第1 6卷 1999 年 第3期 9月 国外铀金地质 o ve r s e a s Ur a n iu m a nd G泊I dG e olo g y Vo l . 16 SePt No . 3 199 9 从矿石和其他原料中堆浸提取 贵金属的硫酸一氯化物方法 使用氛化物堆浸金对环境污染较大且在寒冷地区效果不佳 使用硫酸一氛化物作浸 出剂, 在二氧 化锰水合物的参与下 , 改堆浸为沟槽喷淋 , 不仅减少了对生态环境的危害 , 使浸出作用 的强度增大 、 速度加快 , 并且贵金属的回收率高 , 同时还可以直接从难选冶的 , 包括高硫高砷的矿石中提取金 关健词 硫酸 一抓化物 贵金 属堆浸 随着对环境保护 , 特别是堆浸采矿条件下的环保要求的提高 , 寻求一种毒性较小的溶剂以 代替氰化物来溶浸贵金属 , 已成为非常现实的问题 在美国 、 加拿大和澳大利亚 , 氰化物溶液在 堆浸时得到了最为普遍的应用 , 特别是在气候温和的地区 , 根据气候条件的不同 , 堆浸可以全 年不断地进行 ; 也可以一年工作6 一8 个月 , 而其余时间用于采矿和矿石准备 在北方 , 温暖的 季节比较短 , 只有1 一 3个月 , 因而用氰化物堆浸效果不佳 。
俄 罗斯的大部分贵金属矿床都位于 气候严寒的地区 , 一年内暖季只有 3 一4 个月甚至更短 , 因此 , 有必要用效果更强的浸 出剂来代 替氰化物 为此 , 开发了一种从矿石及其他原料中堆浸贵金属的硫酸一氯化物方法 使用这种方法需 有二氧化锰的水合物参与反应 硫酸 一氯化物浸出循环周期的时间主要取决于矿石 原料的渗透性 , 一般只有几昼夜 正是 由于硫酸 一氯化物堆浸过程的速度很快 , 所以在暖季很短的地区提取贵金属时尤为适用 其他 的时间可以用来准备矿石 硫酸 一氯化物堆浸 的化学原理在于 : 二氧化锰的水合物在硫酸 一氯化物的介质 中形成四价 锰和三价锰与氯的络合物 , 后者将贵金属转人溶液 , 同时本身又还原成二价锰 贵金属则用电 解法从溶液中沉积分离出来 , 而二氧化锰水合物可 回收反复使用 与氰化物堆浸相比硫酸 一氯化物堆浸有 以下优点 : (1 )对生态环境的危害较小 ; ( 2)作用的强度大 , 速度快 ; (3 )贵金属的回收率高 ; (4)可以直接从难选冶的矿石 ~一一一一~ - -一- - 一一一~一一 一- 一 , 包括高硫高砷的矿石中提取贵金属 收稿日期 : 19 98年3月 1 8 日 第3期 从矿石和其他原料中堆浸提取贵金属的硫酸 一抓化物方法 矿石 含 Mn原料 一 一一 一浮 门厂 破碎 工 再生M n伍 琳洗用水 结块 和 造粒 图l 矿石加工工艺流程示意图 (5 ) 环境保护措施的费用较少 。
金的硫酸 一氯化物堆浸的工艺原理流程见图 1 该流程包括以下几个步骤 : (1 )矿石原料的破碎 ; (2 )烧结和造粒;向破碎的矿石中加人回收的二氧化锰和含锰物质以及结合剂溶液 , 最终 得到球矿 ; (3)将球矿铺置人沟槽 ; (4)硫酸 一氯化物堆浸; (5 )贵液经过钢屑层渗流而使金还原 ; (6 )溶液通过砂质过滤器使金沉淀 ; 己竺一一一一一一一一一一通止匕色 _ 二_ 1 1 ⋯ 1 1 : l 1燃. s . (7 )部分 pH ‘ 2 . 0 的已脱金循环溶液在补充硫酸后重复用于浸矿 ; 另一部分 pH 2 . 0 的 溶液用石灰乳中和至 pH二6 . 0以获得含锰溶液 、铁及其他杂 质的沉淀 ; (8 ) 石灰乳和压缩空气处理溶液 , 将再生的二氧化锰返回造粒和结块工序 ; (9 )从砂质过滤器上将金洗提出来 , 用氯钒处理洗提液 , 得到金沉淀 ; (1 0)用循环冲洗液淋洗浸出残余物 , 将残余物置人废料场 图2是硫酸一氯化物沟槽堆浸的工艺设备示意图 在这一方案中球矿的渗滤 浸出是在一组 沟槽8中实现的 这些沟槽由抗酸混凝土 (例如抗酸砾石为基础 , 水玻璃为结合剂)构筑的 。
