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黄金提取与环境保护

2019-02-21   
一、引  言
我国是一个黄金资源丰富的国家。改革开放以来,特别是80年代今后,我国黄金的年出产值,均匀以10 %的速度递加。1999年,我国黄金年产值已达169.1 t,仅次于南非、美国、澳大利亚、加拿大,居国际第5位。
我国早在公元前4000年,就开端黄金的出产活动。新我国建立后,我国的黄金出产技能取得了长足的前进,20世纪50年代多选用重选法,60年代首要选用混、浮选法,70年代多选用全泥化法,80年代至今首要选用和推行化炭浆(CIP)法、炭浸(CIL)法。据不彻底统计,当时选用化法出产黄金的产值,占全国黄金总产值的60%以上;还有适当数量的中小厂商,至今仍在选用混法收回粗粒单体金,给环境带来了污染。
与国际上许多国家相同,我国在展开黄金出产过程中面对资源和环保两大应战:一是跟着富而易选冶黄金资源的逐渐削减,需开发处理贫而难选冶黄金资源的新技能;二是跟着环保的要求日趋严厉,特别是1989年发布“我国环境保**”之后,迫使厂商在管理黄金出产对环境污染的一起,加快清洁出产工艺的研讨,以促进黄金出产技能朝着无污染或少污染的方向展开。
二、粗粒单体金的收回与环境保护
(一)重选法
运用黄金与脉石密度的差异进行重力分选,是人们从金矿中收回黄金最陈旧的办法。因为重选法出产本钱低、对环境污染少而沿用至今。
重选法在我国砂金选矿中占有重要位置,关于适合于采金船挖掘的河槽砂金,依据矿石性质的不同,别离选用单一固定溜槽工艺,溜槽-跳汰-摇床工艺或三段跳汰工艺;关于残积、坡积、冲积类型的砂金,别离选用洗矿-煽动溜槽工艺、洗矿-离心选矿-摇床-淘洗工艺。砂金的露采或船采所取得的粗金精矿,需进一步选用重选、磁选、电选或由这些办法组成的联合流程精选,以及选用火法冶炼取得成色为85%~92%的制品金。表1所列为我国某些砂金露采和船采的选矿技能经济目标。
表1 砂金选矿出产技能目标




项目

粗选厂出产能力
/(m3.d-1)

精选厂出产能力
(m3.d-1)

原矿档次
/(g.m-3)

收回率/%

金的成色
/‰


粗选

精选

冶炼


露天采
选场

矿山1

560

0.42

0.4844

68

97

98

897


矿山2

480

1.0?

0.6841

65

97

99

850


采金船

矿山3

1717

0.53

0.1929

85

98

99

920


矿山4

1462

0.56

0.5228

81

95

98

920
重选法在脉金矿的选矿或提取工艺中,首要用于磨矿回路收回粗粒单体金。在我国山东省的一些选、冶厂中,一般选用跳汰机作粗选,粗精矿经摇床选别得金精矿,送冶炼炼制制品金。在磨矿回路中重选作业金的收回率,视原矿粗粒金含量和金在磨矿回路中单体解离度而定,一般收回率大约在15%~45%规划动摇。
(二)混法
混法是收回粗粒单体金的有用办法。因为操作间采纳全密闭通风,并在水覆盖下刮取膏等办法,使混操作间空气中浓度到达0.0044 mg/m3,刮膏时空气中浓度到达0.0088 mg/m3;选金厂排放的尾矿废水中含量为0.0034 mg/L,尾矿库溢流水含0.0096 mg/m3,均可低于国家要求的排放标准(见表2)。
表2 及其化合物的国家环境标准




类型

品种

有害物质

最高允许浓度


液体

工业废水

及无机化合物

0.05 mg/L(按Hg计)


