CN116814949A - 一种含碳砷金矿悬浮焙烧-收砷处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种含碳砷金矿悬浮焙烧‑收砷处理方法，属于矿物加工技术领域。本发明对含碳砷金矿进行两段悬浮焙烧氧化焙烧，将含碳砷金矿石中的碳元素、砷元素分段脱除，各阶段反应过程及产品可控可调，以得到性质均一的焙烧产品，使砷以As2O3烟气的形式排出，并利用气态As2O3的凝固特性，通过喷雾水降温使As2O3由气相转变为固相，最终通过布袋收尘器将As2O3晶体回收；实现脱除含碳含砷金矿中有害元素的目的。
Description
技术领域
本发明属于矿物加工技术领域，特别涉及一种含碳砷金矿悬浮焙烧-收砷处理方法。
背景技术
含砷金矿石是世界上公认的难处理金矿类型之一，也是处理量最大、可回收经济价值最高的金矿石。我国含砷金矿资源主要分布在西南、西北和东北等地区。含砷金矿石处理的难点在于金矿物与含砷矿物(主要是毒砂)以及黄铁矿密切共生，金以微细粒状分布，常被包裹在毒砂和黄铁矿中，或存在于其单个晶体之间，造成金的选别难度增大，同时金精矿中含砷量高，金的回收率低，也不利于后续的冶金工作。目前，浮选法是对含砷金矿进行预处理的有效方法之一，浮选含砷金矿的目的是将砷与金分离，从而实现金的回收。但研究并改进含砷金矿的选矿工艺十分必要，既能提高选冶技术经济效益，还有利于环境保护，具有可持续发展的意义。焙烧氧化法是比较成熟的工艺，因适应性强、操作成本低、综合回收效果好，被广泛使用。
专利CN202010473082.7公开了一种含碳金矿悬浮焙烧强化金浸出率的方法，所述方法中，破碎磨矿后的粉矿被输送至悬浮焙烧炉，并在气流及负压的作用下处于悬浮状态；经脱砷焙烧、脱碳焙烧后进行冷却并磨矿，所得矿粉加水制成矿浆后即可进行氰化浸出。该方法虽然具有连续性好、适应性强等优点，但同时会排放空气污染物，对环境造成负面影响。专利CN202211323396.4公开了一种含碳金矿分段微波焙烧-氰化提金系统，微波加热具有速度快、选择性加热等特点，所述系统将微波作为热源对含碳金矿进行处理，可以使颗粒酥松甚至产生裂纹，促进金颗粒的解离，但微波焙烧能耗较大，且设备初始投资较高，应用于工业生产将极为困难。
发明内容
针对现有含碳砷金矿选别存在的上述问题，本发明对含碳砷金矿进行氧化焙烧，将含碳砷金矿石中的碳元素、砷元素分段脱除，各阶段反应过程及产品可控可调，以得到性质均一的焙烧产品，实现脱除含碳砷金矿中有害元素的目的。
一种含碳砷金矿悬浮焙烧-收砷处理方法，按以下步骤进行：
步骤1：将矿石粒度为-1mm的含碳砷金矿原料通过螺旋给料器连续给入两级旋风预热器进行预热，得到预热物料；
步骤2：将所述预热物料给入预氧化悬浮焙烧炉，预氧化悬浮焙烧炉底部与燃烧器相连，向燃烧器通入天然气燃烧，形成高温烟气通入预氧化悬浮焙烧炉，同时通过进气口向预氧化悬浮焙烧炉中通入空气，此时预热物料在高温烟气及空气作用下处于悬浮状态，在预氧化悬浮焙烧炉进行脱砷反应，矿石中的砷转变为气态的As2O3排入旋风分离筒，脱砷焙烧后的物料随气流上升，经过旋风分离筒后进入强氧化悬浮焙烧炉；
步骤3：向强氧化焙烧炉中通入空气和氮气，脱砷焙烧后的物料在上升气流作用下处于悬浮状态，氧气过剩系数控制在1.2-1.3，氧化焙烧温度为600℃-700℃，时间为30-60min以脱除矿石中的碳；强氧化焙烧后的强氧化渣粉经旋风器分离、冷却器冷却后磨矿至-0.074mm占80-90％，随后进行氰化浸出，将进出后的固液混合物进行过滤，最终得到含金贵液；
步骤4：脱砷焙烧后的As2O3烟气经旋风分离器分离、电除尘器收尘后给入骤冷塔；骤冷塔中设有雾化喷头并持续向外喷出雾化水，气态As2O3与雾化水接触后温度迅速降低并跳过可能产生玻璃体的温度区间，直接凝华形成As2O3晶粒；
