高銅礦濕法冶金全流程過程檢測分析

楊全濤，曹海宙，萬 孟

（浙江遂昌匯金有色金屬有限公司，浙江 麗水 323300）

目前資源緊張已經成為困擾世界各國的難題，嚴重阻礙著經濟的發展，其中礦產資源屬于重要的戰略物資，占據關鍵地位。一方面，工業化進程的加快將礦產資源的開發利用推向了一個全新的高度，隨之而來的就是高品位礦石儲藏量的減少，黃金是最典型的代表，金價一路攀上就是最直接的體現；另一方面，低品位礦石像銅礦等開發利用程度較低，造成了資源的嚴重浪費。

1 濕法冶金全過程檢測的綜合概述

1.1 濕法冶金的先進性以及發展現狀

濕法冶金工藝是一種新興的技術，流程相對比較復雜，和傳統冶煉手段相比優勢明顯，因此推廣以來深受業界的追捧，應用較為廣泛。濕法冶金主要借助的是液態溶劑實現對黃金的提取，液態溶劑可以分為兩種，一種是無機水溶劑；還有另一種是有機溶劑。主要原理是通過礦石浸出、礦石分離以及金屬提取等步驟，將需要的金屬分離出來，并在此基礎上再經過打磨、脫水調漿以及壓濾洗滌等眾多環節，達到冶金的目的。從以往的經驗來看，濕法冶金技術即使面對較為復雜的礦石或者是低品位礦石都可以輕松處理，將其中有用的物質提取出來，從而提高礦藏的利用率。與此同時，濕法冶金還是一種比較環保的冶金工藝，除了高利用率之外，在環境保護方面作用比較明顯，基于這樣的情況，近年來，濕法冶金得到了實質性的發展，并取得了大規模的推廣。其實在國外，濕法冶金技術相對比較成熟，許多低品位礦石得到了很好的利用，但是在中國濕法冶金還處于發展階段，還存在很大的進步空間。目前在國內的濕法冶金還無法像國外一樣，借助優化控制來全面控制資源消耗，隨著礦物資源尤其是黃金需求量的不斷攀升，單純憑借改進工藝是無法達到增強濕法冶金經濟性的相關要求的。基于這樣的現狀，在可持續發展方針的指引下，為了可以有效發揮低品位礦物資源的巨大價值，掌握濕法冶金的關鍵技術，實現優化控制已經成為目前最需解決的首要問題。

1.2 濕法冶金全過程檢測的必要性

濕法冶金在實際的生產環節，會伴隨大量的數據產生，這些數據都可以統一歸屬于運行信息數據，主要包括溫度、pH 值等一些運行參數，為了可以確保濕法冶金的實際應用效果，實現全流程的優化控制，首先需要對這些數據進行科學有效的收集，并在此基礎上充分利用數據信息，最終達到生產環節全過程監測的主要目的。通過全過程檢測可以不斷優化冶金工藝流程，并為相關決策提供可靠依據，從而提升濕法冶金的技術水平，為智能化運行奠定基礎。

2 濕法冶金全流程檢測的內容

濕法冶金工藝相對比較復雜，涉及到的內容比較多，工藝全流程主要包括了磨礦、浮選、置換、洗滌等典型工藝。在選礦階段，要結合實際的黃金品位高低，將礦石分為不同的等級，等級劃分是按照硫成分的具體含量來作為標準的，分別是低、高硫礦以及本文重點介紹的高銅礦。根據礦石的天然成分，將其按照不同的流程進行處理，針對低硫礦要通過碳吸附氰化的方法，而高硫礦則要經過置換流程，高銅礦作為三者中品位相對較高的礦石，要經過高品位氰化浸出，這里值得注意的是，高銅礦想要達到理想的處理效果，需要經過兩次浸出和洗滌，才可以將成分完全過濾干凈。本文將以高銅礦為例，重點介紹冶金全流程的檢測手段，因為高銅礦與其他兩種礦石相比，產金量是最多的，是一條非常重要的生產線。

