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金--砷原料的处理和环境保护问题

http: 时间:2012/11/12 15:55:59 来源:本站原创 点击次数:1942

  随着砂金矿和单一金属的金矿储量及其精矿的不断减少,组成复杂的含砷物料的处理在金的冶金中的重要性也越来越大。在苏联哈萨克斯坦、中亚细亚和西伯利亚发现和下正在开采的许多金矿床均属于难处理的金矿石。由于在这些矿石中存在砷的化合物,所在不仅难以从中提取金,而且对周围环境的威胁也很大。


  某些金-砷精矿的处理工艺非常复杂,其原因在于精矿中存在含碳物质,而金呈细粒浸状态并与砷黄铁矿和其它矿物紧密共生。


  对于许多金-砷精矿来说,到目前为止仍没有很合理的处理工艺。这些精矿有些可以与其它金属精矿混合一起处理,有些精矿则根本无法利用。


  处理含金物料的最常用的方法是氰化法。但是用这一方法处理金-砷精矿时,金的回收率仅能达到45~80%。


  金-砷精矿也可以和铜冶炼厂或铅冶炼厂的炉料一起进行熔炼,但其效果很不理想。困为刊分布在各种产品之中,使下一步处理工艺,特别是主金属的精炼作业复杂化,提高了治炼成本,而且在冶炼过程中由于生成剧毒的三氧化二砷,使周围环境严重污染和恶化劳动条件。此外,用火法处理不含铜和铅的金-砷精矿时,由于主金属随炉渣的损失量大,故在经济上看也是极不合算的。


  在国外和苏联的生产实践中。从金-砷精矿中排砷和回收金时,应用得最广的方法是对硫化物精矿进行氧化焙烧,然后对烧渣进行氰化或者将烧渣与铜冶炼厂或铅冶炼厂的炉料一起溶炼。


  砷在硫化物精矿中主要呈砷黄铁矿形式存在。对砷黄铁矿进行氧化时,随之生成可挥发的三氧化二砷和铁的氧化物。一部分砷变为铁、铅和其他金属的砷酸盐,与烧渣一起进入下一段的处理作业中,其结果是降低了氰化作业的金回收率和使冶炼产品受到污染。对某些金-砷精矿来说,即使经过两段焙烧也不能完全除掉烧渣中的砷。


  焙烧过程中生成的三氧化二砷为难冷凝的化合物,尤其是在对蒸汽煤气混合气进行强烈衡释时更是如此。在对金-砷精矿进行沸腾焙烧时也出现这种情况。为了捕收和净除气体中像三氧化二砷这样的剧毒化合物,就需要安装一些特殊的和价格昂贵的装置。


  由于二氧化二砷的用途有限,所以在多金属精矿的焙烧过程中得到的大部分三氧化二砷必须存放在用混凝土浇灌的专用贮场中。而建筑这样的贮场的成本有时会超过主要的冶炼用业费用。所以解决金-砷精矿的合理处理问题仍然是现代冶金中的一项极为重要经济和生态学上的任务。


  随着氧化焙烧和从烧渣中进一步回收金的方法的不断完善,也制订了一些从硫化物原料中分离金和砷的新方法,如氯化冶金、细菌浸出、吸附和萃取法、直接的湿法冶金等等。真空高温分离法就是其中的一种。用这种方法可以在冶炼作业的开始阶段从含砷黄铁矿的硫化物精矿中排除砷,使之呈无毒的挥发物状态。


  在中性气氛或者真空中加热,使砷黄铁矿分解立功生成易蒸发的金属和固态的梯黄铁矿。在对含砷黄铁矿精矿进行热处理过程中。采用真空方法不仅可以防止砷的氧化,而且可以降低焙烧温度(这一点在处理易烧结的精矿时尤为重要)和改善难稀释蒸汽的冷凝条件。含砷矿石及其精矿的真空热处理方法的主要优点是在一段处理过程中就能有效地排除砷,并且与砷的原始含量无关,也就是说这种方法有些通用性和能够获得无毒的挥发物。


  曾对哈萨克斯坦、中亚细亚和西伯利亚的各种不同的金-砷精矿(其中含砷 0.6~34%;硫 4~32%;铁11~ 35%;二氧化硅 5~53.7%;氧化铝 2.4~11%;碳 0~22%;氧化钙 1~18.7%;铜 0~6%;金 25~70克/吨)进行了实验室试验和扩大试验研究,其结果证明:在温度为650~700℃,剩余气体的压力为5~10mm水银柱的条件下,在10~15分钟内可以使95%以上的砷从薄的或者假液化层中挥发掉。根据原始物料中的砷黄铁矿和黄铁矿的比例不同。挥发物中含砷为64~99%,含硫34.1%。挥发物的组成变化大的原因在于:对砷黄铁矿和黄铁矿进行热分解时排出的砷和硫相互作用而在冷凝液中生成了硫化物。对纯砷黄铁矿矿石及其精矿进行真空热处理时,挥发物本身约含1%杂质的从属砷。所得到的金属砷和硫化砷混合挥发物可在中性介质中易于溶化并制成便于运输和保存的块体。