日子用水



<0.001 mg/L


农田灌溉用水



<0.001 mg/L


气体

居住区大气



日均匀0.0003 mg/m3


车间空气

金属

0.01 mg/m3
为处理混作业对环境的污染,国内各科研单位合作黄金矿山,进行了很多的科研作业,并在山东省许多金矿选厂的磨矿回路中选用重选(跳汰)替代混作业取得了成效和推行运用。为替代混作业,加拿大早在70年代开发了尼尔森(Knelson)选矿机,并在80年代逐渐趋于完善和得到推行运用。该设备属一种高效离心选矿设备,在加拿大魁北克省西北部东玛拉赫迪克(Est Malartic)金矿,选用76cm尼尔森选矿机替代跳汰机收回单体金,可使重选作业金的收回率从10.8%进步到40%。现在,该设备已有上百台在国际各国选金厂的磨矿回路中得到运用。跟着全国际对环境保护要求日趋严厉和新式高效收回粗粒金的设备的不断开发,黄金选冶厂中的混作业终究将被彻底替代。
三、化提金及尾渣的净化处理
(一)化提金工艺
自从1887年英国人John Macarthur等发布第1个用处理金银矿的专利之后,新西兰(1889年)、南非(1890年)、美国(1891年)别离建立了化浸出-锌屑置换提金厂〔7〕;炭浆(CIP)法是化提金法的重要展开,1973年美国在霍姆斯特克(Homestake)建立了第1座炭浆提金厂,随后在南非、澳大利亚甚至国际各产金国家都得到推行用;进而在化浸出过程中增加活性炭或树脂,别离展开成为炭浸(CIL)法和树脂矿浆(RIP)法。
我国化浸出-锌屑置换提金工艺的运用开端于20世纪70年代。1985年自行设计和建设了灵湖和赤卫沟两座规划不大的炭浆厂。1986年,河北张家口金矿从国外引进了炭浸(CIL)法提金工艺技能和配备,处理了该矿含金氧化矿选用混-浮选工艺收回率低的难题,使该矿金的收回率从73%进步到93%。辽宁某金矿选用炭浸(CIL)法替代原化浸出-锌粉置换工艺,使金的收回率从82.93%进步到91.4%。炭浸法提金技能与配备通过消化吸收和开发,敏捷在全国得到推行运用,至今国内具有各种出产规划的炭浸厂50余座,并已成为我国黄金出产的首要工艺。
为满意小而富的黄金资源的开发,1988年北京矿冶研讨总院研发了一套日处理量为30 t的可搬式炭浸提金厂,1990年在河南某金矿投产后取得了较好的成果,在原矿含金5.82 g/t的条件下,化浸出率达92.27%,制品金的收回率达89.82%。树脂矿浆提金法是继炭浸法之后展开起来的新技能,先后在安徽、河北、新疆建设了三座规划不同的化树脂矿浆(RIP)法提金厂,并取得了较好的出产目标。例如,新疆某金矿选用重选-化-树脂提金工艺,金的总收回率达92%,因为树脂吸附容量高、出产费用低、习惯能力强,已展示了它的运用远景。此外,运用化堆浸处理低档次金矿在我国也取得了较好的展开。
例如,新疆某金矿每堆的堆浸规划已达5万t,最大的堆浸矿山年处理矿石量已超越16万t,堆浸的金收回率可达70%,为开发我国低档次金矿资源供给了一种经济合理的处理办法。
(二)化尾渣的净化处理
是迄今为止人们公认的有用浸金剂,在国际各国黄金出产中,化浸出工艺占有极其重要的位置。据不彻底统计:全国际60个最大的黄金产地和23个闻名的黄金厂商,选用化法出产黄金的产值占其总产值的81.30%,其间炭浆法和炭浸法占化法的53.87%。由此可见,全国际在黄金出产中用量之大。
众所周知,属剧毒物质,国际各国对黄金出产废渣的排放有严厉的约束和要求。为避免化废渣对环境污染,我国国家环保局和黄金管理局拟定了排放的国家标准和水质标准,规则工业废水CN-最高允许浓度为0.5 mg/L,日子饮用水含CN-不得超越0.05 mg/L。现在,在我国用于化提金厂尾渣净化处理办法大致有以下几种:
1、氯化法
氯化法是国内用于净化化尾渣的首要办法之一。依据化厂当地的状况,可选择和运用、、漂等,实际上它们进入尾渣矿浆中生成次氯酸,进而使分化为无毒物质。
关于偏远山区的小型化提金厂,多选用漂法。例如,河南某金矿所属的日处理量为30 t的化提金厂,化尾渣选用增加漂8.5 kg/t,经两段处理2 h,可使尾渣中含CN-从205 mg/L降至0.48 mg/L之后排入尾矿库。
关于大、中型化提金厂,其尾渣可别离选用碱性氯化法或酸性氯化法。例如,河北省某金矿化尾渣,选用增加石灰,在碱性条件(pH9~11)下通,尾渣通过2 h净化处理,可使其CN-含量从200 mg/L降至0.5 mg/L以下;而河北省别的一个金矿的化尾渣,则选用酸性氯化法,在酸性阶段采纳全封闭式操作,使尾渣与在酸性条件下充沛混合氧化,使尾渣含CN-在酸性阶段(pH=2)从500 mg/L降至8.5 mg/L,进而在碱性阶段(pH=12)再降至0.3~0.4 mg/L。与碱性氯化法比较,因为其氧化速度快,处理时刻缩短1/3,出产本钱低42%,正在国内黄金矿山推行运用。
2、酸化法
酸化法系直接用H2SO4处理化尾渣,使其生成HCN,通过碱液吸收生成NaCN循环运用,一起到达净化化尾渣的两层意图,它适用于含浓度较高的尾渣净化处理。例如,我国山东省某金矿的金精矿化尾渣,其含CN-高达1242 mg/L,该矿选用直接加H2SO4使尾渣矿浆酸化,凭借往矿浆中吹空气使HCN进入NaOH淋洗设备吸收,生成NaCN收回运用。出产实践标明:选用酸化法可使尾渣中CN-降至3.2 mg/L,进而再用漂处理或选用管道曝气法处理使废水中CN-降至0.5 mg/L之后排放。选用该办法可使尾渣中NaCN的收回率达80%以上,其收益可补偿处理尾渣废水所耗费的费用,是处理化尾渣一种经济合理的办法。
