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黄金冶炼现状及发展
日期:2019-07-06   来源:   作者:匡国友   

  黄金冶炼现状及发展_冶金/矿山/地质_工程科技_专业资料。黄金焙烧技术的发展 报告人:袁朝新 北京矿冶研究总院 2014 .05.05 内容提要 一、黄金提取的发展过程 二、难处理矿石预处理技术现状 三、黄金焙烧技术的发展和现状 四、黄金提取技术的发展方

  黄金焙烧技术的发展 报告人:袁朝新 北京矿冶研究总院 2014 .05.05 内容提要 一、黄金提取的发展过程 二、难处理矿石预处理技术现状 三、黄金焙烧技术的发展和现状 四、黄金提取技术的发展方向 一、黄金提取的发展过程 自从约5000年前人类认识和利用黄金以来,黄金的生产技术经 历了漫长的发展时期,最初人类从含天然金的河床沙金中获取黄金, 沙金接近采尽时,开始开采含金石英和硫化矿床的氧化带,先露天开 采,然后地下巷道开采。 黄金提取技术从原始人工淘沙的自然法开始,经历了混汞法、重 选法、氰化法的不同阶段。 人工淘沙 混汞法 重选法 氰化法 一、黄金提取的发展过程 淘沙采金: 我国是开采和使用金银最早的国家之一,在河南殷墟已发掘出 4000年前的金质贝币和帖金贝币。我国商代就有黄金淘洗加工方法, 主要开采沙金等矿产资源。目前,我国砂金矿床的开采主要有采金船 和机械化露天开采两种方式。 一、黄金提取的发展过程 混汞法: 该法始于秦末汉初,这一古老的方法 回收解离的单体自然金有他的独到之处, 为黄金的生产做出了巨大贡献,至今仍有 工厂使用该方法; 由于汞对人体和环境的危害,人们曾 努力寻找替代混汞技术的新方法,其中石 蜡法和煤-油团聚法的研究取得了较好的结 果。 石蜡法是基于在70℃左右的矿浆中液 态石蜡在金颗粒上选择性吸附,而随后冷 却与其他矿物和脉石分离。 煤油团聚法是在一定条件下亲油的金 颗粒被俘获到煤-油团聚物中而实现分离的 方法。 一、黄金提取的发展过程 重选法: 重选提金也是最传统的提金方法,特别是用于沙金的提取,可以 在浮选和浸出前回收已单体解离的粗粒金。近年来重选技术设备的发 展迅速,如在线压力跳汰机、尼克尔瑟跳汰机、自动摇床、法尔肯选 矿机和尼尔森选矿机等。 跳汰机 尼尔森选矿机 一、黄金提取的发展过程 氰化法: 金可溶于氰化物溶液,是西方炼金术士在18世纪发现的, 19世纪 80年代,氰化法的研究取得了进展。 1886年,F.W.和W.福雷斯特 (Forrest)兄弟发明了用浓氰化钾液浸出矿石中的金,并用锌块从浸 液中置换沉淀金的方法。 1890年,氰化法正式引进南非,这种简便的 浸出方法使南非黄金生产摆脱了困境,而立即被各厂家广泛采用。 氰化法在湿法冶金史上树立了一个重要里程碑,而成为现代湿法 提金的最重要方法,是黄金提取的一场革命。 世界黄金产量的75%左右是采用氰化提金技术获得的。虽然氰化 物有剧毒,但目前还没有一种适宜的浸金溶剂能够代替,氰化提金工 艺至今以及未来几十年内,在黄金生产领域仍将占居主导地位。 一、黄金提取的发展过程 非氰化物法的发展 自从氰化法问世以起不少学者探索替代氰化物的药剂,到目前为 止,据不完全统计,已有10余种药剂。通过探索与研究提出了多种非 氰化物方法: ? 硫脲法浸出金 ? 硫代硫酸盐法浸出金 ? 石硫合剂法浸出金 ? 氯化法浸出金 ? 溴化法浸出金 ? 类氰化合物法浸出金 ? 硝酸预氧化法浸出金 ? 