贵州水银洞金矿200t/d工业生产试验报告———————————————————————————————福建紫金矿业股份有限公司二00四年三月课题编号：课题名称：加温常压化学催化预氧化浸出报告名称：贵州水银洞金矿200t/d工业生产试验报告承担单位：贵州紫金矿业股份有限公司课题负责人：陈景河邹来昌江城石勇目录1. 前言 (2)2. 工业试验主要内容 (5)3. 试验基本原理 (6)4. 水银洞金矿资源状况 (11)5. 工艺路线的确定及主要设备的选择计算 (17)6. 工业选厂结果及讨论 (28)（1）. 生产线介绍 (28)（2）. 生产结果及讨论 (34)（3）. 系统平衡 (78)7. 环境保护 (79)8. 经济效益分析 (83)9. 结论 (85)1前言随着世界各国经济的高速发展和科学技术的进步，尤其是现代农业、航天、电了工业、信息技术、新能源、新材料的迅速发展，为黄金的应用开拓了广阔的领域，从而大大促进了黄金生产技术的革新和黄金产量的增长。
从20世纪60年代以来，特别是近20年来，世界黄金生产很快，目前世界黄金年产量已超过2400t。
但尽管如此，世界黄金产量仍远远满足不了经济日益增长的需要。
当前，世界黄金生产的发展趋势：一是富矿、易处理矿日益减少或枯竭，复杂矿石、难处理矿石和贫矿已成为黄金生产的主要资源。
据统计，世界现在黄金储量中2/3以上为难处理矿，而且目前1/3的黄金产量来自难处理矿。
因此，近20年来对难处理矿的研究，特别是难处理矿石的预处理方法和工艺的研究，以及对复杂矿石的综合回收技术的研究，已成为黄金生产领域的重要课题，并取得了可喜的进展和实际应用效果。
主要方法有：加压氧化、细菌氧化、化学氧化及焙烧等。
二是为满足世界对金矿的需求，从各种废旧物质以及各种二次资源中回收黄金已受到各国的重视，并已发展成为黄金生产的另一重要途径。
三是日益严格的环境法规和要求，迫使人们正不断努力研究或寻找技术上可行、经济上适用的可代替氰化法的各种新方法，以及无废或少废的清洁生产工艺。
我国是一个黄金大国。
目前，我国已探明的黄金储量居世界第五位，与世界其它黄金大国相比，我国黄金资源具有以下弱势：资源分散、矿点多且多为中小型金矿；矿石品位低，且成分复杂，伴生矿比例远大于其它国家；现有黄金矿山生产多以开发易处理矿石为主，已探明的大量难处理矿石尚未得到开发利用，在这一点上我国与外有着较大差距。
贵州水银洞金矿由贵州省地矿局105队发现，并与加拿大丹斯通公司合作进行普查，先后施工27个钻孔，初步控制金矿远景储量可达大型。
矿区共有8个主矿体，全为隐伏矿，埋藏于地表100m以下。
由于该矿属极难选冶的超微细浸染型金矿，矿体变化较大，加上国际黄金市场的变化，加拿大丹斯通公司于1999年退出了此项目。
2001年贵州省地质矿业勘查开发局为了开发黔西南丰富的难选冶金矿资源，把资源优势变为经济优势，引进福建紫金矿业股份有限公司（下称紫金公司）为合作伙伴，发起设立了贵州紫金矿业股份有限公司（下称贵州紫金公司）。
紫金公司为绝对控股股东。
福建紫金矿业股份有限公司迅速组成贵州难处理金矿选冶项目研究组，自2001年5月开始，分阶段实施了项目可行性研究、项目实施的方案设计、实验室及扩大连续试验研究、工业试验并在规定的时间内完成或提前完成了阶段工作任务，很好地满足了项目的相关要求。
本研究报告是福建紫金矿业股份有限公司文件闽紫综[2001]0023号课题《贵州水银洞金矿实验室和扩大连续选冶试验研究》的工业研究试验报告。
