专利名称:酸浸聚氨酯泡沫提金法及装置的制作方法
本发明为王水浸取，聚氨酯泡沫分离富集提取金的冶炼法及装置当前，矿石中金的提取一般采用氰化法，其中多采用以氰化钠浸取，活性炭吸附，电解还原的“氰化炭浆法”。此法回收率较高，(一般为90%左右)，成本较低，美国Homestake矿业公司于1973年已用于生产，不过，该法一般只适用于氧化矿;含硫高的矿石采用氰化法浸出率较低，如用于新儿内亚黄铁矿的提取，浸出率为24～78%。为此，在浸出前需预先进行氧化处理，采用生物氧化或焙烧氧化此外建厂投资大。近几年来，长春黄金研究所对氰化炭浆法进行较为系统的研究，并已用于生产。为减少生产投资，也有采用氰化堆浸法(即以堆浸池浸取，活性炭吸附和电解还原的方法)，但回收率次之(60～90%)，该法同样也只适用于氧化矿石的提取。
近年来，广东省及某些地区发现金矿，但资源大都比较分散，且处于开发阶段，多采用氰化钠浸取，锌丝还原，硫酸除杂的冶炼法，此法虽然投资少，但回收率甚低(一般为40～60%)，且污染严重。
聚氨酯泡沫分离富集金在化学分析上作为一种分离手段，而作为冶炼法还未见报导，冶炼法与分析化学的分离法在金的存在形式，成本核算，工艺流程和规模大小等有巨大的差异。
本发明目的是提供一种回收率高、设备简单、成本低、投资少、污染小，适应性广的酸浸聚氨酯泡沫分离富集提取金的冶炼法及装置，经广东省科技情报研究所国际联机情报检索中心对美国DILOG系统，美国专利(USPatent)和世界专利(World patent Index)两文档检索，未见文献记载。
酸浸聚氨酯泡沫提金法包含矿石粉碎、测试、浸取、分离富集、洗涤除杂、还原、除载体、熔炼和清理等工序。
1.粉碎将矿石用锤打式粉碎机或其他方式使矿石粉碎为-22目和+22目。
2.测试将粉碎的适量矿石进行下列测定(1)测定矿石含金量可用TMK载体萃取比色法或其他测金法进行测定。
(2)确定盐酸与硝酸用量通常浸取一吨矿石所消耗的两酸用量分别为0.20 0.35吨工业盐酸(比重为1.15，含量为30%)和0.04 0.15吨工业硝酸(比重1.30，含量为65%)。不同类型矿石消耗王水量不同，矿石的成分不同对盐酸与硝酸的用量也有异，所以测定矿石所消耗的盐酸与硝酸的最佳用量，对提高浸出率，讲求经济实惠具有实际经济意义，由于硝酸价格比盐酸高，选择硝酸用量尽可能少。
确定盐酸与硝酸用量试验方法取定量矿砂，以相似于生产过程进行浸取，视气温高低浸取时间为4～6天(低于10℃时适当延长浸取时间)。
具体做法在数个烧杯中分别称取50克经粉碎的矿砂，在各烧杯中加入不同量的30%工业盐酸，加水至浸过矿砂表面，搅拌，盖上表玻璃，浸泡1小时。在各烧杯中加入不同量的65%工业硝酸，搅拌。浸泡2.5～3天(每天搅拌二次)。在各杯中加入为前量1/4的30%工业盐酸和1/4的65%工业硝酸(如某杯前加入的30%工业盐酸为12毫升，65%工业硝酸为4毫升，现则加入30%工业盐酸为3毫升，65%工业硝酸为1毫升)。搅拌，浸泡1.5～2天(同样每天搅拌二次)。过滤，以大于5%(体积比)盐酸溶液洗涤至滤出液为无色。测定矿石中金含量，从测定结果计算出浸出率，从浸出率和酸用量核算成本，选择最佳的盐酸和硝酸用量。
