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含砷难处理金矿的磁场强化氰化浸出试验研究
2011-08-03
含砷金矿是主要难处理金矿类型之一,该类金矿石常规氰化浸出率一般很低。通过在浸出过程中引 入磁场进行强化,明显促进了金的浸出。试验结果表明,在相同浸出条件下,磁场强化浸出可比常规氧化浸出提高 浸出率33. 08 个百分点;在减少氰化钠用量及缩短浸出时间的情况下,磁场强化浸出仍可使浸出率提高28. 37 个百 分点。对磁场磁化浸出过程的机理进行了分析。
Series No. 342   金 属 矿 山 总 第 342 期 December   2004 METAL MINE 2004年 第 12 期 3 含 砷 难 处 理 金 矿 的 磁 场 强 化 氰 化 浸 出 试 验 研 究 邱 廷 省 北 京 科 技 大 学 ) 熊 淑 华夏青 (江 西 理 工 大 学 ) ( 摘 要 含 砷 金 矿 是 主 要 难 处 理 金 矿 类 型 之 一 ,该 类 金 矿 石 常 规 氰 化 浸 出 率 一 般 很 低 。 通 过 在 浸 出 过 程 中 引 入 磁 场 进 行 强 化 ,明 显 促 进 了 金 的 浸 出 。 试 验 结 果 表 明 ,在 相 同 浸 出 条 件 下 ,磁 场 强 化 浸 出 可 比 常 规 氧 化 浸 出 提 高 浸 出 率 33. 08 个 百 分 点 ;在 减 少 氰 化 钠 用 量 及 缩 短 浸 出 时 间 的 情 况 下 ,磁 场 强 化 浸 出 仍 可 使 浸 出 率 提 高 28. 37 个 百 分 点 。 对 磁 场 磁 化 浸 出 过 程 的 机 理 进 行 了 分 析 。 关 键 词 含 砷 难 处 理 金 矿 磁 场 氰 化 浸 出 浸 出 率 Study on Treating Arsenic2bearing Refractory Gold Ore by Magnetic Field2Intensified Cyanidation Leaching Qiu Tingsheng University of Science and Technology Beijing) Xiong Shuhua Xia Qing ( Jiangxi University of Science and Technology)   ( Abstract   Arsenic2bearing gold ore is one of the refractory gold ores . Its conventional cyanidation leaching rate is generally very low. The introduction of magnetic field to intensify the leaching process can evidently promote the gold leaching. The test re2 sults showed that under the similar leaching conclitions , the leaching rate of magnetic field2intensified leaching could be increased by 33. 08 percentage pointes compared to the conventional oxidation leaching. Under a redued sodium cynide consumption and shortened leaching time , the leaching rate could still be raised by 28. 37 percentage points by magnetic field2intensified leaching. The process and mechanism of the leaching intensified by magnetic field are analyzed. Keywords   Arsenic2bearing refractory gold ore , Cyanidation leaching , Leaching rate.   