一種難處理高砷高硫金礦還原自硫化脫砷的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種難處理高砷高硫金礦還原自硫化脫砷的方法，該方法為高砷高硫金礦在還原劑存在下，于中低溫條件下焙燒；所得焙砂隔絕空氣冷卻，即得脫砷金礦產(chǎn)品；通過該方法使高砷高硫金礦中的砷和硫以砷硫化物的形式揮發(fā)脫除，而各種砷硫化物低毒，且焙燒過程中無需外來硫源及其他添加劑，相對現(xiàn)有的氧化焙燒法，該方法具有經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，且工藝流程短、實(shí)用性強(qiáng)，有利于推廣生產(chǎn)應(yīng)用。
【專利說明】
一種難處理高砷高硫金礦還原自硫化脫砷的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種脫除難處理高砷高硫金礦中砷的方法，特別涉及一種通過還原使尚神尚硫金礦中自身包含的神和硫的神硫化物形式脫除的方法;屬于金冶煉技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景
[0002]隨著黃金工業(yè)的不斷發(fā)展，易于直接提取的金礦資源日漸枯竭，含砷硫難處理金礦已成為黃金生產(chǎn)的重要原料。含砷金礦由于組成復(fù)雜，金的嵌布一般呈細(xì)?；蝻@微和亞顯微狀浸染在黃鐵礦、磁黃鐵礦和砷黃鐵礦中，含有的砷和硫?qū)μ峤甬a(chǎn)生有不利影響，使得氰化浸出條件下金回收率很低，僅為50%?70%。研究表明預(yù)處理是解決金提取率低的關(guān)鍵技術(shù)。
[0003]目前，含砷硫金礦預(yù)處理脫砷的方法很多，主要包括氧化焙燒、氯化焙燒、化學(xué)浸出及細(xì)菌氧化浸出等方法。其中兩段氧化焙燒法應(yīng)用最為廣泛，即在氧化性氣氛下將金礦中的砷主要以As2O3的形式揮發(fā)脫除。該法具有成本低和金提取率高的優(yōu)點(diǎn)，但是焙燒過程中產(chǎn)生的含As2O3的SO2煙氣不僅不能用于制酸，且劇毒性As2O3氣體會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。為了解決該問題，有人提出了在真空或惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行焙燒，使砷黃鐵礦中的砷與脈石氧化物的晶格氧反應(yīng)生成As2O3而揮發(fā)分離，脫砷后的樣品再在氧化性氣氛中脫硫，盡管該技術(shù)解決了 SO2和As2O3氣體難分離的問題，但砷仍然以劇毒性As2O3形式揮發(fā)，對環(huán)境影響大。此外，還有研究表明，在惰性氣體保護(hù)下，砷能以無毒性的單質(zhì)和硫化物的形式揮發(fā)脫除，該方法存在的主要缺點(diǎn)不僅有通入保護(hù)氣體會增加處理難度與成本，而且生成的單質(zhì)砷在收塵系統(tǒng)中容易重新氧化成As2O3氣體。因此，開發(fā)一種經(jīng)濟(jì)環(huán)保的脫砷技術(shù)是高效利用難處理高砷高硫金礦的技術(shù)瓶頸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有的氧化焙燒脫砷過程中會產(chǎn)生劇毒性As2O3氣體而帶來環(huán)境問題，本發(fā)明的目的在于提供一種充分利用高砷高硫金礦自身的砷和硫成分，在還原劑存在下，實(shí)現(xiàn)高砷高硫金礦深度脫砷和硫的方法，該方法無對環(huán)境污染的SO2及As2O3產(chǎn)生，且工藝流程短、操作簡單、成本低，對當(dāng)今有色金屬工業(yè)走清潔化生產(chǎn)路線提供了可靠的技術(shù)支持和寶貴的應(yīng)用參考價(jià)值。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種難處理高砷高硫金礦還原自硫化脫砷的方法，該方法是:高砷高硫金礦在還原劑存在下，于600 V?900 °C溫度下焙燒;所得焙砂隔絕空氣冷卻，即得脫砷金礦產(chǎn)品。
[0006]優(yōu)選的方案，焙燒溫度為700°C?800 °C。
[0007]較優(yōu)選的方案，焙燒時(shí)間為Ih?3h。
