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氰化浸出技术分析

作者:admin 发布时间:2019-06-01 21:36

  (1) 搅拌浸出法: 搅拌氰化是将矿石或精矿经细磨浓缩后在搅 拌浸出槽中进行氰化浸出。 工艺流程见图。 搅拌浸出优点:反应速度快、提取率高。 搅拌浸出工序:磨矿、浓缩、浸出。 通常粒度范围是-0.074mm,液固比(1.5~1): 1, 氰化物的质量分数为0.01~0.1%或 0.02~0.05%, CaO质量分数0.01~0.03%,充气 下搅拌24小时以上, 金溶解率大于95%. 洗水 浸出设备主要有三种类型: 机械搅拌浸出槽 采用螺旋桨、叶轮 和涡轮搅拌装置搅拌。 优点:搅拌均匀而强 烈,缺点:动力消耗 大。 空气搅拌浸出槽 利用压缩空气搅拌矿 浆,在槽内装有各种 类型的空气提升装置。 优点:设备构造简单、 费用低、便于操作、 适于连续工作。缺点: 附加空气压缩设备。 空气机械联合搅拌浸出槽 装有空气提升器和机械耙。优点:动力 消耗少、容积大,用于大型氰化厂。 (2)固液分离 浸出后的矿浆由含金溶液(贵液)和固 体残渣组成,实现固液分离用倾析法和 过滤法。 倾析法在浓缩机中进行;过滤法在 真空过滤机中进行。 堆浸与就地浸出 堆浸与 就地浸 出 5.3.1.3 金的回收 从氰化物溶液中回收金的方法有活性炭 吸附、锌置换、离子交换树脂吸附、电 沉积和萃取法。 (1)活性炭吸附法 活性炭吸附法采用活性炭作吸附剂。密实的 含碳物质,如煤、椰壳、果核等在适宜的氧化气氛及800~1000℃下煅烧 活化制得。具有很大比表面积、多孔结构的吸附剂 。 按浸出与吸附的组合方式不同分为炭浆 法和炭浸法。炭浆法是先氰化后吸附而 炭浸法是浸出与吸附同时进行。 炭浆工艺由预筛、氰化浸出、吸附、解 析、电解(或电积)和炭再生作业组成。 炭浆法与锌置换法相比,炭浆法取消了 固液分离与加锌分离,直接用炭吸附氰 化浸出液。 金走向 碳 循 环 A 预筛。目的▲★-●是除去矿浆中的杂质,通常 筛上是木屑。 B 吸附。来自浸出的矿浆连续经过几个串 联的吸附槽,用活性炭吸附矿浆中的金。 影响吸附效率的因素有:每吨矿浆中炭 的浓度、吸附槽数目、炭移动的相对速 度、矿浆在吸附段的停留时间和炭的载 金量等。 通常每升矿浆加炭40克,吸附槽4~7个, 吸附率99%以上。 C、解析。 常压解析法:在85℃的常压下,用 NaCl和 NaOH各1%的溶液从载金炭上解析金,适用小 规模生产。1952年美国扎德拉发明的著名方法。 酒精解析法:在80 ℃和常压下,用NaCN0.1% 和 NaOH1%溶液,再加入体积分数为20%的 酒精作解析液。美国矿务局的海宁发明的方法 高压解析法:用NaCN1% 和 NaOH 1%溶液, 在160 ℃和0.35MPa的压力下,解析2~9小时。 美国矿务局的波特发明 南非英美公司法(A.R.R.L法) :在解吸柱中采用 0.5~1%个炭体积的热(93~110℃)10% NaOH溶液(或5%NaCN+2% NaOH溶液)接触2~6小时,然后用5~ 7个炭体积的热水洗脱,洗脱液流 速为每小时三个炭体◆◁•积,总的解吸时间为9~20小时,其优点类似于高压 解吸法,但需多路液流设备,增加了系统的复杂性。 