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我国黄金选冶技术现状及发展方向

  我国黄金资源储量丰富,分布较广,黄金生产企业星罗棋布,覆盖面大,故黄金选冶技术齐全。有常规采用的选冶技术,还有近年来掌握的难选冶技术,并对选冶一些新技术如非氰浸出剂和化学氧化法等也进行了研究和探讨。选冶技术的进步,促进了我国黄金工业的发展。目前我国的黄金产量居世界第五位,成为产金大国之一,而某些技术领域已达到或接近世界先进水平。下面对我国黄金选冶技术现状及其发展方向作一介绍。
  黄金选冶的传统工艺及新技术重选提金工艺重选是最传统的提金方法。由于它工艺过程简单,成本低廉,对捕集单体租粒金有效,故对于砂矿的提金,该工艺仍占主导地位。不过近来年。重选工艺用于岩金矿山提金的发展非常迅速,国外已有几座新建或扩建的大型岩金矿山采用重选法在磨矿回路中提取单体金。国内某些岩金矿山也有应用,均收到很好的效果。重选设备的改进和创新,推动了重选提金工艺的发展。如研制成功的可动溜槽、圆型跳汰机、利用离心力场的尼尔森选矿机以及我国研制成功的鼓动溜槽、stl型的水套式离心机,使重选回收率进一步提高,收到了明显的效果。
  浮选提金工艺:从50年代到70年代,我国黄金生产除砂金以外,基本上是用浮选的方法产出精矿,然后送冶炼厂生产出成品金。这种方法对含有金、铜、铅、锌等金属的硫化矿来说仍然是最经济和最合理的流程,它可以实现多金属综合利用。80年代后,浮选提金工艺已有很大发展,已进入了一个新的水平。
  浮选新设备和新药剂近几年来,由于浮选新设备和浮选新药剂的出现,不断提高了浮选的回收指标(品位和回收率)。如发达国家应用了浮选柱,使浮选工艺上了一个新的台阶。我国对老式的a型浮选机进行了改进,研制的有sf型、bs-k4型、jjf型、qf型、chf-y型等高效浮选机,使精矿品位和回收率都有不同程度的提高。如河南某金矿采用bs-k4浮选机后,精矿品位由原来的17.44克/吨提高到24克/吨,尾矿品位由0.55克/吨降低到0.3克/吨。
  采用新型浮选药剂和组合用药后,由于大大改善了浮选条件和加强了捕收能力、从而提高了浮选回收率和降低了药耗。如江西某铜矿采用了高级黄药捕收剂y-89,有效改善了铜、银、硫的选别指标,特别是伴生金回收率提高了2.5%。并且药剂用量总计减少了46g/t。湖北某铜矿用p-60的与异丁基黄药混合使用浮选硫化矿。使金回收率提高了5.77%。
  单一的浮选工艺已不适应日趋复杂的矿石性质,选矿提金工艺技术的发展已形成向联合工艺流程发展的趋势。如重选--浮选流程,浮选--氰化流程(精矿或尾矿氰化),氰化--浮选以及重选(浮选)--炭浸工艺均在国内外黄金矿山普遍应用。如重选--浮选流程可克服落选对租粒金捕收比较困难的缺点。河北某金矿属含金多金属矿床,日处理能力300吨/天,采用的流程为浮选--精矿氰化--浸渣分离流程,实现了多金属综合回收的目的。鉴于矿石性质的不断变化和日趋复杂性,采用联合选矿工艺流程确实能最大限度地提高回收指标,这对于我国黄金矿山特别是已经投产多年的老矿山进行挖潜改造综合回收,增加效益是十分有利的。
  氰化提金工艺
  20世纪初,氰化法提金就在工业上得到推广应用。目前世界上新建的金矿中约有80%都采用氰化法提金。如何缩短浸出时间,进一步提高浸出率,降低氰化物消耗是人们不断研究探索的课题。因此,目前该工艺的发展在国际上已经达到相当高的水平。
  氰化提金工艺的改进
  (1)在浸出过程中使用氧化剂(纯氧或氧化物)并延伸出加氧炭浸工艺,如氧树脂浸出等。使用辅助氧化剂的益处:一是有效提高金、银浸出率;二是加快浸出速度、缩短浸出时间;三是降低氰化物消耗,减少硝酸铅用量。我国广西龙头山金矿采用助浸工艺,使浸出率提高了4.31%。辅助氧化剂的应用已作为优化氰化工艺的最佳技术,在世界各地广泛推广。
