一种对含硫金矿物进行微波等离子焙烧和非氰浸金的方法

摘要

本发明公开了一种对含硫金矿物进行微波等离子焙烧和非氰浸金的方法，其包括如下步骤：1）将金精矿或金矿石加水搅拌，调成矿浆；2）将矿浆加压喷入微波焙烧炉的反应室内使其在形成雾状，同时喷入石灰粉在反应室内进行微波等离子体处理；3）从微波焙烧炉中放出焙砂，并加入Fe

说明书

技术领域

本发明涉及一种对含硫金矿物进行微波等离子焙烧和非氰浸金 的方法，用于含硫的金矿石和金精矿的预处理。

背景技术

随着黄金价格的逐步走高，以及航天、电子、药物、信息技术和 新材料工业等对金的应用日益增多，对金的开发也备受重视，促进了 黄金工业规模的扩大和技术进步。在冶金工业中，微波以其选择性加 热、均匀加热、内部加热、快速加热等优良特性，在难选矿预处理、 矿物浸出、微波煅烧、微波烧结、微波干燥、微波等离子体等诸多方 面不断取得进步，微波冶金逐渐兴起。通常，传统浸取方法中矿物加 热浸出一定时间后，浸出反应产生的较致密物质会包裹未反应矿核， 使浸出反应受阻。微波能选择性加热有价金属矿物，而不同的矿物对 微波的吸收及热膨胀系数不同，使矿粒间产生热应力裂纹和孔隙或与 添加物反应，不断更新反应界面，将有助于改善浸出效果和降低处理 能耗；在乏氧、且温度较低的情况下，矿物中的砷黄铁矿或黄铁矿可 以以砷硫化物的形态产出，从而不造成环境污染。目前也推出了很多 应用微波技术处理难浸金精矿或矿石的工艺，所有的工艺基本上都是 物料在静态堆积的情况下进行的，且在用微波处理后对焙砂的浸出处 理均离不开氰化工艺。20世纪70年代以来，实验研发发现微波激发的 等离子体较之常规的直流和高频等离子体有许多独特的优点：电离度 高，电子浓度大；电子和气体分子的温度比（9Te/Tg）高，电子动能 很大而气体分子却保持较低温度，有利于低温CVD；适应气体压强很宽； 无极放电避免了电极污染；微波的产生、传输、控制技术已十分成熟， 为控制微波等离子体提供了有利条件。目前微波等离子体已成为原子 光谱分析的一个重要领域，并发展起来微波等离子体质谱、色谱用微 波等离子体离子化检测器等一系列新型分析技术。

传统的氰化法是目前广泛应用的提金方法，由于具有剧毒性，使 得环保压力巨大。石硫合剂是用石灰和硫磺合制而成，无毒，廉价易 得。石硫合剂法是常温、常压浸出工艺，具有浸金速率快、金浸出率 高、对矿的适应性强、对设备材料要求低、有利于保护环境等优点。 石硫合剂的主要成分是多硫化钙（CaSx）和硫代硫酸钙（CaS₂O₃），LSSS 法的浸金过程可认为是多硫化物和硫代硫酸盐浸金两者的联合作用， 其工艺研究目前还处于摸索阶段。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种对含硫金矿物进行微波等离子焙烧 和非氰浸金的方法，其利用微波等离子体（工作气体为氮气）处理含 硫的金矿石或金精矿，并利用微波等离子体处理矿物后所产生的单质 硫来合成石硫合剂并用于提金，微波等离子体在处理含硫的金矿石或 金精矿时，升温迅速，加热效率更高，实现了高效节能的目的，并实 现非氰提金的方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种对含硫金矿物进行微波等离子焙烧和非氰浸金的方法，包括 如下步骤：