金走向 E、炭再生。 酸洗和加热活化。 酸洗法是采用稀盐酸或稀硝酸(浓 度一般为5%)在室温下洗涤解 吸炭,作业常在单独的搅拌槽中 进行,此时可除去碳酸钙和大部 分贱金属络合物,酸洗后的炭须 用碱液中和及用清水洗涤,然后 才能将其送去进行热活化再生。 热活化再生是为了较彻底地除去不 能被解吸和酸洗除去的被吸附的 无机物及有机物杂质,多数金选 厂是定期地将酸洗、碱中和及水 洗涤后的解吸炭送入间接加热的 回转窑中在隔绝空气的条件下加 热至650℃,恒温30分钟,然后 在空气中冷却或用水进行骤冷。 贵液提金的方法 (1)电解。解析液是 一种纯净的金、银氰 化物溶液。金的质量 浓度300~ 600g/m3, 解析液通过若干个装 有数对阴、阳极的电 解槽,电流密度 8~15A/ m2,槽压 2.5~3.5V, 金的沉积 99%以上。 (2)锌置◆●△▼●换法 在氰化物溶液中,锌的标准电位为 -1.2V而金为-0.68V,反应式为: 2Au(CN)2- + Zn = 2Au + Zn(CN)42K = 1.0 ×1023 A、锌置换操作。 锌丝置换法:把锌丝放在沉淀箱中,让含金液 流经沉淀箱,发生置换反应。每产生1克金消 耗锌4~20克。 锌粉置换法: 锌粉比表面积大,效率比锌丝高 得多。 B、金泥处理。火法工艺处理:酸溶、焙 烧、熔炼。 5.3.2 非氰浸金方法 氰化法缺点:污染环境、浸出速度慢、对 含铜、砷和锑的金矿用氰化法很困难。 主要方法:硫脲法、硫代硫酸钠法、水 氯化法、溴化物法。 5.4 生物法处理难处理金矿 难处理金矿的概念: 用常规方法难以达到有效提取的金矿石。 5.4.1 难处理金矿的基本特征 难处理金矿的类型 矿石种类 难处理的原因 微粒浸染状金矿石 金呈微粒分布在石英脉石或硫化物中,磨矿困难,难于使金充分暴露而氰化 含铜金矿 氰化物消耗高,在金粒表面形成二次膜,阻碍溶解,氰化物溶液疲劳快 含锑金矿 在金粒表面生成致密的薄膜,明显减慢金的溶解速度 碳质金矿 已经溶解的金被碳吸附,提取不出来 黏土质金矿 氰化浸出的矿浆过滤性差,已经溶解的金及氰化物明显地被泥质矿物吸附 含铁金矿 金粒表面生成氢氧化铁膜,使金溶解难以进行 金矿难处理程度分类 浸出率/% 难处理程度 95~100 易浸 80~95 轻度难浸 50~80 中度难浸 0~50 高度难浸 5.4.2 细菌氧化-氰化浸出 处理硫化物包裹金矿 在矿浆中加入微生物,这种含有酶的微生物 是氧化过程的生物催化剂。它分解黄铁矿和砷 黄铁矿,用反应式表示为: 2FeS2+7O2+2H2O= 2FeSO4 +2H2SO4 2FeSO4 +2H2SO4+O2 = 2Fe2(SO4)3 + 2H2O 2FeAsS +3H2O +6.5O2=2H3AsO4 + 2FeSO4 (1)细菌种类 高铁硫杆菌。可生长在高酸度、高铁离子、35 ℃的无营养环境中,它具有强烈分解硫化物矿 的能力。 兼性嗜热菌。在50 ℃下氧化铁和金属硫化物。 枝嗜▪•★热菌。在50 ℃下氧化分解硫化矿物。 其中高铁硫杆菌效果最好,将黄铁矿、砷黄铁矿 中的硫化物、硫酸亚铁和硫磺氧化成硫酸高铁 和硫酸,并依赖氧化过程中释放出来的能量将 空气中的二氧化碳用作碳源来合成菌体进行繁 殖。 (2)细菌氧化机理 A、细菌催化氧化 B、复合酶氧化 铁硫杆菌在生产过程中,复合酶 (铁氧化酶和硫氧化酶)能够催化矿物 晶格中的离子的氧化反应,使晶格受到 破坏,生成硫酸高铁。硫酸高铁Fe3+本身 是一种强氧化剂,它会强化硫化矿分解, 于是形成了连续的矿物分解过程。 C、硫代硫酸钠氧化。 (3)实例 高砷精金矿:Au48.3%, Fe28.8%, As12.31%, S24.09%, SiO213.13%. 菌种为铁硫杆菌。矿净化液固比为9:1, 反应时间6天,pH值降至1.3~1.4, 砷质量 分数降至1%,脱砷率为94%.金氰化浸出 率为95%. 5.4.3 细菌浸金 用细菌的新陈代谢产物直接浸金, 称 为细菌浸金. 代谢产物中有大量氨基酸, 如天门冬氨 酸, 丝氨酸, 组氨酸等. 这些氨基酸能 对金起络合作用. 细菌从矿石中溶金可分为以下阶段: (1)潜伏阶段. 3~5个星期. (2)溶解阶段. (3)溶解度阶段. (4)最终阶段. 5.5 金的熔炼 熔炼设备: 中频感应炉 熔剂: 造渣剂:硼石、石英、碳酸钠、萤石 氧化剂:硝石、二氧化锰 还原剂:铁屑、焦炭粉 熔炼温度:1200~1300 ℃。 5.6 我国红花沟金矿碳浆厂 规模:150吨/天. 矿石性质 属于含金黄铁矿石英脉型. 工艺流程及技术条件 碳浆厂采用CIL流程. CIL回路: 1段预浸、5段浸吸, 矿浆浓度 40~45%, 磨矿细度85%-200目, PH值 10~11。,氰化钠浓度0.03~0.04%, 浸出时间16 小时, 吸附时间13.5小时, 炭密度15克/L, 提炭量 250kg/d, 载金炭品位4000g/t. 解吸电积回路:解吸液成分NaCN 2% + NaOH1%, 解吸压力为常压,解吸温度□◁95 ℃, 解吸时间40小时。 电积槽电压 3~3.5V, 电流密度6~10A/m2, 电积温度80 ℃, 电积时间40小时。 酸洗与热再生:采用5%盐酸进行酸洗, 浸泡时间0.5~1.0小时, 热再生采用卧式电 加热回转窑, 再生温度650~700 ℃, 炭在窑 中停留时间30分. 工艺指标 原矿品位:12.05g/t 尾渣品位:0.44 g/t 载金炭品位:7800 g/t 解吸炭品位: 266 g/t 总回收率:94.02% 浸出率96.35% 吸附率98.57% 解吸率96.61%, 电积率98.65%, 冶炼回收率99.0% 5.7 含氰废水处理 氰化物为剧毒物质. 口服0.1gNaCN 、0.12gKCN、 0.05mg HCN可致人死亡。 氰化物的毒害作用 氰化法生产金的过程中, 氰中毒主要来 自氰化液在充气、加热和酸作业时放出 的HCN气体、氰化物粉尘和含氰废液。 我国政府规定含氰废水中氰的排放浓度 要小于0.5mg/L,HCN气体在车间空气中 的最高允许含量为 0.3mg / m3。世界卫生 组织制定的饮水 标准0.2mg/L. 氰化厂产出的大量脱金贫液,称为含氰 废水。 处理方法: (1)直接返回有关作业循环使用 (2)含氰废水净化 净化方法:酸化法、漂白粉法、液氯法、 电解法、生物处理法。 