这种试验法虽精确可靠，但较烦而费时，故可根据本地资源情况选择一种简易可行的方法。一般可用下法取矿砂50克，以少许水湿润，在40～50℃下逐步间歇地加入含量为30%的工业盐酸，直至无明显的反应发生。再按矿砂与盐酸重量比为1∶0.07～0.10加入盐酸，此总量即为浸取需要的盐酸用量(如至无明显反应时用去盐酸5.0克，则盐酸需用为5.0+50×(0.07～0.10)＝8.5～10克)。继续在该温度下间歇地加入65%工业硝酸，直至无明显反应。此时的用量即为浸取需要的硝酸量。
此试验法较简单，但不够精确，有可能在生产时硝酸用量不足，但可在生产时抽样化验，必要时适当补加硝酸和延长浸取时间。
几种矿石样品的盐酸、硝酸用量试验结果(1)硫化矿(高硅)，矿粉颜色灰黑色，矿石来源广东清远新洲区，矿石品位50克/吨，试验温度20℃，矿石用量50克，水用量10毫升，盐酸浓度比重1.19，含量38%，硝酸浓度比重1.40，含量68%(以下试验的温度、矿石用量、水用量、盐酸浓度、硝酸浓度期同)。
盐酸用量(ml)5.0 6.3 7.5 8.8硝酸用量(ml)1.8 1.5 1.5 1.8浸出率(%)86.5 94.4 95.2 97.2(2)氧化矿(含少量硫化铜等)矿粉颜色黄棕色，矿石来源广东高要河台区，矿石品位137克/吨。
盐酸用量(ml)9.5 11.4 18.8 28.8 37.5 56.2硝酸用量(ml)3.0 3.8 6.3 9.4 12.5 18.8浸出率(%)93.2 96.8 97.7 97.9 98.3 99.4(3)硫化矿，矿粉颜色黑灰色，矿石来源广东英德九龙区，矿石品位42克/吨。
盐酸用量(ml)10.0 25.0 30.0 30.0硝酸用量(ml)2.0 8.0 20.0 35.0
浸出率(%)35 54 74 91.0注“
”表示最佳选择3.浸取将粉碎的矿石置于一个设有槽沟、盖板、鹅卵石砂子等组成的渗滤装置的密封耐酸池中，加入测定量的盐酸和硝酸，最好先加酸浸出溅金属，然后加入硝酸，这样可以减少硝酸用量而降低成本，并避免过多的硫析出。
浸取过程中盐酸与硝酸可分次加入，以便经常有较多量的新鲜王水，利于金的溶解。
浸取过程中力求矿砂与溶解酸充分接触，矿石粉碎愈细愈有利金的浸出，但愈易引起矿粉板结，造成浸取困难。为此，矿石不宜粉碎太细，矿砂层不宜太厚(一般在40厘米以下);可在矿粉中渗加粗砂或较粗的低品位矿砂;在矿砂中渗入适量的隋性填料，可用硬泡沫塑料或其他隋性填料。同时，酸可以直接加入池底，让酸从底部向上渗透。为利于盐酸和硝酸形成王水，浸取液同时从矿砂上层与下层流出，矿砂上层酸液下流借助分液器。分液器可用耐酸塑料瓶做成带孔的分液器浮筒，为使瓶子能浮起，可系一块硬泡沫塑料。浮筒一端系着绳子，需用时放下，不用时吊起，另一端用耐酸软管与出液管相接，出液管口插入鹅卵石上的砂层中。浸取液可借助耐酸泵泵入浸取池作循环使用。浸取在常温下一般需4～6天，气温低于10℃时，浸取时间适当延长。反应产生的废气为吸收池吸收，吸收池为串联三个各盛有水、饱和石灰水、饱和尿素三个水泥池(其中第一个用耐酸水泥做成)。为便于废气吸收，可装一台耐酸抽气泵。
