金矿石预处理工艺之热压氧化工艺

热压氧化工艺

热压氧化法主要是利用空气或富氧在高压釜中进行热压氣化的过程，通过加温、充氧的手段破坏硫化矿及部分脉石矿物的晶体，使被其包裹的金暴露出来，得以氰化沒出。该工艺既能在酸性介质中进行， 也可在碱性介质中进行，既可处理原矿，也可处理精矿。热压氧化工艺已成功用于工业生产，美国、加拿大、巴西和巴布亚新几内亚等国家先后建立了近10座应用该工艺的提金厂。

3.1热压氧化工艺的基本原理

在碱性热压氧化过程中，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。主要的化学反应如下：

2FeAsS + lonaOH + 7O₂→Fe₂O₃ + 2Na₃AsO₄+ 2Na₂SO₄ + 5H₂O (11)

2FeS₂ + 12NaOH + 7. 5O₂ →Fe₂O₃ + 4Na₂SO₄ + 4H₂O (12)

Sb₂S₃ + 12NaOH + 7O₂ →2Na₃SbO₄ + 3Ne₂SO₄ + 6H₂O (13)

2NaOH + H₂SO₄ →Na₂SO₄+ 2H₂O (14)

SiO₂ + 2NaOH→Na₂SiO₃ +2H₂O (15)

Al₂O₃ • nH₂O + 2NaOH→2NaAlO₂+ (n + 1)H₂O (16)

在酸性热压氧化过程中，黄铁矿和毒砂被分解，生成FeAsO,、Fe203、Fe(OH)S04等沉淀物，主要的化学反应如下：

4FeS₂ + 15O₂ +2H₂O→2Fe₂(SO₄)₃ + 2H₂SO₄ (17)

2FeAsS + 7O₂ + H₂SO₄ +2H₂O→2H₃AsO₄+ Fe₂(SO₄)₃ (18)

2H₃AsO₄+ Fe₂(SO₄)3 + 4H₂O→2FeAsO₄• H₂O ↓ + 3H₂SO₄ (19)

Fe₂( SO₄)3 + 3H₂O→Fe₂O3↓ + 3H₂SO₄ (20)

Fe₂(SO₄)3 +2H₂O→2Fe(OH)SO₄ ↓ + H₂SO₄ (21)

3Fe₂(SO4)3 + 14H₂O →2H3OFe3(S04)2(OH)6 ↓ + 5H2SO4 (22)

3.2热压氧化工艺技术特点

(1)通过热压氧化工艺，黄铁矿和毒砂的氧化产物都是可溶的，因此反应较为彻底，金的回收率较高。

(2)对有害元素锑、铅等敏感性低。

(3)该工艺可以直接处理原矿，这对于不易于浮选富集的金矿石而言更加有效。

(4)由于采用的是湿法工艺流程，不带来烟气污染问题。

(5)对含有机碳较高的物料效果不好。

(6)该工艺设备的设计和材质要求很髙，因此操作和维护水平的要求更高，基建投资费用较高。

(7)砷、硫矿物目前没有合适工艺综合冋收利用。

热压原则工艺流程见图3。

3.3国内外热压气化技术的开发和应用现状

热压氧化法在拉美国家被认为是最有效的预处理工艺。其分为酸性热压氧化和碱性热压氧化两种。酸性热压氧化基于在高温高压下，黄铁矿、毒砂等硫化矿物与氧发生反应，使矿物结构发生变化的机理，通过在酸性介质中的高温、高压下的一系列反应，使包裹金的硫化物得到氧化，而将金矿物暴露出来，以达到氰化沒金的目的。硫化物的氧化程度取决于工艺过程的温度、压力、氧气流量和矿浆浓度等。

1985年，美国的麦克劳林提金厂首次应用加压反应釜对矿石进行酸性加压加热氧化预处理，处理规模为2700t,该厂使用三台

图3热压原则工艺流程图

压热厂规模大都在1000t/d以上，如美国的Gold Strike Getchell,处理量为2730t/d。用该工艺处理精矿的厂家如巴西的Sao Renton、巴布亚新几内亚的Porgora及Lihir金矿和加拿大的Campbell金矿。

碱性热压氧化是在腐蚀性比较弱的碱性体系中氧化破坏对金形成包裹的硫化矿物，设备对材质的要求不高，其技术特点为适合处理碳酸盐含量高、硫化物含量低的难处理金矿石。

1988年美国巴瑞克公司的巴瑞克莫克金矿(Barrich Mercur)建成了世界上第一座碱性热压氧化预处理提金厂。Mercur金矿体由薄层状碳质石灰岩构成，载金矿物有黄铁矿、白铁矿、雌黄、雄黄等。由于矿石含方解石多，不宜在酸性介质中处理。它用一台<Φ166mxl512m的4隔室卧式高压釜处理含Au2g/t、S1% ~2%的碳质硫化矿石，处理量为680t/d。氧化过程是在225℃和总压力3350kPa的条件下进行的，氧化时间70min。为维持反应温度，除回收反应放出的热量外，还需往高压釜通人4200kPa的蒸汽。金的浸出率从直接氟化浸出的20% ~60%提高到压力氧化后的90%以上[4]。目前由于资源状况，该碱性热压氧化厂已经停产。

我国山东某金矿也在热压氧化工艺方面进行了积极的探索，该矿采用的是中温中压酸性氧化预处理工艺。该工艺的技术特点是以硫酸、硝酸为介质，在加压、加温的条件下用纯氧氧化硫、砷矿物。核心设备是髙压釜，由于技术要求复杂，材料防腐蚀问题困难较大，基建投资和生产成本都比较离，处理高品位、多金属精矿比较合适。

“九五”期间，长春黄金研究院试验研究难处理矿石的碱性热压氧化预处理工艺技术，完成了小型试验和碱性热压氧化800kg/d的连续扩大试验，氧化温度在140~180℃的条件下，金浸出率由45%提高到92%~93%,同时研究发明了我国独有的釜内快速氰化提金工艺，并获得国家发明专利。目前该项目又列入国家“十一五”重大科技支撑计划中，争取在五年内建设一座高温高压碱性热压氧化工业示范厂。