2.1 浸出工藝流程

浸出是濕法冶金比較重要的一個步驟，主要借助溶液來完成有價金屬的提取，使其從固體物料中分離出來，這樣的過程就是浸出工藝的具體流程。在此過程中經常伴隨化學反應，因此浸出工藝也被看作是基本單元操作。濕法冶金主要是通過氰化浸出的原理，先將粒度和溶液進行充分混合，將其調配成礦漿，在此環節中一定要注意礦漿的濃度，最好以25%～30%為宜。當礦漿調配好之后，需要向其中添加一定比例的氰化鈉，在此基礎上充入空氣，讓添加劑和金屬充分接觸并發生化學反應，最終可以得到金氰離子。在浸出階段，氰化鈉是重要介質，是氰化浸出金之所以會實現的重要反應試劑，因此在氰化鈉的選擇上一定要科學嚴謹，并且注重氰化鈉的使用量，確保反應可以足夠充分[1]。而在整個過程中，空氣的補充也是十分關鍵的，其主要作用是 為了提供攪拌動力以及確保氧化還原電位充足，通過這樣的方法，來加快反應速度，推進反應進行。除此之外，在浸出階段為了有效避免氰化鈉產生水解現象，進而釋放出大量的氰化氫，這種氣體是含有極大毒素的，如果不能進行有效控制，將會危及人身安全，所以在實際的操作過程，一定要加強這方面的保護，參照以往的經驗，通過加入石灰漿，可以將礦漿pH 值控制在11左右，從而避免有害氣體的生成。金氰化浸出反應式，可以用以下形式表示：

金礦中銅成分極易和氰化物發生反應得到銅氰絡合物，這樣會在一定程度上增加氰化物的過分消耗。另外，最終生成的銅氰絡合物會阻礙溶解速度，影響降低浸出率。為了有效解決這一問題，前文已經提到高銅礦需要進行兩次浸出操作，以此來達到可以最大程度實現金回收的目的。在濕法冶金的全流程中，兩次浸出分別匹配四個浸出槽，在擺放上要呈現由高至低的順序，這樣擺放可以讓礦漿按照由高至低的順序自然溢流[2]。在實際的浸出過程中，需要將氰化鈉分別加入浸出槽中，并通入空氣。

2.2 壓濾洗滌工藝

壓濾洗滌也是濕法冶金的關鍵步驟和重要環節，在具體的操作階段，氰化浸出作業要完成兩次浸出程序，才能夠最大程度實現金回收。其中一浸作業后，為了可以將得到的金氰離子第一時間分離出去，避免金氰離子的堆積，需要借助壓濾機來實現，將浸出作業完成后的礦漿，通過壓濾機完成貴液和礦漿的全部分離，這個過程叫做一洗。當一洗作業結束后，濾餅由渣漿泵抽入再次攪拌溶金，當第二次浸出作業完成后，將浸出礦漿重新抽入壓濾機（和第一臺壓濾機要合理區分開）完成二次分離。這里要特別強調，一洗作業和二洗作業得到的貴液就可以作為黃金的主要提取原液，被送去置換提金，除了一部分貴液之外，還會有一些礦渣存在，這些礦渣不易發生溶解，可以將其送到金屬分離環節繼續加工[3]。就目前的情況來看，立式壓濾機在濕法冶金中比較常見，在全流程管理中要確保壓濾機的性能和運行狀態，定期對設備進行維護，雖然立式壓濾機處理量小，但是在洗滌效率方面表現比較優越，其中機型19 使用較多，效果也比較理想。

2.3 置換過程工藝

置換過程是濕法冶金的最后一道工序，通常在氰化法提金完成后，就要考慮選擇合適的金回收方法，目前金回收的方法比較多，例如：電解法以及吸附法等，本文將重點討論鋅粉置換還原技術。鋅粉置換的方法是建立在鋅絲置換沉積的理論基礎上慢慢發展起來的，在濕法冶金中占據重要地位，是比較重要的提金手段。鋅粉置換沉淀技術主要是依靠電化學反應，將含金氰化液中加入適量的鋅粉，其化學反應式如下。

