過氧化鈣的工業化制備及在浸金中的應用

劉亞雄

(福建省萬旗非金屬材料有限公司,福建泉州 362500)

工業技術

過氧化鈣的工業化制備及在浸金中的應用

劉亞雄

(福建省萬旗非金屬材料有限公司,福建泉州 362500)

通過加入新型穩定劑磷酸鹽,研究了常溫水相中合成過氧化鈣的新工藝,討論了原料配比、溫度、穩定劑加入量等因素對過氧化鈣產率和純度的影響。采用雙槳葉與盤式干燥機進行兩級干燥,可減少物料在濕態下的活性氧損失,過氧化鈣質量分數達到了 60%以上,雙氧水利用率≥70%。應用此法生產的過氧化鈣能顯著提高金的浸出率,降低氰化物消耗,提高金的浸出速度。在相同的條件中,使用此法生產的過氧化鈣可節約氰化物近30%。

過氧化鈣;氰化浸出;金礦

過氧化鈣 (CaO2)是白色或微黃色粉末,無臭無味,極微溶于水,溶于酸。過氧化鈣在 275℃時開始分解,在濕空氣或水中可長期緩慢釋放出氧氣,此外,它具有較強的漂白、殺菌、消毒作用,對環境無危害。過氧化鈣是一種很有應用價值和發展前途的化工產品,具有廣闊的市場前景[1]。過氧化鈣多采用低溫法制備,存在工藝路線長、設備投資大、工藝條件苛刻、成本高及產品純度低等缺點。筆者以磷酸鹽為穩定劑在常溫水相中合成過氧化鈣,并探討其在氰化浸金工藝中的應用。

1 實驗

1.1 過氧化鈣的生產原理

過氧化鈣的生產中化學反應式如下:

1.2 主要原料及規格

氫氧化鈣 (質量分數 95%);過氧化氫 (質量分數 27%);氯化銨 (純度 99%);穩定劑磷酸鹽。

1.3 CaO2的生產流程

首先取一定量的生石灰,放入到回轉式消化機中用熱水消化,再過篩,篩去粒度大于 75μm灰渣,即得到生產所需的 Ca(OH)2漿料,使其達到生產所需的濃度,并測定其中 Ca(OH)2的含量,質量分數范圍是 10%～12%,備用。

將 Ca(OH)2的漿料用泥漿泵加入反應釜,開啟冷凍機,調節反應釜夾套的冷凍水溫度為 10～15℃,并測定漿料的溫度低于 15℃,將已經溶解的氯化銨加入反應釜中,再將已經混合好的帶有磷酸鹽穩定劑的 H2O2,用計量泵打入高位槽,接著將高位槽的混合物滴加至反應釜中進行合成反應。待加完料后,再繼續反應 20 min,然后用泥漿泵將其打入壓濾機,濾餅通過皮帶送入雙槳葉干燥機,進行一級干燥,使濾餅由 CaO2·8H2O轉化為 CaO2·2H2O,然后通過提升機送入盤式干燥機,干燥至水分質量分數 <0.5%,即得成品 CaO2,然后進行粉碎、包裝。

1.4 過氧化鈣測定方法[2]

過氧化鈣含量采用碘量法測定,精確稱取 0.1 g左右的試樣,放置在 250 mL具塞三角燒瓶 (碘量瓶)中,加入 15 mL質量分數為 30%的氫氧化鈉溶液和 100 mL蒸餾水,再加入 25 mL質量分數為20%的碘化鉀和 25 mL濃鹽酸。搖蕩使試樣溶解,塞上瓶塞搖勻后靜置數分鐘,然后用 0.1 mol/L硫代硫酸鈉標準溶液滴定,當溶液黃色快褪去時加入淀粉指示劑,繼續滴定至藍色消褪。

2 結果與討論

2.1 過氧化氫用量的確定

Ca(OH)2用量為 100 g,NH4Cl用量為 30 g,穩定劑的用量為 6 g時,H2O2用量對 CaO2純度的影響結果見圖 1。從圖 1可知,隨著 H2O2用量增加,CaO2的含量增大。H2O2用量增加到 180 g時,再增加用量,所得到的 CaO2的含量基本變化不大。由于Ca(OH)2比 H2O2價廉 ,綜合考慮 ,100 g Ca(OH)2配150～180 g H2O2比較合適。

圖 1 過氧化氫用量對過氧化鈣純度的影響

2.2 氯化銨用量的確定

Ca(OH)2用量為 100 g,H2O2用量為 150 g,穩定劑的用量為 6 g時,NH4Cl用量對 CaO2純度的影響結果見圖 2。從圖 2可以看出,隨著氯化銨用量的增加,過氧化鈣的含量也相應地增加,NH4Cl用量為30 g時,過氧化鈣質量分數為 65%左右,達到最大值。隨著氯化銨用量繼續增加,過量的氯化銨引起體系中雜質含量增加,過氧化鈣含量下降。所以確定每 100 g Ca(OH)2配 20～30 g的氯化銨較好。