液氯法: 在碱性条件下, 通入氯气氧化分解氰化 物, 反应如下: ★△◁◁▽▼CN- + Cl2 + 2OH- = CNO- + 2Cl-+H2O CNO- +Cl2 = 2CO2 + N2 +6Cl -+2 H2O 3Cl2+6FeSO4 = 2Fe2(SO4)3 + 2FeCl3 (3)氰化物的再生回收 含氰废水中的氰根可采用硫酸硫化回收。 原理是:用硫酸或二氧化硫将含氰废水酸 化至PH=2~3,污水中的氰根转化为HCN。 HCN在高于其沸点26.5 ℃和空气流作用下, 呈气体逸出, 经碱吸收,可使氰化物的质量 分数达到20~30%. 再生处理设备有:混合塔\淋洗塔\气水分离 器\吸收塔. 黄金精炼 黄金精炼主要有高温氯化精炼法、化学 还原精炼法和电解精炼法 高温氯化精练 适于处理杂质含量较高的粗金(Au60%为宜)。 原理:利用杂质金属能够被氯气氯化,而金基本不被氯 化的特点使杂质与金分离。 过程:将含大量Ag及 Cu、Zn、Pb、Bi等贱金属杂▪▲□◁质 的粗金,在有排烟吸收装置的电炉或坩埚炉中,用黏 土坩埚(外套石墨坩埚)熔化,表面覆盖一薄层低熔 点硼砂,控制温度在1250℃左右,用刚玉管插入熔融 的金中,然后通入氯气,使贱金属氯化生成低熔、沸 点的氯化物而挥发( Cu、Pb、Zn、Bi 氯化物的沸点均 低于1250℃),氯化银的沸点越为1564℃,浮在金熔 体表面,精炼完成后可很方便地将其倒出而与金分离。 经氯化精炼的金用硝酸/氨水洗涤后熔化、注锭,品位 一般为99.6%,含银小于0.35%,其它贱金属小于 0.05%。 化学精炼法 化学精炼法包括硫酸浸煮、硝酸分银法、王水分金法 和化学还原法。 硫酸浸煮法主要用于金▽•●◆含量小于33%、铅含量小于 0.25%的金银合金。浸煮前先将合▷•●金熔淬成粒或铸 (碾压)成薄片,置于铸铁锅内,分次加入浓硫酸, 在100~180℃下搅拌浸煮4~6小时以上,银及铜等转 入浸液中。浸煮料浆冷却后倾入衬铅槽中,加2~3倍 水稀释后过滤。滤渣用热水洗涤,然后加入新的浓硫 酸浸煮,经反复浸煮洗涤3~4次。最后产出的金粉经 洗涤,烘干,金含量可达95%以上。 硝酸分银法 硝酸分银法适用于金含量小于33%的金银合金。分银 前将合金淬成粒或压成片,分银作业在带搅拌器的耐 酸搪瓷反应罐或耐酸瓷槽中进行。加入碎合金后,先 用水润湿,再分次加入1:1稀硝酸。加酸不宜过速, 以免引起溶液外溢。如溶液外溢可加少量冷水冷却。 反应在自热条件下进行。加完全部酸后,若反应很缓 慢则可加热以促进溶解。当液面出现硝酸银结晶时, 可加适量热水稀释溶液,使浸出作业继续进行。一般 条件下,逐步加完硝酸后,反应逐渐缓和时,抽出部 分硝酸银溶液,重新加入新硝酸,经反复浸出2~3次, 残渣洗涤烘干后,在坩锅内加硝石熔炼造渣,可得纯 度达99%以上的金锭。 浸液经铜置换以回收银,铂族金属(铂、钯)也一起 进入海绵银中。 王水分金法 王水分金法适用含银小于8%的粗金。一般使用浓王水,1份工业 硝酸加3~4份工业盐酸。配制王水在耐烧玻璃或耐热瓷缸中进行, 先加盐酸,在搅拌下缓慢加入硝酸。反应强烈,放出许多气泡并 生成部分氧化氮气体,溶液颜色逐渐变为桔红色。操作时先将粗 金淬成粒或压成片,置于溶解器皿中,每份金分次加入3~4份王 水。在自热和后期加热下搅动,金进入溶液,银留在渣中。