炭浆提金工艺粉炭的控制与高效回收

2022-11-04胡诗彤

现代矿业 2022年10期

胡诗彤

（江西三和金业有限公司）

江西三和金业有限公司始建于2004年，采用先进的生物氧化—炭浸法提金工艺，目前日处理金精矿约150 t，年产黄金约4 t。公司炭浸工艺流程的氧化渣Au品位高达100 g/t左右，载金炭品位高达4 kg/t，炭浸生产过程中载金炭的磨损无法避免，这部分炭Au品位较高，若不加以严格控制回收，会造成金属损失，极大地影响企业的经济效益。

炭损主要存在于浸吸流程、解吸电解、炭再生等环节，针对炭损造成金属流失的状况，采取必要措施降低炭损、加强碎粉炭收集很有必要。

1 粉炭的产生

1.1 浸吸流程中的粉炭

三和公司炭浸工艺流程处理能力约100 t/d，主要采用1段预浸加7段浸吸，整个浸吸过程在7个φ6 m×6.5 m的供风搅拌槽中进行，浸吸时间为100 h，底炭密度高达35 g/L，采用国产椰壳黄金吸附炭，此类吸附炭由于形状不一，新购的炭大多附有部分炭粉末，大颗粒炭上也有尖锐的棱角，新炭由浸出末槽加入，流程中的活性炭停留一段时间后由末槽逆向逐槽串至首槽并提出，载金炭Au品位高达4 000 g/t，载金炭通过提炭振动筛提出后储存至解吸炭储罐，由水力输送至新电解车间，氰化尾矿经安全筛回收粉炭。在整个搅拌浸出过程中由于活性炭之间、炭粒与矿石颗粒之间、炭与搅拌叶轮之间均存在一定的磨、擦，此外串炭过程中炭与管路、阀门处的摩擦同样造成炭的损伤，形成粉炭［1-3］。

1.2 解吸电解中的粉炭

三和公司对炭浸工艺中产生的载金炭采用高温、高压无氰解吸电解方式处理，每批次处理载金炭3 t，载金炭在浓度为5%的片碱溶液和5%的解吸助剂组成的解吸液中110℃低温循环解吸2 h、高温循环解吸12 h，使载金炭内的金以离子态转移到解吸液中，解吸后的贫炭Au品位小于150 g/t。在高温、高压解吸电解过程中，炭解吸分批次进行，每批炭都需要经过酸洗、装柱、解吸、放柱等工序。炭在整个工艺过程中由于压力水的作用，使炭与炭、炭与管道壁、炭与水之间产生摩擦，对炭造成磨蚀，产生一部分粉末炭；另外，在高温、高压解吸电解过程中，由于放柱时突然卸压，容易使炭粒表面破裂，同时炭粒内部吸附的水分突然汽化，将一部分炭表面成分剥离下来，形成炭粉末或细粒炭，这些粉末经过炭床的过滤，放柱时被筛分出来，形成粉炭［4-5］。

1.3 炭再生流程中的粉炭

三和公司对炭的湿法再生是对解吸后的贫炭采用浓度5%的稀硝酸进行酸洗，以达到去除贫炭内杂质及表面钙化层，进而提高活性炭吸附性能的过程。火法再生采取卧式电加热回转窑，贫炭湿式进料、在750～850℃高温下进行火法再生，再生后的活性炭吸附碘值可达800～1 000 mg/g，大大提高了炭的吸附活性，提高了炭的吸附效率。该火法再生工艺具有自动化程度高、处理能力大、活性炭磨损轻、吸附碘值恢复率高等特点，但湿法再生过程中的强酸会严重影响炭的强度，产生粉炭，造成炭损失。而火法再生在高温、水蒸气汽化以及后续水萃或自然冷却等环节会产生较大的炭损耗［6-7］。

2 减少炭损工艺优化

2.1 控制粉炭的产生

2.1.1 优质活性炭的选择

在新炭浸生产线投入使用时，选用进口的3515柱状活性炭替换国产椰壳炭，发挥柱炭的显著特点。

（1）3515柱状活性炭全部呈柱状、粒度均匀、机械强度高、在流程中不易磨损。新柱炭与新椰壳炭水磨对比试验结果见表1。

从表1可以看出，在同等条件下国产椰壳新炭炭损达6.25%，而进口柱状活性炭炭损仅为1.55%，炭损明显降低，主要原因为柱状炭形状规格整齐，无棱角，强度、耐磨等性能指标均较高，因此，选用进口3515柱状活性炭替换国产椰壳炭，可实现从源头降低炭损的目的。

（2）进口3515柱状活性炭吸附碘值高达1 046 mg/g，表明该炭比表面积大、微孔发达、吸附能力强、载金量大，因而有较高的吸附速度。

由于椰壳炭的吸附率和吸附容量较柱炭小，需要高的底炭密度才能满足流程需求，但是高底炭密度会加大炭损，为此，在充分利用上述柱炭优点的基础上，公司将炭浸系统当中的底炭密度由原来耶壳炭的30～35 g/L降至目前柱炭的15 g/L，通过优化底炭密度，降低流程中活性炭的总量，从源头上减少因高底炭密度机械搅拌造成的炭损。

