2焙燒氧化工藝

焙燒法是利用高溫充氣的條件下，使包裹金的硫化礦物分解為多孔的氧化物而使浸染其中的金暴露出來。焙燒法作為難浸金礦的預(yù)處理方法已有幾十年的歷史了。該法對礦石具有較廣泛的適應(yīng)性，操作、維護(hù)簡單，技術(shù)可靠，但由于傳統(tǒng)的焙燒處理放出S02, AS203等有毒氣體，環(huán)境污染嚴(yán)重，因此其應(yīng)用受到限制。但隨著兩段焙燒、循環(huán)沸騰焙燒、富氧焙燒、固化焙燒、閃速焙燒、微波焙燒等焙燒新工藝的出現(xiàn)，在一定程度上減少了環(huán)境污染，提髙了金的回收率，并且投資和生產(chǎn)成本相應(yīng)降低，從而使焙 燒氧化法又成為難浸金礦石預(yù)處理優(yōu)先考慮的方案之一。

2.1焙燒氧化工藝的基本原理

高溫條件下，難處理金礦將發(fā)生如下主要化學(xué)反應(yīng)：

對于黃鐵礦：

3FeS₂ + 8O₂====Fe3₃0₄ + 6SO₂ ↑   (5)

4FeS₂ + 11O₂====2Fe₂O3 + 8SO₂↑ (6)

對于砷黃鐵礦，在氧氣不足和約450℃時：

3FeAsS==== FeAs₂ + 2FeS + AsS ↑ (7)

12FeAsS + 29O₂====4Fe₃O₄ + 6As₂O₃ ↑ + 12SO₂ ↑ (8)

在600℃以上時：

4FeAsS====4FeS + As₄ ↑ (9)

As₄ + 3O₂ ==== 2As₂O₃ ↑ (10)

2.2焙燒氧化工藝技術(shù)特點

(1)該工藝處理速度快，適應(yīng)性強，尤其是對含有機碳的礦石針對性強。

(2)副產(chǎn)品可以回收利用，可以綜合回收砷、硫等伴生元素。

(3)在焙燒過程中，能造成硫化礦的“欠燒”或“過燒”，影響金的浸出率。

(4)焙燒過程產(chǎn)生大量的二氧體硫和三氧化二砷等有害氣體，收塵系統(tǒng)復(fù)雜。

(5)工藝流程長而且復(fù)雜，操作參數(shù)要求嚴(yán)格，生產(chǎn)調(diào)試周期長。

(6)受到硫酸市場的影響和制約，酸價的波動直接影響該工藝的合理性。兩段焙燒原則工藝流程見圖2。

圖2兩段焙燒原則工藝流程圖

2.3國內(nèi)外焙燒氧化技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用現(xiàn)狀

目前最常見的焙燒氧化工藝主要有針對金精礦的兩段沸騰焙燒和針對原礦的固化沸騰焙燒。

對于含相當(dāng)數(shù)量砷的金精礦一般采用兩段焙燒工藝，即在400 ~450弋下控制弱氧化焙燒氣氛或中性氣氛，含砷礦物被氧化生成揮發(fā)性的三氧化二砷，同時礦物中硫部分被氧化;然后在高溫下(500℃以上)進(jìn)行氧化焙燒，徹底脫硫和碳。兩段焙燒脫砷率較髙，焙砂殘留0.2% ~0. 5%的砷。

20世紀(jì)50年代中期開始就有幾座金礦采用了兩段焙燒工藝處理含砷金精礦的提金生產(chǎn)。瑞典波立登公司也開發(fā)了其獨有的技術(shù)。例如該公司的赫爾辛堡廠處理含砷黃鐵礦采用的就是兩段焙燒工藝。一段是缺氧焙燒，空氣過剩系數(shù)為85% ~90%,而且是稀相焙燒，即絕大部分焙砂和煙氣經(jīng)煙道進(jìn)入旋風(fēng)收塵器，煙氣中有升華的S2&SO2,砷有As4、As4S6和As2O3,在旋風(fēng)收塵器由空氣噴嘴加人空氣使反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，硫轉(zhuǎn)化為SO2,砷轉(zhuǎn)化成As4O6。實際上旋風(fēng)收塵器也可以稱為后燃燒室。一段爐少量的焙砂和旋風(fēng)收塵器回收的焙砂一起進(jìn)人二段爐，二段爐進(jìn)行氧化焙燒以進(jìn)一步脫硫，其砷的脫出率可達(dá)到90% ~ 93%。我國的山東煙臺恒邦冶煉股份有限公司2004年引進(jìn)瑞典波立登公司兩段焙燒處理含砷金精礦專利 技術(shù)，潼關(guān)冶煉廠目前也引進(jìn)了該項技術(shù)。另外中原黃金冶煉廠、山東招遠(yuǎn)國大、遼寧新都、靈寶黃金冶煉廠等都在使用金精礦焙燒工藝。

對于可浮性差、硫化礦物與脈石貧連生的難處理金礦石焙燒一般采用原礦沸騰焙燒工藝，同時利用礦石中所含碳酸鹽礦物與焙燒過程中產(chǎn)生的硫、砷氧化物反應(yīng)沉淀在焙砂物料中，煙氣中硫、砷含量低， 因此煙氣治理較容易。

美國在Cortez金礦建起了世界上第一家固砷固硫原礦焙燒廠，該礦含Au4.3g/t, As 0. 12% , S 1.5%, Cl.0%。該工藝流程采用閉路干式自磨系統(tǒng)，利用熱風(fēng)干燥帶出礦粉，同時采用循環(huán)沸騰焙燒爐。由于磨礦和焙燒都處于閉路循環(huán)狀態(tài)，工藝條件易于控制，保證了金的浸出效果，金的總回收率為80%。目前國外已投產(chǎn)的原礦焙燒廠有十多家，其處理的礦石性質(zhì)及焙燒工藝有所差別。礦石碎磨設(shè)備基本都采用干式磨礦，有的采用碎礦+干式球磨的磨礦系統(tǒng)，如Goldsrtrick 金礦;有的則采用烘干半自磨+ 干式球磨的磨礦系統(tǒng)，如Minahasa金礦。焙燒爐的補加燃料有的采用煤，也有的采用油，此外有摻燒金 精礦作為燃料的。

我國的原礦沸騰焙燒工藝目前也取得了重大成果。長春黃金研究院在借鑒國外沸騰焙燒和循環(huán)沸騰焙燒爐、雙層沸騰焙燒爐等新工藝設(shè)備的基礎(chǔ)上，針對我國難處理金礦石的工藝礦物學(xué)特點，自主研發(fā)了“內(nèi)循環(huán)式沸騰焙燒爐”，創(chuàng)新性采用了 “欠氧高溫焙燒技術(shù)”、焙燒過程砷、硫“固化自潔”技術(shù)， 焙砂“固氣交換”余熱利用技術(shù)，以及首次引進(jìn)水泥行業(yè)的立式輥磨技術(shù)與設(shè)備，從而形成了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的原礦干式磨礦一沸騰焙燒一碳漿法提金的新工藝。利用該技術(shù)，選擇了具有充分代表性而且蘊藏有大量難處理金礦資源的貴州省黔西南州紫木凼金礦，建成了年處理33萬t的焙燒提金生產(chǎn)廠。紫木凼金礦的原礦經(jīng)沸騰焙燒預(yù)處理后，金浸出率由直接瓴化的低于10%提高到82%以上，經(jīng)過焙燒過程中“自潔固化”作用，原礦中砷的固化率達(dá)98%以上，硫的固化率達(dá)90%以上。

焙燒法具有傳統(tǒng)優(yōu)勢，隨著魯奇循環(huán)沸騰爐、波立登密閉收塵系統(tǒng)等新裝置的出現(xiàn)使兩段焙燒技術(shù)處理金精礦在今后得到發(fā)展外，固砷固硫焙燒原礦的技術(shù)將會有大的發(fā)展，尤其對于難選的難浸金礦大規(guī)模經(jīng)營開發(fā)，必須采用新的焙燒工藝和裝置，改變過去傳統(tǒng)焙燒法污染嚴(yán)重的現(xiàn)狀。