其他非氰药剂浸出金 内容提要 一、黄金提取的发展 二、难处理矿石预处理技术现状 三、黄金焙烧技术的发展和现状 四、黄金提取技术的发展方向 二、难处理矿石预处理技术现状 随着易处理矿石资源越来越少,人们转而把目光投向难处理金矿 资源,难处理金矿 不能用常规选方法经济地回收,需要对其精矿进行 预处理,使金暴露出来,再用常规氰化浸出等方法回收。 我国难处理金矿的分布及其特点 ? 至2013年的报道,我国难处理金矿资源比较丰富,现已探明的黄金地 质储量中,约有1500吨左右属于难处理金矿资源,约占探明储量的 25~30%。 二、难处理矿石预处理技术现状 二、难处理矿石预处理技术现状 我国难处理金矿特点 ? 难处理金矿石分三种:中等难处理矿石、复杂难处理矿石、高度难处理 矿石。 ?中等难处理矿石: 特征:金以微细粒和显微形态包裹于脉石矿物及有害杂质中的含金矿石 。特征为:金属硫化物含量少,约为1~4%,嵌布于脉石矿物晶体中的 微细粒金占到20~30%,常规氰化提金,或浮选法浮集,金回收率均较 低 ? 复杂难处理矿石 特征:高砷、碳,含砷~3%以上,含碳1-2%,含硫5-6,含锑0.5-5%矿 石中。常规氰化提金工艺,金浸出率一般为20-50%,且需消耗大量的 NaCN,采 用浮选工艺富集时,虽能获得较高的金精矿品位,但精矿 中含砷、碳、 锑等有害元素含量高,而给下一步提金工艺带来影响。 ?高度难处理矿石 特征:硫化铅和硫砷铜矿,金银与铅-锑硫化物和含锑的硫砷铜矿物共生 ,以合金和话务形式(如银金矿、金碲化合物、AuSb2和Au2Bi等)被化 学包裹。 二、难处理矿石预处理技术现状 难处理金(精)矿预处理方法 主要的对难处理金矿预处理的方法有:焙烧氧化、热压氧化、微生物 氧化、化学氧化及其他。主流的方法如下: ? 细菌氧化法、 ? 加压浸出、 ? 焙烧预处理; 预处理的目的: 1.使包裹金的硫化物氧化,并形成多孔状物料, 2.除去砷、硫、有机碳等妨害氰化浸出的有害杂质或改变其理化 性能, 3.使难浸的碲化金等矿物变得易浸。 4.除去砷、锑等有害杂质,为后续造铜硫捕金、造铅硫捕金或氯 化焙烧创造条件。 二、难处理矿石预处理技术现状 细菌氧化法 自从1958年美国利用氧化铁硫杆菌浸出硫化铜获得成功以来,人 类在冶金史上开始出现一种新的冶金技术—微生物冶金。 从60年代起主要利用微生物提取铜、铀等,进入80年代难处理 金矿成为生物浸出的热门研究课题,1986年,难处理金矿的细菌槽浸在 南非 Fairview金矿率先工业化。澳大利亚、巴西、加纳、美国、加拿 大、津巴布韦等国紧随其后,建成10余个细菌槽浸厂。 我国难处理金矿细菌氧化工艺的研究起始于80年代,虽然细菌氧 化工艺只有几十年的发展历史,但发展速度较快,规模越来越大,由 10-40t/d提高到数百到千吨精矿,效率逐渐提高,氧化接触时间由原 来的8-10天缩短到3.5d。 二、难处理矿石预处理技术现状 加压浸出法 1889-1892年由俄国科学家拜尔用加压碱浸从铝土矿中提取氧化 铝.美国的Sherritt Gordon公司开了了加压氧化工艺技术用于处理NiCo硫化精矿提取Ni、Co;1956年南非开始进行加压浸出处理铀硫化 矿物提取铀;60年代后,加压技术已用于铝、铀、铜、钨、锰、锌、 铜等多种金属的提取工艺。 70年代美国Sherritt Gordon公司成功开发出用加压氧化处理难处 理金矿工艺,世界上第一个采用加压浸出处理难处理金矿的工厂是麦 克劳林碳浆厂,于1989年投产, 第二座是巴西的Sao Bento金矿 处理厂。目前世界上有十余座采 用该法的工厂在运行 二、难处理矿石预处理技术现状 焙烧预处理 难处理金精矿的焙烧早在20世纪初就已投入商业化的生产,焙烧 工艺还在不断发展完善。