專利名稱：一種超臨界水氧化選冶難選金礦石的方法及設備的制作方法
技術領域：
本發明屬難選金礦石的制備及設備領域，特別是涉及一種超臨界水氧化選冶難選金礦 石的方法及設備。
背景技術：
超臨界水氧化技術得益于水的超臨界性能，在374.3'C和22. 1Mpa狀態下，水的物理 性能尤其是溶解性能與常溫下截然不同，這種狀態被成為超臨界狀態。在超臨界狀態下， 水如同高密度的氣體一樣對有機物有很高的溶解能力，與輕的有機氣體以及CO等能完全互 溶，但無機化合物尤其是鹽類難溶于其中。另外，超臨界水具有較高的擴散系數和較低的 粘度。上述這些超臨界性能再加上較高的溫度和壓力使水成為有機質氧化反應的理想介 質。超臨界水氧化技術與其他處理技術相比，具有明顯的優點(1)效率高，處理徹底， 有毒物質的清除率高達99.99%以上；(2)反應速度快，停留時間短(小于lmin)，反 應器結構簡單，體積小；(3)適應范圍廣，可以適用于各種有毒物質廢水廢物處理；(4) 沒有二次污染，不需進一步處理，且無機鹽可從水中分離出來，處理后的廢水可完全回收 利用；(5)當有機物含量超過10%時，不需額外供熱，實現熱量自給。盡管超臨界水氧 化的高溫高壓的操作條件無疑對設備材料提出了嚴格的要求，再實際進行工程設計時還 須注意一些工程方面的因素，如腐蝕，鹽的沉淀，催化劑的使用，熱量傳遞等，它還存在 一些有待解決的問題，但是由于它本身所具有的突出優勢，是一項有著廣闊發展前景的金 礦選冶技術。
目前，在金礦開采方面，隨著易開采金礦資源的日趨減少，難開采金礦資源的合理、 高效、環保地開發己成為人們面對的主要問題，我國難開采的金礦資源儲量大，已探明的 黃金有1000噸以上，難選的占總量的1/4，該類礦石的主要特點為硫、砷和碳含量較高， 另外含金顆粒微小，有的粒徑達到納米級。用常規氰化提金工藝，金回收率為20% 3. %;目前采用的氧化焙燒工藝進行預處理，又會造成AS203和S02的污染。
因此，有必要研究出一種新的選冶方法，以減少對環境污染的同時，提高經濟效益。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種超臨界水氧化選冶難選金礦石的方法及設備， 本發明的選冶方法消除了 As力3和S02的污染，金礦石的回收率達到90%以上，解決了環境 污染的問題。本發明的一種超臨界水氧化選冶難選金礦石的方法，包括
(1) 將硫含量高、砷含量高的難選金礦石小顆粒磨成細小粉末60-100目，配成質量 百分比為10%的固水混合液；
(2) 將上述固水混合液放入超臨界水氧化裝置料斗中，經加壓泵加壓0.6-1.2Mpa， 送入預熱器加熱，利用分離器的余熱加熱，并把氧氣或空氣送入計量氣體增壓器加壓 22. l-23MPa，將預熱后的固水混合液與加壓后的氧氣或空氣在混合器中混合，使0; C摩 爾比達到l.O，之后送入超臨界第一級加熱反應器；
或將步驟(1)的固水混合液與雙氧水混合，使0; C摩爾比達到l.O，經加壓泵加圧 22. l-23MPa后直接送入第一級加熱反應器；
(3) 將物料在第一級加熱反應器中加熱至374'C以上，控制加熱反應器壓力在 22. l-23Mpa，使固水混合液達到水的超臨界狀態，發生氧化反應，并串聯第二級反應器， 使固水混合液中的有機物氧化更徹底；
(4) 反應后，固體顆粒從兩個反應器的底閥排出，采用物理方法，將金與其他固體 顆粒分離，超臨界流體從第二級反應器的頂部排出依次進入第一級分離器和第二級分離 器，氣液在分離器中采用水冷卻進行分離，冷卻后的水從兩個分離器底部閥門排出，氣併
從第二級分離器頂部閥門排出。
本發明的一種超臨界水氧化選冶難選金礦石的設備，包括進料桶l通過管道順次連 接計量柱塞泵2、熱交換器3、氣液混合器4，所述的氣液混合器4的另一個進口通過管道 順次連接計量氣體增壓器ll、氣體儲罐IO、氧化劑氣體過濾器9，所述的氣液混合器4的 出口通過管道順次連接第一級加熱反應器5、第二級反應器6、第一級分離器7、第二級分 離器8。
