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含碳金矿试验研究方案

2019-02-21   
    一、碳质金矿的矿藏化学特征
 
    产于黑色 (或含碳 )岩系和堆积岩系中的金矿 ,是国际重要金矿类型之一。本世纪初以来 ,黄金工业界就已认识到金矿中的碳质物对化浸出的有害影响。从金的提取冶炼视点,“碳质金矿”开始界说为一种含有机碳的难浸矿石,矿石中的有机碳能和金络合物发作作用 ,因而不能用惯例化法加以处理”。 最有名的碳质金矿包含美国的卡林金矿和乌兹别克斯坦的穆龙套金矿,加拿大、澳大利亚、新西兰及我国均发现了适当多的大型碳质金矿床。
 
    国内外的研讨以为,在微细粒金矿原生矿床的构成进程中,特别以堆积岩为容矿岩石的金矿构成进程中,碳质具有重要作用。卡林金矿、我国四川的东北寨金矿及黔桂滇角的一些金矿床中都含较高的碳质和有机碳。我国几个微细浸梁型金矿床的矿石中碳质和有机碳的分析成果列于表1。
 
表1  我国首要微细浸染型金矿矿石中的碳质和有机碳





矿床称号

规划

碳质(%)

有机碳(%)

金档次(g/t)


东北寨

大

2.8~2.96

0.47~0.59

1.9~5.0


戈塘

大

1.01~6.80

0.77~3.85

1.14~27.34


丫他

中

0.25~1.10

0.22~0.85

2.03~23.79


板其

中

0.05~1.10

0.006~0.86

1.78~86.44


烂泥沟

特大

0.06~1.13

-

3.78~10.70


紫木凼

特大

0.26~1.75

0.08~0.54

3.35~8.89


金牙

大

1.54~2.33

0.11~0.26

1.55~7.16


高龙

大

0.17~3.87

-

1.99~12.93


明山

中

0.15~1.47

0.11~0.45

1.04~12.14
 
    一般以为,原生矿石中含有机碳化合物在0.2%以上时,将严峻搅扰金的化提取进程,这类矿石称为碳质金矿。除了受碳质物的有害影响外,碳质金矿还具有一般难浸矿的矿藏学特性,如金以硫化或粘土矿藏中的微细(显微和超显微)包裹体存在。
 
    碳质金矿中大都金与黄铁矿或其他硫(砷)化物共生。在一些微细粒浸染型和蜕变岩型金矿床中,碳质是首要载金之一。美国卡林区域Jerrit Cayon金矿中,大部分金以亚显微粒度存在于碳质物中;我国板其金矿的碳质单矿藏中含金53.6g/t;丫他金矿的碳质中含金27.32g/t;戈塘金矿某些矿样中,包裹在碳质中的金占包裹金的46.5%,碳质物中的含金量在个异样中可高达百余克/吨。但对大都难处理碳质金矿来说,碳质中存在的金所占份额较小,大部分金与黄铁矿等硫化物亲近共生。
 
    碳质金矿中碳质首要有3种类型:固体(元素)碳、高分子碳氢化合物的混合物及与腐殖酸类类似的有机酸,后二者合称为有机碳。矿石中存在的碳质,一般以为是热液活动期带入了少数有机质(或许包含碳氢化合物)的成果。
    元素碳有石墨、非晶无定型元素碳和晶体发育不良的假石墨(兼有非晶和石墨2种结构系统)3种结构方式,首要成分为碳,一般不含金。因体碳,特别是无定形碳,在化浸出进程具有活性碳的功能,吸附已浸溶的金络离子。碳质矿石中的有机组成由不与金络离子相互作用的长链碳氢化合物、与金酸盐构成络合物的有机酸(类似于腐殖酸)组成。我国一些研讨者将微细粒金矿床矿石中的有机碳分为在仿中可溶性有机质族和不溶性有机质族(干酪根)2种方式。有机质在成岩进程、深成热解作用及蜕变作用影响下,可蒸发成分下降,含炭量添加,氢、氧、氮含量下降。分析标明,在几个微细浸染型金矿床矿化主岩中的干酪根,碳含量为72.58%~83.60%,氢为0.71%~2.18%,氧为2.54%~9.11%,氮为0.39%~0.84%。烂泥沟、戈塘和金牙等6个矿区的化学物相办法提纯的单矿藏分析成果标明,干酪根中含金量为0.14~147.46g/t。别离组分的实验研讨发现,金牙金矿的碳质物中,发作“劫金”作用的首要组分为活性炭组分,腐殖酸类次之,酯和烃类似与“劫金”作用无关。碳质金矿的预处理办法分为2种:除掉或分化矿石中的碳质物;或使碳质物在化时失掉吸附活性。后一种办法只消除碳质物在化浸出进程中的有害影响,不损坏矿石碳质,因而也不能使碳质中本来包含的金解离。
 
    我国已探明的碳质金矿资源在黄金工业储量中占有适当高的份额,根本上都处于我国西部,处理碳质金矿的预处理工艺技能,对我国黄金工业的持续发展和西部经济开发具有无足轻重的作用。水溶化法是碳质难处理金矿的一种有用非提金工艺,以下论说咱们在这方面的研讨成果。
 