4.分离富集经浸取后溶液中的金以聚氨酯泡沫为吸附剂进行吸附，就是使浸取液完全通过一个装有聚氨酯泡沫的装置，该装置可用耐酸管内填充聚氨酯泡沫做成，管内的聚氨酯泡沫不要压得太紧，也不宜过松，聚氨酯泡沫用量根据矿石的含金量确定，矿石含金量与聚氨酯泡沫用量重量比为1∶15～25。为了防止氧化泡沫，在吸附前在浸取液中加入抗氧化剂，抗氧化剂可用尿素，尿素用量是矿石与尿素重量比为1∶0.004～0.006;为了避免吸附时有砂浆流入吸附管，吸附前的浸取液应当滤清，可以设一个类似浸取池结构的清滤装置，即设有槽沟、盖板、鹅卵石，砂子等的渗滤装置进行滤清。
5.洗涤除杂用浓度大于3%工业盐酸为洗涤剂，主要是洗涤聚氨酯泡沫除去金以外的其他金属，洗涤直至流出的洗涤液无黄色为止。
6.还原经除杂后的聚氨酯泡沫吸附的金用带有还原性的有机物为还原剂还原金，最好选用对苯二酚为还原剂，对苯二酚用量为矿石含金重量的1～2倍，一般为1.2倍。应让还原剂与聚氨酯泡沫中的金充分反应，时间一般为20～30分钟。还原后的聚氨酯泡沫可用挤干机挤去泡沫内溶液。溶液以普通滤纸过滤，弃去滤液，聚氨酯泡沫放于洁净的室内凉干。
7.除载体即灼烧除去聚氨酯泡沫和滤纸。将上述聚氨酯泡沫、滤渣和滤纸先在约250℃下炭化至无红棕色气体逸出。炭化过程中所产生的废气可以串联各自含有稀酸、石灰水和固体碱-石灰的吸收装置吸收，为便于吸收，可装上抽气泵。炭化物置于700℃左右高温干灼烧至无黑色。
8.熔炼将金灰在高温下熔炼成块。为进一步纯化，熔炼前在金灰中加入硼砂，最好为无水硼砂，金与硼砂重量比为1∶0.5以上，一般为1∶0.5～1。在不低于1200℃高温下熔炼成块，一般为1200～1250℃。熔炼时间为25～30分钟。
9.清理生产结束后，回收矿砂中的硬泡沫塑料，可在浸取池中加入水，搅动使硬泡沫塑料浮起捞出。废酸可作下次生产时代替水和洗涤矿砂用，多余废酸可用磷灰石处理或生产磷肥或作他用，也可放于黄土、石灰石等让其自然吸收。
酸浸聚氨酯泡沫提取金的装置由若干个耐酸池和耐酸泵吸收装置，加料池及吸附装置组成浸取系统(见图1)，用于浸取的耐酸池谓之浸取池、用于贮存浸取液的耐酸池谓之贮液池、用于洗涤的耐酸池谓之洗涤池，用于盛存废酸的耐酸池谓之废酸池。各池间具有一定的级差(见图2)，池与池之间用耐酸管连接，各耐酸管都装有可调节流速的龙头。为利于浸取酸的循环使用，各池都有耐酸管与耐酸泵相通，耐酸管上有若干个龙头，以便于溶液循环和对耐酸泵进行洗涤。吸收装置为串联三个各盛有水，饱和石灰水、饱和尿素的水泥池(其中盛水的池用耐酸水泥制成)，并用带有龙头的耐酸管分别与浸取池和贮液池相通。为利于吸收废气，可装一台耐酸抽气泵。加料池用于加料之用，以带有龙头的耐酸管与贮液相通。浸取池和贮液池都装有用透明耐酸材料做成的液位计，透明耐酸材料可以是耐酸塑料管，以生产时观察池内液体和反应情况。浸取池和贮液应有密封设施，可以于池墙装有螺钉和耐酸橡胶垫片，使板盖紧贴密封。吸附装置是以耐酸管内填充聚氨酯泡沫塑料，吸附管装于洗涤池底部，浸取溶经过洗涤池而全部通过吸附管，废酸流入废酸池。