CN106929671B - 一种控电位强化浸金的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种控电位强化浸金的方法及装置，所述方法包括以下步骤：（1）将含金物料与水加入控电位强化浸金装置中，搅拌的同时通空气进行浆化处理；（2）浆化完成后，调节pH值，加入硫脲，通空气控制溶液中氧溶量，添加硫酸铁，进行控电位强化浸出，反应结束后，放出物料；（3）物料沉降过滤分离后，尾渣可无害化堆存；贵液经金属置换过滤后得到金泥，尾液经简单处理后可以返回浆化工序循环利用。本发明还包括一种控电位强化浸金的装置。本发明可实现难处理硫化矿金矿和金精矿中金的高效浸出，是一种速度快、无毒、对杂质不敏感的无氰化绿色提金的方法。
Description
技术领域
本发明属于湿法冶金与矿业工程领域，具体涉及一种控电位强化浸金的方法及装置。
背景技术
黄金是国际通用的货币，常用于首饰的制造，由于其优异的物理化学性质，也被广泛应用于电子工业、化学工业及仪器仪表制造业等。随着我国国民经济的迅速发展和人民生活水平的不断提高，工业生产和首饰加工所需的黄金用量也在逐年的增加，黄金生产规模不断扩大，但是易处理金矿石资源日益减少，品位低、细粒浸染、杂质含量高、难处理的金矿石、含金二次材料已成为现在黄金生产的主要原料。
目前主要采用氰化技术从原矿或废料中提取黄金，该技术简单、有效、经济、体系稳定，但浸出时间长、效率低、有剧毒、操作安全性低，如果生产体系不幸泄露将对周边环境造成极大的伤害，已引起人们对氰化所造成环境的担忧，由此，氰化形成的尾渣已被国家列为危化物品。氰化浸出时间长（一般浸出时间在24小时至48小时），氰化对难处理金矿浸出率低（浸出率只有70%－80%；而且还要经过预先磨矿，粒度达到-325目），如：硫化矿、石英矿、毒砂等，随着开采的过度，易处理金矿愈来愈少，甚至已将近枯竭，而剩下难处理金矿对提金技术要求越来越高。
用硫脲浸金的研究已有很多，各有优劣。
CN1031255A公开的硫脲铁浸法提金工业生产新工艺中，浸出物料粒度需为-320目，浸出时间需32-40个小时，破碎耗时长，成本高，浸出周期太长。
CN1081471A公开的用硫脲提取金银的方法，有浸出率高，生产周期短等优点，但其浸出过程中硫脲消耗量大，且不利于人工操作，同时如果该法用于提取尾矿中的低品位金不一定会有其实例操作中金、银的品位都非常高，且都为原矿那样高的浸出率。
CN1544665A公开的难浸金精矿的生物氧化一一硫脲树脂矿浆法提金工艺，有浸出率高、成本低等优点，但其预处理工艺繁琐、耗时长。
CN101338370A公开的一种硫脲炭浆提金工艺，有回收率高、环保等优点，但其缺陷在于操作繁琐，工艺周期长。
CN102676838A公开的金氰化尾矿焙烧—超声波强化硫脲浸金—活性炭富集的提金方法，有周期短，浸出高等优点，但其对物料具有极强选择性，处理量小，尾液中活性炭含量高，不能有效的循环利用，使得尾液中的硫脲大量遗失，生产成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种操作简单、生产效率高、生产成本低、短周期、利环保、尾液循环利用率高且适合处理各种难处理金矿的控电位强化浸金的方法及装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
本发明之控电位强化浸金的方法，包括以下步骤：