圖 2 氯化銨用量對過氧化鈣純度的影響

2.3 穩定劑用量的影響

由于反應時系統的溫度升高,導致 H2O2分解速度增大,將致使 H2O2利用率下降,一般采用低溫有利于反應進行,但由于低溫需要較大的冷凍量,因此從經濟角度考慮,采用在常溫條件下加入穩定劑的方法來提高產量及產品純度。

Ca(OH)2用量為 100 g,H2O2用量為 150 g,NH4Cl用量為30 g時,控制反應溫度為15～25℃,改變磷酸鹽穩定劑的加入量,實驗結果如圖 3所示。由圖 3可知,穩定劑加入量過少則 H2O2易發生分解,影響反應產物的收率,不足以穩定反應;穩定劑加入量過多,反應中雜質量增加,也會影響過氧化鈣的純度。穩定劑用量為 6～8 g時,CaO2產量及純度處在較優水平。

圖 3 穩定劑用量對過氧化鈣純度的影響

3 應用

3.1 應用試驗原料

金礦原料是來自雙旗山金礦的多金屬礦,含金量 1～2 g/t,主要金屬礦物是黃鐵礦和毒砂。

3.2 反應原理

浸金過程中主要反應為[3]:

3.3 應用試驗方法

將試樣粉碎至粒度為 75μm粒子質量分數為90%,按液固質量比為 3∶1加入自來水,然后加入輔助浸金劑、氰化物,再用 NaOH調節 pH為 10～11,在浸出槽中進行浸出,至所需的時間后,過濾、洗滌、干燥。

采用壓縮空氣、過氧化氫、過氧化鈣進行浸出時間的試驗對比,結果如表 1。由表 1可知,采用不同的供氧方式,其浸出速度是不同的,采用 H2O2或CaO2比通空氣縮短 8 h。

表 1 試驗數據

長期以來,人們一直利用向礦漿通入壓縮空氣的辦法來實現供氧,但由于空氣中氧從氣相轉入液相的速度很慢,再加上進入液相的氧還需在黏稠的礦漿中擴散到礦石中的金粒表面參加反應,該浸出過程的動力學很緩慢,因而傳統氰化法中金的溶解速度較慢、浸出率較低。

反應 (7)的速度較反應 (6)快得多,因而能提高金的浸出速度。從表 1還可以看出,用 H2O2或CaO2作助浸劑時還可以降低氰化物的用量。

H2O2是一種強的氧化劑,它除了氧化金元素之外,還能氧化氰化物,在某些金粒表面形成一層鈍態氧化膜,此外,H2O2在溶液中易分解,而 CaO2在高pH下較穩定,在溶液中是通過水解而產生活性氧參與浸金反應,活性氧的釋放是均衡而緩慢的,因而具有緩和的氧化作用,比 H2O2的副反應少。由此可見,用 CaO2作助浸劑,可以提高金的浸出率并能降低助浸劑和氰化物的用量。

4 結論

1)本實驗制備過氧化鈣的最佳反應條件是:溫度控制為 15～25℃,100 g氫氧化鈣配 150～180 g過氧化氫 (質量分數為 27%)、20～30 g氯化銨 (純度為 99%)、6～8 g磷酸鹽穩定劑。2)采用雙槳葉與盤式干燥機兩級干燥,可減少物料在濕態下的活性氧損失,CaO2質量分數達到 60%以上,雙氧水利用率≥70%,各項指標均達到了企業的標準。3)應用過氧化劑能顯著提高金的浸出率,降低氰化物消耗,提高金的浸出速度。在同一研究中,使用過氧化鈣可節約氰化物近 30%,可提高選礦廠的回收率,減小浸出率波動幅度,可提高選礦廠的經濟效益。

[1] 梅允福.過氧化鈣的制造和應用[J].福建化工,2000(2):3-5.

[2] 吳莉莉,李群芳.過氧化鈣的碘量分析法[J].西南民族學院學報:自然科學版,2000,26(l):105-107.

[3] 童雄,錢鑫.氧化劑提高金氰化浸出率的熱力學判據研究[J].有色金屬,1996,48(3):75-78.

Industrial preparation of calcium peroxide and its application in gold leaching

Liu Yaxiong
(Fujian W anqi Non-M etallicM aterials Co.,Ltd.,Quanzhou,362500,China)

Through adding a new phosphate stabilizer,calcium peroxide was synthesized and studied in liquid phase at room temperature.Influences of the factors,such as mixture ratio of raw materials,temperature,and dosage of stabilizer on the yield and purity of calcium peroxide product,were discussed.By adopting two-stage dryingwith double-blade and tray driers,active oxygen loss of raw materials in wet state can be reduced,the mass fraction of calcium peroxide reached more than 60%,and the utilization rate of hydrogen peroxide was over 70%.Calcium peroxide produced by thismethod was applied in cyanide leaching of gold ore.Experiment results showed that the leaching time and reagent consumption can be reduced and gold recovery can be improved obviously.Under the same conditions,calcium peroxide can save cyanide nearly 30%.

calcium peroxide;cyanide leaching;gold ore

TQ132.32

A

1006-4990(2010)01-0041-03

2009-07-17

劉亞雄 (1970— ),男,工科學士,工程師,主要研究納米碳酸鈣和重鈣的生產與應用。

聯系方式:liuyx222@163.com