浸取池和贮液池底部靠溶液出口一旁都有一条深约10厘米，宽约10厘米的槽沟，为防止沙浆堵塞槽沟，在槽沟上离池底高约10厘米处用“7”字形盖板遮盖，盖板一边有孔并垂直于池底另一边可用耐酸材料做成的支撑柱支撑。为加速渗滤并作循环流动，两池底部垫有约10厘米高的鹅卵石，鹅卵石上面铺一层约5厘米高的粗砂。底部有1至若干条带孔导管，一端密封并插入鹅卵石层中，另一端穿过“7”字形盖板与槽沟相通。两池底部靠槽沟一旁装有多个可调节溶液流速的龙头，其中一个龙头装在槽沟底部，其余装在槽池上部。为利于浸取池的浸取，浸取池内装有分液器浮筒，分液器浮筒可用耐酸塑料瓶做成，一端用耐酸软管并与耐酸管连接，耐酸管插入鹅卵石土的沙层中，另一端系着绳子，用时放下，不用时吊起。(见浸取池侧面剖面图3)本发明可以这样完成
(1)粉碎将品位为81克/吨的含硫矿石以锤打式干粉机粉碎至-22目的矿粉(A)，将品位为8.8克/吨的硫化矿以锤打式湿粉机碎至细砂状矿砂(B)(大部分为+22目)。
(2)测试(确定酸的用量)取矿石50克，以少许水湿润，在40～50℃下加入少量30%工业盐酸约2克，搅拌，当气泡停止产生时再加入少量，如此继续直至加入酸无明显的气泡产生。此时用去盐酸10.0克，再加入盐酸5.0克。同样方法加入65%工业硝酸，至无明显气泡产生时用去10.0克。据此，确定30%盐酸和65%硝酸重量比为矿石∶30%盐酸∶65%硝酸＝1∶0.30∶0.20。
(3)浸取取180公斤矿粉(A)，320公斤矿粉(B)混匀，取约0.08立方硬泡沫塑料(下简称硬泡沫)，撕成直径1～3厘米不规则的块状物。将上述混合的矿砂和硬泡沫置于浸取池中，并让硬泡沫较均匀地分布于矿砂中(表层4～5厘米处不含硬泡沫)。盖上盖板并使其密封，接通吸收装置，关闭龙头，吊起分液器浮筒。同样密封贮液池。从加料池向贮液池放入120公斤30%工业盐酸(试验确定量4/5量)，再加入30公斤水(让溶液浸过矿砂)，盖上加料池面板，并以重物压紧。以耐酸泵将此盐酸溶液打入浸取池，浸泡1～2小时至激烈反应基本停止。打开浸取池龙头(低位龙头不打开)，将浸取液放入贮液池。向贮液池加入80公斤65%工业硝酸(试验确定量4/5量)，关闭浸取池龙头，用耐酸泵将此混合液打入浸取池(反应激烈，可分两次加入)。为防止王水腐蚀耐酸泵，每次酸打完后立即以水洗涤并以水浸泡泵体内部。浸取矿砂2.5天(气温约10℃)，浸取操作为待激烈反应结束后，打开浸取池龙头，让浸出液慢慢下流，当酸液流至矿砂表面时将龙头开大些，直至酸液流尽。关闭浸取池龙头。将浸取液打回浸取池，浸泡2～3小时并待砂浆下沉溶液澄清时，放下分液器浮筒，让清液通过分液器下流(切莫让砂浆流出)，待矿砂面上溶液流出1/2左右时;提起分液器，打开龙头让溶液慢慢通过矿砂层流下(溶液流至矿砂表面时，略加快流速)。溶液流尽后，再按上法处理。如此每天循环操作二次。经这样浸取2.5天后，将溶液放入贮液池中。加入30公斤30%工业盐酸，20公斤65%工业硝酸，关闭浸取池龙头，将酸液打入浸取池。按上述操作浸取三天。并取浸出液和矿砂化验，化验结果表明浸出率约为90%，再加20公斤硝酸，再浸取一天。浸取过程中必要时启动耐酸抽气泵让吸收装置吸收有毒的废气。