（1）将含金物料与水加入控电位强化浸金装置中，搅拌的同时通空气进行浆化处理；
（2）浆化完成后，调节pH值，然后加入硫脲，通空气控制溶液中氧溶量，再添加硫酸铁，进行控电位强化浸出，反应结束后，放出物料；
（3）物料沉降过滤分离后，尾渣可无害化堆存；贵液经金属置换过滤后得到金泥，尾液经处理后可以返回浆化工序循环利用。
进一步，步骤（1）中，所述的含金原料包括含金氧化矿、原生金矿、硫化金矿、含砷金矿、浮选金精矿、重选金精矿或各种金矿、金精矿的焙烧产物。
进一步，步骤（1）中，控制搅拌的速度为500～800r/min；控制通入空气的压力为0.3～0.8MPa；浆化处理的时间为0.3～1.0h，该条件下含金物料与水溶液接触充分，可实现物料的快速浆化。
步骤（2）中，控电位强化浸出过程中，通过调节变频器控制搅拌桨转速，同时使用pH/电位仪，通过调节添加剂加入量和溶液中氧溶量的大小实现对溶液氧化还原电位的精确控制。
控电位强化浸出过程中，浸出提金剂硫脲(H2NCSNH2)易溶于水，是一种有机配合剂，可以与许多金属离子形成配合物，且具有还原性质。硫脲在酸性溶液中可被氧化为二硫甲脒(SC(NH2))，在有氧化剂(如氧，Fe3+)存在时，金能强烈地与硫脲形成配位阳离子而迅速溶解，其反应如下：
4Au + 8H2NCSNH2 + O2 + 4H+ = 4Au(H2NCSNH2)2+ + 2H2O。
此反应式是酸性介质硫脲浸金的基础，浸出过程会受到诸多因素的影响，其中酸性硫脲浸金体系的稳定性和氧化剂的选取至关重要。Au在硫脲溶液中，能形成配离子Au(H2NCSNH2)2 +，其标准电极电位如下：
Au(H2NCSNH2)2 + + e = Au + 2SC(NH2)2； EAu(H2NCSNH2)2+/Au =0.38V；
同时，硫脲易发生氧化反应生成二硫甲脒( ( SCN2H3)2)。相应的标准电极电位如下所示： (SCN2H3)2 + 2H+ +2e = 2SC(NH2)2； E(SCN2H3)2/SC(NH2)2 = 0.42V。
上述两式电对的电极电势相差不大，也就意味着硫脲浸金应选取合适的氧化剂。氧气是一种合适的氧化剂，可通过控制进气量大小，控制溶液中氧含量。而Fe3+的标准电极电势为E=0.77V，也可作为酸性硫脲浸金的氧化剂。有Fe3+参与的硫脲浸金反应式如下：
Au + 2H2NCSNH2 + Fe3+ = Au(H2NCSNH2)2 + + Fe2+ ；
过量的Fe3+会使硫脲氧化成S、S2－，造成硫脲的消耗，且S又可以吸附硫脲金的络合物，导致金的浸出率降低。
进一步，步骤（2）中，加入硫酸调节pH值为0.5～2.4；所加硫脲与步骤（1）所述水的料液比为0.2-0.6g:100mL，通入空气压力为0.1～0.5MPa，控制溶液中氧溶量在3.0～8.0mg/L；添加硫酸铁，所加硫酸铁与步骤（1）所述水的料液比为0.2～2.0g:100mL，溶液电位在250～500mv区间，控电位强化浸出搅拌速度为100～450r/min，强化浸出时间为1.0～5.0h，该条件下强化浸出过程浸出率高，浸出液中金离子浓度可达到18g/m3。
进一步，步骤（3）中，贵液用铁粉置换，铁粉可与Au+反应，使得Au+被置换出来，以单质金的形式析出。作为优选，加入过量的铁粉以使Au+完全被置换出来。实验发现，当每1升贵液加入80～120g铁粉，贵液中的Au+基本被置换完全。