1）将100重量份粒度为-200目的金精矿或金矿石在搅拌桶中加水 搅拌，调浆至矿浆质量百分比浓度为60～80%；

2）用气源为氮气的喷射机将矿浆加压喷入带有微波等离子体铺助 的微波焙烧炉的反应室内，使其在微波焙烧炉的反应室内形成雾状， 同时用气源为氮气的喷射机往反应室内喷入2～5重量份石灰粉，然后 在反应室内进行微波等离子体处理；硫以单质形式产出，铁以磁黄铁 矿（FeS）形式产出，产物均留在处理后的焙砂中，且石灰粉吸收部分 矿浆中的水分后与挥发的单质硫反应形成石硫合剂；

3）从微波焙烧炉中放出焙砂，在焙砂中加入0.3～1.5重量份 Fe₂(SO₄)₃和0.3～1.5重量份FeSO₄，再加水进行细磨；

4）细磨后的矿浆加入3～10重量份Na₂SO₃和3～8重量份硫酸铜， 并以每100重量份的焙砂加入20～50ml的用量加入质量百分比浓度为 26%的氨水，进行一段LSSS浸出；一段LSSS浸出结束后，浸渣经过洗 涤再添加石硫合剂进行二段LSSS浸出；二段LSSS浸出结束后，用磁 选法回收浸渣中的磁黄铁矿。

上述步骤1）中，所述的微波等离子体处理的焙烧温度为300℃～ 400℃，微波功率为3～8kW，焙烧时间为2～5分钟。

上述步骤3）中，所述的Fe₂(SO₄)₃使用H₂O₂、FeCl₃、KMnO₄或KCr₂O₇替代。

上述步骤3）中，所述的FeSO₄使用锌粉、铜粉、SnCl₂或FeCl₂替 代。

上述步骤4）中，所述的Na₂SO₃使用含有SO₃^2-的活性稳定剂替代。

上述步骤4）中，所述再次添加的石硫合剂是通过常规方法制备而 得的，其具体的制备方法可为：按1:2:10的重量比例备好石灰粉、硫 磺粉、水，先把水加热沸腾后加入石灰粉进行搅拌得到石灰浆，再将 硫磺粉加水搅拌均匀后一次性加入到石灰浆中，进行急火熬制50～60 分钟，经过滤得到石硫合剂。

本发明的主要化学反应如下：

3FeS₂+2O₂→Fe₃O₄+6S

或4FeS₂+3O₂→2Fe₂O₃+8S(400°C控制空气/再循环)

S_x^2-+2H⁺→H₂S+（x-1）S

4S₂O₃^2-+2H⁺→6SO₂+H₂S+S

6Au+2S^2-+S₄^2-→6AuS^-

8Au+3S^2-+S₅^2-→8AuS^-

6Au+2HS^-+2OH^-+S₄^2-→6AuS^-+2H₂O

8Au+3HS^-+3OH^-+S₅^2-→8AuS^-+3H₂O

2Au+4S₂O₃^2-+H₂O+1/2O₂→2Au(S₂O₃)₂^3-+2OH^-

4NH₃.H₂O+CuSO₄→Cu(NH₃)₄²⁺+SO₄^2-+4H₂O

Au+2S₂O₃^2-+Cu(NH₃)₄²⁺→Au(S₂O₃)₂^3-＋Cu(NH₃)₂⁺+2NH₃

3S₂O₃^2-+6OH^-→4SO₃^2-+2S^2-+3H₂O

Cu²⁺+S^2-→CuS

Cu²⁺+S₂O₃^2-+H₂O→CuS+SO₄^2-+2H⁺

2Cu(S₂O₃)₂^3-+6O₂+6H₂O→2CuS+3S₂O₆²⁺+12OH^-

本发明的有益效果是：1、本发明可将含硫的金矿石或金精矿中金 的浸出率提高到97%以上；2、由于本发明采用将矿浆加压喷入（在反 应器内形成雾状）带有微波等离子体铺助的微波焙烧炉的反应室内进 行处理，升温迅速，从而达到节能目的；3、由于本发明的微波等离子 体的工作气体为氮气，从而在反应室内形成了乏氧的气氛，使在处理 矿物时，矿物中的硫是以单质形式析出，不需要烟尘回收装置；4、在 喷入矿浆的同时喷入石灰粉，石灰粉可吸收部分矿浆中的水分，同时 与挥发的单质硫反应形成石硫合剂（主要是利用所产出的单质硫和焙 烧炉的热量来合成石硫合剂），并用于提金，更加节能，同时也降低了 浸金的成本，实现了非氰浸金，减轻了环保的压力；在浸金结束后， 用磁选法回收浸渣中的磁黄铁矿，其它组分可应用到建材行业，实现 了无废工艺和绿色矿山发展的模式。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