目前,仅中国,焙烧预处理提金厂就有30多 个。 细菌浸出,加压氧化,焙烧预处理三种方法的基本原理都是充分 暴露被硫化矿或其它矿物包裹的金,使金充分裸露,进而为下一步的 氰化浸出创造条件。不同的是,预处理氧化速度不一样,以焙烧氧化 速度最快,设备及工艺较为完善。 从国内的实践看,难处理金精矿的焙烧氰化工艺是难处理金精矿 的主流工艺。 内容提要 一、黄金提取的发展 二、难处理矿石预处理技术现状 三、黄金焙烧技术的发展和现状 四、黄金提取技术的发展方向 三、黄金焙烧技术的发展和现状 焙烧工艺发展概要: ? 1946年以前,所有难处理金矿选矿厂都无一例外地采用氧化焙烧工艺 ,使用的焙烧设备都是平底式焙烧炉,该种炉型的代表是艾德维尔德 斯炉,这种炉生产效率低,床能力仅为0.25t(m2.d),而且难以对焙烧 温度和供气条件进行控制。 ? 1980年金价猛涨,全世界掀起黄金热,发现了一大批难处理金矿,氧 化焙烧工艺得到不断提高和改进,产生了更为先进的沸腾焙烧炉。 ? 进入90年代,人类环保意思很大提高,各国相继出台严格的环境保护 法,促使焙烧工艺的收尘和尾气吸收更为完善。 ? 随着难处理矿石困难程度的进一步提高,人们对提高金银回收率、以 及有价金属综合利用技术提高和完善,产生更多相应的难处理金矿焙 烧技术,如两段焙烧法,循环流态化焙烧,造铜锍捕金,造铅锍捕金 ,氯化焙烧等工艺技术。 三、黄金焙烧技术的发展和现状 沸腾焙烧设备方面的发展: 从早期的单膛耙式炉到多膛式焙烧炉再到沸腾焙烧炉; 沸腾焙烧工艺方面的发展: 从一段焙烧发展到二段焙烧及多段焙烧,再到循环流态化焙烧 炉,再到沸腾炉+循环流态化炉两段焙烧法。 从利用空气焙烧发展到利用富氧焙烧,从烟气直接排空到收砷 后排放,再到收砷制酸后排放。整个工艺发展至今已趋于完善。 三、黄金焙烧技术的发展和现状 金矿的焙烧按原料分两类: ? 一类是金精矿的焙烧 ? 一类是原矿的焙烧 金精矿焙烧预处理: 金精矿的焙烧方法有:一段焙烧、两段焙烧、循环沸腾焙烧、富氧焙 烧、固化焙烧、循环流态化焙烧、(造铜锍捕金、造铅锍捕金)、氯 化焙烧、微波焙烧等。 原矿的焙烧预处理: 原矿的焙烧有:沸腾炉原矿焙烧、循环流态化炉原矿焙烧、氯化焙烧 等。 三、黄金焙烧技术的发展和现状 难处理金精矿焙烧预处理: (一)传统氧化焙烧 ? 传统氧化焙烧是一种古老而又可靠的氧化方法,国内外应用普遍。基于黄铁矿 、砷黄铁矿、有机碳等载金矿物在高温条件下氧化或焙烧后,使包裹金的硫化 矿物分解为多孔的氧化物而使浸染其中的金暴露出来。金回收率一般在88~ 95%之间; ? 根据原料中的砷含量高低、可采用一段 焙烧或两段焙烧。当原料中含砷较低时 ,采用一段焙烧,焙烧温度一般为 650~750℃;当原料中含砷较高时,采 用两段焙烧,第一段在较低温度下( 450~550℃)弱氧化性气氛中或中性气 氛中焙烧脱砷,第二段在较高温度下( 650~750℃)强氧化气氛中氧化脱硫脱 碳。 三、黄金焙烧技术的发展和现状 难处理金精矿焙烧预处理: 山东国大股份有限公司是我国第一家采用两段焙烧处理含砷金精矿的黄 金冶炼厂,于2002年建成投产,日处理能力200t。此后,山东恒邦, 福建紫金陆续采用两段焙烧工艺。目前一段焙烧生产成本在600~700 元左右,二段焙烧成本900~1000元左右; 北京矿冶研究总院对两段焙烧进行 了大量的研究,并设计建设了多条 两段焙烧工艺;并对两段焙烧进行 了改进。采用一段沸腾焙烧炉,二 段采用循环流化床焙烧炉,从而使 二段焙烧强度提高,脱硫脱碳更彻 底,金回收率更高。 