  (2)采用氨--氰体系浸出铜金矿石,于1986年在国外的一家小型尾矿处理厂获得成功。我国在提高珲春含铜金精矿的试验研究中,采用了氨--氰体系浸出,使金浸出率显著提高到38.98%。对金铜矿石、含铜精矿的氰化浸出,该技术将显示出较强的生命力。
  (3)边磨边浸工艺能强化浸出效果。如最近山西地勘局216地质队采用tw型塔式磨浸机对合砷难浸金精矿进行边磨边浸,处理量为30吨/日,在磨矿细度95%-98%-400目条件下,金浸出率提高了8%。若利用塔式磨浸机实行边磨边浸新工艺能在黄金矿山推广应用,将是氰化提金工艺的一项重大革新。
  从氰化浸出液中回收金工艺的发展
  从氰化浸出液(或矿浆)中回收金,工业生产较为成熟的三大工艺,即锌粉置换工艺;活性炭吸附工艺和离子交换树脂工艺。活性炭吸附工艺以其更经济和有效,离子交换树脂工艺以其优越的物理和化学性能均成为后来居上者,得到迅速发展。尽管如此,锌粉置换工艺在处理含银高的矿石和含金高的溶液是十分有益的。
  发达国家,在矿浆系统中,活性炭吸附发展趋势是炭浸工艺。炭种普遍采用了强度高、耐磨损的椰壳炭。、炭解析广泛采用扎德拉工艺。近年来,推广应用加温加压解析工艺和无氰解析工艺。我国黑龙江省老柞山金矿成功地采用无氰解析工艺,年可节约固体氰化钠33吨,价值53万元。
离子交换树脂工艺在东欧国家应用较为广泛。新型树脂的开发与应用成为树脂矿浆工艺向前发展的核心。如新型阴离子交换树脂和螯合型树脂的应用,大大改善了树脂吸附性能。

  新疆阿希金矿是国内第一座引进树脂提金技术的大型黄金矿山,生产规模750吨/天。生产实践证明,树脂的机械强度高、磨损小,树脂的消耗量仅为25克/吨;树脂的吸附容量高、吸附速度快;吸附矿浆浓度比炭浆法高出5%-7%。由此也说明树脂矿浆法在许多方面优于炭浆法,值得在国内推广应用。
  非氨浸出剂的研究和应用
  氰化物溶解金,很不理想之处就是它有剧毒性。多少年以来,人们试图采用其它毒性较小的浸出剂来取代它。有关这方面的研究,近年来已有了很大进展,被开发的浸出剂包括硫脲、氯气、溴、碘、氮、硫代氰酸盐、硫代硫酸盐,而较具工业意义的还属硫脲和溴。
  硫脲浸金在国内外都有大量的研究成果、硫腺浸金速度快,无毒,对铜、砷等有害元素不敏感,它可能成为除氰化物以外最有希望用于工业生产的溶金药剂。

  阻碍硫脲工业应用推广的问题是药剂耗量高;浸出矿浆为酸性、浸出设备需防腐;缺乏从硫脲溶液中有效回收金、银的优良方法,与氰化提金相比,不具经济优势。因此,目前仅限于小规模工业应用(处理高品位金精矿)。最近,爱尔兰minmet公司研究出了用硫脲浸金的新工艺。该工艺在吸附、回收和溶液循环使用等方面都进行了重大改进。从而减少了硫脲的损耗,提高了浸出和沉淀效率。该工艺适用于各种品位的矿石,与氰化法相比电力消耗低,试剂用量少。节省了环境的治理费用。适合小规模的矿山应用。
  溴化提金,很有可能成为一种替代氰化提金的最有前途的浸出工艺。greatlake化学公司,为了评价溴与氰化物浸金的效果,对溴化提金工艺进行系统的研究。结果表明,作为金的浸出剂,溴优于氰化物。主要表现在如下几个方面:(1)价格便宜。(2)浸出率高。可达到与氰化浸金相同的浸出率(90%-95%)。(3)浸出速度快。用4h浸出相当于用氰化物浸出24h-48h的浸出结果。(4)在低浓度时,无毒、无腐蚀性。(5)药剂可循环使用。(6)从溶液中回收金方便,可采用氰化法的回收工艺。为了填补溴化提金技术的空白,该公司一直在进行研究工作。虽然溴的应用目前尚处在较初级阶段,但随着时间的推移,澳化提金工艺会逐渐被人们认识和接受。工艺的优点也将通过工业生产所验证。
  堆浸提金工艺
  堆浸提金工艺,目前被认为是最经济的提金方法。生产实践表明,堆浸生产矿山的基建投资,平均约为建设选厂的25%。生产成本与较经济的炭浆法相比也仅为所需费用的35%-40%。世界上各产金大国近年来黄金产量的增加,有相当一部分来自于堆浸提金。目前,堆浸的生产规模已经大型化,堆浸技术也向纵深发展。
  生产规模不断扩大,入浸品位逐步降低
