氰渣閃速還原焙燒綜合利用工業應用

李建政 王軍強 邵淑云

摘要：氰渣屬危險廢物，為了綜合利用氰渣，減少固廢排放，采用閃速還原焙燒綜合利用工藝回收氰渣中的有價元素，并實現工業化應用。氰渣先烘干脫水，經三級預熱后進入還原焙燒反應爐，固氣分離得到的焙燒礦冷卻后炭漿提金銀，浸渣磁選回收鐵。工業應用結果表明：金浸出率66.70 %、銀浸出率54.38 %，鐵精礦鐵品位58.32 %、鐵回收率84.46 %，產率47.96 %，指標良好。該技術是氰渣綜合利用的一條新途徑，經濟效益和環境效益顯著。

關鍵詞：氰渣;閃速還原焙燒;原料烘干;磁選;綜合利用

中圖分類號：TD926.4文獻標志碼：A

文章編號：1001-1277（2020）07-0075-03?doi：10.11792/hj20200716

引?言

金精礦采用焙燒—氰化浸出提取金銀，固液分離后得到紅色的固體廢物即為氰渣，俗稱紅渣。依據2016年版《國家危險廢物名錄》，氰渣為危險廢物，屬于HW33無機氰化物廢物，危險特性為毒性。氰渣含有金、鐵、銀、鉛等有價元素，具有較高的綜合回收價值，是重要的二次資源。氰渣綜合利用途徑主要包括回收有價元素，用作建筑材料、礦山充填料和復墾造田等[1]。研究氰渣綜合處置技術的機構和相關成果很多，但多停留在實驗室研究階段。氰渣傳統處理方式是堆存或填埋，既污染環境又浪費資源。氰渣綜合利用已進入工業試驗或生產階段的企業有：河南中原黃金冶煉廠有限責任公司采用酸浸鐵—濾液凈化—氨法生成鐵紅—浸鐵渣氰化浸金工藝處置氰渣[2]，綜合回收鐵、金、銀;招金礦業新疆星塔礦業有限公司采用混料制粒—鏈篦機干燥—回轉窯氯化揮發—煙氣洗滌—氯化鈣濃縮工藝處置氰渣[3-4]，綜合回收了金、銀、銅、鉛等有色金屬元素。

靈寶金源礦業股份有限公司日處理金精礦650 t，生產工藝為金精礦酸化焙燒—煙氣制酸—焙砂酸浸萃取、電沉積銅—酸浸渣氰化、鋅粉置換，產品有黃金、白銀、陰極銅及硫酸等。生產過程中產生大量的氰渣，采用原料干燥—閃速還原焙燒—焙燒礦冷卻—炭漿提金銀—磁選工藝綜合回收金、銀、鐵等有價金屬，并實現了工業化應用。該工藝的成功應用不僅減少了固廢排放，實現了廢物循環利用，且為企業帶來經濟效益的同時還帶來了環境效益和社會效益。

1?氰渣性質

氰渣樣品取自靈寶金源礦業股份有限公司，氰渣中的有價回收元素包括鐵33.12 %、金1.20 g/t、銀27.96 g/t。氰渣中鐵以赤（褐）鐵礦物為主，占96.89 %，微細粒鐵分布率較高，其中-0.019 mm粒級占43.11 %，磁選分離難度大;大部分金、銀礦物由于被鐵礦物包裹而極難回收。氰渣化學組分分析結果見表1，鐵物相分析結果見表2，氰渣篩析及鐵金屬量分布結果見表3。

2?閃速還原焙燒綜合利用工藝系統

靈寶金源礦業股份有限公司建成了氰渣閃速還原焙燒綜合利用工業試驗項目，設計規模為年處理氰渣5萬t，主要由原料烘干、閃速還原焙燒、焙燒礦冷卻、炭漿提金銀、磁選及輔助生產系統組成。

2.1?原料烘干

氰渣含水率約25 %，因此需要烘干。氰渣經給料機、計量稱及帶式輸送機輸送至錘式烘干機進行烘干，其熱風由熱風爐供給，從錘式烘干機進風口給入，錘式烘干機高速旋轉的轉子將物料打散，熱風將物料烘干，氣流將已經烘干的物料帶至分離室，細顆粒干粉隨后進入旋風收塵器分離，粗顆粒落入錘式烘干機再次破碎，旋風收塵器出口風進入布袋收塵器進一步分離。正常生產中，焙燒系統有部分高溫尾氣（>200 ℃）排出，烘干系統優先使用這部分高溫尾氣作為熱風，其不足時則由熱風爐補充。烘干后的原料通過鏈條輸送機輸送至中間料倉儲存。

原料烘干工藝流程見圖1，主要技術參數及指標：給料量8.0 t/h、原料含水率≤25 %、熱風溫度約550 ℃、尾氣溫度約150 ℃、烘干料含水率<2 %。

2.2?閃速還原焙燒

還原焙燒是指氰渣在適量還原劑及一定的溫度條件下，使其中的Fe2O3還原為Fe3O4[5]。氰渣閃速還原焙燒熱源是發生爐煤氣，煤氣既是物料加熱用的燃料，同時還是鐵礦物的還原劑。閃速還原焙燒工藝由三級預熱、反應爐和固氣分離器組成。貯存于中間料倉的氰渣，由計量給料機準確計量，經螺旋輸送機輸送至斗式提升機，斗式提升機將氰渣輸送至鎖風下料器后給入二級預熱器氣流上升管道，隨熱風進入一級預熱器與熱氣流進行熱交換后，在一級預熱器內實現氣固分離，大部分預熱的氰渣通過翻板閥進入三級預熱器氣流上升管道，隨熱風進入二級預熱器與熱氣流進行熱交換后，通過二級預熱器下面的翻板閥進入固氣分離器氣流上升管道，隨熱風進入三級預熱器進行熱交換，從三級預熱器出來的物料進入反應爐，在反應爐內進行還原反應，反應后的物料隨熱風從反應爐頂部流出，進入固氣分離器，經過焙燒的氰渣從固氣分離器下料口進入冷卻作業。