三、黄金焙烧技术的发展和现状 难处理金精矿焙烧预处理: 三、黄金焙烧技术的发展和现状 难处理金精矿焙烧预处理: 三、黄金焙烧技术的发展和现状 难处理金精矿焙烧预处理: (二)富氧焙烧法 在焙烧过程中通入氧气,同空气法相比,富氧焙烧的显著特点是将烟 气体积降低到最小,从而减少了烟气对环境的污染,也减少了烟气处 理系统和冷却系统能够,还能为硫酸厂产出高浓度的SO2烟气,由于 氧气较充分,能产出高质量的焙砂,并缩短焙烧时间,金浸出率显著 提高。 三、黄金焙烧技术的发展和现状 难处理金精矿焙烧预处理: (三)固化焙烧法 固化焙烧是利用原料中的碳酸盐或添加适当的钙盐、钠盐,使硫、砷 在焙烧过程中生成不会发的硫酸盐和砷酸盐而固定于焙砂中,大大降 低烟气中的As2O3和SO2浓度。在金精矿焙烧中很少用。 (四)微波焙烧法 微波氧化法是目前正在研究的一种利用超高频电磁波对准难处理金矿 进行预氧化的新工艺,微波是指波长1mm~1m左右的电磁波,频率为 0.3~300GHz,位于电磁波普红外线和无线电波之间的电磁波。它具 有加热速度快,加热均匀和清洁无污染。 三、黄金焙烧技术的发展和现状 原矿的焙烧预处理: ? 长期以来,难处理金矿的焙烧氧化工艺主要集中在金精矿的焙烧处理 上,随着难选矿石的开发,很大一部分浸染类微细粒金矿难于浮选富 集,浮选回收率低于80%,且金精矿品味很低(15~30g/t)。 ? 回收率低原因 一是金颗粒在硫化矿及脉石矿物中呈均匀分布,即使硫化矿全部 富集进入金精矿,也不能获得较好的富集比及金回收率; 二是金颗粒的载体——硫化矿物颗粒微细,现有的磨矿技术及装 备难以经济地将它与脉石矿物分离,造成浮选回收率低。 三、黄金焙烧技术的发展和现状 原矿的焙烧预处理: ? 原理和 特点 直接将难选金原矿焙烧预氧化,不仅解离了硫化矿包裹金,也可 解离一部分碱性脉石(石灰石、白云石)的包裹金,与浮选相比大大 提高金回收率。 最大特点是由金精矿改为原矿直接焙烧后,原矿焙烧充分利用原 生矿中的碱性脉石(石灰石、白云石)含量高的特点,在氧化硫、砷 的同时固硫、固砷,减少烟气处理成本。 三、黄金焙烧技术的发展和现状 循环流态化焙 烧原理 三、黄金焙烧技术的发展和现状 原矿的焙烧预处理: 国内外发展现状 ? 20世纪80年代以来,世界各国环保标准越来越严,焙烧炉气处理的费 用也在增加,使焙烧受到细菌氧化,加压氧化工艺的激烈挑战。但是 随着循环流态化焙烧炉以及原生金矿无污染焙烧的研究应用,既保留 原焙烧工艺的优点,又降低了投资成本,金回收率大大提高(一般提 高10%~15%),防污染和固硫固砷方面令人满意。 ? 90年代以来,原矿焙烧得到发展,相继投产了6家以上的原生矿石焙 烧提金厂,均取得了很高的金回收率(90%以上)。如印尼的 Minabasa金矿采用原矿焙烧于1996年7月投产,美洲Barrick公司用原 矿焙烧取代多年成功生产的加压浸出。 三、黄金焙烧技术的发展和现状 原矿的焙烧预处理: ? 美国Newmont原矿CFB焙烧工厂 ? 设计处理能力:8000 t/d; ? 工厂投产时间:1994年12月。 ? 生产流程: 破碎--磨矿--CFB焙烧--氰化浸出—尾气制酸 ? 主要要技术经济指标 ? 矿石成分:Au 7.2g/t,S 2%,As 1.5%,Hg 10g/t,C 0.6% ? 金回收率:91%,固砷率:88% ? 生产成本:28美元/t矿 ? 投资:3亿美金 三、黄金焙烧技术的发展和现状 循环流态化焙烧工厂 三、黄金焙烧技术的发展和现状 循环流态化焙烧工厂 三、黄金焙烧技术的发展和现状 原矿的焙烧预处理: ? 美国Barrick基本情况介绍: ? 