砷 与 金 因 相 近 的 地 球 化 学 特 性 而 常 共 存 于 矿 石 铁 矿 、金 红 石 、闪 锌 矿 、黄 铜 矿 和 微 量 方 铅 矿 ;非 金 属 矿 物 主 要 有 石 英 、绢 云 母 ,其 次 为 长 石 和 绿 泥 石 。 矿 石 自 然 金 粒 度 分 布 检 测 结 果 表 明 ,0. 037~ 0. 01 mm 细 粒 金 占 多 数 ,达 49. 39 %;小 于 0. 01 mm 粒 级 的 金 也 占 有 较 大 比 例 ,其 中 0. 01~ 0. 005 mm 微 细 粒 金 占 25. 85 % ,小 于 0. 005 mm 超 显 微 金 占 13. 71 %。 自 然 金 的 形 态 分 布 以 角 砾 状 为 主 ,其 次 为 浑 圆 粒 状 、 针 线 状 、长 角 粒 状 ,少 量 为 毒 粘 状 、尖 角 粒 状 。 中 ,因 此 ,含 砷 金 矿 石 种 类 多 、分 布 广 泛 、储 量 可 观 。 含 砷 金 矿 石 在 难 处 理 金 矿 石 中 占 有 很 大 比 例 ,是 人 们 开 展 难 处 理 金 矿 提 金 研 究 的 主 要 对 象 。 含 砷 金 矿 难 处 理 的 主 要 原 因 为 :金 常 呈 很 细 的 粒 度 ,被 紧 密 包 裹 ;存 在 含 量 很 高 的 砷 、铁 、铜 、锑 等 的 硫 化 物 ,这 些 硫 化 物 大 量 耗 氰 耗 氧 。 目 前 处 理 这 类 金 矿 的 主 要 工 艺 有 氧 化 焙 烧 浸 出 法 、加 压 氧 化 浸 出 法 、生 物 氧 化 浸 [ 1~ 5] 出 法 和 化 学 浸 出 法 等 。 对 于 将 磁 处 理 技 术 应 原 矿 多 元 素 分 析 结 果 为 : Au 1. 90 g/ t 、As 用 于 含 砷 金 矿 提 金 过 程 的 研 究 报 道 得 很 少 。 磁 处 理 技 术 在 工 业 、农 业 、医 学 甚 至 军 事 等 方 面 应 用 非 常 广 泛 。 本 研 究 尝 试 了 将 磁 场 引 入 含 砷 金 矿 氰 化 浸 金 过 程 并 进 行 了 大 量 的 试 验 研 究 。 结 果 表 明 ,在 磁 场 作 用 下 ,浸 金 效 果 得 到 了 明 显 改 善 。 该 研 究 为 提 高 常 规 氰 化 浸 出 率 探 索 出 了 一 条 新 路 。 0 2 2 . 26 %、S 0. 58 %、Fe 4. 10 %、Cu 0. 009 %。 常 规 氰 化 浸 出 试 验 . 1 磨 矿 细 度 试 验 在 pH = 10、氰 化 钠 用 量 200 g/ g (g/ g 表 示 试 样 3 江 西 省 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目 (编 号 :0350026) 。 邱 廷 省 ,北 京 科 技 大 学 土 木 与 环 境 工 程 学 院 博 士 研 究 生 ,江 西 理 工 大 学 环 境 与 建 筑 工 程 学 院 教 授 ,通 讯 地 址 :341000 江 西 省 赣 州 市 江 西 理 工 大 学 环 境 与 建 筑 工 程 学 院 。 1 矿 石 性 质 试 样 取 自 江 西 某 金 矿 山 。 矿 石 中 金 属 矿 物 主 要 有 毒 砂 、菱 铁 矿 、黄 铁 矿 、褐 铁 矿 、赤 铁 矿 ,含 少 量 磁 分 32 分   邱 廷 省 等 :含 砷 难 处 理 金 矿 的 磁 场 强 化 氰 化 浸 出 试 验 研 究 2004 年 第 12 期 中 每 克 金 所 用 氰 化 钠 克 数 ,下 同 ) 、液 固 比 2∶1、浸 出 时 间 10 h 的 试 验 条 件 下 考 察 了 磨 矿 细 度 对 试 验 金 矿 石 常 规 氰 化 浸 出 率 的 影 响 。 试 验 结 果 如 图 1 所 示 。 