每 个沟槽是一个混凝土的长方形容器 , 高 1 . 6 一Zm , 宽3 一4m , 长8 0 一 1 0 m 沟槽一端的墙由一个 缓坡代替 边墙的厚度及它们之间的距离是根据筑堆和卸堆的机械设备 , 如装运矿石用的载重 汽车及推土机等进出沟槽的需要而计算的 抛 / 《一一一_ 螃蜘 图2 硫酸一氧化物沟槽堆浸工艺设备示意图 l—传送带;2—漏斗式配料秤;3—螺旋式混合器;4 — 漏斗式配料秤 ;5—鼓形制粒机;6一 收集器 ;8 — 沟槽组 ;9 — 混凝土池;10 一~一泵; 1 1 — 收集棍合器 ;12一还原柱; 1 3 — 混凝土池 (贵液) ;1 4 — 砂质过滤器 ;15—收集器;16一一收集器;17—吸滤器;1 8 — 废液池;拍—径向浓 缩机 ;20—径 向浓缩机;2 1 — 扩散柱 ;2 2 — 浓缩机 ;2 3 — 真空过滤器 ;2 4 — 冲洗用水池 使用硫酸 一氯化物溶液溶浸金时 , 沟槽的筑堆方式比一般采用 的筑堆方式更为有利 , 这是 因为硫酸一氯化物堆浸的过程进行得相当快 , 根据矿石的类型不同可在 6昼夜内完成 相比之 下 , 用氰化物堆浸的时间则需 l至几个月 。
因此 , 用硫酸 一氯化物做溶浸液时矿堆的高度应尽可 能小 , 以避免硫酸溶液与金已被浸出了的堆的上层物质间作用而引起的酸的无效消耗 , 由于堆 高仅1 , 6 一Zm , 要构筑与矿石生产能力适应的堆就需要很大的堆场面积 , 或筑很多小堆 , 从而 给操作带来不便 此外 , 筑堆和卸堆的速度必须相当快 , 才能与浸出过程所需 的时间相匹配 , 从而保证其经济合理 第3期 从矿石和其他原料中堆浸提取贵金属的硫酸 一抓化物方法 沟槽的数量根据所要求的矿石处理效率来计算 沟槽的基础 和底板也用混凝土构筑 , 并且 也要向一端倾斜 , 倾角一般为几度 , 以便贵液沿铺设在基础上的管道流出 矿料表面的喷淋靠 塑料管道系统来实现 , 其组成部件应易于在每个沟槽 内安装 破碎的矿料被传送带 1不断送人漏斗式配料秤2 , 然后由此进人螺旋式混合器3 同时进 人 3的还有从漏斗式配料秤4来的潮湿的再生Mn仇沉淀 , 以及一定数量的天然或工艺成因 的含锰物质以补充锰在反应过程中的损失 矿石及 M n O : 的混合料被不断送人OB Z 一 8 x n 型鼓形制粒机6 , 其表面被从收集器 6来的粘合剂溶液喷淋 。
粘合剂可以是以水玻璃为基质 的 , 也可以是用酸处理工艺成因或天然硅酸盐材料所得的硅酸胶体溶液为基质的 球矿从造粒机中卸出后 , 在不低于2 0 ℃的温度条件下保存几小时至l 一2 昼夜 , 然后装人 沟槽8 循环的硫酸 一氛化物溶液用泵 1 0从带抗酸盖的混凝土池9中不断抽人有抗酸盖的收集混 合器U 以补充其浓度 向收集器中加人浓硫酸 , 必要时需周期性地加人浓食盐溶液 工 作溶液 用离心泵经聚乙烯管道送至矿堆表面进行喷淋 在溶液向下渗透的过程中 Mno : 溶解 , 贵金属被浸出 , 此时锰从四价还原成二价 , 贵液则 沿底部的排液管道自流 , 经还原柱1 2至收集贵液的混凝土池1 3 用聚乙烯制成的圆柱形还原 柱装有1 0 一 1 5 ~ 大小的钢屑 , 贵液经其渗透时金 、 银与抓的络合物还原成胶体状态的元素形 金属进入容器1 3 用泵不断将1 3中的已被还原的溶液送至聚乙烯砂质过滤器 1 4的下部 , 过 滤器中装满2 一 6m m 大小的石英砂 当还原溶液渗透时 , 金和银沉淀在砂上 , 而脱金后的溶液则以自流的方式返回循环液收集 器 9 中 而当砂质过滤器被金 、银所饱和时, 将其取出进行洗提 , 并置人新的过滤器 。