2.1.2 新炭预处理

对于新购进的活性炭，大多附有部分炭粉末，而大颗粒炭上也有尖锐的棱角。因此，为避免或减少炭粉末的产生，从而减少金属损失，在活性炭投入流程前需进行预处理。公司的预处理是在电解解析后液搅拌吸附槽内进行，一方面以一定的线速度、炭浓度进行搅拌，以磨去新活性炭的棱角，洗去活性炭表面吸附的炭粉末；另一方面对电解解析后液金进行搅拌吸附预先回收，该方法不仅提高了新炭耐磨损度，而且实现了电解废液金的充分回收，具有良好的实施效果。

2.1.3 提炭过程优化

在载金炭提炭过程中，公司采用筛孔为32目的筛网进行炭浆分离，载金炭分离筛筛孔尺寸小于吸附系统的级间筛孔（24目），该措施既可使全部矿浆返回吸附作业，确保载金炭的干净，又能最大限度地将细粒载金炭留在解析作业，防止细炭返回吸附作业随矿浆流失。

2.2 粉炭的收集

2.2.1 炭浸尾矿中收集粉炭

在炭浸流程后应用碎炭安全筛+检查筛回收系统，安全筛为筛孔50目的卷筒筛，检查筛为筛孔60目的直线振动筛，检查筛回收安全筛筛下更细粒的碎炭，同时对安全筛筛网出现破损等状况时进入筛下的碎炭进行回收，起到双保险的作用。

2.2.2 解析贫炭中收集粉炭

由于解析炭在解析过程中没有经过专业筛网的过筛洗涤，为进一步回收酸洗后或火法再生后的细粒粉炭，公司在再生炭加入炭浸流程前采用筛孔为50目的直线振动筛进行2次洗炭作业，此举不仅能回收超细粒粉炭，更能回收粘附在贫炭中的高品位金泥，从而避免金随氰化尾渣流失。

2.2.3 火法再生粉炭的收集

炭浸工艺中的炭火法再生是造成炭损的另一个主要工序，对此，公司采用炭筛分+粉炭压滤+液吸附联合回收工艺，形成一套完善的回收系统。再生后的炭进入双层直线筛，上层筛筛上经充分洗涤后返回炭浸流程；下层筛筛上为碎炭，直接装包；筛下粉炭进入压滤系统以滤饼形式回收，压滤液进入炭吸附系统，吸附后液Au品位控制在0.02 mg/L以下。

2.2.4 载金炭解吸、输送粉炭的收集

除炭浸、炭再生流程产生碎粉炭外，在载金炭的解吸、水力输送等过程中仍有粉炭产生，此类粉炭含金约8 000 g/t、含银约15 000 g/t。公司原处理方式为短时间沉淀，定时回收的沉淀物直接作为含金物料外销，但该系统存在沉淀不充分情况，因而存在粉炭流失情况。公司完善了电解废水四级沉淀+二段吸附系统，四级沉淀总体积达500 m3，静态沉降时间达6 d，大大提高了粉炭沉降效果；经过充分沉淀的废水进入二段吸附系统（每段10个吸附柱），吸附后液Au品位降至0.02 mg/L以下。

2.3 粉炭多段浸出法提金

三和金业生物氧化产生的氧化渣采用炭浸—解析电解工艺，在载金炭的解吸电解、水力输送等过程中有大量的粉炭产生，上述粉炭收集系统所收集的粉炭原处理工艺为焙烧—熔炼，此方法成本高、回收率低。针对上述情况，公司组织技术人员开展解析电解系统粉炭回收技术攻关，试验研究表明，采用多段炭浸法能有效提出电解粉炭中的金，回收率达98.93%，且处理成本低。

2.3.1 工艺原理

活性炭的吸附过程主要包括Au（CN）-在活性炭颗粒外模的外扩散、Au（CN）-在活性炭颗粒微孔内的内扩散、Au（CN）-在活性炭孔隙表面上吸附3步，Au（CN）-在活性炭孔隙表面的吸附速度很快，因此很快在孔隙表面达到吸附平衡，总的吸附速度取决于前两步。在上述理论基础上，公司开发了多段炭浸工艺，根据粉炭的性质，采取多段浸出法，在浸出过程中使用高吸附性能的炭，与粉炭形成竞争吸附，载金炭在浸出槽中停留短暂时间后（试验与经验表明，粉炭在浸出槽中吸附性能下降较快）提出载金炭，同时重新补加高吸附性炭继续浸出，直至粉炭再浸率低于3%再结束浸出，粉炭浸渣Au品位可降低至100 g/t以下。

2.3.2 工艺流程

三和公司采用多段炭浸工艺，载金炭Au品位高达4 kg/t，采用公司现有成套解析电解设备进行解析，解析后获得的电积金泥送往精炼室，采用湿法冶炼工艺提取黄金，采用盐酸对电积金泥除杂，除杂后的金泥采用常规王水浸出，贵液采用亚硫酸钠还原获得高纯度的金粉，继续采用中频炉熔炼，最终获得成品合质金，粉炭中金的回收工艺流程见图1。

2.3.3 实施效果

三和公司采用上述方法完善工艺，2019—2021年粉炭回收量及金回收量统计结果见表2。