难选冶金矿石的微波预处理

论文摘要

黄金是一种独特的金属,与国民经济和人们的日常生活息息相关,需求量不断增大。但随着黄金资源的开发利用,世界上易选冶的黄金矿石资源愈来愈少,人们逐渐转向利用难处理的金矿资源。近年来,黄金价格持续走高,给难处理的黄金资源带来了机遇,使之逐渐成为提金的主要原料。难选冶金矿石中的金占全世界黄金储量的60%。除南非外,世界上大多数国家的金产自热液型矿床,组成复杂,从难选冶金矿石中提金被认为是“举世公认的难题”。本文以难选冶金矿石中具有代表性的含硫金精矿和含砷碳金精矿为原料,研究了微波预处理对其选冶特性的影响,并在升温的基础上,研究了物料中硫、砷、碳随温度的变化规律,以期得到易于氰化的合格金精矿,通过对反应过程的检测,得到了金精矿在微波中的反应机理。主要研究成果如下：1)本研究依据矩形谐振腔的谐振频率和谐振波长,运用正交极化方式自行研制了三馈口的矩形微波反应器,使电磁场在微波腔体内分布更均匀、更合理,消除了利用普通微波炉改装出现的电磁场分布不均现象,并在微波反应器外设计了预加热装置和气体回收装置,内部可通入保护气体,可使微波腔体内的物料在无氧状态下进行反应。2)运用热力学理论、电磁场理论、化学反应碰撞理论、动力学理论探讨分析了微波能够促进和强化化学反应进行的原因。3)在试验过程中通入保护气体,可控制金精矿中的硫和砷不与空气中的氧反应,避免了SO2和As2O3有毒有害气体的产生。4)微波场中金精矿的升温速率随微波功率和矿量的不同而变化,在微波功率一定时,随矿量的增加升温速率降低；在矿量一定时,随微波功率的增大升温速率提高,并呈现出不同的升温速率区段。5)可采用微波场外加热的方式对金精矿进行预热,在生产中可利用微波反应的余热对物料进行预热；采用传统加热方式和微波加热方式相结合的方法,金精矿中的硫、砷等去除率更高,可使反应更迅速彻底,金的浸出率更高,而且采用微波加热的方式可降低反应的温度。6)通过微波加热试验得到物料中硫、砷、碳的含量变化数据,利用试验数据进行曲线拟合,得到各反应的反应模型。由于在不同的温度区段物料发生不同的化学反应,因此同一种物料在不同的温度区间具有不同的反应模型。7)利用微波对难选冶金矿石进行预处理后金精矿氰化试验结果表明,经过微波处理后的金精矿,金的浸出率比未经过微波处理的同一金精矿高,尤其是含砷碳金精矿,浸出率提高了67.56个百分点。氰化钠用量降低幅度很大,分别是占未用微波处理时的33.33%和31.25%,说明利用微波处理难选冶金精矿是可行的。8)研究结果表明在微波场中,含硫金精矿在270-430℃时黄铁矿反应生成磁黄铁矿和单质硫,在430-650℃时磁黄铁矿生成单质铁和硫;含砷碳金精矿在200-320℃时毒砂反应生成硫化亚铁和单质砷,270-430℃时黄铁矿反应生成磁黄铁矿和单质硫,400-650℃时硫化亚铁生成单质铁和硫,430-650℃时磁黄铁矿生成单质铁和硫,640-700℃时碳与空气中的氧反应生成二氧化碳。本研究成果对难选冶金矿石资源的高效开发与利用具有一定的指导意义。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 金矿石的回收工艺
• 1.2.1 重选法
• 1.2.2 浮选法
• 1.2.3 氰化法
• 1.2.4 非氰化法
• 1.2.4.1 硫脲法
• 1.2.4.2 硫代硫酸盐法
• 1.2.4.3 氯化法
• 1.3 难选冶金矿石及微波技术的国内外研究现状
• 1.3.1 难选冶金矿石的预处理现状
• 1.3.1.1 焙烧氧化法
• 1.3.1.2 加压氧化法
• 1.3.1.3 常压氧化法
• 1.3.1.4 细菌氧化法
• 1.3.1.5 硝酸氧化催化法
• 1.3.1.6 机械活化强化法
• 1.3.1.7 微波焙烧法
• 1.3.1.8 常压酸处理法
• 1.3.1.9 其他的预处理方法
• 1.3.2 微波应用研究现状