[0008]優(yōu)選的方案，還原劑包括碳質(zhì)固體還原劑，和/或一氧化碳和/或氫氣氣體還原劑。碳質(zhì)固體還原劑種類繁多，一般采用廉價(jià)的煤作為還原劑。
[0009]較優(yōu)選的方案，碳質(zhì)固體還原劑加入量為高砷高硫金礦質(zhì)量的2%?20%。
[0010]較優(yōu)選的方案，一氧化碳和/或氫氣氣體還原劑在焙燒氣氛中的體積濃度為5%?70%。
[0011 ]優(yōu)選的方案，焙砂投入水中，以隔絕空氣進(jìn)行快速冷卻，或者所述的焙砂置于保護(hù)氣氛中，以隔絕空氣進(jìn)行冷卻。
[0012]本發(fā)明技術(shù)方案的基本原理，以及相對現(xiàn)有技術(shù)帶來的優(yōu)勢:
[0013]本發(fā)明技術(shù)方案的基本原理:在還原性條件下(主要通過添加碳或其他還原劑實(shí)現(xiàn))，在本發(fā)明的中低溫條件下焙燒，充分利用高砷高硫金礦中黃鐵礦加熱分解生成的32與砷反應(yīng)生成砷硫化物而揮發(fā)脫除，而各種砷的硫化物均無毒性，因此本發(fā)明的技術(shù)方案可以有效避免高砷高硫金礦氧化焙燒脫砷過程中劇毒As2O3及二氧化硫污染問題。本發(fā)明的高砷高硫金礦在本發(fā)明的還原性條件下主要發(fā)生的反應(yīng)如方程(I)?(4)所示。
[0014]FeAsS=FeS+As (I)
[0015]2FeS2 = 2FeS+S2(g) (2)
[0016]4As+3S2(g) = 2As2S3(g) (3)
[0017]4As+2S2(g) =As4S4(g) (4)
[0018]圖1為反應(yīng)(I)?(4)的吉布斯自由能變化值與溫度的關(guān)系，由圖1可知，在600?900范圍內(nèi)上述各反應(yīng)的吉布斯自由能均為負(fù)，說明這些反應(yīng)在熱力學(xué)上都可以發(fā)生。
[0019]本發(fā)明的還原焙燒還能使金礦中的砷氧化物轉(zhuǎn)化為砷硫化物，實(shí)現(xiàn)深度硫化，砷氧化物在還原性條件下硫化的主要反應(yīng)如式(5)?(9)所示，以碳還原劑為例進(jìn)行說明。
[0020]2As203+3S2(g)+3C = 2As2S3(g)+3C02(g) (5)
[0021]2As203+2S2(g)+3C=As4S4(g)+3C02(g) (6)
[0022]2As205+2S2(g)+5C=As4S4(g)+5C02(g) (7)
[0023]2As205+3S2(g)+5C = 2As2S3(g)+5C02(g) (8)
[0024]4FeAs04+2S2(g)+6C = 4Fe0+As4S4(g)+6C02(g) (9)
[0025]圖2為反應(yīng)(5)?(9)的吉布斯自由能變化值與溫度的關(guān)系，由圖可知，在還原性條件下，三氧化二砷、五氧化二砷及砷酸鐵的硫化反應(yīng)較容易發(fā)生，各反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能變化值均較負(fù)，表明還原焙燒不僅能將毒砂中的砷硫化，而且還可以將氧化砷及砷酸鹽物相硫化，這樣就可以達(dá)到深度硫化脫砷的目的。需要說明的是以上反應(yīng)式中的S2主要來源于黃鐵礦的高溫分解過程;C只是還原劑的一種代表，O^PH2等還原性氣體同樣可以作為還原劑使用。
[0026]相對現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明技術(shù)方案帶來的技術(shù)優(yōu)勢:
[0027]1、本發(fā)明的焙燒脫砷過程中沒有劇毒性As2O3氣體及污染性SO2氣體產(chǎn)生，砷和硫以無毒性硫化物的形式揮發(fā)，有利于環(huán)境保護(hù)；
[0028]2、本發(fā)明的硫化焙燒過程中只需添加少量的還原劑，無需外加硫化劑或助劑等，充分利用自身的砷和硫進(jìn)行反應(yīng)，使工藝簡單化、成本降低；
[0029]3、本發(fā)明的高砷高硫金礦還原自硫化脫砷的方法操作簡單、工藝流程短、實(shí)用性強(qiáng)，有利于推廣工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用；
[0030]4、本發(fā)明的方法對高砷高硫金礦脫砷效果非常明顯，脫砷后焙砂中砷含量可以脫至I %以下，脫砷效率在90%以上。
