专利名称：贵金属的无毒低成本提炼方法
技术领域：
本发明涉及贵金属的提炼，具体涉及一种贵金属的无毒低成本提炼方法。
背景技术：
难选冶金矿石就是不能用传统的氰化方法提取黄金的矿石，美国的卡琳型金矿就是典型的难浸金。氰化法自十九世纪八十年代应用于黄金生产以来，百余年间西方工业化国家已将许多容易氰化的金矿床采完，早期发现尚有开采价值的多数矿床许多是氰化法处理有困难的，不能用氰化法有效提金。这些矿石之所以“难浸”，是因它们含有碳等能吸附金的有机物，造成金随尾矿流失，或金粒嵌布于载体矿物(主要为砷，锑等硫化物)的晶体间及裂隙中，使得金的回收率不高。我国目前的黄金浸出率只有60％，也就是说有40％被浪费。
目前黄金的主要提取工艺过程是首先通过重砂法分选出粗粒的黄金，然后通过浮选法选出较细粒的黄金，最后通过氰化法浸出提取。另外还有一些浸出提取的方法如生物细菌氧化浸出、高压氧化浸出、焙烧氧化浸出、微波氧化浸出等。
除极微细的碳质难浸金矿石仍缺乏有效的处理办法外，目前，世界黄金的总产量已有1/3左右是产自于难浸金矿。从上世纪70年代开始的难浸金矿资源开发技术及工艺过程研究，是国际上黄金提取研究方面最引人注目、最活跃和最激致力人心的领域。它是通过氧化反应，使难浸金矿中的金元素游离出来，其后用常规方法提取，使不同类型的难浸或难选冶金矿资源得到有效开发。二十一世纪难处理金矿石的基本预处理方法主要有焙烧方法、热压方法和细菌氧化方法，它们具有将难处理金矿石氧化分解成金硫化矿物，破坏硫化矿物晶体结构使被包裹的金暴露，以利于氰化提金的共同特性。现已开发出热压氧化，微生物氧化和焙烧氧化等处理技术，这些技术的应用为难浸矿石的处理提供了可行性，但都有一定的局限性和弊端，有待改进发展。例如，焙烧方法对操作参数和给料成分变化敏感，容易造成过烧或欠烧，导致金的浸出率下降，而且焙烧时会产生二氧化硫和三氧化二砷，综合回收不力时，会严重污染大气与环境；热压氧化方法对设备的防腐设计和材质安全要求很高，且基建投资费用较高，只有建设日处理量1200吨以上的大规模处理厂，经济上才比较合理；细菌氧化方法的氧化时间长，矿浆浓度低，需要大容积的搅拌槽，需要消耗能量降温冷却，特别是出现“误操作”，细菌可能会死亡，需要几周的时间才能恢复细菌的生物量。
中国是世界重要黄金生产国，经过多年的开发，易选冶黄金资源正在不断减少，后备资源紧缺的情况比较突出，但是，广泛分布于西南、西北和东北等地区的难处理金矿，储量约占全国金矿地质储量的30％，其远景储量更为可观。有必要研究与开发操作条件比较温和、方法投资费用和生产费用少、更加适合于国情、更容易在国内推广应用的难处理金矿石预处理方法。此外，现有金矿石选冶的大多数工业流程也存在使用剧毒性药剂或在流程中产生、排出毒害性物质，污染环境严重，以及流程长而复杂、回收率低、成本高的缺点，因此，亟待研究与开发回收率高、成本低、无毒环保、可取代氰化法的提取黄金方法。
超临界水技术是近年来国际上热门研究课题之一，现已不同程度应用于化工、环保、医药、矿冶领域。超临界水是指温度和压力分别超过临界温度374.3℃和临界压力22.1MPa时的水，其具有标准状态水所没有的独特性质。超临界水的密度可以通过改变温度和压力而连续地改变，各种物质在其中的溶解度均随密度增加而增加。超临界水能与许多有机化合物质完全互溶，也能与空气、氧气、二氧化碳等气体互溶。而在高温和高压下无机盐和重金属的溶解度极低，在降压分离中很容易分离回收。但现有的超临界水氧化法提金，具有反应速度慢的缺点。
发明内容本发明的目的在于提出一种可取代氰化法，完全无毒、高效、低本、环保的贵金属的无毒低成本提炼方法。
实现上述目的的技术方案是贵金属的无毒低成本提炼方法，包括如下步骤