所述的熱交換器3、第一級加熱反應器5、第二級反應器6、第一級分離器7、第二級 分離器8上裝有熱電偶溫度計12和可控壓力計13;
所述的第一級加熱反應器5外套有高頻電加熱套管14;
所述的熱交換器3的出水口和第一級分離器7的進水口相連，所述的熱交換器3的進 水口和第二級反應器6的出水口相連。
本發明采用超臨界水氧化技術，以氧氣、空氣及雙氧水作為氧化劑，對難選金礦石進 行選冶，在氧化過程中，有機物幾乎100%被氧化成二氧化碳，因此，所排放的水中COD、 ss、 pH等指標均符合國家規定的《污水綜合排放標準》；根據超臨界水的特性，氧化后的 硫酸鹽和氧化砷均不溶于超臨界水，在反應器中即可與超臨界水分離，不會帶入后續的分離器，因此所排放的超臨界流體中不含有硫、砷的氧化物，分離器排放的氣體不含有二氧
化硫等污染物符合國家規定的《大氣污染物排放標準》。
有益效果
本發明的選冶方法消除了 AsA和S02的污染，金礦石的回收率達到90%以上，解決了 環境污染的問題。
圖1為超臨界水氧化選冶難選金礦石發明結構示意其中l.進料桶2.計量柱塞泵3.熱交換器4.氣液混合器5.第一級加熱反應器6. 第二級反應器7.第一級分離器8.第二級分離器9.氧化劑氣體過濾器IO.氣體儲罐 ll.計量氣體增壓器12.熱電偶溫度計13.可控壓力計14.高頻電加熱套管。
具體實施例方式
下面結合具體實施例，進一歩闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明 而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技才 人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限 定的范圍。
實施例1
采用氧氣作為氧化劑。如圖1所示，將進料桶1中的泥漿混合液經加壓泵2加壓后再 經預熱器3加熱，再和計量氣體增壓器11加壓后的氧氣在氣液混合器4中混合，氣液固 混合后進入第一級反應器5，進入反應器的壓力達到22. lMPa以上，反應器5由外側的電 加熱器14加熱，加熱溫度達到374.3'C以上，為使混合液中的有機物氧化更加徹底，再陣. 聯第二級反應器6;超臨界水氧化反應后的超臨界流體進入第一級分離器7，為使分離更 加徹底，再進入第二級反應器8，兩級分離器釆用水冷卻，氣液在分離器中分離，冷卻后 的水從分離器底部閥門h和j排出，氣體從第二級分離器頂部閥門k排出。選冶后的固體 顆粒從反應器底部閥門e和g排出，由于金與其它固體顆粒的密度不同，排出后的固體顆 粒再采取物理的方法使金與其它固體顆粒分離。
實施例2
采用空氣作為氧化氣體，利用氧氣作為氧化劑。如圖1所示，將進料桶1中的泥漿M 合液經加壓泵2加壓后再經預熱器3加熱，再和計量氣體增壓器11加壓后的空氣在氣液 混合器4中混合，氣液固混合后進入第一級反應器5，進入反應器的壓力達到22. lMPa以上，反應器5由外側的電加熱器14加熱，加熱溫度達到374.3'C以上，為使混合液中的有 機物氧化更加徹底，再串聯第二級反應器6;超臨界水氧化反應后的超臨界流體進入第一 級分離器7，為使分離更加徹底，再進入第二級分離器8，兩級分離器采用水冷卻，從而 達到氣液分離的目的，水冷卻后從分離器底部閥門h和j排出，氣體從第二級分離器頂部 閥門k排出；選冶后的固體顆粒從反應器底部閥門e和g排出，由于金與其它固體顆粒的 密度不同，排出后的固體顆粒再采取物理的方法使金顆粒與其它固體顆粒分離。
實施例3