(4)分离富集将浸取池浸出液以较快速度放入贮液池，溶液放尽后关闭龙头。在废酸池配制0.5～0.6吨3%(体积比)盐酸洗液，当浸取池溶液流干后，以耐酸泵打80公斤～100公斤洗液打入浸取池。打开龙头，让溶液通过砂层流出至尽。再打入同量洗液洗涤，如此重复多次，每次溶液放入贮液池。通过化验表明溶液已不存在金为止，当洗涤至最后的前一次，安上洗涤池的聚氨酯泡沫吸附管(管内含聚氨酯泡沫约0.5公斤)，同时通过加料池向贮液池分二次加入4公斤尿素，待激烈反应静止(0.5～1小时)让溶液经过洗涤池流经聚氨酯泡沫吸附管，使金吸附于聚氨酯泡沫上，最后废酸流入废酸池。溶液流经聚氨酯泡沫吸附管时，流速控制在线速度15～20厘米/分以内。此时洗涤浸取池矿砂与吸附同时进行。待吸附完毕后，关闭贮液池龙头，打开浸取池与贮液池低位龙头，将流出液以贮罐盛接，其清液留在下次生产时以聚氨酯泡沫吸附，浆状液倒入浸取池回收。废酸液留作循环使用和进行处理。
(5)洗涤向洗涤池加入3%(体积比)工业盐酸(约40公斤)，让溶液流经吸附管以洗涤聚氨酯泡沫，直至流出液无黄色后再略加洗涤。让管中溶液流尽。
(6)还原卸下聚氨酯泡沫吸附管，取出泡沫放入光滑洁净的塑料桶中(如管中表层泡沫渗有砂浆，须分出以5%(体积比)盐酸洗净后再置于桶中)，加入含30克对苯二酚的溶液，加尽可能少的水使其浸过泡沫，挤压泡沫让溶液均匀并与泡沫充分接触，浸泡20～30分钟。以挤干机挤去泡沫中的溶液，用普通滤纸过滤，弃去滤液。滤纸、滤渣与聚氨酯泡沫合并，置于洁净的室内凉干。
(7)除载体将上述干燥的聚氨酯泡沫放入搪瓷口盅中，半盖盅盖，放入炭化炉在250℃左右炭化直至无红棕色气体逸出。将炭化后的金炭转入瓷蒸发皿中，在700℃左右的高温炉中灼烧至无黑色。
(8)熔炼取出棕色的金灰放入20克无水硼砂，拌匀，置于坩埚(或瓷蒸发皿)中，在700℃左右灼烧，当粉状物下沉并开始从松泡沫粘结时，以玻璃棒挤压内容物，再加上述硼砂-金灰，再灼烧。如此操作，在坩埚中尽可能多地放入硼砂-金灰。在1200～1250℃下灼烧25分钟，其间取出坩埚在高温下摇动二次，以尽可能除去金中的杂质。
(9)清理生产结束后，打开抽气机，让浸取池，贮液池中的废气被吸收。揭开浸取池盖板，加水搅动使硬泡沫浮起，捞出硬泡沫作下次生产用。清洁浸取池和贮液池、更换吸收液。
1.浸取池 2.贮液池 3.洗涤池 4.废酸池 5.耐酸泵 6.耐酸抽气泵 7.导管 8.吸附管 9.吸收池 10.加料池 11.槽沟 12.“7”字形盖板 13.支撑柱 14.分液器浮筒 15.软管 16.硬泡沫 17.矿石 18.粗砂 19.鹅卵石 20.液位计
权利要求
1.酸浸聚氨酯泡沫提金法，包含王水浸取，聚氨酯泡沫分离富集和熔炼，其特征在于浸取前先确定盐酸与硝酸用量，用于分离富集的聚氨酯泡沫吸附剂的用量是根据矿石的含金量确定，吸附后的聚氨酯泡沫以盐酸为洗涤剂除去杂质，以带还原性的有机物为还原剂还原金，以灼烧除去聚氨酯泡沫载体，以无水硼砂在高温下将金熔炼成块。
2.根据权利要求