【附圖說明】
[0031]【圖1】為反應(yīng)(I)?(4)標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能變化與溫度的關(guān)系；
[0032]【圖2】為反應(yīng)(5)-(9)標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能變化與溫度的關(guān)系。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合具體實(shí)例對本
【發(fā)明內(nèi)容】
進(jìn)一步說明，但不會限制本發(fā)明權(quán)利要求保護(hù)范圍。
[0034]實(shí)施例1:
[0035]以湖南某高砷高硫金礦為原料，該金礦含As 8.26%,Fe 16.16%,S 10.76%,Si18.92%、Al、6.64%、Ca 5.13%和O 32.90%。將該金礦與8%的煤混合均勻后，在800°C下于回轉(zhuǎn)窯中焙燒，物料停留時(shí)間控制在2h左右，脫砷后熱焙砂直接水淬。結(jié)果表明:物料的燒失率約為23.31%，砷的脫除率為95.94%，揮發(fā)物中砷主要以硫化砷為主，燒后樣品含砷量僅剩0.48 %。
[0036]實(shí)施例2:
[0037]以云南某高砷高硫金礦為原料，該金礦含As 6.72%,Fe 17.28%,S 11.05。在18 %的CO氣體中、700 °C下于電爐中焙燒1.5h后，停止加熱，氮?dú)獗Ｗo(hù)下冷卻至室溫后，取出樣品，稱重，并取樣分析。結(jié)果表明:樣品的燒失率約為21.08%，砷的脫除率為93.66%，揮發(fā)物中砷主要以硫化砷為主，燒后樣品含砷量僅剩0.54 %。
[0038]實(shí)施例3:
[0039]以廣西某高砷高硫金礦為原料，該金礦含As 15.88%,Fe 22.22%,S 21.32。在68 %的CO氣體中、850 0C下于電爐中焙燒2.5h后，停止加熱，氮?dú)獗Ｗo(hù)下冷卻至室溫后，取出樣品，稱重，并取樣分析。結(jié)果表明:樣品的燒失率約為31.11%，砷的脫除率為96.4%，揮發(fā)物中砷主要以硫化砷為主，燒后樣品含砷量僅剩0.83 %。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種難處理高砷高硫金礦還原自硫化脫砷的方法，其特征在于:高砷高硫金礦在還原劑存在下，于600°c?900°C溫度下焙燒;所得焙砂隔絕空氣冷卻，即得脫砷金礦產(chǎn)品。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的難處理高砷高硫金礦還原自硫化脫砷的方法，其特征在于:焙燒溫度為700°C?800°C。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的難處理高砷高硫金礦還原自硫化脫砷的方法，其特征在于:焙燒時(shí)間為Ih?3h。4.根據(jù)權(quán)利要求1?3任一項(xiàng)所述的難處理高砷高硫金礦還原自硫化脫砷的方法，其特征在于:所述的還原劑包括碳質(zhì)固體還原劑，和/或一氧化碳和/或氫氣氣體還原劑。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的難處理高砷高硫金礦還原自硫化脫砷的方法，其特征在于: 所述的碳質(zhì)固體還原劑加入量為高砷高硫金礦質(zhì)量的2%?20% ； 所述的一氧化碳和/或氫氣氣體還原劑在焙燒氣氛中的體積濃度為5%?70%。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的難處理高砷高硫金礦還原自硫化脫砷的方法，其特征在于:所述的焙砂投入水中，以隔絕空氣進(jìn)行快速冷卻，或者所述的焙砂置于保護(hù)氣氛中，以隔絕空氣進(jìn)行冷卻。
【文檔編號】C22B1/02GK105907945SQ201610279308
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月28日
【發(fā)明人】劉維, 焦芬, 覃文慶, 蔡練兵, 韓俊偉, 楊康
【申請人】中南大學(xué)