作为优选，置换反应时间为1.0～3.0个小时，在此条件下置换反应进行完全，大量金离子转换成单质金。反应后，液中金含量为0.072g/m3，金置换率达到99.6%，贵液中的Au+基本被置换完全。
本发明之控电位强化浸金的装置，包括釜体、搅拌结构、通气结构和控制结构；所述釜体的上部设有进料口，下部设有支架，底部设有控制物料出料大小的阀门和出料管；
所述搅拌结构包括搅拌轴、搅拌轴动力输入机构和搅拌桨叶，所述搅拌轴分成上半部和下半部，其中搅拌轴的下半部位于釜体内，所述搅拌桨叶包括搅拌桨叶Ⅰ、搅拌桨叶Ⅱ，所述搅拌桨叶Ⅰ设在搅拌轴的下部，所述搅拌桨叶Ⅱ设在搅拌轴的底部，所述搅拌轴动力输入机构与搅拌轴上半部连接，带动搅拌轴转动；
所述通气结构包括固定在釜体上方的进气阀、进气流量计和一系列通气管道；所述通气管道上设有一系列出气孔，所述通气管道分别固定在搅拌桨叶Ⅰ、搅拌桨叶Ⅱ的表面，所述通气管道与进气阀相连，由进气流量计控制总的进气量大小；
所述控制结构包括搅拌转速变频控制器、pH/电位计、溶氧仪显示器和溶氧仪；所述搅拌转速变频控制器与搅拌轴动力输入机构相连，准确控制搅拌轴转动速度；所述溶氧仪的探头分别安装在搅拌桨叶Ⅰ上，每个溶氧仪的信号输出端与溶氧仪显示器的输入端连接，可以准确测得溶液中不同分层氧气浓度数值，检测结果集成在溶氧仪显示器上显示；所述pH/电位计可通过电极探头准确测得溶液中实时pH值和氧化还原电位值，电极探头安装于防腐管道内，防腐管道下端配备微孔筛网防止大颗粒物料进入防腐管道内。
进一步，每个溶氧仪与其对应的探头之间的数据线设置在相应的安全管道内。
进一步，所述的pH/电位计和溶氧仪显示器均外接一个集成控制器上。
进一步，所述的釜体内侧设有增强溶液物料相互接触的挡板，优选两个以上。
进一步，所述的出料管上设有螺纹接口。
本发明结合控电位强化浸出装置，采用控电位强化浸出的方法，随着浸出时间的增加，渣中金元素大量进入溶液中，浸出液中Au+浓度可达15g/m3以上，实现了金的有效富集；浆料沉降分离后，尾渣可无害化堆存，贵液经金属置换后，贵液中金元素的回收率高达99.5%以上，尾液经简单处理好可以返回浆化工序循环利用。
与现有技术相比，本发明之控电位强化浸金的方法是一种速度快、无毒的绿色提金工艺。该浸出体系以硫脲为提金浸出剂，通过结合特有的控电位强化浸出装置，采用控电位强化浸出方法根据不同矿物特点，添加剂配比不同浓度，精确控制溶液中氧含量和氧化还原电位，在适宜的温度和下即可实现难处理金矿中金的浸出。与其他非氰化物浸金方法相比，这种方法具有浸出速度快、体系条件温和、易于控制，试剂成本低、浸出效率高等优点，结合特有控电位强化浸出装置，采用控电位强化浸出的方法，实现对难处理金矿物中金元素的高效浸出。本发明通过对溶液氧化还原电位的精确控制，有效减缓了硫脲的分解，提高了浸金效率，降低了生产成本。与氰化法相比，本发明浸金的酸性环境可减少由酸性环境转入碱性浸出的物质消耗，而且绿色环保符合冶金清洁生产的理念。
此外，该方法结合特有控电位强化浸金装置克服了硫代硫酸盐等其他非氰化方法浸出速度慢、浸出率低等弱点，并克服了氯化法剧烈反应导致气体逸出造成的操作上的困难与安全隐患；相比于碘化法，硫脲试剂相对比较便宜，在经济上更为有利，该绿色浸金方法的成功应用旨在改变全球范围内黄金提取对剧毒物的依赖，从安全与环境保护方面具有广阔的应用前景，并对提金技术的革新具有深远意义。
与现有技术相比，本发明之控电位强化浸金的装置具有以下优点：