關于鋅粉置換也是由多種工藝組成，包括凈化、脫氧等，以及最后的鋅粉置換。在實際工作中需要嚴格遵循具體的工藝流程，掌握每道工序的關鍵步驟和相關操作規程，每道工序都是必不可少的，例如：貴液凈化。凈化的主要目的是為了確保沉降率，通過礦漿浸出以及壓濾洗滌作業后，在最終得到的貴液中依然會存在少量礦泥，這種懸浮顆粒會污染鋅粉，加快鋅粉消耗，從而使沉淀率大幅度下降。而通過凈化可以將貴液中難以分解的顆粒物澄清掉，可以從源頭避免大量顆粒物進入置換環節，防止其對置換效果產生影響，最終損害金泥品質[4]。在實際的冶金制作中，懸浮物越少，則代表冶金效果越理想。

3 具體檢測方法的應用

隨著金礦資源的日益緊缺，黃金需求量的逐年增加，濕法冶金技術得到了長足的發展，與之相關的研究越來越多。但是因為濕法冶金相對比較復雜，想要達到理想的冶金效果需要一定的技術支持，并且嚴格控制工藝流程，確保每一個環節的準確無誤，才能實現高品位金的回收。并且濕法冶金涉及到的設備類型眾多，在整個操作流程存在諸多變量，并且變量間強耦合關系復雜，很多特性會因為生產條件的改變而發生本質性的變化。與此同時，極易受到原料以及工況等因素的影響，不確定因素普遍存在，機理模型很難建立。針對這樣的情況，PCA 方法得到了廣泛的應用，可以進一步提高全流程檢測水平。

3.1 PCA方法的原理

PCA 方法是一種比較先進的建模方法，在建立模型時，不需要借助過程機理知識，單純依靠工況歷史數據，就可以實現冶金過程的全方位檢測。在實際的應用中，要深入挖掘生產過程中的有用信息，并進行科學有效分析和充分利用，將信息的最大價值體現出來。與此同時，采用PCA 建模的方法還可以在一定程度上剔除冗余信息，數據維數也因此可以得到有效的控制，并且將運行狀態直接呈現出來，顯示在監測圖中，這樣就可以一目了然掌握濕法冶金的全流程，并對每一個環節進行相應的質量控制與檢測，由于PCA 方法的便捷性與可靠性，近幾年越來越得到大家的青睞，在多個生產過程中表現出色。

PCA 方法的主要實現過程如下：二維數據矩陣X 作為主成分分析的針對對象，經過分析，矩陣X 可以被分解為多個不同的子空間。

3.2 PCA方法遵循的原則

濕法冶金在整個實施過程中存在多個關聯子過程，并且這些子過程都是相互依存的，想要實現全流程檢測不僅要控制整個運行狀態，其中的各子過程也要加強管理，并且以此作為基本前提，通過科學有效的計算，找到各子過程存在的內在聯系以及子過程和整體運行狀態的聯系，梳理出關系網。借助關系網就可以實現濕法冶金的動態管理以及全流程監測。不但如此，還可以借助內在關系為故障診斷提供依據，時刻保持冶金工藝的最佳狀態，確保冶金的效率和質量，同時為各子過程的全力配合和協調發展奠定基礎。在整個系統中，主成分個數至關重要，直接決定了監測性能。因此主成分個數的確定必須要秉持一定的原則，在實際的生產過程中，監測數據一般都會存在一定的噪聲，將這些噪聲去除掉就意味著不僅對噪聲進行了有效過濾，還可以控制數據空間維數，以此來提高建模的精準性。如果在這個階段選用的主成分在數量上過少就有可能引發過程數據出現丟失情況，導致模型誤差變大；如果個數過多那么其中難免會夾雜數據噪聲，從而增加診斷的復雜性。

4 結論

綜上所述，濕法冶金因為其顯著的優勢，目前被廣泛應用，與傳統冶金技術相比，具有高效和環保的特征，深受大家的追捧。但是因為高銅礦采用濕法冶金，其工藝流程比較復雜，為了保證冶金的實際效果，實現全流程檢測是十分必要的。