3、其他办法
活性炭吸附催化氧化法是近几年开发处理含废水的一种新办法。该办法是在含废水中通空气以确保有满足的氧,在有催化剂的作用下,使CN-分化和到达除的意图。河北省某金矿的工业实验证明:选用这种办法处理,可使废水含CN-从250 mg/L降至0.5 mg/L以下。
采纳天然净化和化废水循环运用的零排放工艺,是处理含废水污染环境的又一条重要途径。我国辽宁某金矿通过研讨和出产实践证明,该矿化厂的含CN-70~100 mg/L的尾渣废水,不经处理送入尾矿库,经天然弄清后含CN-22~59 mg/L的回水悉数回来提金厂循环运用,这种处理办法不光没有下降化浸出目标,并且使废水处理的本钱下降82%。选用零排放工艺的条件:一是提金厂的用水量有必要大于废水排放量;二是尾矿库无渗漏,不会形成地下水的污染。在条件具有的当地,选用零排放工艺是经济合理的。
四、无提金工艺研讨与展开
跟着国际各国对环境保护日趋严厉的要求,大大促进无提金剂及工艺的研讨与展开,其间包含:氯化法、法、硫代硫酸盐法、化法、石硫合剂法等。
(一)氯化法
氯化法是最早的化学提金办法之一。其长处是浸金速度快,能使吸附金的含碳物质失掉活性,缺陷是酸性含氯溶液腐蚀性强,对设备的防腐材料要求高。
早在16世纪曾选用食盐水溶液从矿石中提银。1880年澳大利亚、加拿大对焙烧后的金矿曾选用水溶化法提金。1966年芬克尔斯坦等对南非梅雷尔(Merril)型泥矿选用过氯化法浸出金;美国对卡林型含碳金矿选用次氯酸盐预处理,可使金的浸出率从33%进步到90%以上。1988年美国钮蒙特(Newmont)公司进一步开发了闪速氯化提金技能,大大缩短了氯化时刻,使耗量下降25%,金浸出率进步了6%,并推出了FeCl3堆浸提金法。秘鲁和法国开发了食盐、硫酸、二氧化锰组合药剂的氯化浸出工艺。但到现在为止,选用水氯化法提金工艺进行工业出产的则只要南非等少量国家。
北京矿冶研讨总院从1988年展开氯化法提金工艺研讨至今,通过对多种矿石类型的研讨,取得了较好的展开。关于贵州苗龙含碳的砷锑硫金矿,选用焙烧-水氯化法提金工艺,金的浸出率可达91.44%; 关于河北某金矿含Au 12.21 g/t、含As 0.67%的物料,选用氯化提金工艺,与化法比较,浸出时刻缩短19 h、金浸出率进步1.69%、 银浸出率进步74.45%; 关于甘肃省某含金物料进行日处理1t的氯化提金的扩展实验标明:当磨矿细度为-0.074 mm占50%时, 在物料含金4 g/t的条件下,经6 h氯化浸出,金浸出率可达85%~90%,耗费为37~40 kg/t原矿。此外,湖南有色金属研讨所对龙山浸锑渣选用FeCl3提金-电积工艺,金的浸出率达98%,电积率98%以上; 对平江金矿选用焙烧-水氯化法提金工艺,金的浸出率达97%。烟台大学对乳山三甲金精矿选用次氯酸盐浸出工艺,金浸出率达95%。昆明理工大学选用MnO2、NaCl、H2SO4以低温(280℃)氯化处理北衙含As、Sb的金矿,也取得了较好的成果和展开。
氯化法提金工艺是一种陈旧而具有潜力的办法,虽然国内涵氯化提金方面做了许多研讨作业,但现在仍处于工程化研讨阶段。为使该工艺能提前用于出产,有必要大力开发廉价和能再生的氯化剂,下降其耗费,处理好设备腐蚀等技能难题。
(二)法
法被以为是无提金一种有推行远景的办法。1941年前苏联学者普拉辛(Плaсии)等人首要研讨了溶金技能,并通过了十几年的研讨奠定了法从矿石中提金的根底。1968年罗马尼亚的科技作业者进一步研讨了法提金工艺。1976年今后,南非、美国、澳大利亚、加拿大等国家相继展开了法提金的研讨,其主攻方向是研讨对矿石的习惯性和对难处理金矿的可行性。早在1972年前苏联在列别基内金矿建立了第一座用法提金的工业性实验厂,实验发现该办法存在耗量过大和金表面钝化严峻两大问题。随后,通过各国科技人员的不断研讨发现,在选用法提金过程中通入SO2可大起伏下降耗量和显着减轻元素硫钝化金粒表面,然后加快了法提金的工业化进程。
国内法提金工艺研讨开端于1972年,长春黄金研讨院等单位先后进行过很多的研讨作业。法浸出一般在酸性介质(pH<1.5)中进行,通常用Fe3+作氧化剂。关于我国某金矿的三种含砷的金硫浮选精矿,选用浸出和化浸出的比较实验成果(见表3)标明:选用法,金的浸出率均高于化法。日处理量为600 kg的扩展实验验证了小型实验成果,金的浸出率均匀在92%以上。我国广西某金矿曾选用法提金工艺,通过屡次工业实验投产后发现,法虽有浸金速度快、毒性小等长处,但报价昂贵、出产本钱高、出产过程稳定性差,限制着它的推行和运用。0 kg/t原矿。此外,湖南有色金属研讨所对龙山浸锑渣选用FeCl3提金-电积工艺,金的浸出率达98%,电积率98%以上; 对平江金矿选用焙烧-水氯化法提金工艺,金的浸出率达97%。烟台大学对乳山三甲金精矿选用次氯酸盐浸出工艺,金浸出率达95%。昆明理工大学选用MnO2、NaCl、H2SO4以低温(280℃)氯化处理北衙含As、Sb的金矿,也取得了较好的成果和展开。