应将 溶解皿置于盘或大容器中,以免溶解皿破裂而造成损失。溶解后 过滤,用亚铁(或二氧化硫或草酸)还原金,金粉仔细洗净后, 用硝酸处理以除去杂质。洗净烘干铸锭,可产出纯度达99.9%以 上的金锭。 余液含残余金和铂族金属,加入锌块或锌粉置换至溶液澄清,过 滤洗净,烘干得铂精矿,送去分离铂族金属。 电解精炼 电解精炼适于从各种来源的大量粗金精炼为纯金。含 Au>90%、Ag•□▼◁▼=0.1~5%、Cu<2%的粗金熔铸为阳 极,用纯金片作阴极,在含 Au 250~300g/L、HCl 150~300g/L的酸性溶液中电解。Au从阳极上被氧化而 溶解呈Au3+的离子形式进入溶液,然后在阴极上被还 原而以纯金属态沉积析出。阳极中的Pt和少量的 Pd等 铂族金属元素与金同时溶解但因为不能在阴极析出而 在电解液中逐渐积累 金的二次资源及其综合利用 从含金废液中回收金 处理氰化含金废液一般采用金属锌丝、块置换法;处 理含金氯化●废液采用铜丝、铜霄置换法;处理王水含 金废液除了采用锌置换法外,还可以用其它还原剂 (如亚铁离子)沉淀金。另外,这些含金废液也可以 ☆△◆▲■用活性炭吸附法、离子交换吸附法•●或萃取法等回收富 集。 处理各种含金洗水原则上可采用金属置换法或还原剂 还原法回收金,但因金含量低,采用活性炭吸附法或 离子交换吸附法回收金更适宜。 处理含金废电镀液除可采用锌置换法外,还可采用电 解沉积法回收金。 含金固体废料中金的回收 电子工业、电镀工业和冶金工业等含金废料都 产生大量的含金固体废弃物。这些固体废弃物 由于种类繁多,组分各异,回收方法和技术很 多。这些回收方法和技术的共同点是在回收处 理前必须先进行挑选分类,必要时还必须进行 拆解(如各类含金废电器和元器件),以达到 火法或湿法处理前的初步富集。在湿法工艺回 收固体废弃物中的金时,各种工艺的共同点是 在初步富集后先进行溶金造液,使各种形态存 在的金全部转入液相,液相中金的回收、提取、 纯化•☆■▲方法与前述冶金过程一致。 从镀金废件中回收金 镀金废料与前述含金固体废料的最大差别 是镀金废料的金一般处于工件的表面, 许多镀金废件在回收完表面金层后,其 基体材料可以重复使用。因此从这类固 体废料回收金的工艺与前述固体废料的 金回收工艺有一些差异,关键是如何将 工件表面的金退出使其进入溶液或与工 件分离。常用方法有利用熔融铅溶解贵 金属的铅熔退金法、利用镀层与基体受 热膨胀系数不同的热膨胀退镀法、利用 试剂溶解的化学退镀法和电解退镀法等。 化学退镀法 化学退镀法的实质是利用化学试剂在尽可能不影响基体材 料的情况下,将废镀件表面的金层溶解下来,再用电解或还原的方法将 溶液中的金变成单质状态。常用的化学退镀法有碘——碘化钾溶液退镀 法、硝酸退镀法、氰化物间硝基苯磺酸钠退镀法和王水退镀法等。 (i)碘—△▪▲□△—碘化钾溶液退镀法 卤素离子与卤素单质形成的混合溶液对 金具有溶解作用,HCl+Cl2溶液、I2-KI溶液和Br2-KBr溶液都能溶解金。 不过 Br2-KBr溶液的危害较大,操作不易控制。因此用卤◆■素离子与卤素 单质形成的混合溶液对贵金属造液一般采用氯和碘体系,其中碘体系使 用最为方便,常用浸出液成分含碘50~80g/L,碘化钾200~250g/L,退 镀时间依镀层厚度的不同而异(3~7分钟),一般要经过3~8次退镀操 作才能完全退除金镀层。 