过氧化钙的工业化制备及在浸金中的应用

刘亚雄

(福建省万旗非金属材料有限公司,福建泉州 362500)

工业技术

过氧化钙的工业化制备及在浸金中的应用

刘亚雄

(福建省万旗非金属材料有限公司,福建泉州 362500)

通过加入新型稳定剂磷酸盐,研究了常温水相中合成过氧化钙的新工艺,讨论了原料配比、温度、稳定剂加入量等因素对过氧化钙产率和纯度的影响。采用双桨叶与盘式干燥机进行两级干燥,可减少物料在湿态下的活性氧损失,过氧化钙质量分数达到了 60%以上,双氧水利用率≥70%。应用此法生产的过氧化钙能显著提高金的浸出率,降低氰化物消耗,提高金的浸出速度。在相同的条件中,使用此法生产的过氧化钙可节约氰化物近30%。

过氧化钙;氰化浸出;金矿

过氧化钙 (CaO2)是白色或微黄色粉末,无臭无味,极微溶于水,溶于酸。过氧化钙在 275℃时开始分解,在湿空气或水中可长期缓慢释放出氧气,此外,它具有较强的漂白、杀菌、消毒作用,对环境无危害。过氧化钙是一种很有应用价值和发展前途的化工产品,具有广阔的市场前景[1]。过氧化钙多采用低温法制备,存在工艺路线长、设备投资大、工艺条件苛刻、成本高及产品纯度低等缺点。笔者以磷酸盐为稳定剂在常温水相中合成过氧化钙,并探讨其在氰化浸金工艺中的应用。

1 实验

1.1 过氧化钙的生产原理

过氧化钙的生产中化学反应式如下:

1.2 主要原料及规格

氢氧化钙 (质量分数 95%);过氧化氢 (质量分数 27%);氯化铵 (纯度 99%);稳定剂磷酸盐。

1.3 CaO2的生产流程

首先取一定量的生石灰,放入到回转式消化机中用热水消化,再过筛,筛去粒度大于 75μm灰渣,即得到生产所需的 Ca(OH)2浆料,使其达到生产所需的浓度,并测定其中 Ca(OH)2的含量,质量分数范围是 10%～12%,备用。

将 Ca(OH)2的浆料用泥浆泵加入反应釜,开启冷冻机,调节反应釜夹套的冷冻水温度为 10～15℃,并测定浆料的温度低于 15℃,将已经溶解的氯化铵加入反应釜中,再将已经混合好的带有磷酸盐稳定剂的 H2O2,用计量泵打入高位槽,接着将高位槽的混合物滴加至反应釜中进行合成反应。待加完料后,再继续反应 20 min,然后用泥浆泵将其打入压滤机,滤饼通过皮带送入双桨叶干燥机,进行一级干燥,使滤饼由 CaO2·8H2O转化为 CaO2·2H2O,然后通过提升机送入盘式干燥机,干燥至水分质量分数 <0.5%,即得成品 CaO2,然后进行粉碎、包装。

1.4 过氧化钙测定方法[2]

过氧化钙含量采用碘量法测定,精确称取 0.1 g左右的试样,放置在 250 mL具塞三角烧瓶 (碘量瓶)中,加入 15 mL质量分数为 30%的氢氧化钠溶液和 100 mL蒸馏水,再加入 25 mL质量分数为20%的碘化钾和 25 mL浓盐酸。摇荡使试样溶解,塞上瓶塞摇匀后静置数分钟,然后用 0.1 mol/L硫代硫酸钠标准溶液滴定,当溶液黄色快褪去时加入淀粉指示剂,继续滴定至蓝色消褪。

2 结果与讨论

2.1 过氧化氢用量的确定

Ca(OH)2用量为 100 g,NH4Cl用量为 30 g,稳定剂的用量为 6 g时,H2O2用量对 CaO2纯度的影响结果见图 1。从图 1可知,随着 H2O2用量增加,CaO2的含量增大。H2O2用量增加到 180 g时,再增加用量,所得到的 CaO2的含量基本变化不大。由于Ca(OH)2比 H2O2价廉 ,综合考虑 ,100 g Ca(OH)2配150～180 g H2O2比较合适。

图 1 过氧化氢用量对过氧化钙纯度的影响

2.2 氯化铵用量的确定

Ca(OH)2用量为 100 g,H2O2用量为 150 g,稳定剂的用量为 6 g时,NH4Cl用量对 CaO2纯度的影响结果见图 2。从图 2可以看出,随着氯化铵用量的增加,过氧化钙的含量也相应地增加,NH4Cl用量为30 g时,过氧化钙质量分数为 65%左右,达到最大值。随着氯化铵用量继续增加,过量的氯化铵引起体系中杂质含量增加,过氧化钙含量下降。所以确定每 100 g Ca(OH)2配 20～30 g的氯化铵较好。

