珠磨法中适当地增加研磨剂的装量可提高细胞破碎率(粉磨工艺及设备) 搅拌磨在金精矿氰化浸出前细磨工艺中的应用
近几年随着金矿资源的不断工发,富矿和易选金矿石越来越少,难选和低品位金矿石将成为黄金选矿的研究重点。为了经济获得高质量金精矿和提高金回收率,需要进行细磨和超细磨。滚动式球磨机是目前国内普遍应用于金精矿氰浸出前的细磨设备,但此设备在生产过程中存在以下问题:(1)磨至-20μm>80%时效率明显降低;(2)球磨机的磨矿介质为钢球,由于磨损产生大量铁渣于金精矿中,这些铁渣参与了氰化浸出过程中与氰化钠的反应,消耗了大量的氰化钠。 搅拌磨是一种现代细磨和超细磨设备,凭借其特殊的工作原理,与滚动式球磨机相比,具有效率高、工艺过程简单、无污染等优点。搅拌磨以莫来石为磨矿介质,同时能在能耗较低的情况下将金精矿磨得更细,有利于解决上述问题。 氰化浸金是提金工业普遍采用的方法,在碱性氰化物溶液中发生如下反应: Au+2NaCN+1/4O2+1/2H2O=Na[Au(CN)2]+NaOH 氰化提金法因其具有工艺成熟、操作简单且氰化废水的处理易达标排放等特点,在黄金工业中具有支配地位。对于易处理金矿石,可首选氰化法来提金;对于难处理金矿,经过焙烧、氧压氧化或细菌氧化等氧化预处理后,也可采用氰化法回收金。本研究主要进行某浮选金精矿超细磨后直接氰化浸金的实验室试验。 一、试验 (一)原料 试验采用山东某金矿浮选精矿,经测定金精矿品位为44.43g/t。该金矿属于蚀变型金矿,矿石以原生硫化矿为主,其主要矿物成分:金属矿物以银金矿、黄铁矿为主(占金属矿物总量的90%以上),其它为自然金、毒砂、闪锌矿、方铅矿、黄铜矿等;非金属矿物以石英、绢云母和长石为主,其次为方解石。 矿石以浸染状为主。银金矿和自然金大部分赋存在黄铁矿裂隙中(占74%),其次以包体金(占14%)和晶隙金(占12%)被包于黄铁矿、黄铜矿、闭锌矿和方铅矿之中,或赋存在上述矿物与石英的间隙之间。银金矿和自然金的颗粒极小,最小0.004mm,最大约为0.048mm,其中0.015~0.013mm的出现频率最高。这说明金粒度微细,要使微细的包裹金解离和暴露,依靠常规磨矿是不可能实现的。 (二)试验设备 试验所用的主要设备为盘式搅拌磨和浸出搅拌机。其中搅拌磨为国产实验室型盘式搅拌磨,搅拌桶的容积为0.75L,搅拌桶内壁覆有航空橡塑耐磨材料,桶内壁与外壳之间有水套作冷却作用,搅拌器为聚四氟乙烯材料,研究介质为莫来石球,球径分别为2mm、1mm、0.5mm3种大小不同的类型,搅拌器的转速采用自藉变压器无级调节氰化浸出所用的浸出机为XJT型浸出搅拌机,其所用的浸出槽为实验室用塑料浸出槽,其容积为1.5L,浸出过程中搅拌机的转速因定在1400r/min。 (三)试验方案 研究中对浸金过程中的碱预浸处理、矿浆浓度、氰化钠浓度、浸出过程碱浓度、助浸剂的效果和用量等工艺条件进行了单因素试验,探讨了各种因素对金浸出率的影响,并确定了最佳浸出条件。 以盘式搅拌磨在磨矿浓度为60%、搅拌器转速700r/min、球料比为2∶1,磨矿介质采用莫来石球,助磨剂(NaPO4)6的用量2kg/t、磨矿时间40min的条件下,超细磨制得金精矿为代表样,进行考察,产品细度为-20μm>97%,最小粒度为0.5μm,其中d50=0.5μm。探讨了其直接氰化浸金工艺条件。试验中每个金精矿浸出试样的质量均为200g。 本研究过程中碱的浓度的测定采用草酸滴定法;氰化物浓度的测定采用银量法;原矿样和浸渣中金的品位采用原子吸收光谱法测定。 二、结果与分析 (一)碱预处理试验 氰化浸出前在不同碱浓度下对矿浆进行碱预处理8h,设法消除其中不利杂质的影响,并与未经碱预浸的矿浆试样在矿浆浓度40%、氰化钠浓度0.15%、碱浓度为0.05%的条件下同时进行氰化浸出24h,其试验结果见图1。