1983年成立,世界最大的金矿公司(现在不一定是); ? 非碳矿硫化矿采用高压氧化工艺; ? 含碳矿采用焙烧工艺; ? Meikel 双层焙烧的基本情况: ? 2000年4月24号达产 12000t/d; ? 生产流程: 破碎--磨矿--CFB焙烧--氰化浸出—尾气净化 ? 主要要技术经济指标 ? 矿石成分:Au 6.1g/t,S 1.8%,As 不详,C 1.1% ? 金回收率:88%,固砷率:88% ? 生产成本:21美元/t矿 ? 投资:3.3亿美金 三、黄金焙烧技术的发展和现状 原矿焙烧工厂照片 三、黄金焙烧技术的发展和现状 原矿焙烧工厂照片 三、黄金焙烧技术的发展和现状 原矿的焙烧预处理: 我国在循环流态化煅烧难处理金矿方面进行了大量研究, 国内第一家针对原矿焙烧的循环流态化焙烧工艺在新疆星塔矿 业有限公司于2007年开始建设,采用北京矿冶研究总院技术 ,于2009年投产,日处理量200t/d,成功运营至今。 贵州金兴矿业公司采用沸腾焙烧工艺处理原矿,也实现了工业 化生产。 原矿的焙烧在国内发展速 度较慢,2013年国土资源部发 布的第二批《矿产资源节约与 综合利用先进实用技术推广目 录和汇编》中,要求推广此项 技术,今后的发展空间较大。 三、黄金焙烧技术的发展和现状 焙烧发预处理的优缺点: 优 点: 矿石适应性强、操作费用较低;可以实现副产品的综合回收,可 产出硫酸、砒霜等作为化工原料,其他有价金属也可同时回收;处理 含炭金精矿,碳被燃烧完全,可以避免氰化时的“劫金”。 缺 点: 烟气中SO2会造成环境污染;副产品如硫酸、砒霜等的销售受制 于市场;对脉石型包裹金等的矿物回收率不高;银回收率明显偏低; 对于部分难处理金精矿金回收率也低于90%。 内容提要 一、黄金提取的发展 二、难处理矿石预处理技术现状 三、黄金焙烧技术的发展和现状 四、黄金提取技术的发展方向 四、黄金提取技术的发展方向 存在问题: 1) 目前,所有难处理金矿预处理工艺均围绕氰化展开,工艺扩展的局 限性收到限制; 2)焙烧法、生物氧化法、热压氧化法,在难处理金矿资源中金的提 取已广泛应用,其他有价金属回收方面还做得不够,离资源化、无害 化还有距离; 3)大量氰化尾矿资源产生,这部分资源含有一定的金、银,还有铁 、硫、铜、铅、锌等,未来如何处理? 四、黄金提取技术的发展方向 云南北衙金矿 成分/% 6000t/d Cu 0.43 4.27 48 Pb 1.54 15.40 13 Zn 0.22 2.23 13 Sn 0.01 0.06 150 9.00 Bi 0.04 0.34 120 Co 0.013 0.13 200 Ga* 8.07 8.07 1.5 In* 54.40 54.40 4.2 Au* 2.43 2.43 240 Ag* 25.93 25.93 4 Fe 34.7 2 回收量 (kg) 元素价格 元/kg 价值元 204.80 200.2 29.03 0 价值合计 元 1785.5 0 40.32 26.67 12.10 228.4 584.0 103.73 347. 8 0 17 347. 