步骤5：经骤冷塔降温后，所产生的As2O3晶粒被布袋收尘器收集，并由砷自动包装机装袋后储存；剩余烟气进入硫酸净化系统制酸以脱除烟气中的砷。
进一步地，步骤1所述含碳砷金矿原料的金品位为4-7g/t，按重量百分比含TFe4～8％，SiO260～75％，As 2～7％，CaO 0.9～5％，MgO 2～6％，S4～9％。
进一步地，步骤2所述预热物料温度为300-450℃，预热物料在预氧化悬浮焙烧炉中发生脱砷反应的反应温度为480-580℃，时间为3-10min，控制氧气过剩系数0.75-1。
进一步地，所述步骤2中预热物料发生脱砷反应时的主要反应式为：
2FeAsS+3/2O2＝2FeS+As2O3 (1)
步骤3中，主要发生的化学反应式为：
2FeS2+5.5O2(g)＝Fe2O3+4SO2(g) (2)
C+O2(g)＝CO2(g) (3)。
进一步地，所述步骤3中，经冷却器冷却后物料温度≤200℃。
进一步地，所述步骤3中被旋风分离器分离出的物料重新给入预氧化悬浮焙烧炉。
进一步地，步骤3中所述氰化浸出的条件为：矿浆浓度30-45％、浸出时间20-32h、矿浆pH为10-13，所加入的氰化钠量为1-5kg/t，所得Au的浸出率≥90％。
进一步地，步骤4中所述As2O3烟气入骤冷塔前温度为280-300℃，在骤冷塔内喷水降温可以使烟气骤冷降温至120℃，跳过易生成玻璃体的温度区间。
进一步地，步骤4中所述As2O3烟气经过骤冷塔骤冷后饱和蒸气压为2×10-3mmHg，而气态中As2O3理论值为23mg/m3，经骤冷后收砷效率可达99％以上，降温沉砷彻底。
进一步地，步骤4中所述骤冷塔使用钢衬瓷砖或钢衬MO245材质，所述雾化喷头材质应选用碳化钨，步骤5中所述的布袋除尘器采用耐高温材质。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明中含碳砷金矿经旋风预热以及低氧浓度下的预氧化悬浮态焙烧，使毒砂(FeAsS)中的砷以As2O3烟气的形式排出，并利用气态As2O3的凝固特性，通过喷雾水降温使As2O3由气相转变为固相，最终通过布袋收尘器将As2O3晶体回收；经预氧化悬浮态焙烧后的物料给入强氧化焙烧炉以脱除矿石中的石墨碳和有机碳，随后进行浸出可以实现对金的回收。
2、本发明通过两段悬浮焙烧，可将含碳砷金矿石中的砷和碳分步脱除，各阶段反应过程及产品可控可调，可产出性质均一的焙烧产物；同时可对过程中产生的As2O3烟气进行干法回收，在满足排放标准的同时又可为企业增加经济效益。此外，本系统具有设备工艺成熟、处理量大的优点，具有较好的工业化应用前景。
附图说明
图1为本发明的含碳砷金矿悬浮焙烧-收砷处理方法流程示意图。
具体实施方式
面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例,基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述，给出了本发明的若干实施例，但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例,相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
为进一步描述本发明，下面结合附图和实施例对本发明的方法作进一步详细说明。
本发明实施例中采用的含碳砷金矿的金品位为4-7g/t，按重量百分比含TFe4～8％，SiO260～75％，As 2～7％，CaO 0.9～5％，MgO 2～6％，S4～9％。
本发明中实施例的含碳砷金矿悬浮焙烧-收砷处理方法，流程如图1所示。
实施例1
一种含碳砷金矿悬浮焙烧-收砷处理方法，按以下步骤进行：