1、通过安装pH/电位计，可以实时监控溶液中pH值和氧化还原电位变化情况，进而调节pH值、控制添加剂用量及通气量，达到精确控制溶液中氧化还原电位的目的，有利于物料中有价金属的高效浸出，降低浸出过程物料的消耗；
2、在釜体内侧增设挡板，搅拌过程中部分溶液与挡板发生猛烈撞击，向四周扩散，溶液中分子热运动增强，细小颗粒与的充分接触，有利于有价金属浸出反应的进行；
3、在每个搅拌桨叶上安装溶氧仪探头和出气孔，可以准确测量溶液中氧含量，通过调节流量计进气量的大小，控制出气孔的出气量的大小，使得气液充分接触，确保反应体系中氧容量在一个稳定合适的数值，有利于有氧浸出反应的平稳顺利进行；
4、在釜体下方安装可控制出料大小的出料管，反应结束后物料可快速排出，避免了釜体中物料的沉积，也便于搅拌装置的清洗；出料口底部为螺纹接口，可外接管道便于物料的转移；
5、操作简单，可控性能力强，不仅能满足常规搅拌浸出有价金属要求，更加能适合于精细化控电位强化浸出有价金属要求。
概而言之，本发明通过结合特有的控电位强化浸金装置，采用控电位强化浸出的方法，提高了浸金效率，缩短了提金周期，降低了工艺成本，使得该法成为一种简单、高效、低成本、短周期、利环保的且适合各种难处理金矿的提金工艺，具有可观的开发、推广价值。
附图说明
图1 为本发明之控电位强化浸金的工艺流程图；
图2 为本发明之控电位强化浸金装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
取某黄金冶炼厂难处理金矿为浸出原料，该难处理金矿化学成分如表1所示。
表1难处理金矿主要元素含量
所取矿物中主要物相为脉石(SiO2)和毒砂(FeAsS)，并掺杂有少量赤铁矿(Fe203)，经磨矿作业后，包裹金的含砷硫矿物被氧化破坏，毒砂中96.05％的金得以暴露，黄铁矿等硫化物中80.52％的金得以暴露，氧化铁矿物和硅酸盐也分别有57.05％和16.54％的包裹金暴露出来，矿石中的金得到富集。
1.将难处理金矿与水按料液比1kg:2L的比例加入控电位强化浸出装置中，开启搅拌转速变频控制器，控制搅拌轴转速为600r/min，调节进气阀，控制进气流量计显示通气压力值为0.4MPa，气体通过各个搅拌桨叶上通气管道的出气孔均匀排出，溶液表面大量冒泡，浆化时间30min。
2.浆化完成后，采用硫酸调节pH至0.9～1.1，加入硫脲，所加硫脲与步骤（1）所述水的料液比为0.4g:100mL，调节进气阀，通入空气压力值为0.1MPa，通过安装在各个搅拌桨叶上的溶氧仪探头检测，得氧溶量数值，溶液中氧含量为7.1mg/L；添加硫酸铁，所加硫酸铁与步骤（1）所述水的料液比为0.7g:100mL，此时pH/电位计显示溶液电位在250～300mv之间，搅拌速度为300r/min，强化浸出1h后，开启釜体底部的阀门，放出物料。
3.物料沉降过滤洗涤分离后，滤液即为贵液，其中金含量为16.5g/m3，用于后续金的提取，尾渣可进一步深度提金或无害化堆存，控电位强化浸出阶段金元素浸出率为91.87%；
贵液用铁粉置换，金置换率为99.64%，贫液中金含量为0.059g/m3，置换后尾液经简单处理后可以返回浆化工序循环利用。工艺流程图如图1所示。
参照图2，本实施例之控电位强化浸出的装置，包括釜体8、通气结构、控制结构和搅拌结构；所述釜体8的上部设有进料口5，下部设有支架16，底部设有控制物料出料大小的阀门17和柱状出料管18；