  目前,国际上大型的堆浸厂有秘鲁的yanacocha金矿堆浸厂和美国的roundmountain金矿推浸厂。yanacocha金矿堆浸厂每月处理矿石136万吨,平均金品位为1.4克/吨

  金矿堆浸厂,日处理能力4.5万吨,平均金品位为1.1克/吨。我国目前最大规模的堆浸厂当属福建闽西紫金山金矿。年处理矿石260万吨,人浸矿石品位1.4克/吨-1.7克/吨,浸出率70%。
  矿步制粒技术的改进
  制粒技术的应用使堆浸提金工艺跃上一个新台阶,通过采用制粒技术,对于渗透性差、含泥质矿物多的矿石,以及废弃的尾矿都能进行堆浸提金。另外在制粒过程中加入氰化物使氰化物与矿石较均匀的接触,以强化浸出效果、这也是制粒技术的一项革新。
  添加辅助药剂,提高浸出率。缩短浸出时间
  (1)纯氧、过氧化钙将被用于堆浸工艺。柱浸试验结果表明,该工艺能提高堆浸回收率,缩短浸出周期,降低氧化物的消耗和水耗。
  (2)添加表面活性剂,明显改善浸出效果。添加这种表面活性剂,对破碎的硅质氧化矿石进行浸出试验,浸出率提高24%;对泥质矿石进行堆浸试验,浸出率提高了4%。
  难选冶金矿石的提金技术
  难处理金矿石是指用常规的氰化提金方法,金的直接浸出率不高的金矿石,一般为80%以下,典型的难处理矿石直接浸出率仅为10%-30%。造成难浸的原因主要是微细粒金和包裹金以及矿石中含砷、含碳等有害杂质。此类矿石需进行预处理才能合理利用,并获得经济效益。处理的方法较多,有焙烧法、加压氧化法、生物氧化法及其它化学氧化法等。
  焙烧预处理技术
  焙烧氧化法是较古老的预处理方法,特别是对含硫、含砷较高的矿石,这种方法可以自热平衡,可以回收和,是一种比较理想的方法。随着技术的进步和市场的需求,此法近年来得到新的发展。早期使用的有多堂炉焙烧、回转窑焙烧、马弗炉焙烧。沸腾炉氧化焙烧金矿石始于1947年,两段沸腾炉焙烧、原矿循环沸腾炉焙烧法是近十几年才得到商用。两段焙烧、循环焙烧以及正在发展的热解--氧化焙烧法、闪速焙烧法、微波焙烧法都以解决环保、降低能耗、提高浸出率和增加焙烧强度为目的。焙烧氧化法的特点是适应性强,但随着环保要求的提高,废气治理成本提高,此方法受到湿法预处理方法的挑战。
  国外采用沸腾炉焙烧的主要厂家有11家,以原矿循环沸腾炉焙烧和两段沸腾炉焙烧为多。如美国的ibm公司为处理部分包裹金和含有机炭的矿石采用了投资和操作成本最低的两段焙烧法。

  我国的湖南某矿和新疆某矿为处理高砷金精矿也采用了焙烧法进行预处理。
  加压氧化预处理技术
  这种方法是用加压氧化酸浸或用加压碱浸对矿石进行预处理。先除去矿石中的s、as、sb等有害杂质,使金矿物充分暴露,然后用氰化法回收金。
  环保的要求和金浸出率的要求,促进了加压氧化法的发展。1984年此法首先应用于homestake,mclanlgh金矿,并从此得到快速发展。目前国外有代表性的加压氧化厂有11家。
  超细磨--低温低压氧化难处理金矿石技术是澳大利亚dominion矿物公司发展的技术,通过超细磨,矿物表面活性提高,氧化温度、压力降低,反应釜材质、防腐问题变小,是比较有发展前途的
生物氧化预处理技术;生物氧化预处理是利用细菌可以氧化浸出硫、砷、铁等元素的机理,从而使包裹的金暴露出来,以便为下一步用氰化法提金创造条件。
  生物氧化技术应用于黄金工业生产解决难处理金矿石,预氧化提金是90年代迅速发展起来的环保型高新技术。目前在国际上已有六家生物氧化--氰化提金厂在正常生产,生产规模已从40吨/日发展到960吨/日,金的浸出指标达到90%-95%,与之相配套的各项技术,如工艺控制、在线检测、设备结构、材料等都在不断完善和优化。生产实践证明,该工艺用于处理难浸金矿石提金是有效的,不仅经济效益可观,且环境效益、社会效益显著,展示出良好的工业发展前景。
  我国细菌氧化-氰化提金工艺研究近几年发展较快,长春黄金研究院做了大量的试验研究工作。以典型的凤城难处理金矿石为重点进行了系统研究。在菌种选育、工艺流程、技术指标、设备研制等方面取得了突破性进展。金浸出率达95.02%,比常规氰化提高了91.61%,获得了十分理想的技术经济指标。1999年已完成小型试验研究和扩大试验,并通过了技术成果鉴定。我国目前已有两家生物氧化--氰化提金厂投产
