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低品位锰矿石中有价金属的浸出工艺技术

2019-03-05   
    在自然界中已知的含锰矿藏约有150多种,别离属氧化物类、碳酸盐类、硅酸盐类、硫化物类、盐类、钨酸盐类、磷酸盐类等。但含锰量较高的锰矿却较少。我国贫锰矿储量在锰矿总储量中占93.6%,而富锰矿(碳酸锰矿含锰大于25%、氧化锰矿含锰大于30%)储量仅占6.4%,在这些富矿中仍有部分锰矿需求经过选矿或其它赋集办法才能在工业上运用。在我国锰矿储量中占有很大比重的是含有伴(共)生金属以及高磷、高铁锰矿石。特别是低档次锰矿伴共生有许多有价金属组分,如金、银、铁、铅、锌、铜、钴、镍、铋、硫、磷、硼、镓、铟、等,这种锰矿石因为含杂质高、档次低、成分杂乱、粒度细,工业加工功用较差。锰矿工艺矿藏学研讨成果表明,我国锰矿首要产区湖南、贵州、广西、云南、福建等地的绝大多数锰矿床属细粒或微细粒嵌布,选别难度很大。因而需求加强锰矿石尤其是低档次锰矿石有价金属的浸出工艺研讨,以进步锰矿石的归纳使用率,节省资源,保护环境,完结循环经济。
    本文选用两矿加酸法对低档次铁锰型金银矿进行浸锰处理,提取金属锰,锰的均匀收率到达94.26%,一起系统的氧化复原电位下降,矿石的原有矿藏结构被损坏,使金、银在低档次锰矿藏中的赋存状况得到显着改进。以为配位体直接浸出金、银,在优化条件下金、银的浸出率别离到达98%和45%。浸渣可作为铁精矿选矿质料,这样真实做到了矿产资源使用的最大化,进步了该矿的经济效益,减少了矿渣对环境的污染,为低档次锰矿中有价金属的归纳使用供给了一条可行的技能道路,具有广泛的实用性、显着的经济效益和社会效益。
    一、试验质料及试验办法
    (一)仪器与质料
    仪器:JM-3型拌和式球磨机(长沙天创化工有限公司)、JJ-l型电动拌和器(江苏晓阳电子仪器厂)、PHT-P型酸度计(上海伟业仪器厂)。
    质料:选用湖南某矿区的低档次氧化锰矿-铁锰型金银矿作为试验用矿,该矿是典型的低档次锰矿,其间含有有价金属金、银等多金属矿,有价元素含量低,成分杂乱,代表性矿样的多元素分析成果见表1。
表1  矿样多元素分析成果(质量分数)/%1)单位为g/t。




Mn

Fe

Au1)

Ag1)

Mg

Al

Pb


7.56

16.80

1.37

61

0.45

1.35

1.24
    1)单位为g/t
    以硫铁矿作为试验用复原剂,成份是:Fe:35.86%,S:35.7%;其他试验用试剂均为化学纯。
    (二)试验办法
    首要将矿样用拌和式球磨机磨细至100目(0.15mm),在拌和和加热的条件下,在1000mL烧杯中,参加复原剂硫铁矿和浓硫酸浸出矿样中的锰,浸锰反响完结后进行固液别离,得到的滤液进行除杂处理,溶液经浓缩可出产硫酸锰或用于其它锰盐出产。提取锰元素后的矿则直接用浸出金银,试验顶用钠调理反响系统的氧化复原电位,选用PHT-P型酸度计检测系统电位,以便取得最佳的金银浸出率。
    二、成果与评论
    (一)锰的浸出试验
    矿样是典型的低档次多金属氧化锰矿,其间含有有价金属金、银、铁等。这种低档次多金属氧化锰矿含锰一般在7%~10%,独自使用没有经济价值,经过对该矿样进行物相分析得知,矿藏中的有价金属银首要呈微细涣散状况存在,其首要载体是氧化锰矿;金首要呈胶体吸附状况赋存于氧化锰矿及其他粘土矿表面,其次呈阳离子、络阴离子状况及不均匀的显微包裹、次显微状况存在。假如选用传统金、银浸出工艺,因为矿石中金银首要被二氧化锰等矿藏所包裹,不只本钱高,浸出率低,并且构成许多矿产资源糟蹋。例如矿样直接用浸出时,金、银浸出率别离只要45.85%和18.77%,浸出作用差且本钱高。这首要是因为铁锰矿藏包裹金银,金银无法直接与浸出载体发作电化学腐蚀反响,一起反响系统为强氧化系统,许多被二氧化锰的硫酸系统氧化为二硫甲脒,使失掉与金银络合的才能,构成耗费量大,因而有必要首要损坏这种矿藏结构,将包裹的金、银开释出来。试验选用两矿加酸法,即在复原剂硫铁矿存在的条件下,矿样中的锰用浓硫酸浸出,然后到达损坏矿藏结构,开释金、银的意图。浸锰反响方程式如下:

    选用正交试验办法研讨矿样中的锰,因为影响锰浸出的要素许多,依据曩昔选用两矿法浸取软锰矿的试验成果,挑选硫铁矿用量、硫酸用量和反响时刻作为3个因子来规划正交试验,一起固定矿样量为200g,液固比为5∶1,反响温度为95℃,进行正交试验,每个因子取3个不同的水平,正交试验各因子的水平规划及试验成果见表2、表3。
表2  正交试验要素水平




水平

要素


A(FeS2用量)/g

B(H2SO4用量)/mL

C(时刻)/h


1

10

18

2.0


2

12

20

4.0


3

15

22

6.0
表3  正交试验规划及成果与分析




序号

A

B

C

浸取率/%


1

A1

B1

C1

74.0


2

A1

B2

C2

83.8


3

A1

B3

C3

67.3


4

A2

B1

C2

92.5


5

A2

B2

C3

94.6


6

A2

B3

C1

81.7


7

A3

B1

C3

83.4


8

A3

B2

C1

82.9


9

A3

B3

C2

78.5


K1

225.1

249.9

238.6




K2

268.8

261.3

254.8




K3

244.8

227.5

245.3




k1

75.0

83.3

79.5




k2

89.6

87.1

84.9




k3

81.6

75.8

81.8




R

14.6

11.3

5.4


    从表3可知,A因子中,k2=89.6,A2水平最好,相同,在B因子和C因子中,B2水平缓C2水平最好。因而,A2B2C2为较优水平,即硫铁矿参加量为12g,硫酸参加量为20Ml,反响时刻为4h。从R值看出,对浸出率影响的要素主次为A>B>C。
    依据上述试验成果,在矿样用量200g,反响温度95℃,液固比5∶1,硫铁矿加人量为12g,硫酸参加量为20mL,反响时刻为4h的条件下,进行循环试验,得到锰的均匀浸取率为94.26%。成果表明金银在矿藏中的赋存状况得到显着改进,浸锰后系统的氧化复原电位由810mV降为580mV,为浸出金银发明了条件。
    (二)硫服法浸出金银试验
    硫服法提金是一项低毒环保的提金工艺,红外光谱分析证明,其结构式为:

    在酸性条件下,浸出金银归于电化学腐蚀进程。从结构式看出,分子中S原子与C原子之间的π键与N原子上的孤对电子构成大π键,电子云散布是S原子带负电荷,N原子上带正电荷,向金表面阳极供给空轨迹,供给孤对电子,金原子与吸附的一个分子间发作电荷转移,构成Au[CS(NH2)2]+,新构成的Au[CS(NH2)2]+持续承受一个分子,构成安稳的Au[CS(NH2)2]2+;然后,络阳离子向溶液中分散,完结浸出金银的进程。金、银与构成络合物的结构如下所示。

    依据浸出金银的电化学原理,在固定试验参数为:矿样200g,液固比3∶1,pH值为1.5的条件下,进行氧化复原电位、浸出时刻、用量试验。
    1、氧化复原电位试验
    从浸出金、银的电化学原理可知,系统的氧化复原电位是影响金银浸出的关键要素。要加速金银的浸出速度,就有必要进步系统电位。但系统电位太高又会使氧化生成二硫甲脒等氧化态较高的物质,使配位体失掉功用,导致用量添加,浸出率下降。试验选用钠作为复原剂,调理系统的电位凹凸。固定浸出时刻为4h,用量为1.2g,调理系统电位,金银的浸出率见表4。
表4  氧化复原电位试验成果




系统电位/mV

金浸出率/%

银浸出率/%


200

88.51

22.05


250

91.35

28.30


300

94.17

32.28


350

84.32

35.46


400

73.65

39.53
    从表4看出,金的浸出率随电位升高而进步,电位到达300mV时浸出率最高,当电位超越300mV时浸出率呈现快速下降。银的浸出率则随电位升高-直进步,考虑金的浸出率更有价值,选取适宜的系统电位为300mV。
    2、浸出时刻试验
    固定浸出系统的电位为300MV,用量为1.2g,进行浸出时刻试验,试验成果见表5。
表5  浸出时刻试验成果




浸出时刻/h

金浸出率/%

银浸出率/%


1

74.50

21.63


2

90.26

34.82


3

95.60

42.58


4

98.15

45.21


5

98.20

48.36
    从表5能够看出,跟着浸出时刻的添加,金银的浸出率也进步,至4h时,金的浸出率到达98%左右,再延伸浸出时刻时,浸出率改变不大,考虑浸出本钱,挑选浸出时刻为4h比较适宜。
    3、用量试验
    是浸出金银的配位体,它的用量直接影响金银的浸出率,一起也影响浸出本钱。固定浸出系统的电位为300mV,浸出时刻为4h,进行用量试验,试验成果见表6。
表6  用量试验成果




用量/g

金浸出率/%

银浸出率/%


0.8

81.50

3.75


1.0

90.36

35.60


1.2

95.80

41.27


1.4

95.66

45.25


1.6

94.78

47.23
    从表6能够看出,跟着用量的添加,金银的浸出率均进步,但当用量添加至1.2g时,浸出率的增幅下降,相同以金的浸出率为选取标准,的用量断定为1.2g。
    4、优化工艺条件下金银的浸出经过以上工艺
    条件试验,断定低档次锰矿在提取锰元素后,选用硫脉浸出金银的优化工艺条件是:矿样200g,液固比3∶1,pH值为1.5,系统氧化复原电位为300mV,浸出时刻为4h,用量为1.2g。在此工艺条件下进行了3次重复试验,试验成果见表7。
表7  优化工艺条件试验成果




序号

金浸出率/%

银浸出率/%


1

97.56

44.86


2

98.27

45.39


3

98.38

45.62
    优化工艺条件下重复试验,金、银的浸出率别离到达98%和45%,重复性奶好。
    三、定论
    (一)含有有价金属金、银的低档次氧化锰矿,因为锰含量低,独自提取锰没有经济价值。选用传统工艺直接提取金、银,提取率很低,构成资源糟蹋,相同没有经济价值。选用两矿加酸法首要从该矿中提取金属锰,一起到达损坏原有矿藏结构,改进金、银在矿藏中的赋存状况的意图,对提搞金、银的浸出率作用显着。
    (二)选用低毒环保的法浸出金银,优化工艺条件为:液固比3∶1,系统pH为1.5,氧化复原电位300mV,浸出时刻4h,用量6kg/t,金、银的浸出率别离到达98%和45%,浸渣可作精铁矿选矿的质料。

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