所述搅拌结构包括搅拌轴2、搅拌轴动力输入机构和搅拌桨叶，所述搅拌轴2分成上半部和下半部，其中搅拌轴2的下半部位于釜体8内，所述搅拌桨叶包括搅拌桨叶Ⅰ11、搅拌桨叶Ⅱ15，所述搅拌桨叶Ⅰ11设在搅拌轴2的下部，所述搅拌桨叶Ⅱ15设在搅拌轴2的底部，所述搅拌轴动力输入机构与搅拌轴2上半部连接，带动搅拌轴2转动；
所述通气结构包括固定在釜体8上方的进气阀21、进气流量计20和一系列通气管道13；所述通气管道13上设有一系列出气孔10，所述通气管道13分别固定在搅拌桨叶Ⅰ11、搅拌桨叶Ⅱ15的表面，所述通气管道13与进气阀21相连，由进气流量计20控制总的进气量大小；
所述控制结构包括搅拌转速变频控制器1、pH/电位计3、溶氧仪显示器4和溶氧仪；所述搅拌转速变频控制器1与搅拌轴动力输入机构相连，准确控制搅拌轴2转动速度；所述溶氧仪的探头7分别安装在搅拌桨叶Ⅰ11上，每个溶氧仪的信号输出端与溶氧仪显示器4的输入端连接，可以准确测得溶液中不同分层氧气浓度数值，检测结果集成在溶氧仪显示器4上显示；所述pH/电位计3可通过电极探头12准确测得溶液中实时pH值和氧化还原电位值，电极探头12安装于防腐管道9内，防腐管道9下端配备微孔筛网14防止大颗粒物料进入防腐管道内。
本实施例中，每个溶氧仪与其对应的探头之间的数据线6设置在相应的安全管道内。
本实施例中，所述pH/电位计和溶氧仪显示器均外接一个集成控制器上。
本实施例中，所述釜体8内侧有两个以上增强溶液物料相互接触的挡板22。
本实施例中，所述柱状出料管18上设有螺纹接口19。
实施例2
取某黄金冶炼厂易处理金矿为浸出原料，该易处理金矿化学成分如表2所示。
表2易处理金矿焙烧产物主要元素含量
所取矿物经磨矿作业后，包裹金的含砷硫矿物被氧化破坏，氧化铁矿物和硅酸盐中的金充分暴露出来，矿石中的金得到富集。
1.将易处理金矿与水按料液比1kg:2L的比例加入物料于控电位强化浸出装置中，开启搅拌转速变频控制器，控制搅拌轴转速为700r/min，调节进气阀，控制进气流量计显示通气压力值为0.38MPa，气体通过各个搅拌桨叶上的通气管道的出气孔均匀排出，溶液表面大量冒泡，浆化时间45min时停止搅拌和通气。
2.浆化完成后，采用硫酸调节pH至1.0～1.5，加入硫脲，所加硫脲与步骤（1）所述水的料液比为0.5g:100mL，调节进气阀，通入空气压力值为0.2MPa，通过安装在各个搅拌桨叶上安装的溶氧仪探头检测，得氧溶量数值，溶液中氧含量为6.2mg/L；添加硫酸铁配，所加硫酸铁与步骤（1）所述水的料液比为0.9g:100mL，此时pH/电位计显示溶液电位在280～330mv之间，搅拌速度为250r/min，强化浸出1.5h后，开启釜体底部的阀门，放出物料。
3.物料沉降过滤洗涤分离后，滤液即为贵液，测得贵液金含量为18.5g/m3，用于后续金的提取，尾渣可进一步深度提金或无害化堆存，控电位强化浸出阶段金元素浸出率为95.12%；
贵液用铁粉置换，金置换率为99.63%，贫液中金含量为0.068g/m3，置换后尾液经简单处理后可以返回浆化工序循环利用。
本实施例之控电位强化浸出的装置同实施例1，在此不再赘述。
Claims (10)
1.一种控电位强化浸金的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将含金物料与水加入控电位强化浸金装置中，搅拌的同时通空气进行浆化处理，控制通入空气的压力为0.3～0.8MPa；
