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第10章 黄金是怎样炼成的(2)

浮选工艺在黄金生产中占有相当的重要地位,据了解,我国80%左右的岩金矿山采用浮选法选金,产出的精矿多送往有色冶炼厂处理。由于氰化法提金的日益成熟,企业为提高经济效益,减少精矿运输损失,近年来产品结构发生了较大的变化,多采取就地处理(当然也由于选冶之间的矛盾和计价等问题,迫使矿山就地自行处理),促使浮选工艺有较大发展。浮选通常有优先浮选和混合浮选两种工艺,随着近年来在工艺流程改造和药剂添加制度方面技术完善,浮选回收率也明显提高。据对全国40多个选金厂的浮选工艺指标调查,结果显示:硫化矿浮选回收率为90%,少数高达95%~97%;氧化矿回收率为75%左右,个别的达到80%~85%。

企业的高度重视,促进浮选工艺流程的革新改造以及科研成果大量涌现,实际运用效果明显。阶段磨浮流程、重—浮联合流程等,是目前我国浮选工艺发展的主要趋势。如湘西金矿采用重—浮联合流程,进行阶段磨矿阶段选别,获得较好指标,回收率提高6%以上;焦家金矿、五龙金矿、文峪金矿、东闯金矿等也取得一定的效果。山东新城金矿原流程为原矿直接浮选,由于含泥较高(矿石本身含泥高,再加采矿尾砂胶结充填强度不够,带入部分泥砂)使选矿指标连续下降。经考查试验,采用了泥砂分选工艺流程,回收率由93.05%提高到95.01%,精矿品位由每吨135克提高到140克,稳定了生产。金厂峪金矿由于原矿品位逐年下降,浮选指标随之走低,经与沈阳黄金学院等单位合作研究试验,采用分支浮选工艺,提高了浮选指标和精矿品位,这一科研成果为浮选工艺改造提供了新的启示。

当然,浮选法和其他方法一样不是万能的,不可能对所有含金矿石都有效,主要还要考虑矿石性质,在选择工艺流程时,需进行多方面的论证和试验。为提高分选效果,在工艺不断改进的同时,对药剂添加制度和混合用药方面也作了不少研究和改进,加药基本实现了自动控制。

4.化选—水冶提金工艺

(1)混汞法提金

混汞法是一种古老的提金工艺,既简便又经济,适于粗粒单体金的回收。在黄金生产中,混汞法提金工艺仍有其重要的作用,在国内外均有应用实例,我国不少黄金矿山也还沿用这一方法。如河北张家口、辽宁二道沟、吉林夹皮沟、山东沂南等不少金矿都应用了此工艺。由于环境保护要求日益严格,混汞法提金工艺关键在于如何采取防护措施,消除汞毒污染。随着黄金生产的发展和科学技术进步,混汞法提金工艺也不断得到了改进和完善,有的矿山也取消了混汞作业,为重选、浮选和氰化法提金工艺所取代。

(2)氰化法提金工艺

氰化法提金工艺是现代从矿石或精矿中提取金的主要方法。氰化法提金工艺包括:氰化浸出、浸出矿浆的洗涤过滤、氰化液或氰化矿浆中金的提取和成品的冶炼等几个基本工序。我国黄金矿山现有氰化厂基本采用两类提金工艺流程,一类是以浓密机进行连续逆流洗涤,用锌粉置换沉淀回收金的所谓常规氰化法提金工艺流程(CCD法和CCF法);另一类则是无须过滤洗涤,采用活性炭直接从氰化矿浆中吸附回收金的无过滤氰化炭浆工艺流程(CIP法和CIL法)。

常规氰化法提金工艺按处理物料的不同又分两种:一种是处理浮选金精矿或处理混汞、重选尾矿的氰化厂。采用这种工艺的多是大型国有矿山企业,如河北金厂峪、辽宁五龙、河南杨寨峪、山东招远、新城、焦家、三山岛金矿等矿山企业。另一种是处理泥质氧化矿石,采用全泥搅拌氰化的提金厂,如吉林海沟、黑龙江团结沟、安徽新桥金银矿等矿山企业。