    二、水溶化提金的化学原理
 
    19世纪末曾经,化法还末用于提金时,氯一直是金的一种重要浸出剂。至今,氯作为难处理金矿惯例化浸出前的预处理工艺和浸金剂,在提金工业中依然充任侧重要人物。
 
    水溶化是现在碳质金矿的一种最有用的湿法氧化预处理法及直接浸金办法。矿浆氯化和次氯酸氧化是运用较多的2种,FeCl3、CuCl2、以及HCl-NaCl等系统的氧化浸出预处理也已进行必定研讨。研讨发现,氯化预处理进程中,有适当一部分金溶解,由此提出了氯化法直接提金工艺。
 
    因为金和氯离子能构成较安稳的络离子,次氯酸又是一种较强氧化剂,在氯化钠溶液中可用次氯酸浸金,总反响可标明为:
 
3ClO-+2Au+5Cl-+3H2O→2AuCl4-+6OH-
 
    化学热力学平衡核算标明,实验条件下金的安稳络合物为Au3+的络合物。
 
    另一方面,次氯酸盐的强氧化功能,既能钝化碳质对金的吸附作用,又能氧化硫化矿藏,使包裹金暴露,次氯酸盐合适用于浸出碳质难处理金矿。硫化矿藏的氧化反响可简略地标明为
 
MS+4ClO-→M2++4Cl-+SO42-
    或
 
MS+4ClO-+2OH-→M(OH)2+SO42-+4Cl-
 
    水溶化浸金这种非提金工艺,具有进程简略和浸取速度快等长处。用于易浸矿石时,生产费用上略高于化法,环境方面的损害小于化法;用于难浸矿石,因为无需预处理工序,在生产成本上则低于化法。
 
    三、次溶液浸金实验
 
    次氯酸盐氯化法更适于含较高碳酸盐矿藏的碳质金矿,因为浸取在弱碱性介质中进行。贵州某矿产于堆积碳酸盐岩-泥岩系开裂含金蚀变带中,基岩首要为泥质灰岩和泥灰岩。金的均匀档次5.06g/t。该金矿属超细微型,金的粒度小于0.01μm,矿石中含碳质0.1%~0.7%。实验用矿石样的多元素分析列于表2。
 
表2  矿石的元素分析(%)




元素

CaO

MgO

SiO2

FeO

CO2

Cr*

S

As

Au(g/t)


含量

34.93

1.76

19.74

4.67

29.65

0.56

1.16

0.22

4.01
    *Cr-碳质总量,指碳酸盐外的一切其他类型的碳,包含各种元素和有机碳的总和。
 
    矿石中的首要矿藏成分包含白云石、方解石、黄铁矿、含砷黄铁矿、石英及高岭土类粘土矿藏。从提金工艺动身,首要矿藏成分为3类:碳酸盐,硫(砷)化物和硅酸盐,经化学物相溶矿法测定,其矿藏含量别离为68.1%,3.5%和28.4%,3类矿藏中的包裹金别离为2.0%~3.4%、45.8%~47.3%和10.5%~14.1%。其间硅酸盐相包含碳质物相。选矿实验标明,该金矿的浮选目标较差。在本研讨中选用全泥浸出,矿石中金的直接化浸取率为16%左右。矿石经氧化预处理后,金的化浸取率可达90%左右。载金矿藏的氧化损坏,是进步金浸取率的要害。
 
    次的浸取实验成果标明,浸出进程中的首要作用要素是浸出剂的浓度和反响温度,溶液pH和初始氯离子浓度等要素没有显着的作用,阐明浸出进程中各有关要素的影响规则,与浸出剂与硫化物的反响有关。
 
    如图1所示,不同次初始浓度的浸出实验标明,当次氯酸的浓度超越3%时,金的浸出速率很快,1h内测可浸出75%以上的金,速率显着高于化浸取。
 

 
图1  不同次氯酸浓度时的浸金曲
 
    金的浸取速度和浸取率都随浸取剂浓度的添加而进步,但浸取4h后金浸率根本上不再添加(图1)。当浸取液中次的初始浓度大于3%有用氯时,金的浸取曲线极为类似,浸取1h后,金浸取率的添加速率趋向缓慢。实验成果标明,初始有用氯浓度高于2%时,8h内金的浸取率根本持平。约80%。
 
    尽管浸金反响式标明,金的浸溶进程需求氯离子参加,实验成果标明,次浸取进程中,溶液中初始氯离子浓度(参加NaCl调理)根本上不影响金的浸取(图2)。次氯酸氧化产出的氯离子足以满足金反响。
 