（2）浆化完成后，调节pH值，然后加入硫脲，通空气控制溶液中氧溶量，再添加硫酸铁，进行控电位强化浸出，反应结束后，放出物料；
所加硫脲与步骤（1）所述水的料液比为0.2-0.6g:100mL，通入空气压力为0.1～0.5MPa，控制溶液中氧溶量在3.0～8.0mg/L；添加硫酸铁，所加硫酸铁与步骤（1）所述水的料液比为0.2～2.0g:100mL，溶液电位在250～500mv区间；
（3）物料沉降过滤分离后，尾渣无害化堆存；贵液经金属置换过滤后得到金泥，尾液经处理后返回浆化工序循环利用。
2.根据权利要求1所述的控电位强化浸金的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述的含金原料包括含金氧化矿、原生金矿、硫化金矿、含砷金矿、浮选金精矿、重选金精矿或各种金矿、金精矿的焙烧产物。
3.根据权利要求1或2所述的控电位强化浸金的方法，其特征在于，步骤（1）中，控制搅拌的速度为500～800r/min；浆化处理的时间为0.3～1.0h。
4.根据权利要求1或2所述的控电位强化浸金的方法，其特征在于，步骤（2）中，加入硫酸调节pH值为0.5～2.4；控电位强化浸出搅拌速度为100～450r/min，强化浸出时间为1.0～5.0h。
5.根据权利要求1或2所述的控电位强化浸金的方法，其特征在于，步骤（3）中，贵液用铁粉置换。
6.一种实施权利要求1-5任意 一项所述方法的控电位强化浸金的装置，其特征在于，包括釜体、搅拌结构、通气结构和控制结构；所述釜体的上部设有进料口，下部设有支架，底部设有控制物料出料大小的阀门和出料管；
所述搅拌结构包括搅拌轴、搅拌轴动力输入机构和搅拌桨叶，所述搅拌轴分成上半部和下半部，其中搅拌轴的下半部位于釜体内，所述搅拌桨叶包括搅拌桨叶Ⅰ、搅拌桨叶Ⅱ，所述搅拌桨叶Ⅰ设在搅拌轴的下部，所述搅拌桨叶Ⅱ设在搅拌轴的底部，所述搅拌轴动力输入机构与搅拌轴上半部连接，带动搅拌轴转动；
所述通气结构包括固定在釜体上方的进气阀、进气流量计和一系列通气管道；所述通气管道上设有一系列出气孔，所述通气管道分别固定在搅拌桨叶Ⅰ、搅拌桨叶Ⅱ的表面，所述通气管道与进气阀相连，由进气流量计控制总的进气量大小；
所述控制结构包括搅拌转速变频控制器、pH/电位计、溶氧仪显示器和溶氧仪；所述搅拌转速变频控制器与搅拌轴动力输入机构相连，准确控制搅拌轴转动速度；所述溶氧仪的探头分别安装在搅拌桨叶Ⅰ上，每个溶氧仪的信号输出端与溶氧仪显示器的输入端连接，可以准确测得溶液中不同分层氧气浓度数值，检测结果集成在溶氧仪显示器上显示；所述pH/电位计可通过电极探头准确测得溶液中实时pH值和氧化还原电位值，电极探头安装于防腐管道内，防腐管道下端配备微孔筛网防止大颗粒物料进入防腐管道内。
7.根据权利要求6所述的控电位强化浸金的装置，其特征在于，每个溶氧仪与其对应的探头之间的数据线设置在相应的安全管道内。
8.根据权利要求6或7所述的控电位强化浸金的装置，其特征在于，所述的pH/电位计和溶氧仪显示器均外接一个集成控制器上。
9.根据权利要求6或7所述的控电位强化浸金的装置，其特征在于，所述的釜体内侧设有增强溶液物料相互接触的挡板。
10.根据权利要求6或7所述的控电位强化浸金的装置，其特征在于，所述的出料管上设有螺纹接口。
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