  化学氧化法预处理技术
  硝酸氧化法
  硝酸氧化法是用硝酸作为介质,在常压下把空气中的氧带入矿浆并氧化黄铁矿和砷黄铁矿。氧化后的产物no2和水生成硝酸再返回使用
  据报道,加拿大已成功地进行了小型连续试验,并着手建设半工业试验厂,用该法来处理砷黄铁矿含金的难浸矿石电化学氧化法
电化学氧化法是利用电极反应氧化黄铁矿和砷黄铁矿。电化学氧化法对于黄铁矿和砷黄铁矿的氧化产物与加压氧化、细菌氧化基本一样,是使矿物生成砷酸铁、硫酸铁等物质从而解离金。同其它方法相比,此法不带来大气污染,不存在高压问题,同时氧化速度较快。因此,电化学氧化法的研究受到重视;俄罗斯已进行了500公斤/批规模的电化学预处理扩大试验。澳大利亚也进行了砷黄铁矿电化学氧化试验研究。
  金、银精炼新技术随着湿法冶金工艺的发展,以及国际黄金市场对金产品质量的要求,传统的火法炼金技术很少单独使用。目前,化学法、电解法、萃取法以其产品纯度高,环境污染小,精炼周期短,能回收多种贵金属等优点而被推广应用
  boliden贵金属精炼工艺
  boliden公司发明的贵金属精炼工艺,一是用高电流密度电解精炼银,二是采用二步沉淀法精炼金。
  贵金属精炼工艺优点是:(1)快速高效。银精炼用5,金精炼仅用3。因此,在工艺中积存金属时间比常规方法节省一半。(2)冶炼回收率高。银的总回收率大于99.5%,金的总回收率大于99.8%。(3)产品质量高。可达1#标准金、银质量。
  金碘化精炼工艺
  日本采用了一种碘金精炼工艺,可快速获得1#金。
  金碘化精炼工艺的优点是:(1)不产生废气和废水。(2)工艺只用电能操作。(3)工艺速度比电解法快约3-5倍。(4)可获得1#金。
  金氯化精炼工艺
  矿山工程公司提供的金氯化精炼工艺与常规的精炼技术有较大差别。该工艺有一个固气相高温氯气反应器,金锭在微负压条件下与氯气接触,当在特殊的工艺条件下操作时,氯气与银、锌、汞等合质金杂质反应形成氯化物,而金以元素形式产出,然后熔铸即可。
  该工艺优点是:(1)投资和生产成本低。(2)处理速度快。(3)回收率高,损耗小于0.1%。(4)操作相当简单。(5)系统内几乎没有存金。但该工艺的局限性是不能从金中分离出铂,且要求物料含金至少5%-10%。
  我国金、银精炼工艺的改进
  国内的金、银精炼,在大型冶炼厂采用的有化学法,化学法--火法及电解法,而在中小型黄金矿山一直延用火法炼金工艺,金回收率低,质量不高。近几年,随着黄金市场将逐步开放,并参与国际市场竞争,国家对金的质量要求也越来越高。因此,各大型冶炼厂,特别是黄金矿山开始重视金、银精炼提纯工艺技术改进。如山东招远黄金冶炼集团公司,金泥冶炼废除了传统的转炉火法炼金工艺,目前采用的是酸化还原电解精炼工艺。金、银质量大大提高。
  结束语
  重选以其突出的优势而成为岩金矿山重要的提金手段之一。重选新设备的开发和应用,推动了重选提金技术的发展浮选新设备和新药剂的出现,促进了浮选提金技术的发展。但单一浮选已无法满足日趋复杂的矿石性质,采用多种方式和方法组成的联合工艺流程,才能最大限度地回收有价金属。
  由于氰化物溶金有效,回收效果最佳,所以氰化提金工艺在黄金生产领域仍将占主导地位。而非氰提金技术还应加大开发研究力度 由于堆浸能充分利用资源,低成本回收金,故仍将广泛应用于黄金矿山。焙烧法、加压氧化法、生物氧化法各有其优缺点,在工业上将处于并存状态。生物氧化法和微波氧化法由于其环境效果好,因此最具应用前景。
  传统的火法炼金已不能满足国际黄金市场的要求,故各种精炼工艺相继产生,但以回收率高、生产成本低、环境污染轻、生产周期短的精炼技术更具有应用价值。
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