步骤1：含碳砷金矿的金品位为4.74g/t，按重量百分比含TFe6.20％，SiO261.07％，CaO4.07％，MgO 2.10％，S6.37％，As 4.23％，C 2.40％；
将破碎磨矿至-1mm的含碳砷金矿原料通过第一螺旋给料器连续给入两级旋风预热器进行预热，预热后的物料温度为300℃；
步骤2：预热物料给入预氧化悬浮焙烧炉，预氧化悬浮焙烧炉底部与燃烧器相连，向燃烧器通入天然气和空气燃烧，形成高温烟气，预热物料在高温烟气作用下处于悬浮状态，加热至560℃并在预氧化悬浮焙烧炉中停留4.2min，此时预氧化悬浮焙烧炉内氧气过剩系数为0.80。矿石中以FeAsS形态赋存的砷元素转变为气态的As2O3排入旋风分离筒，预氧化焙烧产品随气流上升，经过旋风分离筒后进入强氧化悬浮焙烧炉；
步骤3：向强氧化焙烧炉中通入空气和氮气，此时氧气过剩系数为1.25，物料受到向上气流的作用处于悬浮状态，在温度650℃条件下焙烧40min后，所得物料为最终焙烧产品。经旋风分离、冷却器冷却后，物料温度为130℃。将焙烧产品磨矿至-0.074mm占85％，选取矿浆浓度40％、浸出时间24h、矿浆pH为12、氰化钠用量5kg/t的浸出条件下进行浸出，所得金浸出率为91.57％；
预氧化悬浮焙烧产生的烟气经旋风分离器、电除尘器后给入骤冷塔，骤冷塔采用钢衬瓷砖材质。经布袋收砷-稀酸收砷后，烟气中砷的脱除率为99.83％。
实施例2
方法同实施例1，不同点在于：
(1)本发明实施例中采用的含碳砷金矿的金品位为6.80g/t，按重量百分比含TFe5.57％，SiO272.31％，C 6.74％，As 4.20％，CaO 0.98％，MgO 2.66％，S6.12％；
(2)经旋风预热器预热后的物料温度为450℃，预热物料在预氧化悬浮焙烧炉内发生脱砷反应的温度为520℃，预热物料在悬浮加热炉内的停留时间为4min，预氧化悬浮焙烧炉中氧气过剩系数为0.85；
(3)强氧化焙烧过程中焙烧温度为630℃，氧气过剩系数为1.3，焙烧时间为45min；
(4)焙烧产品磨矿细度为-0.074mm占90％，矿浆pH为11，氰化钠用量为4kg/t，所得金浸出率为90.87％；
(5)预氧化焙烧所得As2O3烟气经布袋收砷-稀酸收砷后，烟气中砷的脱除率为99.94％。
实施例3
方法同实施例1，不同点在于：
(1)本发明实施例中采用的含碳砷金矿的金品位为3.69g/t，按重量百分比含TFe8.53％，SiO268.04％，C 4.77％，As 6.77％，CaO 1.95％，MgO 5.67％，S8.21％；
(2)经预热器预热后的物料温度为410℃，预热物料在预氧化悬浮焙烧炉内发生脱砷反应的温度为540℃，预热物料在悬浮加热炉内的停留时间为3.6min，预氧化悬浮焙烧炉中氧气过剩系数为0.85；
(3)强氧化焙烧过程中焙烧温度为630℃，氧气过剩系数为1.3，焙烧时间为50min；
(4)经冷却器冷却后物料温度为120℃；
(5)焙烧产品磨矿细度为-0.074mm占90％，所得金浸出率为91.11％；
(6)预氧化焙烧所得As2O3烟气经布袋收砷-稀酸收砷后，烟气中砷的脱除率为99.52％。
实施例4
系统和步骤同实施例1，不同点在于：
(1)本发明实施例中采用的含碳砷金矿的金品位为5.23g/t，按重量百分比含TFe4.77％，SiO260.89％，C 2.58％，As 2.91％，CaO4.66％，MgO 3.32％，S4.67％；
(2)经第一旋风预热器预热后的物料温度为390℃，预热物料在预氧化悬浮焙烧炉内发生脱砷反应的温度为550℃，预热物料在悬浮加热炉内的停留时间为5min；
(3)强氧化焙烧过程中焙烧时间为60min；
(3)经冷却器冷却后物料温度为110℃；
(4)焙烧产品磨矿细度为-0.074mm占90％，经浸出后所得金浸出率为93.02％；