随着黄金生产的不断发展和金矿资源的大量开发,自20世纪80年代起,泥质高的含金氧化矿石大量增加,有关方面开发对这类矿石进行全泥氰化搅拌浸出的研究,并在黑龙江团结沟金矿建设一座日处理500吨矿石的氰化厂。从此,全泥氰化法提金工艺日渐推广应用,先后在河南、吉林、河北、陕西、内蒙古等地采用此法建厂提金。与此同时,为解决泥质氧化矿石在浓密过滤固液分离中的难题,研究人员又对团结沟金矿的矿石采用无过滤的炭浆法提金工艺进行试验研究,获得了成功。在此基础上,在河南灵湖金矿自行设计利用国产设备建成我国第一座日处理50吨矿石的炭浆法提金厂,使我国氰化法提金工艺向前迈进了一大步。此后相继在吉林、河南、内蒙古、陕西等地建起了炭浆法提金厂,炭浆法提金工艺成为处理泥质氧化矿石的岩金矿山就地产金的重要方法之一。为推动炭浆法提金工艺的应用,我国还积极移植消化国外先进技术和设备,分别在西潼峪金矿与张家口金矿,建成日处理矿石250吨、450吨的炭浸提金厂,黄金回收率达到93.54%。依靠科学技术进步,使我国黄金生产的装备水平不断进步,生产能力迅速提高。

5.堆浸生产工艺

我国金矿资源中,低品位氧化矿石量占有一定的比例,处理这类矿石采用常规氰化法提金工艺经济上不合算,而采用堆浸生产工艺尚有经济效益。由于堆浸提金工艺简单,操作容易,投资少,效益好,上马快,因此堆浸提金工艺发展很快。进一步扩大堆浸生产规模,是增加我国黄金产量的途径之一。

20世纪70年代末,我国就开始了对低品位含金氧化矿石的堆浸生产工艺的研究,在辽宁丹东虎山金矿试验成功小规模生产后,相继在河南灵湖、银洞坡,云南墨江,河北崇礼,内蒙古赤峰等地区的一些矿山推广应用,取得比较满意的经济效果,为低品位的含金氧化矿石的开发利用开辟了道路。经过实践积累,堆浸生产工艺不断有新的发展,堆浸规模和数量都有新的增长,生产技术也在不断完善和提高。制粒技术和活性炭吸附柱的应用以及载金炭解吸电沉积处理工艺的发展,更为堆浸提金工艺的推广应用增加了新的活力。

当然必须指出的是,原矿品位大于3克/吨的矿石不该进行堆浸,这是一种浪费资源的做法。

五、黄金冶炼

黄金冶炼是黄金生产中最后一道工序,其产品为成品金。冶炼有粗炼和精炼之分。精粗炼产品为合金(俗称合质金),我国黄金矿山就地产金多为合质金,直接交售给银行。黄金富矿块和各种金精矿运往有色冶炼厂加工提炼成品金(俗称含量金)。20世纪80年代以来,我国黄金冶炼和综合回收发展较快,冶炼技术和工艺装备水平不断提高,冶炼成本日益降低,促进了黄金生产的发展。

20世纪70年代以前,我国现代黄金生产处于初步发展阶段,除少数矿山开始采用氰化法提金工艺外,矿山就地产金主要是从砂矿重选所得的自然金和精矿的冶炼,以及混汞法提金工艺产出的汞膏为原料就地冶炼,就地产金量仅占总产量的30%,70%的金依靠有色冶炼厂回收。之后,随着黄金生产迅速发展,氰化法提金工艺日益广泛地应用,矿山就地产金量日渐增多,1985年矿山成品金的产量已占全国黄金产量的70%,选厂产出的精矿产品大部分就地氰化冶炼产出成品金。

矿山就地冶炼多数采用传统的坩埚法熔炼,因生产工艺和处理物料性质不同,所产合质金的含金量也不一样,直接交售银行因含金量不高或含银不计价等原因,有的矿山为提高质量和经济效益采取了化学法除杂再次熔炼或电解法进行金银分离精炼。如山东省焦家金矿曾于1984年试验采用水冶新工艺,将氰化金泥经电氯化除去贱金属(用水溶液氯化法提金和氨浸法提银)获得含金品位99.9%成品金和含银99.9%的银锭,金泥中的铜、铅也同时回收(用湿法处理金泥有被推广的趋势)。招远金矿成功地研制出一种1.5×1.8m的转炉熔炼金泥,取代了过去的坩埚熔炼,降低了成本,改善了劳动条件。这一方法在山东新城金矿等矿山普遍推广应用,效果较好。