17 1 四、黄金提取技术的发展方向 云南北衙金矿 35.00 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00 5.00 系列2 0.00 Ga* Sn Co Zn Bi Au*Ag* Cu Pb In* Fe 四、黄金提取技术的发展方向 云南北衙金矿尾矿 成分/% 6000t/d 回收量(kg) 元素价格元 /kg 价值元 Cu 0.43 Pb 1.54 Zn Sn Bi Co 0.01 3 0.13 200 Ga* 8.07 In* 54.40 Au* 0.43 Ag* Fe 0.22 0.01 0.04 25.93 33.36 4.27 48 15.40 2.23 0.10 0.42 13 13 150 120 8.07 1.5 54.40 4.2 0.43 240 25.93 283.5 3 4 1 204.80 200.2 29.0 15.0 50.4 0 3 0 0 26.6 12.10 228.4 104.0 103.7 283.5 7 8 0 3 3 价值合计元 1257.9 5 四、黄金提取技术的发展方向 云南北衙尾矿成分比例, 25.00 20.00 15.00 10.00 5.00 0.00 系列2 Ga* Sn Co Zn Bi Au* Ag* Cu Pb In* Fe 四、黄金提取技术的发展方向 重选 直接氰化 非氰湿法 加压氰化 细菌氰化 尾矿综合回收 焙烧氰化 原矿焙烧氰化 黄金提取 造铜铺金非氰 造铅铺金非氰 氯化挥发综合回收 四、黄金提取技术的发展方向 造锍捕金 造锍捕金可以将各种复杂难处理金精矿直接掺入到铜精矿或铅精 矿中进行金属熔炼,利用熔融状态的铅或铜捕集金属,金捕集到金属 铜(铅)锍,实现金精矿中金银的转移与高效富集。国内大型铜、铅冶 炼厂,由于铜精矿、铅精矿中含数克吨的金、以及更高品位的银,所 以重有色冶炼企业都是生产金、银产品的大户。 四、黄金提取技术的发展方向 造铜锍捕金 对含铜超过0.3%金精矿(不一定是难处理金精矿),均可利用 造铜锍铺金流程高效回收金(97%以上)、银(94%以上),复杂难 处理金精矿通过焙烧等预处理提金技术后,在氰化浸出之前增加酸浸 回收铜,配套铜的萃取-电积等流程,仍然存在回收率相对较低与生产 成本过高等问题。国内发展迅速,已有方圆、恒邦,在建的有中金三 门峡、灵宝、池州冠华、新疆招金、珲春紫金、五矿湖南等,到2016 年,金精矿处理能力将达到5000t/d。 四、黄金提取技术的发展方向 造铜锍捕金 四、黄金提取技术的发展方向 造铜锍捕金 铜捕集的主要优点:(1) 铜捕集金银效果好,金银的回收率大于 95%以上,渣中金银金属损失小;(2) 铜对人体的伤害小,环境友好 ;(3) 实现部分有价资源在综合利用,成本低。 造锍捕金缺点: (1) 规模大,投资大; (2)金、银生产周期长; 四、黄金提取技术的发展方向 造铅锍捕金 对含铅难处理金矿,采用了其它预处理提金技术,其中的铅无法 直接回收,存在回收率相对较低与生产成本过高,有价金属无法综合 回收等问题。 而采用造铅硫捕金可以提高原料中金的冶炼回收率,并综合回收 铅等有价金属。 如豫光金铅股份有限公司采用该技术,年产铅40万吨、黄金 5000公斤、白银1000吨、硫酸24万吨、粗铜4000吨。 四、黄金提取技术的发展方向 氯化挥发提金工艺进入试验开发阶段 氯化工艺的特点是: 金银挥发率高,矿石中铜、铅、锌、锑、铁 等有价金属均可高效回收,适应多种复杂难处理金精矿; 目前存在主要问题是相应的装备技术无法跟上氯化工艺的发展。 四、黄金焙烧技术的发展方向 未来黄金提取发展的方向有以下几点推测: 1.冶炼技术的发展,今后将紧紧围绕“Au,Ag的高回收率”和“有价 金属和非金属的综合利用”的方向发展完善; 2. 氰化工艺会受到部分冲击; 3.尾矿资源的综合开发利用会受到重视; 4. 品位更低、更难处理的金矿将成为今后的主要开采资源之一。 谢 谢 大 家!

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