图1 碱预浸出过程碱浓度和金浸出率关系曲线 从图1可看出,该金精矿进行碱预浸处理的效果很差,未经碱预浸处理的矿浆浸出效果却很好,而且预浸碱的浓度越高浸出效果越差。该结果说明该金精矿氰化浸出前不宜进行碱预浸处理。产生这种现象的原因与矿石性质有密切关系。由于该矿石为烈搅拌,黄铁矿、黄铜矿等硫化物分解出来的FeSO2和Fe(OH)3作为一种胶体会导致矿物发生团聚,从而影响了金的浸出。试验结果表明该超细金精矿氰化浸出前不宜进行碱预处理。 (二)矿浆浓度试验 保持矿浆中碱的浓度为0.02%,氰化钠的浓度为0.1%,在不同的矿浆浓度下氰化浸出24h,金的浸出率与矿浆浓度的产系见图2。图2 浸出过程矿浆浓度和金浸出率关系曲线 从图2可看出,矿浆的浓度对金的浸出率有一定影响,当矿浆的浓度较高时,会直接影响到氰化钠的氧的扩散速度、金粒与溶液的接触,并对金粒和溶液间的相对流动产生阻碍作用,从而影响金的浸出效果;当矿浆的浓度较低时,矿浆粘度小,氰化溶液中的氰离子与溶解氧向金粒表面扩散速度就大,从而提高金的溶解速度和浸出率,但在实际生产中浓度低则矿浆体积大,需加大设备和增加用药量,因此低浓度浸出是不宜采用的。试验最终确定浸出过程中适宜的矿浆浓度为40%。 (三)氰化钠浓度试验 保持矿浆的浓度40%、碱浓度0.02%不变,并使各个试样的氰化钠的浓度彼此相异,保持稳定,分别在12h和24h时对各个试样取样化验,浸出结果见图3。 图3 氰化钠的浓度和金浸出率关系曲线 ●-12h;■-24h 从图3可看出,在浸出时间较短的情况下,金的浸出率随氰化钠的浓度增加而程式高,但随着时间的延长,氰化钠浓度高的试样金的浸出率反而增加幅度少。这是因为在最初的时间内,氰化钠首先发生了与金的反应,随着氰化钠浓度的增加,金的浸出率也随之快速增加;但随着时间的延长,其它金属如银、铜等也得以浸出,而且氰化钠的浓度越高,其它杂质金属随金优选浸出的速度越快,试验表明在碱的浓度确定的条件下进行浸出时,氰化钠的浓度存在一个合适的值,此试验条件下氰化钠的浓度维持在0.1%比较合适。 (四)浸出过程中碱浓度 试验保持矿浆浓度为40%、氰化钠浓度分别为0.1%和0.2%时,分别选取浸出过程中不同的碱浓度浸出24h,其结果见图4。图4 浸出过程碱浓度与金浸出率关系曲线 ●-NaCN0.2%;■-NaCN 0.1% 从图4可看出,随着浸出过程中碱的浓度提高,浸出率反而下降,这说明过高的碱浓度会抑制金的浸出。加入碱可以消除金属离子杂质及中和融入水中的CO2和硫化物所产生的酸,防止氰化钠被酸类分解。但上试验结果可以看出,在氰化钠浓度较低的情况下,随着浸出过程中碱浓度的提高,浸出率变化极小,基本维持在同等的水平,但在氰化钠浓度较高的情况下,提高碱的浓度却对氰化过程有不利影响,这说明在氰化钠浓度较高的浸出体系中,过高的碱浓度会抑制金的浸出。所以选取浸出过程碱的浓度维持在0.02%较适宜。 (五)助浸剂效果试验 试验在保持氰化钠的浓度为0.1%、浸出过程中碱的浓度为0.02%、矿浆浓度为40%的条件下,考察了用柠檬酸、双氧水作为助浸剂时,柠檬酸和又氧水不同用量对金浸出率的影响。试验结果见图5、图6。