冶炼总的过程是通过熔化使熔液中的过剩硫等化合物氧化除去。如上所述,根据矿石性质的不同,各选金厂有着不同的工艺流程,得到的初级产品形态和特点也各有不同。黄金选矿厂供给黄金冶炼厂的产品,也就是炼金的主要原料主要种类有氰化金泥、重砂、汞膏、钢绵或炭纤维阴极电积金、焚烧后的载金碳灰、硫酸烧渣金泥、硫脲金泥、含金废料等,其组成也各有不同。因此,黄金冶炼过程中需要对不同选矿方法生产出的金精矿粉进行预处理,针对性地加入相关制剂。随着炉温不断上升,各种杂技分段熔化,渣液呈飘浮状,白炽明亮的金质平静下沉,经数次扒去渣液,便生产出纯金。

在黄金生产中,多金属矿石伴生金的回收占有相当的地位。金和铜、铅等有色金属一道被选入精矿中,在铜、铅冶炼中,金、银得到回收。为增产黄金,全国一些有色冶炼厂先后建起贵金属综合回收车间,这些企业伴生金的回收系基于在铜铅冶炼过程中,金银富集在粗铜和粗铅内,电解精炼粗铜和粗铅时,金银沉积于电解阳极泥中,因此,从阳极泥中提取金银是回收伴生金银的主要途径。

六、其他渠道的黄金回收

1.从金铂合金中回收金

从金铂(或金钯)合金废料中回收金,是根据金与铂或钯不溶于硝酸、硫酸,而能溶于王水的特点,采用王水溶解,用氯化铵分离的方法回收铂,再从溶液中回收金。操作方法:将合金废料与王水反应,并蒸发浓缩,驱尽二氧化氮气体,将溶液冷却过滤。再将滤液与洗液合并混匀,加入固体氯化洗涤至无色。将滤渣同滤纸一起煅烧成灰白色的海绵铂,再用高温乙炔火焰熔融成金属铂锭。分离铂后的滤液中,金呈三氯化金状态,可用二氧化硫气体还原沉淀出金。将金粉水洗,烘干、熔炼铸锭。

2.从硫脲浸出液中回收金

从硫脲浸出液中回收金的方法很多,已研究的主要方法有金属置换沉淀法、活性炭吸附法、离子交换树脂法和电积法等,其中活性炭吸附法使用效果较好。活性炭吸附法包括下列两个工艺过程:一是炭吸附,炭在硫脲浸出矿浆中的矿浆中的浓度为20克/升,金的浓度为3~10克/吨,硫脲的浓度为2~5克/升,三价铁离子的浓度为1.5克/升,硫酸浓度为10克/升,在这些条件下,金吸附容量达到680克/吨,金在炭上的吸附速度很快,经90分钟以后,有99%的金吸附在炭上。二是炭解吸,从活性炭上使金解吸进入溶液,进而从含金较富的解吸液中回收金。使用含丙酮的硫脲溶液很容易将金从活性炭上解吸下来。