要 考 察 了 磁 感 应 强 度 对 金 浸 出 率 的 影 响 ,并 进 行 了 常 规 浸 出 与 磁 场 强 化 浸 出 的 对 比 试 验 。 图 3浸 出 时 间 试 验 结 果 3 2 . 1 磁 感 应 强 度 对 浸 出 过 程 的 影 响 图 1磨 矿 细 度 试 验 结 果 在 磨 矿 细 度 为 - 200 目 占 80 %、pH = 10、液 固 比 从 图 1 可 看 出 ,随 着 磨 矿 细 度 的 增 加 ,金 浸 出 率 也 逐 渐 提 高 ,但 磨 矿 细 度 达 到 - 200 目 占 80 %后 其 提 高 速 度 缓 慢 。 故 选 择 磨 矿 细 度 为 - 200 目 含 量 占 1∶、浸 出 时 间 8 h、氰 化 钠 用 量 200 g/ g 的 条 件 下 考 察 了 磁 感 应 强 度 对 金 浸 出 率 的 影 响 。 试 验 结 果 如 表 1 所 示 。 80 %较 为 合 适 。 表 1磁 感 应 强 度 对 金 浸 出 的 影 响 2 . 2 氰 化 钠 用 量 试 验 磁 感 应 强 度 3 原 矿 品 位 / (g分t - 1) 浸 渣 品 位 / (g分t - 1) 浸 渣 产 率 / % 浸 出 率 / % (10 - T) / 在 磨 矿 细 度 为 - 200 目 占 80 %、pH = 10、液 固 比 3 5 7 9 . 0 . 0 . 0 . 0 1. 90 1. 90 1. 90 1. 90 1. 31 1. 05 0. 90 0. 90 99. 15 98. 35 99. 25 99. 00 31. 64 45. 65 52. 99 53. 11 2 1∶、浸 出 时 间 10 h 的 条 件 下 考 察 了 氰 化 钠 用 量 对 金 浸 出 率 的 影 响 。 氰 化 钠 用 量 分 别 为 50、100、150、 200、250 g/ g。 试 验 结 果 如 图 2 所 示 。   从 表 1 结 果 可 看 出 ,添 加 磁 场 于 浸 出 过 程 后 ,金 浸 出 率 有 了 很 明 显 的 提 高 ,对 于 试 验 矿 样 ,金 浸 出 率 最 低 的 也 达 到 了 30 %。 随 着 磁 感 应 强 度 的 增 加 ,金 - 3 浸 出 率 也 升 高 。 但 磁 感 应 强 度 增 加 到 7. 0 总 10 后 ,金 浸 出 率 增 加 幅 度 不 大 ; 当 达 到 9. 0 总 10 T T - 3 时 ,金 浸 出 率 增 加 很 少 ,基 本 趋 于 平 衡 。 因 此 ,磁 感 图 2氰 化 钠 用 量 试 验 结 果 - 3 应 强 度 在 7. 0 总 10 T 水 平 较 合 适 。 从 图 2 结 果 可 发 现 ,随 氰 化 钠 用 量 的 增 加 ,金 浸 3 . 2 常 规 氰 化 浸 出 与 磁 场 强 化 氰 化 浸 出 对 比 由 于 磁 场 对 金 浸 出 过 程 有 明 显 的 影 响 ,为 了 进 出 率 升 高 ;当 氰 化 钠 用 量 达 200 g/ g 时 ,金 浸 出 率 基 本 达 最 高 值 。 因 此 以 氰 化 钠 用 量 为 200 g/ g 较 理 想 。 2 . 3 浸 出 时 间 试 验 一 步 考 察 磁 场 对 试 验 矿 石 金 浸 出 过 程 的 影 响 规 律 , 在 相 同 浸 出 条 件 和 减 少 氰 化 钠 用 量 及 缩 短 浸 出 时 间 的 条 件 下 ,进 行 了 磁 场 强 化 浸 出 与 常 规 氰 化 浸 出 的 对 比 试 验 。 浸 出 试 验 的 条 件 与 结 果 如 表 2 所 示 。 表 2磁 场 强 化 浸 出 与 常 规 氰 化 浸 出 对 比 试 验 结 果 在 前 面 磨 矿 细 度 和 氰 化 钠 用 量 试 验 的 基 础 上 , 按 磨 矿 细 度 为 - 200 目 占 80 %、pH = 10、氰 化 钠 用 量 00 g/ g ,液 固 比 21∶ 的 条 件 进 一 步 考 察 了 浸 出 时 间 对 矿 石 金 常 规 浸 出 率 的 影 响 。 浸 出 时 间 分 别 设 定 为 2 2 、4、6、8、10 h。 