1所说的提金法，其特征在于所述的浸取先加入盐酸浸出溅金属，然后分次加入硝酸和盐酸，并重复多次。
3.根据权利要求
1所说的提金法，其特征在于所述的浸取是以逆流法加入浸取液，并在矿砂中渗入隋性填料。
4.根据权利要求
1所说的提金法，其特征在于所述的浸取液可以循环使用。
5.根据权利要求
1所说的提金法，其特征在于所述的聚氨酯泡沫吸附剂的用量为矿石含金量与聚氨酯泡沫的重量比为1∶15～25。
6.根据权利要求
1所说的提金法，其特征在于在分离富集前在浸出液中加入尿素。
7.根据权利要求
6所说的提金法，其特征在于所述的尿素加入量为矿石与尿素重量比为1∶0.004～0.006，一般1∶0.004。
8.根据权利要求
1所说的提金法，其特征在于所述的盐酸洗剂浓度不少于3%(体积比)盐酸溶液。
9.根据权利要求
1所说的提金法，其特征在于所述的还原剂可用对苯二酚溶液。
10.根据权利要求
9所说的还原剂，其特征在于所述的对苯二酚溶液的用量是矿石含金量与对苯二酚重量比为1～2倍，一般为1.2倍。
11.根据权利要求
1所说的提金法，其特征在于所述的聚氨酯泡沫载体和滤纸在250℃左右炭化直至无红棕色气体逸出，并于700℃左右高温下灰化至无色。
12.根据权利要求
1所说的提金法，其特征在于所述的熔炼是在金灰中加入无水硼砂，在不低于1200℃熔炼成块。
13.根据权利要求
12所说的熔炼，其特征在于所述的无水硼砂用量是金与无水硼砂重量比为1∶0.5以上，一般金与无水硼砂重量比为1∶0.5～1。
14.酸浸聚氨酯泡沫提金法的装置，其特征在于由若干个耐酸池和耐酸泵、吸收装置、加料池及吸附装置组成浸取系统，用于浸取的耐酸池谓之浸取池，用于贮存浸取液的耐酸池谓之贮液池，用于洗的耐酸池谓之洗池，用于盛存废酸的耐酸池谓之废酸池，各池间具有一定的级差，池与池之间用耐酸管连接，各池都有耐酸导管与耐酸泵相通，各耐酸管装有可调节流速的龙头。
15.根据权利要求
14所说的装置，其特征在于所述的浸取池和贮液池是以鹅卵石、粗沙、槽沟、“7”字形盖板组成渗滤装置。
16.根据权利要求
14所说的装置，其特征在于所述的浸取池内设有分流器浮筒。
17.根据权利要求
14所说的装置，其特征在于所述的浸取池底部放置1至若干条一端密封带孔导管。
18.根据权利要求
14所说的装置，其特征在于所述的吸收装置是由串联三个分别盛有水、饱和石灰水、饱和尿素的水泥池(其中第一个池是用耐酸水泥做成)。
专利摘要
本发明为一种从矿石提取金的方法和装置。本法采用王水浸取、聚氨酯泡沫分离富集、对苯二酚还原。金回收率在90％～95％以上，具有回收率高、成本低、设备简单、投资少等特点。备有有效的环境保护措施。不仅适用于氧化矿，还适用于硫化矿等多种矿石的提取。甚宜于资源分散的中、小型矿区使用。
文档编号C22B3/00GK87103312SQ87103312
公开日1988年11月16日 申请日期1987年5月7日
发明者谢格波, 林祖兴, 江文生, 孙海涵 申请人:华南农业大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan