从矿渣中高效回收各种有价元素的节能技术

744 编辑：中冶有色技术网来源：江苏节霸新能源材料有限公司

2023-12-06 15:32:23

权利要求书： 1.一种从矿渣中高效回收各种有价元素的节能技术，其特征是采用两段循环浸出工艺和微波辅助浸出；第一阶段，将低品位焙烧氰化矿渣样品筛分，称取一定质量的矿渣，添加浓度为8～20%的NaOH水溶液调配制成固液比为1:1～1:5的矿浆，持续快速机械搅拌10mino以上；然后将配好的矿浆置入高压反应釜中，在压力为3～8公斤、120～160C某一恒定温度下反应1～1.5h；将产物过滤，从包含高纯度Na2SiO3的滤液中提取偏硅酸钠；第二阶段，将第一段浸出过滤的固体烘干并称重，加入浓度为40～60%的NaOH水溶液，在常压高温（120～o

180C）反应器中反应1 2小时至熔融状态，然后冷却、过滤；过滤后的浸出渣固体，加入硫~酸、石硫合剂等试剂调成矿浆，在持续的微波辐射（功率为1000～3000W）下浸出，得到的硫酸铁浸液用于制取Fe2O3，采用氰化法浸出高纯度金；滤液返回至第一阶段的高压反应釜中构成多次浸出循环流程，经过3次以上的循环浸出，获得最终产物。

2.根据权利要求1所述的一种从矿渣中高效回收各种有价元素的节能技术，其特征在于，为了使矿渣浆料混合均匀，需要持续快速机械搅拌10min以上；回收步骤分为两个阶段，高纯度偏硅酸钠在第一阶段的滤液中浸出，金和Fe2O3是在第二段浸出渣固体中浸出。

3.根据权利要求1所述的一种从矿渣中高效回收各种有价元素的节能技术，其特征在于，第一段浸出中，NaOH水溶液的浓度为8～20%，高压反应釜中压力3～8公斤，在120～o

160C范围的某一恒定温度下反应0.5～1.5h。

4.根据权利要求1所述的一种从矿渣中高效回收各种有价元素的节能技术，其特征在于，第二段浸出中，NaOH水溶液浓度为40～60%，在常压高温反应器中反应1 2小时，温度为~o

120～180 C范围内某一恒定温度。

5.根据权利要求1所述的一种从矿渣中高效回收各种有价元素的节能技术，其特征在于，第一和第二阶段浸出中配制矿物浆料时，矿渣和硫酸溶液的固液比均为1:1～1:5。

6.根据权利要求1所述的一种从矿渣中高效回收各种有价元素的节能技术，其特征在于，第二阶段Fe2O3和金浸出是在持续的微波辐射条件下进行，微波功率为1000～3000W；从硫酸铁浸液中提取Fe2O3，采用氰化法浸出高纯度的金。

7.根据权利要求1所述的一种从矿渣中高效回收各种有价元素的节能技术，其特征在于，第二阶段中，通过将滤液返回至第一阶段的高压反应釜中构成多次浸出循环流程，达到充分回收有价元素的目的。

8.根据权利要求1所述的一种从矿渣中高效回收各种有价元素的节能技术，其特征在于，该技术回收有价元素的回收率比传统方法更高，金的回收率80%以上，总脱硅率可达75%以上，偏硅酸钠模数2.85以上，三氧化二铁75%以上。

说明书：一种从矿渣中高效回收各种有价元素的节能技术技术领域[0001] 本发明涉及一种从矿渣中高效回收各种有价元素的节能技术，尤其是从低品位焙烧氰化矿渣中高效回收有价元素的节能技术，属于工业固废回收再利用领域。该方法适用于各类矿种，具有浸出率高和节能降耗等优点。背景技术[0002] 我国是矿业大国，每年消耗的矿产资源总量超过50亿吨，同时伴随的是形成的大量尾矿。我国尾矿的年排放量约占全国大宗工业固废年产量的46%，约为全球尾矿排放量的50%以上。大量尾矿的排放不仅占压大片土地、农田，造成资源的巨大浪费，且尾矿中的多种重金属离子和选矿药剂等有害化学成分还会通过水、土壤、大气等途径向周围迁移扩散，产生严重的污染问题。随着矿物资源的日益匮乏和易采选加工富矿的不断减少，尾矿资源化已是不可逆转的发展趋势，对其进行再利用并从中回收有价元素越来越受人们的重视。

[0003] 氰化法因成本较低技术成熟，且对矿物适应性较高等优点，自19世纪80年代被应用于黄金生产上以来，一直是从难浸金矿石中提取金、银的主要浸出方法。氰化尾渣是氰化过程中产生的固体废弃物，其中常含有金、银、铁、硅等多种有价元素。其中，我国黄金冶炼企业排放的氰化尾渣中金含量为2 10克/吨，铁含量为20 40%（主要以赤铁矿形式存在），具~ ~有很高的再利用价值。然而，由于在焙烧过程中产生的赤铁矿对细粒金、银的包裹，造成尾渣中1～2克/吨金，60克/吨银不能被有效浸出，造成资源浪费。据统计，近年来我国黄金冶炼企业每年氰化尾渣排放量都在2000万吨以上。因此，从氰化尾渣回收有价元素，不仅能提高资源利用率“变废为宝”，增加企业经济效益，又可有效缓解资源和环境压力，造福社会。

[0004] 综合回收氰化尾渣中有价元素的主要方法有浮选法和磁选法等。前者是利用浮选药剂使金、银等有价金属的品位富集到可提取的程度，然后进行提取，该法能有效用于处理氰化尾渣中的黄铁矿和黄铜矿，但还未能有效用于处理赤铁矿；磁选法是采用焙烧还原使氰化尾渣中的赤铁矿转化为磁铁矿，再通过磁选回收铁精矿，实现铁与部分杂质矿物铝、硅的分离，缺点在于铁回收率不高，且不能有效分离铁相中包裹的金，使得这部分金很难被回收。尤其是，低品位成分复杂尾矿的浸出率非常低。大部分氰化尾渣因没有成熟的回收有价元素方法并未被回收利用，而是被企业低价出售、堆存或做井下填充料，造成严重的资源破坏和浪费。[0005] 本发明提出一种从矿渣中高效回收各种有价元素的节能技术。根据硅与碱反应原理，利用自主研发的两段逆流浸出脱硅反应器成套设备和工艺，成功将低品位难选焙烧氰化尾渣中硅、铁、金等有价元素高效分离，并用节能环保的微波辅助浸出工艺提取黄金、氧化铁、硅酸钠等高附加值产品。该方法有效解决了焙烧氰化尾渣的综合高效回收难题，适用于不同矿种，脱硅率达70%以上，金回收率达80%以上。利用该方法，可实现300吨/天焙烧尾渣回收利用，年产黄金252公斤，氧化铁（Fe2O3）4.5万吨，液体硅酸钠2.2万吨。此外，该方法使生产工艺可控化和程序化，从而减少系统的复杂性和占地面积、降低投资和运行成本。发明内容[0006] 本发明的目的：提出一种从矿渣中高效回收各种有价元素的节能技术，有效解决工业生产中焙烧氰化尾渣的综合高效回收难题，实现变废为宝。该方法是依据硅与碱反应原理，利用两段循环浸出脱硅反应器成套设备与工艺，实现低品位难选焙烧氰化尾渣中硅、铁、金等有价元素的高效分离。此方法生产浸出率高、时间短，具有明显的节能降耗效果；且适用于不同矿种。此外，该方法使生产工艺可控化和程序化，降低投资和运行成本。为氰化尾渣中有价金属的综合回收利用及减少氰化尾渣的排放提供一条可行的工业化途径。[0007] 本发明的技术方案：一种从矿渣中高效回收各种有价元素的节能技术，其特征是采用两段循环浸出工艺和微波辅助浸出；第一阶段，将低品位焙烧氰化矿渣样品筛分，称取一定质量的矿渣，添加浓度为8～20%的NaOH水溶液调配成固液比为1:1～1:5的矿浆，持续快速机械搅拌10min以上；然后将配好的矿浆置入高压反应釜中，在压力为3～8公斤、120o～160C某一恒定温度下反应1～1.5h；将产物过滤，从包含高纯度Na2SiO3的滤液中提取偏硅酸钠；第二阶段，将第一段浸出过滤的固体烘干并称重，加入浓度为40～60%的NaOH水溶o

液，在常压高温（120～180C）反应器中反应1 2小时至熔融状态，然后冷却、过滤；过滤后的~

浸出渣固体，加入硫酸、石硫合剂等试剂调成矿浆，在持续的微波辐射（功率为1000～3000W）下浸出，得到的硫酸铁浸液用于制取Fe2O3，采用氰化法浸出高纯度金；滤液返回至第一阶段的高压反应釜中构成多次浸出循环流程，经过3次以上循环浸出，获得最终产物。

[0008] 为了使矿渣浆料混合均匀，需要持续快速机械搅拌10min以上。[0009] 回收步骤分为两个阶段，高纯度偏硅酸钠是在第一段浸出过程中的滤液中浸出，金和铁红是在第二段过滤后的浸出渣固体中浸出。[0010] 优选的，第一段浸出中，NaOH水溶液的浓度为8～20%，高压反应釜中压力3～8公o斤，在120～160C范围的某一恒定温度下反应0.5～1.5h；第二段浸出中，NaOH水溶液浓度o

为40～60%，在常压高温反应器中反应1 2小时，温度在120～180C范围的某一恒定温度；

~

优选的，第一和第二阶段浸出中配制矿物浆料时，固液比均为1:1～1:5。

[0011] 第二阶段氧化铁红和金浸出是在持续的微波辐射条件下浸出，微波功率为1000～3000W;从硫酸铁浸液中提取Fe2O3，采用氰化法浸出高纯度的金。

[0012] 经过两段循环浸出，第一阶段脱硅率大于50%，第二阶段脱硅率大于25%，总脱硅率可达75%以上，得到的偏硅酸钠模数大于2.85；金的回收率达到80%以上；铁的浸出率达到75%以上。

[0013] 第二阶段中，通过将滤液返回至第一阶段的高压反应釜中构成多次浸出循环流程，达到充分回收有价元素的目的，使尾矿中的有价元素几乎达到零排放。[0014] 与其它方法相比，本发明提出的方法针对低品位焙烧氰化矿渣，经过两个阶段的分离，回收有价元素的回收率更高，金的回收率80%以上，总脱硅率可达75%以上，偏硅酸钠模数2.85以上，三氧化二铁75%以上。[0015] 本发明的有益效果：本发明提出的方法能够从低品位焙烧氰化矿渣中高效回收多种有价元素。

[0016] 有价元素的浸出率大大提高，远优于传统浸出方法。经过两个阶段的分离，回收有价元素的回收率更高，总脱硅率可达75%以上，偏硅酸钠模数大于2.85；金的回收率达到80%以上；铁的浸出率达到75%以上。[0017] 通过滤液返回至第一阶段的高压反应釜中构成多次浸出循环流程，充分回收有价元素，使尾矿中的有价元素几乎达到零排放。[0018] 该方法适用性强，可推广到不同地区不同类型低品位焙烧氰化矿渣的高效回收。[0019] 生产工艺可控化和程序化，从而减少系统的复杂性和占地面积、降低投资和运行成本。[0020] 成本低廉，具有良好的工业化应用前景。附图说明[0021] 图1为本发明提出的两段循环浸出的工艺流程图。[0022] 图2（a）和（b）分别是原始低品位焙烧氰化矿渣和经过浸出后产物的SEM图。[0023] 图3（a）和（b）分别是原始低品位焙烧氰化矿渣和经过浸出后产物的粒度分析图。[0024] 图4为（a）一段浸出工艺后矿渣（b）微波浸出改为传统机械搅拌后经过浸出后矿渣的SEM图片。具体实施方式[0025] 本发明中一种从矿渣中高效回收各种有价元素的节能技术，具体实施方式如下：实施例1

从焙烧氰化矿渣中高效回收有价元素：两段循环浸出。第一阶段：将低品位焙烧氰化矿渣样品筛分，称取一定质量的矿渣倒入搅拌容器中，添加浓度为10%的NaOH水溶液调配成固液比为1:2的矿浆，持续快速机械搅拌15min；然后将配好的矿浆置入高压反应釜中，o

在压力为5公斤、130C某一恒定温度下反应1h。将产物过滤，从包含高纯度Na2SiO3的滤液中提取偏硅酸钠晶体。第二阶段：将第一段浸出过滤的固体烘干并称重，加入浓度为50%的o

NaOH水溶液，在恒温150C常压反应器中反应1.5小时至熔融状态，然后冷却、过滤。过滤后的浸出渣固体，加入硫酸调成矿浆，加药后在持续的微波条件下浸出，微波功率为2000W；