洗提用循 环的浸取液进行 , 再生的 Mn O : 溶解于其中 溶液的制备在有搅拌器的收集器1 5中进行 , 然后 用离心泵送人被洗提过滤器1 4的下部 当含四价锰和三价锰的溶液渗透时 , 金和银再次溶解 , 而含高浓度贵金属的洗提液则以自流的方式进人带搅拌器的收集器1 6 向收集器1 6中加人 浓缩的绿钒溶液或固体绿钒 , 金和银在与其作用时又重新还原而形成金 一银沉淀 浆状的金 一银 沉淀物在吸滤器1 7上滤清后 , 沉淀物送去精炼 , 而滤液则返回循环系统 该工艺流程中的所有设备(包括用于浸出和贵液加工的)均应具有耐酸衬套或橡胶涂层 , 或者用其他方法进行防止强侵蚀性介质的处理 从过滤器1 4流出的 、 脱了金的循环溶液 , 在硫酸 一氯化物浸出过程中有着明显过剩的酸 度 , 与此 同时 , 在矿石浸出过程开始和快结束时 , 用冲洗水冲洗浸出残余物时 , 溶液的酸度不 大 而部分循环溶液又必须引出以除去其中积累的盐和回收 Mno Z 因此 , 当循环液的 pH2 时 , 则将其返回到浸出循环中去 , 而当 pH )2 . 0 时 , 则送人废液池1 8 这样做的目的是节约硫 酸和中和试剂—石灰 。
从废液池中将含有铁 、 铝 、 锰及有色金属硫酸盐的废液泵人径向浓缩 机 1 9 该浓缩机有刮板式搅拌器和反应舱 向反应舱中加人石灰乳以使溶液中和至 pH(5 此时铁和铝的氢氧化物 、 石膏 , 如矿石中 含砷则还有相应的砷酸盐会沉淀下来 当在矿石中存在有色金属时 , 清液应送人专门的浓缩 机 当矿石中没有有色金属时 , 清液从浓缩机1 9中 自流人径向浓缩机 20 的反应舱中 混合物 的浓缩沉淀物从浓缩机1 9的下部泵人废渣池 浓缩机1 9中的清液是氯化钠及硫酸锰的溶液 , 在浓缩机2 0中用石灰乳将其处理到 pH二 1 1 . 0 此 时 , 全部锰都变为氢氧化物沉淀 , 清液则成为氯化钠的石灰溶液 , 后者以自流方式进人 国 外铀金地质 19 99年 洗液池2 4 二价锰的氢氧化物和石膏的浓浆不断地经起泡器或喷淋器被泵人扩散柱2 1的中 部 , 以便使浆液分散而更好地与空气接触反应 压缩空气是经过陶磁分散器送人扩散柱2 1的 下部 结果在柱中形成泡沫 , 正是在泡沫中进行着二价锰的氢氧化物氧化为二氧化锰 、三 氧化 锰水合物的反应 因此 , 本文采用的术语 “再生的 二氧化锰 ”是 带有假定性的 。
所得到的氧化了 的产物实际上是各种氧化程度的锰的水合氧化物的混合物与氧的固体溶液 但是为了评价这 一氧化物的潜在可能性 , 将所有的各类氧化物总量都换算成M n 氏 , 并假定称之为 “再生二氧化 锰 ” 在扩散柱 2 1中 , 应装备灭泡沫 的装置 , 以防止浆液的带出 , 并将作用完的空气与其分离 氧化了的浆液流至扩散柱的下部 , 后被泵人浓缩机2 2 , 在这里 , 再生的二氧化锰浆液浓缩并被 泵人连续作用的鼓筒形真空过滤器 2 3 浓缩机 2 2 中的清液则以自流方式进人冲洗用水池2 4 , 同时 , 鼓筒形过滤器2 3的滤液也注人其中 过滤器2 3中的软锰矿潮湿沉淀物 由传送带不停地 送人矿石材料造粒处的漏斗式配料秤以配料 冲洗水池24中的水则周期性地被送人浸出过程已结束的沟槽之一以淋洗溶浸残余物 输 送冲洗液的管道也就是输送溶浸液的管道 冲洗液的处理方式类似于贵液 , 但是冲洗液不是 送人循环液池 , 而是送人废液池1 8 浓缩机1 9和抽取浆液的水泵应由合金钢制成 , 而再生二 氧化锰所需的其他设备则用含碳钢制成 沟槽的工作按设计好的运行图表进行 由附表可见 , 一个沟槽的浸出循环共6昼夜 , 包括 3道工序 : (l )装料和卸料—l昼夜 ; (2 )溶浸—3昼夜 ; (3 )淋洗 一 排泄 — l昼夜 。
附表沟槽的工作运行表 沟沟槽号号昼夜夜 1 1 1 1 1 1 12 2 23 3 34 4 45 5 56 6 67 7 78 8 89 9 910 0 011 1 1。