3.从贴金废件中回收金

贴金废件视基底物物料的不同,可采用煅烧法、电解法、浮石法、浸蚀法、焚烧法等方法回收其中金。煅烧法适用于铜及黄铜贴金废件,如铜佛、神龛、贴金器皿等,先用硫磺组成的并以浓盐酸稀释的浆糊物涂沫贴金废件,风干后在700℃~800℃温度下煅烧30分钟。这样处理的结果,贴金与基本金属之间形成一层硫化铜和铜的鳞片一起从铜及黄铜上脱落下来,将沉淀物收集起来,烘干并熔炼铸锭。电解法适于铜质贴金废件,将贴金废件作为阳极,放入用浓硫酸配制的电解液中,用铅板作阴极,电解结果,金呈黑色沉积到槽底,部分铜泥附着金属表面,将获得的沉淀物烘干,熔炼铸锭得粗金。浮石法适于从大的物件上取下贴金,即用浮石块小心地刮擦贴金,并用湿海绵从浮石块上和物件上除去金尘细泥,洗涤海绵,金与浮石粉相混沉入桶底,将沉淀物过滤、烘干,熔炼成粗金。浸蚀法适宜从金匾、金字、招牌等贴金件上回收金。用热的浓氢氧化钠溶液浸蚀润湿贴金物件,当油腻子与碱皂化作用时,用海绵或刷子洗刷贴金,将洗焉的贴金过滤、烘干、熔炼成粗金。焚烧法适于木质、纸质和布质的贴金废物,将欲处理的贴金废物小心焚烧,熔炼金灰后可得粗金。

4.从含金垃圾中回收金

含金的垃圾种类很多,选择回收金的办法应视垃圾的种类和性质而定。对于贵金属熔炼炉的拆块及扫地垃圾,可作为炉料配料,直接返回铅和铜冶炼车间熔炼而回收。由拆除古代建筑物而形成的垃圾,木质的可以烧掉,金则进入烧灰中,从中回收金。而泥质可采用淘洗、重选或氰化等回收或提金。描金陶瓷废料中的金,可用化学退镀法、氰化法或王水溶解法回收其中的金。

5.从黄铁矿烧渣中回收金

黄铁矿精矿是制酸原料。黄铁矿精矿经焙烧制酸后所剩的残渣和烟灰,统称黄铁矿烧渣(硫酸渣),除作为金精矿而制酸的黄铁矿烧渣中金的含量较高以外,一般烧渣中金的含量低于0.5~2克/吨,稍高的为5~10克/吨。从含金量较低的黄铁矿烧渣中回收金是比较困难的,出于经济上要合算的考虑,目前主要采用氰化法处理。烧渣从焙烧炉排出之后,通常先用水冷却,然后进行脱水、磨矿和洗矿。接着进行加碱(石灰)处理,将矿浆pH值调至10.5~11.5(未调前为2~3)后送氰化浸出,加碱处理的目的是中和矿浆中的酸,使氰化在碱性条件下进行,减少氰化物的耗量,提高金的浸出率。对不同性质的烧渣,碱处理的时间不同。

6.从阳极泥中回收金

铜、铅、镍、锌、锑等重有色金属矿石中常伴生有金银等贵金属。在选矿过程中,金银常伴生贵金属进入选矿成品即精矿中。精矿是冶炼的原料。冶炼的工艺方法一般是:火法冶炼—电解精精矿是冶炼的原料。冶炼的工艺方法一般是:火法冶炼—电解精炼。在火法冶炼过程中,金银等贵金属随主体金属(铜、铅、镍、锌、锑等)几乎全部进入相应半成品(如精铜、粗铅等)中。半成品电解精炼时,得到主体金属产品,同时金银等贵金属与主体金属分离并几乎全部进入阳极泥中,因此阳极泥中基本上富集了精矿中的所有金银等贵金属。精矿中含金一般为每吨几克,虽不算高,但对每天都要熔炼几百吨甚至上千吨精矿的冶炼厂来说,金的总量就相当可观了,因此从阳极泥中回收这些金也就很有意义了。目前我国黄金总产量的约四分之一是靠重有色金属回收的。

阳极泥的成分非常复杂,不但含有金银等贵金属,而且含有其他伴生金属和稀有元素。在选择从阳极泥中提取金的方法时,必须考虑阳极泥的成分及生产规模等因素,做到生产流程及生产周期短、设备简单、金回收率及其他有价成分综合利用率高、对环境污染小。大型冶炼厂的阳极泥一般设专门车间处理,小型冶炼厂的阳极泥则集中交由专门的工厂处理。从铜阳极泥中回收金,过去是用直接熔炼法或直接灰吹法,只回收其中的金银;随着技术的进步和对原料综合利用的重视,近年来国内外处理阳极泥的常规方法是火法—电解法,可得到含金银95%以上的金银合金,再以电解法使金银分离。

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