实施例一

本实施例的金矿物为石英、黄铁矿的浮选金精矿，该金精矿的多 元素分析表如表1所示。金精矿中有价元素为金，金属硫化矿物主要 以黄铁矿为主，其它矿物以石英、绢云母为主。

根据以上分析结果，对本实施例的金精矿按如下步骤进行处理：

1）将300g粒度为-200目的金精矿在搅拌桶中加水搅拌，调浆至 矿浆质量百分比浓度为70%；

2）用气源为氮气的喷射机将矿浆加压喷入带有微波等离子体铺助 的微波焙烧炉的反应室内，使其在微波焙烧炉的反应室内形成雾状， 同时用气源为氮气的喷射机往反应室内喷入6g石灰粉，然后在反应室 内进行微波等离子体处理,焙烧温度为350℃，微波功率为4kW，焙烧 时间为4分钟；硫以单质形式产出，铁以磁黄铁矿（FeS）形式产出， 产物均留在处理后的焙砂中，且石灰粉吸收部分矿浆中的水分后与挥 发的单质硫反应形成石硫合剂；

3）从微波焙烧炉中放出焙砂，在焙砂中加入1.1g Fe₂(SO₄)₃和1.5g FeSO₄，再加水进行细磨；细磨过程中，在焙砂的余温下，Fe₂(SO₄)₃作 为氧化剂，FeSO₄作为还原剂，上述焙砂中所含的硫单质与上述加入的 石灰粉和水进行反应，合成石硫合剂；

4）在细磨后的矿浆中加入15g Na₂SO₃、65ml质量百分比浓度为26% 的氨水和10g硫酸铜，Na₂SO₃作为活性稳定剂，氨水作为PH调整剂， 硫酸铜作为稳定剂，进行一段LSSS浸出5.5h，浸出率为60.87%；一 段LSSS浸出结束后,浸渣经过洗涤再添加石硫合剂进行二段LSSS浸 出5h，浸出率为37.51%，总浸出率达到98.38%；二段LSSS浸出结束 后，用磁选法回收浸渣中的磁黄铁矿，回收率为68%。

上述步骤4）中，所述再次添加的石硫合剂是通过常规方法制备而 得的，其具体的制备方法可为：按1:2:10的重量比例备好石灰粉、硫 磺粉、水，先把水加热沸腾后加入石灰粉进行搅拌得到石灰浆，再将 硫磺粉加水搅拌均匀后一次性加入到石灰浆中，进行急火熬制50～60 分钟，经过滤得到石硫合剂。

本实施例的金精矿通过常规氰化浸出，浸出条件为：氰化钠浓度 为CaO浓度为浸出72h，金的浸出率为96.29％。

通过本实施例方法，可将含硫的金矿石或金精矿中金的浸出率提 高到97％以上；且焙烧时升温迅速，从而达到节能目的；由于本发明的 微波等离子体的工作气体为氮气，从而在反应室内形成了乏氧的气氛， 使在处理矿物时，矿物中的硫是以单质形式析出，不需要烟尘回收装 置；在喷入矿浆的同时喷入石灰粉，石灰粉可吸收部分矿浆中的水分， 同时与挥发的单质硫反应形成石硫合剂(主要是利用所产出的单质硫 和焙烧炉的热量来合成石硫合剂)，并用于提金，更加节能，同时也降 低了浸金的成本，实现了非氰浸金，减轻了环保的压力；在浸金结束 后，用磁选法回收浸渣中的磁黄铁矿，其它组分可应用到建材行业， 实现了无废工艺和绿色矿山发展的模式。