采用雙氧水等液體作為氧化劑。將泥漿混合液與雙氧水等氧化劑液體混合經加壓泵2 加壓后經預熱器3加熱，之后進入第一級反應器5，進入反應器的壓力達到22. lMPa以上， 反應器5由外側的電加熱器14加熱，加熱溫度達到374.3"C以上，為使混合液中的有機物 氧化徹底，再串聯第二級反應器6;超臨界水氧化反應后的超臨界流體進入第一級分離器 7，為使分離更加徹底，再進入第二級分離器8，兩級分離器(7和8)采用水冷卻，從而 達到氣液分離的目的，水冷卻后從分離器底部閥門h和j排出，二氧化碳等氣體從第二級 分離器頂部閥門k排出；選冶后的固體顆粒從反應器底部閥門e和g排出，由于金與其它 固體顆粒的密度不同，排出后的固體顆粒再采取物理的方法分離。
權利要求
1. 一種超臨界水氧化選冶難選金礦石的方法，包括(1)將硫含量高、砷含量高的難選金礦石磨成細小粉末達60-100目，配成質量百分比為10％的固水混合液；(2)將上述固水混合液放入超臨界水氧化裝置料斗中，經加壓泵加壓0.6-1.2Mpa，送入預熱器加熱，利用分離器的余熱加熱，并把氧氣或空氣送入計量氣體增壓器加壓22.1MPa，將預熱后的固水混合液與加壓后的氧氣或空氣在混合器中混合，使O∶C的摩爾比達到1.0，之后送入超臨界第一級加熱反應器；或將步驟(1)的固水混合液與雙氧水混合，使O∶C的摩爾比達到1.0，經加壓泵加壓22.1-23MPa后直接送入第一級加熱反應器；(3)將物料在第一級加熱反應器中加熱至374.3-380℃，控制加熱反應器壓力在22.1-23Mpa，使固水混合液達到水的超臨界狀態，發生氧化反應，并串聯第二級反應器，使固水混合液中的有機物氧化更徹底；(4)反應后，固體顆粒從兩個反應器的底閥排出，經物理方法，將金與其他固體顆粒分離，超臨界流體從第二級反應器的頂部排出依次進入第一級分離器和第二級分離器，氣液在分離器中采用水冷卻進行分離，冷卻后的水從兩個分離器底部閥門排出，氣體從第二級分離器頂部閥門排出。
2. —種超臨界水氧化選冶難選金礦石的設備，包括進料桶1通過管道順次連接計量柱 塞泵2、熱交換器3、氣液混合器4，所述的氣液混合器4的另一個進口通過管道順次連接 計量氣體增壓器ll、氣體儲罐IO、氧化劑氣體過濾器9，所述的氣液混合器4的出口通過 管道順次連接第一級加熱反應器5、第二級反應器6、第一級分離器7、第二級分離器8。
3. 根據權利要求2所述的一種超臨界水氧化選冶難選金礦石的設備，其特征在于所述 的熱交換器3、第一級加熱反應器5、第二級反應器6、第一級分離器7、第二級分離器8 上裝有熱電偶溫度計12和可控壓力計13。
4. 根據權利要求2所述的一種超臨界水氧化選冶難選金礦石的設備，其特征在于所述 的第一級加熱反應器5外套有高頻電加熱套管14。 '
5. 根據權利要求2 4中任意一權利要求所述的一種超臨界水氧化選冶難選金礦石的設備， 其特征是在于所述的熱交換器3的出水口和第一級分離器7的進水口相連，所述的熱交 換器3的進水口和第二級反應器6的出水口相連。
全文摘要
本發明涉及一種超臨界水氧化選冶難選金礦石的方法及設備，包括將難選金礦石粉末配成固水混合液放入超臨界水氧化裝置料斗中，經加壓、預熱，與氧氣或空氣混合送入超臨界水氧化反應器；將物料水混合液在反應器中加熱至374.3℃以上，控制反應器壓力在22.1MPa以上，使固水混合液達到水的超臨界狀態，發生氧化反應；反應后，固體顆粒從反應器的底閥排出，采用物理方法，將金與其它固體顆粒分離，超臨界流體從反應器的頂部排出依次進入分離器，氣液在分離器中采用水冷卻進行分離，冷卻后的水從兩個分離器底部閥門排出，氣體從分離器頂部閥門排出。本發明的選冶方法消除了As<sub>2</sub>O<sub>3</sub>和SO<sub>2</sub>的污染，金礦石的回收率達到90％以上，解決了環境污染的問題。
文檔編號C22B11/00GK101418376SQ20081020349
公開日2009年4月29日 申請日期2008年11月27日 優先權日2008年11月27日
發明者杰 龐, 彭英利, 欽 曹, 靳琳芳, 馬承愚 申請人:東華大學