试 验 结 果 如 图 3 所 示 。 磨 矿 细 度 - 200 目 含 量 ) pH 液 固 比 时 间 浸 出 氰 化 钠 用 量 氰 化 方 法 浸 出 率 / % ( 图 3 结 果 显 示 ,随 浸 出 时 间 的 增 加 ,金 浸 出 率 也 / (g分g - 1) / % / h 8 随 之 增 加 ;浸 出 时 间 增 加 到 8 h 后 ,金 浸 出 率 提 高 幅 度 已 不 大 。 因 此 ,浸 出 时 间 确 定 为 8 h 较 合 适 。 常 规 氰 化 磁 场 氰 化 磁 场 氰 化 80 10 10 10 21∶ 21∶ 21∶ 200 200 150 19. 91 53. 01 48. 28 80 80 8 3 磁 场 强 化 浸 出 试 验 6 试 验 在 带 永 磁 磁 化 装 置 的 浸 出 装 置 中 进 行 。 主 - 3 注 :试 验 中 磁 感 应 强 度 为 7. 0 总 10 T。   分 33 分 总 第 342 期 金 属 矿 山 2004 年 12 期 从 表 2 结 果 可 见 ,磁 场 作 用 的 效 果 十 分 明 显 。 当 浸 出 条 件 相 同 时 ,磁 场 强 化 浸 出 的 浸 出 率 比 常 规 氰 化 浸 出 提 高 33. 1 个 百 分 点 ; 在 浸 出 时 间 缩 短 5   结 论 ( 1) 含 砷 金 矿 是 主 要 的 难 处 理 金 矿 ,寻 找 其 经 济 、高 效 、环 保 的 提 金 技 术 是 当 务 之 急 ,对 金 矿 的 开 发 利 用 具 有 重 要 的 现 实 意 义 。 25 %、氰 化 钠 用 量 减 少 25 %的 条 件 下 ,磁 场 强 化 浸 ( 2) 与 常 规 条 件 下 的 氰 化 浸 金 相 比 较 ,在 浸 出 金 的 浸 出 率 仍 获 得 大 幅 度 提 高 ,比 常 规 氰 化 浸 金 的 浸 出 率 提 高 28. 37 个 百 分 点 。 过 程 添 加 磁 场 的 试 验 表 明 ,磁 场 对 金 的 浸 出 有 显 著 的 影 响 。 在 氰 化 钠 用 量 、浸 出 时 间 相 同 的 条 件 下 ,金 的 浸 出 率 可 由 19. 91 %提 高 到 52. 99 % ,增 加 了 33. 08 个 百 分 点 ;在 氰 化 钠 用 量 减 少 25 %、浸 出 时 间 缩 短 25 %的 条 件 下 ,磁 场 强 化 浸 出 的 金 浸 出 率 仍 可 达 到 48. 28 % ,比 常 规 氰 化 浸 出 增 加 28. 37 个 百 分 点 。 试 验 结 果 充 分 显 示 了 该 技 术 很 好 的 工 业 应 用 前 景 ,不 仅 有 利 于 环 保 ,而 且 不 需 增 加 动 力 ,效 益 显 著 。 4 机 理 分 析 离 子 和 电 子 在 磁 场 中 会 受 到 磁 场 力 的 作 用 ,使 其 物 理 化 学 性 质 发 生 变 化 而 促 使 进 一 步 的 物 化 效 应 发 生 。 已 有 研 究 表 明 ,在 磁 场 中 ,溶 液 内 的 正 负 离 子 和 极 性 分 子 受 到 洛 仑 兹 力 的 作 用 而 做 相 反 方 向 运 动 ,使 氢 键 扭 断 ,其 它 离 子 间 的 作 用 力 也 受 到 影 响 。 键 间 的 变 化 改 变 了 水 合 离 子 半 径 ,使 溶 液 中 的 离 子 运 动 加 快 ,溶 液 的 渗 透 能 力 增 强 ,液 固 接 触 面 积 增 ( 3) 氰 化 浸 金 溶 液 中 存 在 着 离 子 的 扩 散 运 动 和 [ 6] 大 ,有 效 碰 撞 增 多 。 也 有 研 究 指 出 ,磁 场 效 应 对 溶 氧 化 还 原 电 子 得 失 流 动 。 在 磁 场 作 用 下 ,溶 液 中 的 离 子 运 动 加 快 ,溶 液 的 渗 透 能 力 增 强 ,液 固 接 触 面 积 增 大 ,有 效 碰 撞 增 多 ,使 药 剂 溶 液 较 易 浸 润 矿 物 表 面 ,加 快 了 矿 物 表 面 对 药 剂 的 吸 附 ,从 而 加 强 了 氰 化 浸 金 作 用 ,促 进 了 金 的 浸 出 。 