为了便▪…□▷▷•于还原剂的再生,一般选择亚硫酸钠做还原剂还原浸出液中的金 (以 AuI2- 离子形态存在),然后在酸性条件下用氧化剂(如氯酸钠, 20g/L)使溶液中的碘离子(I-)氧化为单质碘返回浸出工序。 (ii)硝酸退镀法 在各种电子元件中,很多管壳、管座、引线等镀金 废件,基体常用可伐合金(Ni28%、Co18%、Fe54%)或紫铜生产。硝 酸退镀金的过程中不仅可以使金从基体上溶解而进入溶液,基体还可以 综合回收镍、钴、铜等有色金属。 (iii)氰化物间硝基苯磺酸钠退镀法 但此法设备较复杂。 (2)火法退镀 火法退镀是利用金属铅能够 溶解贵金属而溅金属在其中的溶解要小得多的 原理实现贵金属镀层与基体分离的。将被处理 的镀金废件置于熔融的纯金属铅液中(铅的熔 点为327℃),使金溶解到液态金属铅中,取 出退金后的废件,将含金铅液铸成贵铅板,用 灰吹法或电解法从贵铅中进一步回收金。灰吹 时,贵铅中可补加银,灰吹得◁☆●•○△金银合金,水淬 成金银粒,再用硝酸分金,获得金粉,熔铸得 粗金。硝酸浸液加★-●=•▽盐酸沉银。 (3)热膨胀法退镀金 该法适合于回收芯片、 晶体管等非金属基体上的金镀层,是利用金和 基体合金的膨胀系数不同,采用热膨胀法使镀 金层和基体之间产生空隙,然后在稀硫酸中煮 沸,使金层完全脱落,最后进行溶解和提纯。 生产流程如下:取1kg晶体管,在80℃下加热 lh,冷却,放入带电阻丝加热器的酸洗槽中, 加入 6L的25%硫酸液,煮沸lh,使镀金层脱落。 同时,有硫酸盐沉淀产生。稍冷后取出退掉金 的晶体管。澄清槽中的溶液,抽出上部酸液以 备再用。沉淀中含有金粉和硫酸盐类,加水稀 释直至硫酸盐全部溶解;澄清后,用倾析法使 液固分离。在固体沉淀中,除金粉外还含有硅 片和其他杂质,再用王水溶解,经过浓缩、过 滤、洗涤等工序后经过还原得到98%的粗金。 (4)电解退镀法 采用硫脲(2.5%)和亚 硫酸钠(◆▼2.5%)作为电解液并以石墨作为 阴极、镀金废料作为阳极进行电解(电 流密度2A/cm2、槽电压4.1V)退金20~ 25分钟。通过电解,镀层上的金被阳极 氧化呈Au(I),Au(I)随即和吸附于金表面 的硫脲形成络阳离子Au[SC(NH2)2]★◇▽▼•2+进入 溶液。进入溶液的Au(I)即被溶液中的亚 硫酸钠还原为金,沉淀于槽底,将含金 沉淀物经分离提纯就可得到纯金。电解 退镀法的主要设备——退金电解槽用聚 氯乙烯硬塑料焊接而成。 作业题: 1 从金的氰化热力学和动力学分析得出什 么结论? 2 氰化溶金的电化学机理? 3 炭浆法的工艺过程? 4 液氯法处理含氰废水的原理是什么? 5 金氰化时为什么要加保护碱并调至矿浆 PH为10~11? 复习题 1 简述铝电解原理. 2 皮江法炼镁的原理是什么? 3 从钛铁精矿中制取海绵钛要用什么方法?简述主 要步骤. 4 从氟碳铈矿-独居石混合矿中提取纯稀土金属钕 要采用什么技术路线 简述火法炼出电解铜的主要步骤,并说出依据? 6 简述从脉石矿中常规生产黄金的主要过程.

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