1)对待提炼的矿料进行超微细化处理，使其细度达到亚微米至纳米量级；2)将超微细化处理后的矿料和水加入高压反应釜中，加热加压使水达到超临界状态，并通入高压含氧气体，使矿料充分氧化；3)减压，蒸发水分，筛选余留固体，得到所需的贵金属。
所述超微细化处理可由包括如下步骤的过程来实现1a)先将矿料初步破碎成细度符合超细设备进料要求的粉体；1b)将上述粉体制成固含量50～70％的浆料；1c)使用超细设备对浆料进行研磨粉碎，使得粉体粒度为90nm～1500nm。
优选的是，在步骤2)的反应中还加入重质碳酸钙粉。
所述重质碳酸钙粉优选是细度高于6000目的重质碳酸钙超细粉。
所述重质碳酸钙超细粉的加入量优选为矿料中所含硫的摩尔数的3倍。
在步骤1a)中可使用雷蒙磨或高压辊压磨作为粗磨设备，将原料制成粒度为0.044mm～0.13mm的粉体。
所采用的超细设备优选有介质超细磨。
进一步优选的是，所述有介质超细磨是搅拌磨或以串联方式排列的旋流磨。
采用上述技术方案，本发明有益的技术效果在于1)由于本发明中对矿石进行了纳米级的超细处理，将被包裹的黄金和其伴生矿物以物理形式分离，这是目前传统工艺所不具备的；并且使得随后一系列高温化学反应在纳米尺度下进行，由于纳米效应的存在，会使得反应速率提高数倍至数十倍，产出率大大提高，成本极大降低，其处理时间短、效率高、可将碳、砷、硫等彻底氧化，并一次性分离提金，不必氰化处理，而且生产成本低，无环境污染，还可热能回收利用，硫酸钙、坤盐及硅可各自回收，具有较高的综合性效益，其结果有效提高黄金的提取率，特别是对于“难浸金矿石”，最终实现在低成本下的黄金的提取。2)在矿浆中加入适量的(根据矿石中硫的含量来决定加入量，要求加入量最好是硫的摩尔数的3倍)重质碳酸钙粉，能够同时解决硫氧化后生成的二氧化硫和硫酸对大气和环境的污染问题，由于超临界水能与有机物及空气、氮气、二氧化碳、二氧化硫等气体完全互溶，因此，硫氧化后形成的二氧化硫溶于水中与重质碳酸钙发生充分反应，生成不溶于水的硫酸钙即石膏，消除其排放后对空气的污染。3)选用细度高于6000目的重质碳酸钙超细粉，由于其粒度细，比表面积很大，使得反应充分而迅速，能够更加快速彻底的消除二氧化硫这一污染物。
具体实施方式
一种贵金属的无毒低成本提炼方法，其工艺流程为1)首先对待提炼的矿料进行超微细化处理，使其细度达到纳米量级。一般而言，由于矿料多数粒度较大，因此最好先经过雷蒙磨等球磨机或高压辊压磨进行粗磨，以制成超细设备可以接受的粉体，按照现有一般超细设备的要求，进料粉体的粒度在0.044mm～0.13mm之间都是允许的。另外，根据超细设备的工作方式的不同，对于湿法研磨的设备还要将粉体制成符合其要求的浆料，一般固含量在50～70％之间都是适宜的，当浆料固含量为100％时，则适用干法研磨的超细设备。至于超细设备的选择，可根据处理量以及具体原料的特点来进行，一般可选搅拌磨、振动磨、气流磨等超细设备，本发明优选有介质类超细磨如搅拌磨或以串联方式排列的旋流磨。经超细设备研磨粉碎后，出料粉体粒度控制在90nm～1500nm之间都是适合的。
2)然后将纳米级矿料和水加入高压反应釜中，加热加压使水达到超临界状态，并通入高压含氧气体，例如空气，使矿料充分氧化。在此过程中还可加入细度高于6000目的重质碳酸钙超细粉，以解决硫氧化后对大气的污染问题，其加入量最好是矿料中所含硫的摩尔数的3倍。超临界水在氧气的作用下，可较好地氧化金矿石，在高温和高压下，矿浆中的硫、砷、碳在空气中氧气的作用下可产生自燃，并自发氧化放热使温度升高至400～600℃，99.9％以上的硫、砷、碳等物质被迅速氧化。黄金、其他重金属、铁、无机盐类在超临界水中的溶解度极低，减压后能与水蒸气等迅速分离沉淀，同时暴露的金、银、铁、硅等被一起分离，碳、硫和砷被氧化成CO2和无机盐类形成无害化排放和分离。而超临界水在降压时产生的高压高温饱和蒸气可驱动汽轮发电机用于发电，产生的余压蒸汽可用于生产和生活。