矿样序号

浮选精矿

焙砂含金
/(g.t-1)

浸出

化浸出


Au/(g.t-1)

S/%

As/%



金浸出率/%

渣含金/(g.t-1)

用量/(kg.t-1)

金浸出率/%

渣含金/(g.t-1)

用量/(kg.t-1)


1

35.00

44.4

16.8

54.0

94.3

3.7

4.0

91.9

4.9

4.9


2

21.0

34.4

16.8

32.0

94.1

2.4

5.1

81.0

7.6

10.0


3

46.00

24.8

25.3

72.0

90.5

8.5

4.5

87.0

11.7

4.5
(三)硫代硫酸盐法
在无提金研讨中,因为硫代硫酸盐法是在碱性介质中浸出,然后使其优胜于氯化法和法。早在1957年前苏联曾研讨了纯金在性硫代硫酸盐溶液中的溶解热力学。1972年日本研讨了Cu2+对S2O2-3溶金的催化作用及其影响要素。1981年美国对含铜、锰难处理金矿进行了S2O2-3浸出研讨。1983年前苏联取得了用硫代硫酸盐处理含铜、锰等杂乱金矿的专利。美国钮蒙特公司在卡林金矿建立了一个细菌预处理(含碳、砷)的硫代硫酸盐堆浸厂。
国内对硫代硫酸盐浸金的研讨起步较晚,1984年今后沈阳黄金学院、沈阳矿冶所、东北大学、我国科学院化工冶金研讨所、中南工业大学等单位别离进行了硫代硫酸盐提金办法的根底理论研讨和技能开发作业。有关报道以为:硫代硫酸盐虽有浸出目标高的长处,但浸出条件要求严苛,要求在50~60℃温度下浸出,浸出系统需求SO2或盐作稳定剂、Cu2+作催化剂等。选用硫代硫酸盐法处理山东某含铜金精矿的实验成果标明:关于含Au 153.62 g/t、含Ag 443.5 g/t、含Cu 4.71%的金精矿,在常温常压条件下,与化法比较,选用硫代硫酸盐法,其浸出剂用量适当,但浸出时刻缩短18 h,金和银的浸出率别离进步8.22%和25.73%。现在,在国内硫代硫酸盐法提金工艺尚处在工程化研讨阶段,需求进一步完善和推行运用。
(四)化法
与氯类似,是一种较强的浸金剂,早在1881年谢夫(Shaff)选用化法浸金曾取得美国专利。后因为化法提金工艺的广泛运用而中止研讨,直至20世纪90年代,跟着人们对环保的注重,化法又从头引起重视和研讨。1990年美国推出了有机化物Geobrom系列药剂: 3113、 3400、 5500,其间以含Br 34%的Geobrom 3400浸金作用最好。此外,澳大利亚选用无机化盐作浸金剂也取得了较好的成果。
近几年来,国内有关单位对含金32.5 g/t的浮选金精矿进行过化法提金的研讨,实验成果标明:浮选金精矿经600~650℃焙烧脱硫,在HCl介质中增加NaCl和水浸出12 h,可使金浸出率达99%,但研讨作业仍处于实验室阶段,而美国、澳大利亚的研讨已步入工程化实用阶段。