果，其中硫氧化的程度和提取的黄金量在氧化反应进行120分钟和180分钟以后明显地高于单独的浓缩物氧化的效果。

与以前同样的浓缩物用于连续的试验过程中。

例6

在第一个试验过程中，加压氧化是在185℃，1510KPa总压力，15%固体（重量）的矿浆浓度中实现的。木浆和白雀树皮汁分别加到1～2公斤/吨浓度水平上。过程进行时，固体的严重结块出现在压热容器内。经24小时，约15%固体首先沉积在前两个室内，然后过程停止。分析可以发现，砷黄铁矿和黄铁矿在结块中是主要的硫化物。与在浓缩物中含33.4（克/吨）金相比，-6.7毫米到+0.50毫米的部分中含90.2-94.5（克/吨）金。说明黄金明显地留在结块中并且含量增加。因此，氧化后浓缩器下溢口流出的固体只含16.3（克/吨）金，只有40%的金送到压热容器中。

例7

第二个连续进行的过程是首先增加搅动前两个压热容器室，并提高白雀树皮汁的添加率（达7.5公斤/吨），企图使结块分散并且悬浮起来。然而结块的问题在过程进行中仍存在，44小时后过程停止。对压热器检查后表明，约15%供料在前两室中，另有13%沉积在第三室中。氧化后浓缩器下溢口流出的固体仅含11.5-19.4（克/吨）金。

第三个连续进行的过程是使氧化过的固体再循环。氧化过的固体对新鲜浓缩物的再循环比为3.5∶1，以产生50%固体（重量）矿浆浓度的混合矿泥。过程连续达57小时，没有碰到明显的结块问题。氧化浓缩器下溢口流出的固体含28.5-30.7（克/吨）黄金。因此，本发明的优点是非常显著的。

另一些实例和具体实施对本专业的人们来说是很容易理解的，本发明的范围限定在所附的权利要求中。