本课题的总体目标是：在扩大连续试验工作的基础上在水银洞金矿现场建立工业试验厂，完成200t/d的全流程工业试验。
考察利用自行研究的加温常压化学预氧化工艺开发贵州水银洞含硫含砷“卡林型”金矿的技术可行性及设备的稳定性，为在水银洞金矿建立900t/d金矿选矿厂提供设计依据。
工业试验从2003年5月份开始准备,12月全部结束,共处理矿石39728.485t，回收金属量719.91kg，实际回收率68.70%，尾渣品位3.37g/t,预氧化库存126.30kg，金属平衡率97.82%，载炭平均品位2.67g/kg，金浸出率能稳定在90%以上。
试验结果表明，采用加温常压化学催化预氧化工艺开发贵州水银洞含硫含砷“卡林型”金矿在技术上是可行的，且具有投资少、操作成本低等优点。
2工业生产研究的主要内容2.1采集有代表性矿样6000t。
2.2考察工艺设备的稳定性，验证并确定全流程各项技术经济指标。
2.3总结，编写报告。
3 试验基本原理金属硫化矿浸出机理相当复杂。
近年来，人们已逐渐认识到在多金属硫化矿浸出过程中电化学反应作用。
在浸出介质中，当两种硫化矿相互接触时，就构成原电池；电对越活泼的矿物越易发生腐蚀，越惰性的矿物则被阴极保护，矿物电化学溶解的推动力是电对中不同矿物电位差值大小。
FeS2和FeAsS是惰性较强的矿物，特别是FeS2,总是阴极形式出现，而较难被阳极溶解。
在难浸金矿中金以微细粒或显微状态包裹在硫化矿物中或浸染在硫化矿物的晶体中（FeS2和FeAsS是主要的载金硫化矿物），用机械磨矿的方法不能使其暴露，以致不能与浸出剂直接接触，同时由于FeS2和 FeAsS的电化学惰性，使它们难以作为阳极与其他矿物成分形成原电池而溶解，因此难浸金矿石必须经过合适的预处理来使硫化物包裹金暴露及消除砷、有机炭等有害元素的影响，才能提高金的浸出率。
在碱性介质的氧化预处理过程中，硫化矿物中的硫、砷、锑、铁分别被氧化成硫酸盐、砷酸盐、锑酸盐及赤铁矿，最终导致硫化物晶体的破坏，使其被包裹的金暴露出来，得以用氰化法回收，主要化学反应如下：2FeS2+4Ca(OH)2+15/2O Fe2O3+4 CaSO4 +4H2O (1)2FeAsS+5Ca(OH)2+7O2 Fe2O3+Ca3(AsO4)2+5H2O+2CaSO4 (2)Sb2S3+6Ca(OH)2+7O2 Ca3(SbO4)2+3CaSO4 +6H2O (3) Ca(OH)2+H2SO4 CaSO4 +2H2O (4) SiO2+Ca(OH)2 CaSiO3+2H2O (5)Al 2O 3·nH 2O+Ca(OH)2Ca(AlO 2)2+(n+1)H 2O (6)碱性条件下，硫铁矿、毒砂氧化分解主要以反应式（1）、（2）进行反应。
表3-1 某些物质的△G f 0 (KJ/mol ，298K)由表3-1数据计算得方程（1）、（2）的△G0分别为-3501.48KJ 和-3157.03KJ ，△G0值均为负值，且绝对值很大，所以从热力学角度来讲，在温度为298K 和碱性条件下分解FeAsS 及FeS2容易进行。
常温常压下，Ca(OH)2与黄铁矿或毒砂之间虽有发生化学反应的热力学趋势，但速度很慢，对浸出几乎没有意义。
在难浸出金矿的加压氧化过程中，氧是反应的关键因素。
在常温常压下，氧在水中的溶解度仅为8mg/L 左右，当温度一定时，氧在溶液中的溶解度随压力增加而增加，而压力固定时，氧在水中的溶解度在一定温度范围内有一最佳值。