  为了从烧渣中回收金,应将含0.1~0.3%砷的烧渣送到火法冶金或湿法冶金工段,用已知方法进行处理。对真空热处理后的烧渣进行直接氰化处理只是从低铁的无碳质物料中获得很高的金回收率。对于大多数精矿来说,在氰化之前应以真空热处理后的残渣进行相加酸处理以浸出铁的化合物。而当残渣中含有碳质岩页时,则应进行氧化焙烧以排除碳。按照这一方案,即使是处理像金-砷碳精矿那样难处理精矿,金回收率也可达到97~98%。从上述原料中的最简便方法是将烧渣与铜冶炼厂或铅冶炼厂的炉料一起熔炼。


  有关选择从真空热处理后的残渣中合理回收金的方法问题,需要根据各种具体条件并考虑到原料的不同组成(例如原料中是否存在有色金属,含碳页岩和铁的硫化物)、精矿产区特点(距离火法冶炼厂的远近以及是否有工业水源)等情况来加以解决。


  对于所有的金-砷精矿来说,预先从精矿中除砷是一项共同的和最为复杂的工序。


  为了实现对散粒物料的真空热处理,哈萨克苏维埃社会主义共和国科学院冶金和选矿研究所会同.国立稀有金属科学研究所和中亚有色金属设计院研制成一种连续作业的真空振动设备。这种设备的主体是立式密闭加热振动运输机。扩大的半工业试验结果证明,当长时间使用时,这种设备的工作能力达到700℃。目前正对这些设备进行改造以便增加处理能力和提高产品质量。在振动器内,由于定向振动而形成的物料假液层具有很高的热交换和质量交换(振动层内的导热系数为固定层中导热系数的15~20倍)的性能,从而能使设备保持很高的单位处理能力,每昼夜为5~7吨/米2蒸发表面。


  对哈萨克斯坦某矿区的金-砷精矿进行真空热处理脱砷半工业试验时,所用的设备为工业型振动真空热处理装置,其每昼夜处理能力为5吨精矿。试验结果证明,整个热处理过程的主要指标是正确和可靠的。


  在温度为650~670℃,剩余压力为30~50毫米·水银柱的条件下,经过5~7分钟真空热处理后,从含As 6.2%,SiO2  24%。Al2O3  8.8%,Fel 6.55%,Au 80.7克/吨的精矿中挥发的砷达95~97%(烧渣中含砷为0.2~0.3%)。挥发物为硫化物与6土~68%砷的混合物,并呈橙黄色粉末从冷凝器壁上散落下来。粉尘损失为7.4%,每昼夜的单位处理能力为2.5~4吨/米2,每吨精矿的电耗为350千瓦,时。99.5%的金,94%的银集积在烧渣和返回的粉尘中。按照试验结果,为设计昼夜处理能力为10吨精矿的连续作用振动真空热处理装置编制了原始资料。苏联有色冶金工业部和哈萨克社会主义共和国科学院采取了许多措施以便在哈萨克斯坦的一个工厂来制造这种设备。


  制造和使用工业型真空热处理设备不仅对于解决脱砷问题和扩大含金原料基地,而且对于脱砷和制定不冷凝的锡-砷精矿、锡·砷-铜精矿,钨-砷精矿和其它精矿的综合利用工艺流程都是必要的,因为对于这类精矿来说,直到现在仍然没有一个很合理的处理工艺流程。从多金属原料中预先脱砷,使其变成无毒状态,这在技术上看或是从经济上看都是极为重要的。


  目前,已经具备了能制造出处理几吨散粒物料的真空热处理设备的理想条件。蒸汽喷射泵,大功率机械泵和升压泵的实际采用,就能使迅速制造出大容积真空设备的任务得以成功地解决。现在已能成批地制造真空系统所需的各种零件,也有各种特殊钢材。


  研究和采用新的工艺流程和设备来降低废气中的砷、汞和二氧化硫的含量,不仅是个社会问题,而且也具有很大的经济意义。目前,有关方面的许多专家正在深入仔细地研究这一问题。这将会大大地加速这个涉及到全部环境保护工作的除砷问题的解决。使有关的企业都能认识到尽快地研究和解决这项不能提供直接经济效益,但能改善劳动卫生条件和周围环境的工作与本企业有着密切利害关系也是非常重要。迅速而正确地解决这些问题,在很大程度上将决定着实际应用的期限和能否采用真空高温分离法来处理含砷多金属原料。

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关键字:金|砷原料|环境保护
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