图 2 氯化铵用量对过氧化钙纯度的影响

2.3 稳定剂用量的影响

由于反应时系统的温度升高,导致 H2O2分解速度增大,将致使 H2O2利用率下降,一般采用低温有利于反应进行,但由于低温需要较大的冷冻量,因此从经济角度考虑,采用在常温条件下加入稳定剂的方法来提高产量及产品纯度。

Ca(OH)2用量为 100 g,H2O2用量为 150 g,NH4Cl用量为30 g时,控制反应温度为15～25℃,改变磷酸盐稳定剂的加入量,实验结果如图 3所示。由图 3可知,稳定剂加入量过少则 H2O2易发生分解,影响反应产物的收率,不足以稳定反应;稳定剂加入量过多,反应中杂质量增加,也会影响过氧化钙的纯度。稳定剂用量为 6～8 g时,CaO2产量及纯度处在较优水平。

图 3 稳定剂用量对过氧化钙纯度的影响

3 应用

3.1 应用试验原料

金矿原料是来自双旗山金矿的多金属矿,含金量 1～2 g/t,主要金属矿物是黄铁矿和毒砂。

3.2 反应原理

浸金过程中主要反应为[3]:

3.3 应用试验方法

将试样粉碎至粒度为 75μm粒子质量分数为90%,按液固质量比为 3∶1加入自来水,然后加入辅助浸金剂、氰化物,再用 NaOH调节 pH为 10～11,在浸出槽中进行浸出,至所需的时间后,过滤、洗涤、干燥。

采用压缩空气、过氧化氢、过氧化钙进行浸出时间的试验对比,结果如表 1。由表 1可知,采用不同的供氧方式,其浸出速度是不同的,采用 H2O2或CaO2比通空气缩短 8 h。

表 1 试验数据

长期以来,人们一直利用向矿浆通入压缩空气的办法来实现供氧,但由于空气中氧从气相转入液相的速度很慢,再加上进入液相的氧还需在黏稠的矿浆中扩散到矿石中的金粒表面参加反应,该浸出过程的动力学很缓慢,因而传统氰化法中金的溶解速度较慢、浸出率较低。

反应 (7)的速度较反应 (6)快得多,因而能提高金的浸出速度。从表 1还可以看出,用 H2O2或CaO2作助浸剂时还可以降低氰化物的用量。

H2O2是一种强的氧化剂,它除了氧化金元素之外,还能氧化氰化物,在某些金粒表面形成一层钝态氧化膜,此外,H2O2在溶液中易分解,而 CaO2在高pH下较稳定,在溶液中是通过水解而产生活性氧参与浸金反应,活性氧的释放是均衡而缓慢的,因而具有缓和的氧化作用,比 H2O2的副反应少。由此可见,用 CaO2作助浸剂,可以提高金的浸出率并能降低助浸剂和氰化物的用量。

4 结论

1)本实验制备过氧化钙的最佳反应条件是:温度控制为 15～25℃,100 g氢氧化钙配 150～180 g过氧化氢 (质量分数为 27%)、20～30 g氯化铵 (纯度为 99%)、6～8 g磷酸盐稳定剂。2)采用双桨叶与盘式干燥机两级干燥,可减少物料在湿态下的活性氧损失,CaO2质量分数达到 60%以上,双氧水利用率≥70%,各项指标均达到了企业的标准。3)应用过氧化剂能显著提高金的浸出率,降低氰化物消耗,提高金的浸出速度。在同一研究中,使用过氧化钙可节约氰化物近 30%,可提高选矿厂的回收率,减小浸出率波动幅度,可提高选矿厂的经济效益。

[1] 梅允福.过氧化钙的制造和应用[J].福建化工,2000(2):3-5.

[2] 吴莉莉,李群芳.过氧化钙的碘量分析法[J].西南民族学院学报:自然科学版,2000,26(l):105-107.

[3] 童雄,钱鑫.氧化剂提高金氰化浸出率的热力学判据研究[J].有色金属,1996,48(3):75-78.

Industrial preparation of calcium peroxide and its application in gold leaching

Liu Yaxiong
(Fujian W anqi Non-M etallicM aterials Co.,Ltd.,Quanzhou,362500,China)

Through adding a new phosphate stabilizer,calcium peroxide was synthesized and studied in liquid phase at room temperature.Influences of the factors,such as mixture ratio of raw materials,temperature,and dosage of stabilizer on the yield and purity of calcium peroxide product,were discussed.By adopting two-stage dryingwith double-blade and tray driers,active oxygen loss of raw materials in wet state can be reduced,the mass fraction of calcium peroxide reached more than 60%,and the utilization rate of hydrogen peroxide was over 70%.Calcium peroxide produced by thismethod was applied in cyanide leaching of gold ore.Experiment results showed that the leaching time and reagent consumption can be reduced and gold recovery can be improved obviously.Under the same conditions,calcium peroxide can save cyanide nearly 30%.

calcium peroxide;cyanide leaching;gold ore

TQ132.32

A

1006-4990(2010)01-0041-03

2009-07-17

刘亚雄 (1970— ),男,工科学士,工程师,主要研究纳米碳酸钙和重钙的生产与应用。

联系方式:liuyx222@163.com