得到的硫酸铁酸浸液可用于制取Fe2O3，采用氰化法浸出高纯度金。滤液返回至高压反应釜中构成多次浸出循环流程，经过4次循环浸出，获得最终产物。

[0026] 图1为本发明提出的两段循环浸出的工艺流程图。高纯度偏硅酸钠是在第一段浸出过程中的滤液中浸出，金和铁红是从第二段过滤后的浸出渣固体中提取。第二段的滤液返回至第一阶段的高压反应釜中构成循环流程，这使得矿渣中的有价元素被高效分离并充分回收。[0027] 图2（a）和（b）分别是原始低品位焙烧氰化矿渣和经过实施例1浸出后产物的SEM图片。可以看到，样品经微波辅助的浸出过程后，表面形貌发生了很大的变化。矿物粉末颗粒与原始样品相比更加细小，表面生成了许多细小的裂缝。[0028] 图3（a）和（b）分别是原始低品位焙烧氰化矿渣和经过实施例1浸出后产物的粒度分析图。矿物颗粒粒度分析结果如表1所示。对于激光粒度仪来说，越近似圆球型的颗粒，测量的结果就越准确。习惯上用d（0.5）表示该颗粒群的平均粒径。当D（3,2）和D（4,3）的值越接近，说明样品颗粒的形状越规则，粒度分布越集中。它们差值越大，粒度分布越宽。从粒度分布可以看出，微波浸出能有效破碎矿石粉末外包覆层，使矿粒更加细小均匀，且表层形成许多空隙。这进一步证明了该方法克服了传统方法不能有效分离铁相中包裹金的缺点。因此，有价元素的高效分离应归因于优化的浸出参数、两段循环工艺和微波的快速选择性加热等因素。

[0029] 表1为浸出前后矿渣的粒度分析结果实施例2

将两段循环浸出工艺改为一段浸出工艺，其它条件同实施例1。

[0030] 经过实施例2，在没有采用循环浸出（一段浸出工艺）的情况下（其它条件不变），浸出后矿渣的SEM图（图4a）表明，虽然矿渣颗粒的尺寸已经减小，但仍存在很多大颗粒。检测结果为，金的回收率只有59%，总脱硅率仅为50%，三氧化二铁的回收率只有65%。这些数值明显低于该发明提出的两段循环浸出工艺的浸出结果。[0031] 实施例3第二段浸出过程中将微波浸出改为传统的机械搅拌，其它条件同实施例1。

[0032] 图4b为经过实施例2浸出后产物的SEM图片。可以看到，矿粒的尺寸和形貌没有发生明显变化。经测试分析得出，该情况下金的回收率只有64%，总脱硅率仅为55%，三氧化二铁的回收率只有52%。[0033] 当用传统方法加热时，矿石中各种矿物的升温速度基本相同，它们被加热的温度大致相同，在矿物之间不会产生明显的温度差。如果在加热过程中没有晶型转变、相变或化学反应发生，则矿石的显微结构通常不会因加热而发生明显的变化。矿物具有不同的介电常数而有不同的吸波特性，由于各种矿物所吸收的微波量不同，所以各种矿物的温升也不同，吸波物质的温升极为迅速，会造成矿物间发生不同的反应。因此，当用微波加热时，由于组成矿物的各种物质具有不同性质，它们在微波场中的升温速率各不相同，因而矿石中的不同矿物会被微波加热到不同的温度。由于微波能够加热大多数有用矿物，而不加热脉石矿物，因而在有用矿物和脉石矿物之间会形成明显的局部温差，从而使它们之间产生热应力，当这种热应力达到一定程度时，就会在矿物之间的界面上产生裂缝，裂缝的产生可以有效地促进有用矿物的单体解离和增加有用矿物的有效反应面积。低品位焙烧氰化矿渣中碳质、磁黄铁矿、毒砂等都为强吸波物质，脉石为透波物质，在微波作用下矿粒会产生局部热应力，加上矿物分解氧化生成的硫、砷气体，致使矿粒产生裂纹和孔隙，能够使包裹的价元素分离暴露出来，从而使难浸矿石变为易浸，增加氰化金浸出率。[0034] 利用本发明提出的新方法，可实现300吨/天焙烧尾渣回收利用，年产黄金252公斤，氧化铁（Fe2O3）4.5万吨，液体硅酸钠2.2万吨。此外，该方法适用性强，可推广到不同地区不同类型低品位焙烧氰化矿渣的高效回收。生产工艺可控化和程序化，从而减少系统的复杂性和占地面积、降低投资和运行成本。