图5 柠檬酸不同用量助浸效果 ●-12h;■-24h图6 双氧水不同用量助浸效果 ●-12h;■-24h 从图5可看出,在投加柠檬酸作为助浸剂时效果并不理想,而且随着柠檬酸用量的增加,浸出率反而下降。在柠檬酸的投加量为100g/t时,浸出效果与未投加时的浸出效果相比,短时间(12h)内柠檬酸可以促进金的浸出,时间长了反而会抑制金的浸出。 从图6得出,加入双氧水在短时间(12h)内可以提高矿浆中溶解氧的浓度,从而提高金的浸出率。而且双氧水的用量越大,这种现象越明显,金的浸出率提高幅度越大。但随着时间的延长,在浸出时间达到24h时,双氧水的分解趋于平衡,浸出体系氧的消耗速度远远大于双氧水的分解氧的速度,故利用双氧水作为助浸剂用于提高金的浸出率时效果并不明显。因此,从经济的角度上来讲,不宜添加双氧水作为助浸剂。 (六)最终氰化浸出方案的确定与模拟现场条件下的浸出结果对比 试验最终确定合适的浸出条件:浸出前不进行碱预浸,浸出过程中矿浆浓度为40%,氰化钠的浓度为0.1%,碱的浓度为0.02%,浸出过程不投加助浸剂。上述条件下的48h的浸出结果见表1。 表1 最终确定条件下48h浸出结果(-20μm>97%)浸出时间/小时| 12 | 24 | 36 | 48 | 浸出率/%86.04 | 96.19 | 97.53 | 97.67 |
试验同时对原采取的金精矿矿样采用球磨机磨至与现场浸出过程同样的细度,即-400目>97%,并在此细度和上述确定的浸出条件下进行48h浸出,浸出结果见表2。 表2 球磨机磨矿细度下实验室浸出结果(-400目>97%)浸出时间/小时| 12 | 24 | 36 | 48 | 浸出率/%84.02 | 96.06 | 96.37 | 97.18 |
从表1和表2可看出,利用搅拌磨将金精矿磨至-20μm>97%,并在此细度下进行浸出,与现场细度(-400目>97%)相比:在实验室条件下可以提高金的浸出率0.49个百分点。其中浸渣的品位减少量为0.21g/t。经计算-20μm>97%的细度下浸出24h时,碱石灰的用量为5.85kg/t,比-400目>97%细度下浸出24h的碱石灰的用量减少1kg/t,氰化钠的用量减少1.47kg/t。这充分说明试验达到了预期的目的,即利用搅拌磨将金精矿磨到-20μm>97%时,与现场生产流程相比,不但提高了金的浸出率,而且减少了碱的石灰和氰化钠的用量,经过36h就达到了现场48h的浸出率。 三、结论 (一)试验证明搅拌磨是一种高效的超细粉磨设备,将其应用和推广于金精矿氰化浸出前的细磨具有很大的经济效益和广阔的发展前途。 (二)以山东某金矿的金精矿为试样,在实验室利用搅拌磨将其磨至-20μm>97%时进行氰化浸出,并与现场生产细度(-400目>97%)的实验室浸出结果进行了对比。证明通过优化金精矿氰化浸出的各种因素,金的浸出率提高了0.49个百分点;碱石灰、氰化钠的用量分别减少了1kg/t和1.47kg/t;并提前12h达到了现场的浸出率。 (三)按照上述的浸出结果,依此金矿按年处理30000t金精矿计算,全年共节省碱石灰30t,氰化钠44.1t,依市场价工业用碱石灰550元/t、氰化钠9800元/t计算,共节约生产成本约45万元,同时提高磨矿细度后浸渣品位下降0.21g/t,每年多生产黄金约6kg,按照市场价约225元/g计算,年增加经济效益约135万元,两项合计每年可获经济效益约180万元。
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