含硫高铁金精矿直接熔炼工艺及机理

发布时间：2020-05-10 19:19

【摘要】：金作为贵金属中的一员,在历史上一起有着举足轻重的作用,所谓“乱世黄金,盛世玉”,因此金矿中黄金的产量一直受到广泛的关注,在历史长河中黄金的产量在逐年上升,随之变化的还有黄金的冶炼方法,从早期的制团重选法和混汞法逐渐演变成现在的氰化浸出法。氰化法是以碱金属氰化物的水溶液作为溶剂,将金矿中的金浸出,再从浸出液中提取金的办法。自19世纪80年代年首次采用氰化浸金后,因为成本低廉,回收率高,快速的被应到世界各地。但随着黄金产量的不断增加,富金矿逐渐减少,为保持黄金的产量,难处理金矿成为黄金的重要来源。难处理金矿因为金的存在形式不同于富金矿,致使氰化浸金的回收率低,氰化废液多,对环境造成了严重威胁。针对上述问题,并结合火法熔炼中贱金属的捕集现象,提出了直接熔炼的工艺,该工艺利用造锍熔炼过程中锍相得富集效果将金捕集。实验过程中采用烟台河西金矿提供的高硫高铁金精矿为原料,首先进行热力学分析,研究难处理金矿中可能发生的化学反应和固相反应发生的吉布斯自由能,确定反应开始的温度,然后根据难处理金矿中存在的主要元素的含量进行CaO-SiO_2-FeO三元相图的理论分析,通过热重分析和XRD谱图分析探究三元体系中物质在不同温度下的相变化,最后对难处理金矿进行直接熔炼,通过添加剂的选择,焙烧温度和时间的选择,添加剂中成分配比的选择来确定直接熔炼过程中锍相对金的直收率。在实验进行过程中首先进行金矿中可能进行的化学反应进行了热力学分析,通过热力学计算来判断每个反应发生的具体温度,为后续的实验方案提供理论基础;在相图分析的过程中,通过矿渣相中成分SiO_2、FeO、CaO的含量进行计算确定矿渣在相图中的具体位置,然后通过控制变量法来分别确定SiO_2为34.9%,FeO为27.27%,CaO为19.5%的条件下分成A、B、C组每组平均分成五等份进行实验,通过实验过程中对三组试样进行差热分析和金相分析并相图中的等比例规则可以推测适当减少模拟矿渣中CaO/SiO_2可以在一定程度上降低试样的熔点,增加FeO/SiO_2同样在一定程度上可以降低试样的熔点。实验首先进行添加剂的选择,选取Na_2CO_3,Fe_2O_3,Fe_2O_3+CaO三种添加剂分别在1000°C,1100°C,1200°C不同温度下进行焙烧试验,Fe_2O_3+CaO作为添加剂在1200°C金的直收率为85.06%;以Fe_2O_3和CaO作为添加剂在1100°C,1150°C,1200°C,1250°C,1300°C的温度下进行焙烧,在1250°C时金的直收率为89.45%;在1250°C的条件下选取10 min,30 min,50 min,70 min为保温时间,在保温时间为30 min时金的直收率最高;根据相图中FeO和CaO的等比例关系,选取FeO和SiO_2比值为1.1、1.2、1.3、1.4,CaO和SiO_2比例为0.2、0.4、0.6、0.8的焙烧试验,通过对金的含量分析和直收率的计算,确定在FeO和CaO比值为1.3,CaO和SiO_2比值为0.4时,达到最佳的实验结果。所以难处理金矿的直接熔炼的最佳工艺条件为:焙烧温度1250°C,保温时间30 min,FeO/CaO为1.3,CaO/SiO_2为0.4。在最佳的工艺条件下难处理金矿金的直收率达到89.45%,渣相中金的含量为4.13g/t。实验结果表明,高硫高铁难处理金精矿在直接熔炼的工艺条件下可以实现对金的有效的富集,此方法切实可行,可以为难处理金矿的处理方法提供新的指导。
【图文】：

难处理金矿,XRD谱,试样,主要化学成分

表 2.1 难处理金矿的主要化学成分ab. 2.1 Main chemical composition of the refractory goldS Pb Na Mg Al Si P 20.7 4.66 0.74 0.18 3.81 14.9 0.013 Mn Ni Cu Zn Rb Sr Ba 0.041 0.015 0.363 0.407 0.009 0.017 0.0639 样的 XRD 分析，可知难处理金矿中的铁、硅和的形式存在。在难处理金矿中金是被硫化物包裹

氧势,温度关系,金属,亲和性

Fig. 3.1 Metal oxygen potential and temperature relationship图 3-1 中[90]标注出各种金属氧势 fGmθ或RTln(PO2/Pθ)与温度的关系，金属氧化氧势的大小表明了金属与氧的亲和性的相对大小，金属氧化物的氧势越高，说属对氧的亲和性越小，越不稳定。金属氧化物的氧势都随着温度的升高而增大，
【学位授予单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TF831

【参考文献】