閃速還原焙燒工藝流程見圖2，主要技術參數和指標：反應爐中CO氣體濃度2.5 %～4.0 %，溫度800 ℃～850 ℃，負壓強200～400 Pa，風速14～16 m/s。焙燒礦質量理論鑒別指標是還原率，為94.7 %～96.5 %。肉眼鑒別氰渣與焙燒礦發現，其顏色由暗紅色轉變成黑色、裂隙較多、脆性增加、易粉碎，具有金屬光澤。

2.3?焙燒礦冷卻

焙燒礦在無氧氣氛下迅速冷卻至300 ℃以下，如果在300 ℃以上的含氧氣氛中冷卻，焙燒生成的Fe3O4將氧化為弱磁性α-Fe2O3，造成回收率降低。焙燒礦從固氣分離器下料管進入焙燒礦冷卻系統。焙燒礦冷卻工藝由礦倉冷卻、螺旋冷卻和水淬冷卻3步組成。

焙燒礦冷卻工藝流程見圖3，主要技術參數和指標：焙燒礦冷卻溫度分別為固氣分離器下料管約850 ℃、礦倉冷卻出口約600 ℃、螺旋冷卻出口約200 ℃、水淬冷卻溫度約80 ℃。

2.4?炭漿提金銀

炭漿提金銀工藝流程由一段浸出、四段吸附組成，產品為載金銀活性炭。浸出前進行焙燒礦制漿，制漿工序和水淬冷卻工序合二為一，采用二級攪拌槽制漿。焙燒礦冷卻后進入炭漿提金銀作業。為充分利用焙燒礦的溫度，根據礦漿濃度要求，調節焙燒礦冷卻溫度，最終控制礦漿溫度穩定在80 ℃左右，實現中溫浸出。浸出劑使用無毒浸金劑代替劇毒的氰化物，實現無氰浸出。貴液中的金、銀用活性炭吸附，采用直線振動篩將活性炭和尾渣分離。

炭漿提金銀工藝主要技術參數和指標：礦漿濃度約40 %，礦漿溫度約80 ℃，浸出劑用量約1 kg/t，浸出時間約24 h，活性炭吸附時間24 h;獲得的浸渣金品位0.40 g/t、銀品位12.75 g/t，金浸出率66.70 %、銀浸出率54.38 %。

2.5?磁?選

磁選系統回收焙燒礦中的強磁性礦物。焙燒礦炭漿提金銀后，產生的浸渣進入磁選作業。磁選前需進行調漿，控制合適的礦漿濃度。磁選工藝流程為三段粗選、粗精礦磨礦、三段精選，最終產品為鐵精礦。

磁選工藝主要技術參數和指標：粗選磁場強度1.91×105～1.60×105 A/m，粗精礦磨礦細度-0.038 mm占85 %～88 %，精選磁場強度1.11×105～1.43×105 A/m，礦漿濃度25 %～30 %;獲得的鐵精礦產率47.96 %，鐵品位58.32 %、鐵回收率84.46 %。

3?結?論

1）以多級預熱、反應爐和固氣分離器為核心的閃速還原焙燒綜合利用工藝，粉狀物料可直接入爐焙燒，比制備球團焙燒的生產成本低，且焙燒時間更短，避免了回轉窯細粒粉狀物料還原焙燒易結圈，設備運轉率低的問題。

2）采用閃速還原焙燒綜合利用工藝處理氰渣，氰渣中的鐵礦物由弱磁性的赤（褐）鐵礦還原成強磁性的磁鐵礦，還原率94.7 %～96.5 %。磁選獲得的鐵精礦鐵品位58.32 %、鐵回收率84.46 %，產率47.96 %，固廢減排明顯。

3）采用閃速還原焙燒綜合利用工藝處理氰渣，焙燒礦裂隙增多、脆性增加、易粉碎，被鐵礦物包裹的金、銀實現有效解離，炭漿提金銀工藝中的金浸出率66.70 %、銀浸出率54.38 %。

4）閃速還原焙燒綜合利用工藝不僅大幅度提高了金、銀的浸出率，而且綜合回收了有價元素鐵，資源利用率高，符合國家資源綜合利用政策，具有良好的環境效益和社會效益，是氰渣綜合回收利用領域經工業試驗證明可行的一條新途徑。

[參 考 文 獻]

[1]?張玉明，李曉恒，張福元.黃金冶煉尾渣綜合利用研究進展[J].無機鹽工業，2014（12）：12-15.

[2]?梁緒樹，程帥，孫體昌，等.用硫酸化焙燒渣制備氧化鐵紅的中試研究[J].礦冶工程，2011，31（4）：104-108.

[3]?劉曉洪，王為振，楊興慶，等.氰化尾渣氯化焙燒工藝研究[J].礦冶，2016（1）：75-77.

[4]?高溫氯化法處理金精礦氰化尾渣技術首次工業化應用[J].有色冶金節能，2015（2）：60.

[5]?王素玲.磁化焙燒工藝與設備[M].長春：東北師范大學出版社，2015：6-12.