金矿石预处理工艺之焙烧氧化工艺

焙烧氧化工艺

焙烧法是利用高温充气的条件下，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。焙烧法作为难浸金矿的预处理方法已有几十年的历史了。该法对矿石具有较广泛的适应性，操作、维护简单，技术可靠，但由于传统的焙烧处理放出S02, AS203等有毒气体，环境污染严重，因此其应用受到限制。但随着两段焙烧、循环沸腾焙烧、富氧焙烧、固化焙烧、闪速焙烧、微波焙烧等焙烧新工艺的出现，在一定程度上减少了环境污染，提髙了金的回收率，并且投资和生产成本相应降低，从而使焙 烧氧化法又成为难浸金矿石预处理优先考虑的方案之一。

2.1焙烧氧化工艺的基本原理

高温条件下，难处理金矿将发生如下主要化学反应：

对于黄铁矿：

3FeS₂ + 8O₂====Fe3₃0₄ + 6SO₂ ↑   (5)

4FeS₂ + 11O₂====2Fe₂O3 + 8SO₂↑ (6)

对于砷黄铁矿，在氧气不足和约450℃时：

3FeAsS==== FeAs₂ + 2FeS + AsS ↑ (7)

12FeAsS + 29O₂====4Fe₃O₄ + 6As₂O₃ ↑ + 12SO₂ ↑ (8)

在600℃以上时：

4FeAsS====4FeS + As₄ ↑ (9)

As₄ + 3O₂ ==== 2As₂O₃ ↑ (10)

2.2焙烧氧化工艺技术特点

(1)该工艺处理速度快，适应性强，尤其是对含有机碳的矿石针对性强。

(2)副产品可以回收利用，可以综合回收砷、硫等伴生元素。

(3)在焙烧过程中，能造成硫化矿的“欠烧”或“过烧”，影响金的浸出率。

(4)焙烧过程产生大量的二氧体硫和三氧化二砷等有害气体，收尘系统复杂。

(5)工艺流程长而且复杂，操作参数要求严格，生产调试周期长。

(6)受到硫酸市场的影响和制约，酸价的波动直接影响该工艺的合理性。两段焙烧原则工艺流程见图2。

图2两段焙烧原则工艺流程图

2.3国内外焙烧氧化技术的开发和应用现状

目前最常见的焙烧氧化工艺主要有针对金精矿的两段沸腾焙烧和针对原矿的固化沸腾焙烧。

对于含相当数量砷的金精矿一般采用两段焙烧工艺，即在400 ~450弋下控制弱氧化焙烧气氛或中性气氛，含砷矿物被氧化生成挥发性的三氧化二砷，同时矿物中硫部分被氧化;然后在高温下(500℃以上)进行氧化焙烧，彻底脱硫和碳。两段焙烧脱砷率较髙，焙砂残留0.2% ~0. 5%的砷。

20世纪50年代中期开始就有几座金矿采用了两段焙烧工艺处理含砷金精矿的提金生产。瑞典波立登公司也开发了其独有的技术。例如该公司的赫尔辛堡厂处理含砷黄铁矿采用的就是两段焙烧工艺。一段是缺氧焙烧，空气过剩系数为85% ~90%,而且是稀相焙烧，即绝大部分焙砂和烟气经烟道进入旋风收尘器，烟气中有升华的S2&SO2,砷有As4、As4S6和As2O3,在旋风收尘器由空气喷嘴加人空气使反应继续进行，硫转化为SO2,砷转化成As4O6。实际上旋风收尘器也可以称为后燃烧室。一段炉少量的焙砂和旋风收尘器回收的焙砂一起进人二段炉，二段炉进行氧化焙烧以进一步脱硫，其砷的脱出率可达到90% ~ 93%。我国的山东烟台恒邦冶炼股份有限公司2004年引进瑞典波立登公司两段焙烧处理含砷金精矿专利 技术，潼关冶炼厂目前也引进了该项技术。另外中原黄金冶炼厂、山东招远国大、辽宁新都、灵宝黄金冶炼厂等都在使用金精矿焙烧工艺。

对于可浮性差、硫化矿物与脉石贫连生的难处理金矿石焙烧一般采用原矿沸腾焙烧工艺，同时利用矿石中所含碳酸盐矿物与焙烧过程中产生的硫、砷氧化物反应沉淀在焙砂物料中，烟气中硫、砷含量低， 因此烟气治理较容易。

美国在Cortez金矿建起了世界上第一家固砷固硫原矿焙烧厂，该矿含Au4.3g/t, As 0. 12% , S 1.5%, Cl.0%。该工艺流程采用闭路干式自磨系统，利用热风干燥带出矿粉，同时采用循环沸腾焙烧炉。由于磨矿和焙烧都处于闭路循环状态，工艺条件易于控制，保证了金的浸出效果，金的总回收率为80%。目前国外已投产的原矿焙烧厂有十多家，其处理的矿石性质及焙烧工艺有所差别。矿石碎磨设备基本都采用干式磨矿，有的采用碎矿+干式球磨的磨矿系统，如Goldsrtrick 金矿;有的则采用烘干半自磨+ 干式球磨的磨矿系统，如Minahasa金矿。焙烧炉的补加燃料有的采用煤，也有的采用油，此外有掺烧金 精矿作为燃料的。

我国的原矿沸腾焙烧工艺目前也取得了重大成果。长春黄金研究院在借鉴国外沸腾焙烧和循环沸腾焙烧炉、双层沸腾焙烧炉等新工艺设备的基础上，针对我国难处理金矿石的工艺矿物学特点，自主研发了“内循环式沸腾焙烧炉”，创新性采用了 “欠氧高温焙烧技术”、焙烧过程砷、硫“固化自洁”技术， 焙砂“固气交换”余热利用技术，以及首次引进水泥行业的立式辊磨技术与设备，从而形成了具有完全自主知识产权的原矿干式磨矿一沸腾焙烧一碳浆法提金的新工艺。利用该技术，选择了具有充分代表性而且蕴藏有大量难处理金矿资源的贵州省黔西南州紫木凼金矿，建成了年处理33万t的焙烧提金生产厂。紫木凼金矿的原矿经沸腾焙烧预处理后，金浸出率由直接瓴化的低于10%提高到82%以上，经过焙烧过程中“自洁固化”作用，原矿中砷的固化率达98%以上，硫的固化率达90%以上。

焙烧法具有传统优势，随着鲁奇循环沸腾炉、波立登密闭收尘系统等新装置的出现使两段焙烧技术处理金精矿在今后得到发展外，固砷固硫焙烧原矿的技术将会有大的发展，尤其对于难选的难浸金矿大规模经营开发，必须采用新的焙烧工艺和装置，改变过去传统焙烧法污染严重的现状。