(5)预氧化焙烧所得As2O3烟气经布袋收砷-稀酸收砷后，烟气中砷的脱除率为99.97％。
Claims (9)
1.一种含碳砷金矿悬浮焙烧-收砷处理方法，其特征在于，按以下步骤进行：
步骤1：将矿石粒度为-1mm的含碳砷金矿原料通过螺旋给料器连续给入两级旋风预热器进行预热，得到预热物料；
步骤2：将所述预热物料给入预氧化悬浮焙烧炉，预氧化悬浮焙烧炉底部与燃烧器相连，向燃烧器通入天然气燃烧，形成高温烟气通入预氧化悬浮焙烧炉，同时通过进气口向预氧化悬浮焙烧炉中通入空气，此时预热物料在高温烟气及空气作用下处于悬浮状态，在预氧化悬浮焙烧炉进行脱砷反应，矿石中的砷转变为气态的As2O3排入旋风分离筒，脱砷焙烧后的物料随气流上升，经过旋风分离筒后进入强氧化悬浮焙烧炉；
步骤3：向强氧化焙烧炉中通入空气和氮气，脱砷焙烧后的物料在上升气流作用下处于悬浮状态，氧气过剩系数控制在1.2-1.3，氧化焙烧温度为600℃-700℃，时间为30-60min以脱除矿石中的碳；强氧化焙烧后的强氧化渣粉经旋风器分离、冷却器冷却后磨矿至-0.074mm占80-90％，随后进行氰化浸出，将进出后的固液混合物进行过滤，最终得到含金贵液；
步骤4：脱砷焙烧后的As2O3烟气经旋风分离器分离、电除尘器收尘后给入骤冷塔；骤冷塔中设有雾化喷头并持续向外喷出雾化水，气态As2O3与雾化水接触后温度迅速降低并跳过可能产生玻璃体的温度区间，直接凝华形成As2O3晶粒；
步骤5：经骤冷塔降温后，所产生的As2O3晶粒被布袋收尘器收集，并由砷自动包装机装袋后储存；剩余烟气进入硫酸净化系统制酸以脱除烟气中的砷。
2.根据权利要求1所述的含碳砷金矿悬浮焙烧-收砷处理方法，其特征在于，步骤1所述含碳砷金矿原料的金品位为4-7g/t，按重量百分比含TFe4～8％，SiO260～75％，As 2～7％，CaO 0.9～5％，MgO 2～6％，S4～9％。
3.根据权利要求1所述的含碳砷金矿悬浮焙烧-收砷处理方法，其特征在于，步骤2所述预热物料温度为300-450℃，预热物料在预氧化悬浮焙烧炉中发生脱砷反应的反应温度为480-580℃，时间为3-10min，控制氧气过剩系数0.75-1。
4.根据权利要求1所述的含碳砷金矿悬浮焙烧-收砷处理方法，其特征在于，所述步骤2中预热物料发生脱砷反应时的主要反应式为：
2FeAsS+3/2O2＝2FeS+As2O3 (1)
步骤3中，主要发生的化学反应式为：
2FeS2+5.5O2(g)＝Fe2O3+4SO2(g) (2)
C+O2(g)＝CO2(g) (3)。
5.根据权利要求1所述的含碳砷金矿悬浮焙烧-收砷处理方法，其特征在于，所述步骤3中，经冷却器冷却后物料温度≤200℃。
6.根据权利要求1所述的含碳砷金矿悬浮焙烧-收砷处理方法，其特征在于，所述步骤3中被旋风分离器分离出的物料重新给入预氧化悬浮焙烧炉。
7.根据权利要求1所述的含碳砷金矿悬浮焙烧-收砷处理方法，其特征在于，步骤3中所述氰化浸出的条件为：矿浆浓度30-45％、浸出时间20-32h、矿浆pH为10-13，所加入的氰化钠量为1-5kg/t，所得Au的浸出率≥90％。
8.根据权利要求1所述的含碳砷金矿悬浮焙烧-收砷处理方法，其特征在于，步骤4中所述As2O3烟气入骤冷塔前温度为280-300℃，在骤冷塔内喷水降温可以使烟气骤冷降温至120℃，跳过易生成玻璃体的温度区间。
9.根据权利要求1所述的含碳砷金矿悬浮焙烧-收砷处理方法，其特征在于，步骤4中所述As2O3烟气经过骤冷塔骤冷后饱和蒸气压为2×10-3mmHg，而气态中As2O3理论值为23mg/m3，经骤冷后收砷效率可达99％以上，降温沉砷彻底。
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