液 分 子 团 的 缔 合 度 、离 子 水 合 半 径 和 分 子 结 构 发 生 影 响 ,可 使 药 剂 溶 液 较 易 浸 润 矿 物 表 面 ,加 快 矿 物 表 面 对 药 剂 的 吸 附 ,并 在 瞬 间 表 现 为 药 剂 在 矿 物 表 面 [ 7] 的 吸 附 量 增 大 ,进 而 影 响 浸 矿 速 率 与 浸 矿 效 果 。 ( 4) 本 项 目 仅 对 磁 场 强 化 浸 金 过 程 进 行 了 初 步 氰 化 浸 金 是 在 水 溶 液 体 系 中 进 行 的 ,是 一 个 典 型 的 气 、固 、液 多 相 反 应 过 程 。 研 究 已 揭 示 出 其 反 应 - 的 研 究 ,该 工 艺 的 优 化 、浸 出 指 标 的 进 一 步 提 高 以 及 有 以 下 过 程 :溶 液 内 部 溶 解 的 O2 和 CN 透 过 边 界 浸 出 机 理 等 方 面 还 有 待 于 今 后 进 一 步 探 讨 。 - 层 向 金 表 面 扩 散 ;金 表 面 吸 附 O2 和 CN ;金 表 面 发 参 考 文 献 - 生 溶 解 金 的 电 化 学 反 应 ;反 应 生 成 物 Au(CN) 2 通 过 1 2 张 兴 仁 1 难 处 理 金 矿 微 生 物 氧 化 工 艺 现 状 与 前 景 1 矿 产 综 合 利 ,1996(2) :25~ 31 陈 顺 方 ,钟 文 远 1 难 浸 硫 化 金 矿 的 微 生 物 氧 化 预 处 理 及 应 用 现 状 1国 外 金 属 矿 选 矿 ,2000(2) :6~ [ 8] 。 由 此 可 知 氰 化 浸 金 溶 液 边 界 层 向 溶 液 内 部 扩 散 用 中 存 在 着 离 子 的 扩 散 运 动 和 氧 化 还 原 电 子 得 失 流 动 。 氰 化 浸 金 反 应 式 为 - 8 Au + 4CN + O2 + 2H2O = 2Au (CN) 2- + H2O2 + 2 3   Iglesias N ,等 1 含 金 难 处 理 矿 石 处 理 方 法 的 评 述 和 生 物 工 艺 技 术 的 最 新 进 展 1 湿 法 冶 金 ,1999(3) :33~ 38 - 2 OH , 4 王 文 潜 ,王 喜 良 1 难 浸 金 矿 预 处 理 方 法 评 价 及 新 进 展 1 湿 法 冶 ,1998(3) :1~ - - - 2 Au + 4CN + H2O2 = 2Au(CN) 2 + 2OH 1 金 5 由 上 2 式 可 知 ,金 的 溶 解 速 度 为 氰 离 子 消 耗 速 5 6 聂 树 人 ,索 有 瑞 1 难 选 冶 金 矿 石 浸 金 1 北 京 :地 质 出 版 社 ,1997 马 伟 ,马 荣 骏 ,申 殿 邦 ,等 1 磁 场 效 应 对 氯 化 铜 浸 出 硫 化 砷 强 化 过 程 研 究 1 有 色 金 属 ,1998(8) :76~ 79 度 的 一 半 。 如 氰 离 子 扩 散 速 度 不 够 快 ,金 的 表 面 就 会 产 生 氰 离 子 瞬 时 短 缺 现 象 ,从 而 影 响 金 的 溶 解 速 度 。 磁 场 强 化 浸 金 是 将 浸 金 过 程 置 于 磁 场 作 用 下 , 促 使 氰 离 子 扩 散 速 度 加 快 ,渗 透 能 力 得 以 增 强 ,也 促 7 8 罗 仙 平 ,邱 廷 省 ,付 丽 珠 1 磁 场 强 化 硫 脲 提 金 技 术 的 热 力 学 研 究 1南 方 冶 金 学 院 学 报 ,1999(8) :248~ 251 李 培 铮 ,吴 延 之 1 黄 金 生 产 加 工 技 术 大 全 1 长 沙 :中 南 工 业 大 学 出 版 社 ,1995 - 使 了 Au(CN) 2 扩 散 速 度 加 快 ,进 而 促 进 了 金 的 浸 出 。 结 果 表 明 ,金 浸 出 率 得 到 了 明 显 提 高 。 ( 收 稿 日 期 2004210208) 分 34 分
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