含硫砷金精矿双层球团无污染焙烧的基础研究

论文摘要

目前,难处理金矿的金储量占世界金储量的60%,但由于利用率低,其金产量仅占世界金产量的6%,如何提高难处理金矿的金产量是今后提金的重要研究方向。在难处理金矿资源中,含硫砷金矿占1/3以上,黄铁矿和砷黄铁矿是含硫砷金矿中主要的载金矿物,金以超微细粒包裹在这两种金属硫化矿石中,直接氰化浸金效果极差。多种预处理方法已经被用来处理此类难处理金矿,但最有效的还是传统焙烧法,但此法存在严重的环境污染问题。随后提出的固化焙烧法也存在诸多问题。针对一般焙烧法存在的不足,本研究提出双层球团焙烧法,以含硫砷金矿为研究对象,分别用压团和造球法制备出双层球团,主要研究其在消石灰包裹情况下的硫砷脱除和固化的规律,并运用XRD技术来研究产物的物相变化。有氧气存在的情况下,黄铁矿和砷黄铁矿除了有其自身的分解反应以外,也可以通过氧化分解反应途径进行分解,并且很可能主要依靠氧化反应进行分解过程。硫化物都存在对应的硫化物着火温度即氧化反应就能够激烈地自发进行时的最低温度,硫化物一旦达到其着火温度时,氧化分解过程速率明显加快。氧化焙烧过程中,要避免产生欠烧和过烧(出现固结)的现象,同时也要避免砷酸铁与硫酸亚铁等物质的出现,不过,在本试验中,砷酸铁与硫酸亚铁等物质没有动力学上形成的条件。焙烧过程中可能出现的硫砷挥发物与消石灰的反应AGθ都为负,说明固化反应在理想热力学条件下都可以发生。压团双层球团的焙烧研究中,低温下脱硫脱砷和固硫固砷过程均属于化学反应控制,温度升高,化学反应速率加快,700℃可能产生部分熔融。固化剂用量主要影响焙烧中传热传质过程。随着焙烧时间的增加,硫砷的脱除与固化率越高,不过脱硫过程明显要比脱砷过程要慢。最佳焙烧参数为：温度为600℃、固化剂用量为6g与焙烧时间为3h,砷的脱除率和固化率可以达到95.91%和98.95%,而硫的脱除率和固化率可以达到97.19%和97.90%；而且此时含硫砷金矿中的黄铁矿和砷黄铁矿完全转变成赤铁矿,硫砷固化产物则主要为硫酸钙、砷酸钙和亚硫酸钙。造球双层球团的焙烧研究中,随着温度的上升,硫砷的脱除率及固化率均变大,但是脱硫率相比较压团双层球团的温度条件来说,明显偏低,主要是因为包裹太紧密导致02进入的阻力变大。随着时间的加长,硫砷的脱除与固化率也都在升高,类似于压团双层球团的时间条件规律。此时的最佳参数为：600℃,3h。此时砷的脱除和固化率为89.49%,固砷率达到94.74%；硫的脱除和固化率为86.47%与98.29%。另外我们还认为固结现象的出现与FeS有关。通过对挥发物的XRD分析,含硫砷金矿在焙烧时确实产生了硫砷化合物。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 金的性质及用途
• 1.1.1 金的机械物理性质
• 1.1.2 金的地球化学性质
• 1.1.3 金的用途
• 1.2 金矿资源状况
• 1.2.1 世界金矿资源概述
• 1.2.2 我国金矿资源概述
• 1.3 难处理金矿
• 1.3.1 难处理金矿概述
• 1.3.2 含硫砷难处理金矿
• 1.4 含硫砷难处理金矿的预处理方法
• 1.5 本课题提出的目的及意义
• 第二章 含硫砷金矿物理化学性能及研究方法
• 2.1 金精矿中元素及物相分析
• 2.1.1 元素分析
• 2.1.2 XRD分析（X射线衍射分析）
• 2.1.3 主要元素的化学物相分析
• 2.2 金精矿原料性能
• 2.2.1 金精矿的粒度组成
• 2.2.2 金精矿的成球性能
• 2.3 试验装置及研究方法
• 2.3.1 试验装置
• 2.3.2 研究方法
• 2.3.3 产物分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 含硫砷金矿双层球团焙烧的热力学基础
• 3.1 主要载金矿物氧化焙烧热力学
• 2）氧化焙烧热力学'>3.1.1 黄铁矿（FeS₂）氧化焙烧热力学
• 3.1.2 砷黄铁矿（FeAsS）氧化焙烧热力学
• 3.2 包裹层固化硫砷的热力学
• 3.3 本章小结
• 第四章 含硫砷金矿压团双层球团的研究
• 4.1 压团法制备双层球团
• 4.1.1 压团法制备金精矿球核
• 4.1.2 金精矿球核的包裹
• 4.2 压团双层球团焙烧试验
• 4.2.1 温度对硫砷脱除及固化的影响
• 4.2.2 固化剂用量对硫砷脱除及固化的影响
• 4.2.3 焙烧时间硫砷脱除及固化的影响
• 4.3 本章小结
• 第五章 含硫砷金矿造球双层球团的研究
• 5.1 造球用金精矿原料物理化学性能
• 5.1.1 元素分析
• 5.1.2 XRD分析
• 5.1.3 主要元素的化学物相分析
• 5.1.4 金精矿原料物理性质
• 5.2 造球双层球团焙烧试验
• 5.2.1 温度对硫砷脱除及固化的影响
• 5.2.2 时间对硫砷脱除及固化的影响
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间主要研究成果