• 1.3.2.1 碎矿
• 1.3.2.2 磨矿
• 1.3.2.3 浮选
• 1.3.2.4 磁选
• 1.3.2.5 浸出
• 1.3.2.6 还原
• 1.3.2.7 矿石预处理
• 1.3.2.8 熔炼
• 1.3.2.9 干燥脱水
• 1.3.2.10 活性炭处理
• 1.3.2.11 矿物分解
• 1.3.2.12 废弃物处理
• 1.3.2.13 非金属矿物处理
• 1.4 本研究的意义、目的和主要内容
• 1.4.1 研究的意义和目的
• 1.4.2 主要研究内容
• 1.4.2.1 矿石性质的研究
• 1.4.2.2 有氧与无氧焙烧
• 第二章 微波理论基础及微波反应系统研制
• 2.1 微波理论基础
• 2.1.1 电磁波谱
• 2.1.2 微波性质
• 2.1.3 微波与物质的相互作用
• 2.1.3.1 微波与物质的作用
• 2.1.3.2 微波对物质的作用形式
• 2.1.4 微波加热的特点
• 2.2 微波反应系统的研制
• 2.2.1 微波反应器的研究现状
• 2.2.2 微波反应器腔体构造
• 2.2.2.1 腔体尺寸设计
• 2.2.2.2 功率馈口的选择
• 2.2.3 温度测量
• 2.2.4 进出气口的设计
• 2.2.5 预热装置的设计
• 2.2.6 冷却装置的设计
• 2.2.7 回收装置的设计
• 2.2.8 其它部分的设计
• 第三章 原料、试验设备及研究方法
• 3.1 试验物料的选用
• 3.2 试验物料的性质
• 3.2.1 试验物料
• 3.2.2 物料中主要硫化物的工艺矿物学
• 3.2.2.1 黄铁矿
• 3.2.2.2 毒砂
• 3.3 试验设备
• 3.4 试验方案
• 3.5 试验过程
• 3.6 分析测试
• 第四章 金精矿在微波场中的特性研究
• 4.1 固体物质在微波场中的升温行为
• 4.1.1 矿物、化合物微波加热特性研究现状
• 4.1.2 微波作用的原理及其影响因素究现状
• 4.2 金精矿在微波场中的升温行为
• 4.2.1 试验方法及试验装置
• 4.2.1.1 试验物料
• 4.2.1.2 试验设备
• 4.2.1.3 温度测量
• 4.2.1.4 试验
• 4.2.2 试验结果及讨论
• 4.2.2.1 微波功率对金精矿升温的影响
• 4.2.2.2 金精矿矿量对其升温的影响
• 4.2.2.3 金精矿含水量对金精矿升温的影响
• 4.2.2.4 外加热源对金精矿升温的影响
• 4.3 金精矿在微波场中的反应行为
• 4.3.1 直接升温时金精矿的反应行为
• 4.3.1.1 含硫金精矿硫的反应行为
• 4.3.1.2 含砷碳金精矿硫砷碳的反应行为
• 4.3.2 外加热源时金精矿的反应行为
• 4.3.2.1 含硫金精矿硫的反应行为
• 4.3.2.2 含砷碳金精矿硫砷碳的反应行为
• 4.4 无保护气体时金精矿在微波场中的试验
• 4.4.1 试验方法及试验装置
• 4.4.2 试验
• 4.5 金精矿氰化试验
• 4.5.1 试验方法及试验装置
• 4.5.2 试验结果与讨论
• 4.5.2.1 含硫金精矿试验结果
• 4.5.2.2 含砷碳金精矿试验结果
• 4.6 小结
• 第五章 微波预处理金精矿的机理分析
• 5.1 微波作用的热力学分析
• 5.2 微波作用效应学分析
• 5.3 微波作用的动力学分析
• 5.4 微波预处理金精矿的机理分析
• 5.4.1 含硫金精矿试验研究
• 5.4.1.1 试验物料
• 5.4.1.2 试验
• 5.4.2 含硫金精矿试验结果及讨论
• 5.4.3 含砷碳金精矿试验研究
• 5.4.3.1 试验物料
• 5.4.3.2 试验
• 5.4.4 含砷碳金精矿试验结果及讨论
• 5.5 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的论文及研究成果
• 作者简历
• 致谢