3)最后减压，蒸发水分，筛选余留固体，得到所需的贵金属。筛选余留固体可以采取按比重对留下的固体进行重选的方法，分离出黄金。
具体实施例先将贵州金矿出产的含金量为15.03克/吨的卡琳型金矿石200公斤，投入深圳伟雄机械设备有限公司出品的WG3型高压辊压磨中破碎成矿粉，过100目筛，再将所述矿粉加水并加35公斤6000目重质碳酸钙，制成固含量为60％的矿浆。然后将所述矿浆投入深圳伟雄机械设备有限公司出品的WXA5型超细度旋流态磨机(该超细度旋流态磨机已申请中国专利，专利申请号是200410081580.8)中用10分钟时间超细处理成粒度为纳米量级的矿浆，然后将矿浆通过泵送入华南理工大学自制的高压反应釜中，然后加压加温至407℃和临界压力23.1MPa超临界状态，同时按60～160升/分钟通入高压空气，75秒后，停止通入空气，同时放出浆料，水大量蒸发，留下的固体按比重进行重选，分离出黄金。
所分离出的黄金，放入烘箱中温度为110℃下烘干，称重为2.987克，回收率高达99.3％。
本技术还可用于其它贵金属的提取。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能解释为本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
权利要求
1.贯金属的无毒低成本提炼方法，包括如下步骤1)对待提炼的矿料进行超微细化处理，使其细度达到亚微米至纳米量级；2)将超微细化处理后的矿料和水加入高压反应釜中，加热加压使水达到超临界状态，并通入高压含氧气体，使矿料充分氧化；3)减压，蒸发水分，筛选余留固体，得到所需的贵金属。
2.根据权利要求1所述的贵金属的无毒低成本提炼方法，其特征在于所述超微细化处理包括如下步骤1a)先将矿料初步破碎成细度符合超细设备进料要求的粉体；1b)将上述粉体制成固含量50～70％的浆料；1c)使用超细设备对浆料进行研磨粉碎，使得粉体粒度为90nm～1500nm。
3.根据权利要求1所述的贵金属的无毒低成本提炼方法，其特征在于在步骤2)的反应中还加入重质碳酸钙粉。
4.根据权利要求3所述的贵金属的无毒低成本提炼方法，其特征在于所述重质碳酸钙粉是细度高于6000目的重质碳酸钙超细粉。
5.根据权利要求4所述的贵金属的无毒低成本提炼方法，其特征在于所述重质碳酸钙超细粉的加入量为矿料中所含硫的摩尔数的3倍。
6.根据权利要求2～5任意一项所述的贵金属的无毒低成本提炼方法，其特征在于在步骤1a)中使用雷蒙磨或高压辊压磨作为粗磨设备，将原料制成粒度为0.044mm～0.13mm的粉体。
7.根据权利要求2～5任意一项所述的贵金属的无毒低成本提炼方法，其特征在于所述超细设备是有介质超细磨。
8.根据权利要求7所述的贵金属的无毒低成本提炼方法，其特征在于所述有介质超细磨是搅拌磨或以串联方式排列的旋流磨。
全文摘要
本发明公开了一种贵金属的无毒低成本提炼方法，包括如下步骤对待提炼的矿料进行超微细化处理，使其细度达到纳米量级；将纳米级矿料和水加入高压反应釜中，加热加压使水达到超临界状态，并通入高压含氧气体，使矿料充分氧化；减压，蒸发水分，筛选余留固体，得到所需的贵金属。本发明有益的技术效果在于由于本发明中对矿石进行了纳米级的超细处理，由于本发明中对矿石进行了纳米级的超细处理，将被包裹的黄金和其伴生矿物以物理形式分离，这是目前传统工艺所不具备的；并且一系列高温化学反应在纳米尺度下进行，使得反应速率提高数倍至数十倍，产出率大大提高，成本极大降低，而且无环境污染，还可热能回收利用，具有较高的综合性效益。
文档编号C22B9/00GK1683573SQ20051003370
公开日2005年10月19日 申请日期2005年3月15日 优先权日2005年3月15日
发明者毕舒 申请人:深圳市伟雄机械设备有限公司, 华南理工大学