实施例二

本实施例的金矿物为石英、黄铁矿的浮选金精矿，该金精矿的多 元素分析表如表2所示。

根据以上分析结果，对本实施例的金精矿按如下步骤进行处理：

1)将500g粒度为-200目的金精矿在搅拌桶中加水搅拌，调浆至 矿浆质量百分比浓度为60％；

2)用气源为氮气的喷射机将矿浆加压喷入带有微波等离子体铺助 的微波焙烧炉的反应室内，使其在微波焙烧炉的反应室内形成雾状， 同时用气源为氮气的喷射机往反应室内喷入15g石灰粉，然后在反应 室内进行微波等离子体处理，焙烧温度为320℃，微波功率为4kW，焙 烧时间为3分钟；硫以单质形式产出，铁以磁黄铁矿(FeS)形式产出， 产物均留在处理后的焙砂中，且石灰粉吸收部分矿浆中的水分后与挥 发的单质硫反应形成石硫合剂；

3)从微波焙烧炉中放出焙砂，在焙砂中加入1.6gFe₂(SO₄)₃和1.5g FeSO₄，再加水进行细磨；细磨过程中，在焙砂的余温下，Fe₂(SO₄)₃作 为氧化剂，FeSO₄作为还原剂，上述焙砂中所含的硫单质与上述加入的 石灰粉和水进行反应，合成石硫合剂；

4)在细磨后的矿浆中加入15g Na₂SO₃、70ml质量百分比浓度为26％ 的氨水和15g硫酸铜，Na₂SO₃作为活性稳定剂，氨水作为PH调整剂， 硫酸铜作为稳定剂，进行一段LSSS浸出5.5h，浸出率为65.01％；一 段LSSS浸出结束后，浸渣经过洗涤再添加石硫合剂进行二段LSSS浸 出5h，浸出率为32.42％，总浸出率达到97.43％；二段LSSS浸出结束 后，用磁选法回收浸渣中的磁黄铁矿，回收率为68％。

上述步骤4)中，所述再次添加的石硫合剂是通过常规方法制备而 得的，其具体的制备方法可为：按1∶2∶10的重量比例备好石灰粉、硫 磺粉、水，先把水加热沸腾后加入石灰粉进行搅拌得到石灰浆，再将 硫磺粉加水搅拌均匀后一次性加入到石灰浆中，进行急火熬制50～60 分钟，经过滤得到石硫合剂。

本实施例的金精矿通过常规氰化浸出，浸出条件为：氰化钠浓度 为CaO浓度为浸出72h，金的浸出率为94.94％。

通过本实施例方法，可将含硫的金矿石或金精矿中金的浸出率提高 到97％以上；且焙烧时升温迅速，从而达到节能目的；由于本发明的微 波等离子体的工作气体为氮气，从而在反应室内形成了乏氧的气氛， 使在处理矿物时，矿物中的硫是以单质形式析出，不需要烟尘回收装 置；在喷入矿浆的同时喷入石灰粉，石灰粉可吸收部分矿浆中的水分， 同时与挥发的单质硫反应形成石硫合剂(主要是利用所产出的单质硫 和焙烧炉的热量来合成石硫合剂)，并用于提金，更加节能，同时也降 低了浸金的成本，实现了非氰浸金，减轻了环保的压力；在浸金结束 后，用磁选法回收浸渣中的磁黄铁矿，其它组分可应用到建材行业， 实现了无废工艺和绿色矿山发展的模式。