 
图2  初始氯离子浓度对浸金的影响
 
    初始pH对金的终究浸取率的影响较小,但在低pH浸取时,浸取速率进步(图3)。
 

 
图3  溶液pH对金浸出率的影响
 
    反响温度低于50℃时,不同温度下的浸取曲线简直没有不同(图4);反响温度高于50℃时(如60℃),金的浸取率反而下降。
 

图4  不同温度下的浸取曲线
 
    次浸取进程中,首要包含硫化物的氧化分化和金的氯化络合浸取2个根本进程,在进程的不同阶段,反响略有不同。如图5所示,浸出初期以硫化物的氧化反响为主,金的浸溶反响简直不发作。然后,在硫化物的氧化率超越30%今后,硫化物的氧化分化与金的浸溶根本上同步进行,且跟着硫化物的氧化,金的浸出率敏捷添加;在浸出终究阶段,又转化为硫化物的氧化分化为主,金的浸出率已根本上不再随硫化物进一步氧化而进步。
 

 
图5  不同浸出时期硫氧化率和金浸出率的相关联系
 
    最佳条件下,次酸钠溶液浸取该细微粒浸染型金矿时,金的一次浸取率达80%。比照预氧化-化浸取成果,次的浸取率低于后者,标明次的浸取进程中,部分金发作纯化反响。为消除金微粒钝化,对浸渣进行了不同处理。
 
    在3%有用氯的次溶液中,在常温下进行4h的一段浸取后,别离实验了不同办法的二段浸出,包含一段浸渣的再磨及活性炭或离子交换树脂的矿浆浸出,实验成果于表3。
 
表3  次溶液浸渣的二段浸取成果




第二段浸取办法

S(%)

氧化率(%)

Au(g/t)

浸取率(%)


预处理-过滤-化

0.238

77.0

0.33

91.8


A

0.126

88.0

0.82

79.5


B

0.234

77.6

0.78

81.0


C

0.033

96.9

0.60

85.0


D

0.077

92.7

0.80

80.0


E

0.182

82.7

0.48

88.0
 
    表中第二段以办法中A为浸取矿浆初加次至3%有用氯,再浸取4h,B为浸取矿浆中加(量和浓度与标准法相同)浸取24h;C为矿浆过滤、烘干、再磨后,加3%有用氯的次酸钠溶液再浸取4h;D为浸取矿浆加60g/t的活性碳,再浸取4h;E为浸渣过滤后再磨,加3%有用氯的次溶液和50kg/t树脂,再浸取4h。
 
    以上成果标明,次氯酸盐水溶液常温常压下直接浸取细微粒碳质难处理金矿是可行的,一段浸取时,溶液中初始有用氯浓度3%以上,金的浸取率为80%;进行二段浸出可使金的浸出率到达85%~88%。浸渣再磨后,用次进行二段浸出,总浸取率与该矿的化浸取率适当。次氯化提金工艺是这类难处理金矿的一种有用办法,具有非无毒、无环境污染、工艺简略、浸取速度快等长处,具有工业使用远景。
 
    四、次氯酸盐的电氧化生成和再生
 
    实验研讨了次浸出剂的电化学生成和再生技能。使用离子交换膜阻隔电解池,在阳极室通入含NaCl的已净化溶液,阴极室通入NaOH溶液,可在阳极电解产出最高达15%NaClO的溶液,可用于浸金。因而,次溶液的浸金进程只耗费碱、氯化钠和电力。
 
    阳极上的首要反响为
 
    2Cl-→Cl2+2e-
 
    6ClO-+3H2O→2ClO3-+4Cl-+6H++1.5O2+6e-
 
    2H2O→O2+4H++4e-
 
    Cl2+H2O→HClO+Cl-+H+
 
    电解功率一般在95%以上。溶液中次氯酸的天然分化是电流功率较低的首要原因,其首要反响为:
 
    HClO→H++ClO-
 
    6ClO-+3H2O→2ClO3-+4Cl-+6H++1.5O2+6e-
 
    ClO-+H2O+2e-→Cl-+2OH-
 
    2HClO+ClO-→ClO3-+2Cl-+2H+
 
    2ClO-→O2+2Cl-
 
    阴极上首要为氧的分出反响
 
    因为氯化钠溶液的电解能发作次氯酸根,可使用悬浮电浸出技能处理碳质金矿。实验中发现,阴、阳极室阻隔和未隔2种电解池中的电浸取作用不同。阴、阳极阻隔电解池中的氧化作用较好,与其能阻挠次氯酸在阴极复原分化有关。因为悬浮电浸出时,生成的次氯酸浓度较低,需求较长时刻的悬浮电解浸出(如14~16h),且金的浸出率依然不能高于65%,显着低于次氯酸盐的直接浸出。
 
    五、定论
 
    水溶化法是碳质微细粒难处理金矿较有用的提金办法,经过实验得出以下定论。
 
    (一)次溶液可有用浸出碳质微细粒浸染型金矿,在有用氯浓度不低于3%时,一次浸取率可达80%,浸渣再磨后二次浸出率可达85%以上。该办法与化法比较,具有浸取速度快、不需求预处理、成本低和工艺简略等长处。
 
    (二)影响金的浸出速率和终究浸取率的首要要素是次氯酸盐的初始浓度。跟着初始浓度的进步,浸金速率简直呈线性上升。温度对浸取进程的影响不大,可选用常温浸出,但温度高于50℃时,金的浸取率反而下降。溶液pH和氯化物初始浓度根本上对浸取没有影响。
    (三)浸金用的次溶液可用氯化钠溶液的隔阂电解法生成或再生。