加压氧化（O2作为氧化剂）属于固—液—气多相氧化反应，这一反应从动力学来说，它遵循着如下过程：（1）气体（O 2）被溶液所吸收（即O 2的溶解）；（2）溶解的气体向固相表面迁移（外扩散）；（3）经固相层的扩散（内扩散）；（4）在固相表面上的化学反应；（5）反应产物进入溶液的体积相中。
P图3-1固—液—气多相氧化反应浸出过程如图3-1所示，气—液界面上，液相中气体的浓度CH与气相中该组分的分压P之间的关系由亨利定律给出：P=HCH(H为亨利常数)，单位时间内气体经过界面进入液相的量G气与时间的关系是：dG气 /dt=D1S气（CH－C0）/δ气 (7) 上式中：D1—气体在溶液中的扩散系数S气—气—液界面面积C0—溶液体积相中气体溶解度δ气—气—液界面扩散层厚度以固相的单位面积计算的气体溶解速度：J1=D1(S气/S固)（CH－C0）/δ气 = D1(δ气/S固)(P/H－C0)/δ气 (8) (S固为固相表面积)被溶解的气体穿过固—液界面层的扩散流J2=D1(C0－C1)/δ1；经过固相产物层的扩散流J3=D2(C1－C2)/δ2（D2为气体产物层的扩散系数）。
令J1=J2=J3=J,浸出过程各个阶段是相互串联的，阻力加和定律适用，经转换后得：J=P/H(δ气S固/D1·S气+δ1/D1+δ2/D2+1/K界) (9) （K界是气固界面反应常数）由式（9）可见，反应速度在很大程度上是由气体反应物（O2）的压力确定，采用加压氧化的方法可以强化浸出的动力学条件。
因此可以这么认为，以气体作为氧化剂直接去破坏FeS2及FeAsS等，必定要有一定的压力，在常压下，由于动力学上的原因，基本上难以实现工业化生产。
若在常压下要让金属硫化矿氧化浸出就必须寻求一种物质以降低反应能垒，加快反应速度。
至于温度对FeS2、FeAsS氧化的影响，一方面，温度升高时分子运动速率增大，分子间碰撞频率增加，更重要的是由于温度升高，活化分子的百分数增大，有效碰撞的百分数增加，反应速率大大加快。
同时，无论吸热反应还是放热反应，在反应过程中反应物必须爬过一个能垒才能进行反应，升高温度有利于反应物能量的提高，加快反应的进行。
但是温度过高，又不利于氧气在液相中的溶解，从而不利于FeS2、FeAsS的氧化。
因此，从动力学来看，这是一对矛盾，在FeS2、FeAsS的氧化反应温度应有一最佳值，这一最佳值大约在220℃左右，可以促使硫化物矿完全氧化为硫酸盐，避免生成反应中间物元素硫包裹在未反应的硫化物矿或金颗粒从而阻碍进一步氧化和金的氰化浸出。
夏光祥等人利用X光衍射手段也得出了在石灰加压氧化的最佳温度在220℃左右，主要是保证硫化物充分氧化的结论。
搅拌速度增大对FeS2和 FeAsS的氧化也有影响。
搅拌速度加快，反应物分子碰撞频率增高，活化分子的有效碰撞次数增加，同时增大氧气在液相中以及在相间的扩散速度，即使式（1）中的δ1、δ2减小。
另外如果反应过程若有S0生成，搅拌也使硫膜难以生成，保证了进一步氧化及氰化的顺利进行。
因此搅拌也可作为一个强化浸出的方法而加以使用。
综上所述，强化氧化分解过程，如升温，加压，加强搅拌，催化等均能有效地缓和或解决S0生成问题，同时又在动力学上保证氧化反应能够快速充分地顺利进行，以满足工业化生产的要求。
4水银洞金矿资源状况贵州省贞丰县水银洞金矿位于贞丰县城北西直距20Km处。
地理座标：东经105°30′00″～105°34′00″，北纬25°31′00″～25°33′00″，隶属贞丰县小屯乡；矿区西端小部份属兴仁县回龙镇所辖。