实施例三

本实施例的金矿物为石英、黄铁矿的浮选金精矿，该金精矿的多 元素分析表如表2所示。

根据以上分析结果，对本实施例的金精矿按如下步骤进行处理：

1）将500g粒度为-200目的金精矿在搅拌桶中加水搅拌，调浆至 矿浆质量百分比浓度为80%；

2）用气源为氮气的喷射机将矿浆加压喷入带有微波等离子体铺助 的微波焙烧炉的反应室内，使其在微波焙烧炉的反应室内形成雾状， 同时用气源为氮气的喷射机往反应室内喷入10g石灰粉，然后在反应 室内进行微波等离子体处理,焙烧温度为380℃，微波功率为4kW，焙 烧时间为3分钟；硫以单质形式产出，铁以磁黄铁矿（FeS）形式产出， 产物均留在处理后的焙砂中，且石灰粉吸收部分矿浆中的水分后与挥 发的单质硫反应形成石硫合剂；

3）从微波焙烧炉中放出焙砂，在焙砂中加入3g Fe₂(SO₄)₃和3.5g FeSO₄，再加水进行细磨；细磨过程中，在焙砂的余温下，Fe₂(SO₄)₃作 为氧化剂，FeSO₄作为还原剂，上述焙砂中所含的硫单质与上述加入的 石灰粉和水进行反应，合成石硫合剂；

4）在细磨后的矿浆中加入15g Na₂SO₃、110ml质量百分比浓度为 26%的氨水和20g硫酸铜，Na₂SO₃作为活性稳定剂，氨水作为PH调整剂， 硫酸铜作为稳定剂，进行一段LSSS浸出5.5h，浸出率为69.55%；一 段LSSS浸出结束后,浸渣经过洗涤再添加石硫合剂进行二段LSSS浸 出5h，浸出率为27.79%，总浸出率达到97.34%；二段LSSS浸出结束 后，用磁选法回收浸渣中的磁黄铁矿，回收率为75%。

上述步骤4）中，所述再次添加的石硫合剂是通过常规方法制备而 得的，其具体的制备方法可为：按1∶2∶10的重量比例备好石灰粉、硫 磺粉、水，先把水加热沸腾后加入石灰粉进行搅拌得到石灰浆，再将 硫磺粉加水搅拌均匀后一次性加入到石灰浆中，进行急火熬制50～60 分钟，经过滤得到石硫合剂。

本实施例的金精矿通过常规氰化浸出，浸出条件为：氰化钠浓度 为CaO浓度为浸出72h，金的浸出率为91.18％。

通过本实施例方法，可将含硫的金矿石或金精矿中金的浸出率提高 到97％以上；且焙烧时升温迅速，从而达到节能目的；由于本发明的微 波等离子体的工作气体为氮气，从而在反应室内形成了乏氧的气氛， 使在处理矿物时，矿物中的硫是以单质形式析出，不需要烟尘回收装 置；在喷入矿浆的同时喷入石灰粉，石灰粉可吸收部分矿浆中的水分， 同时与挥发的单质硫反应形成石硫合剂(主要是利用所产出的单质硫 和焙烧炉的热量来合成石硫合剂)，并用于提金，更加节能，同时也降 低了浸金的成本，实现了非氰浸金，减轻了环保的压力；在浸金结束 后，用磁选法回收浸渣中的磁黄铁矿，其它组分可应用到建材行业， 实现了无废工艺和绿色矿山发展的模式。

表1

元素     Au(g/t)     Ag(g/t)     Fe     S     C     Cu 含量(％)     75.87     50.10     23.25     22.12     0.01     0.06 元素     Pb     Zn     CaO     MgO     SiO₂    Al₂O₃含量(％)     0.03     0.05     3.50     1.35     39.32     3.07

表2

元素 Au(g/t) Ag(g/t)   Fe   S   Cu   Pb 含量(％) 51.43 30.10   22.25   19.12   0.10   0.03 元素 Zn CaO   MgO   SiO₂  A1₂0₃含量(％) 0.02 3.54   1.25   40.32   3.22

表3

  元素   Au（g/t）   Ag(g/t)   Fe   S   Cu   Pb   含量(%）   32.78   20.10   33.46   32.12   0.12   0.03   元素   Zn   CaO   MgO   SiO₂  Al₂O₃  含量(%）   0.02   2.20   1.35   22.52   3.63