金平和巍山精金礦氰化液中金的回收方案比選

楊 坤，梁 可

(昆明有色冶金設(shè)計研究院股份公司，云南昆明650051)

0 引 言

浮選精金礦設(shè)計項目的主要原料為云南金平金礦及巍山金礦，礦石主要為難處理硫化礦，年處理精礦量6．6萬t/a。該項目采用了加壓氧化預(yù)處理工藝處理難處理硫化礦，并配以成熟可靠的氰化法對礦石中的Au進(jìn)行浸出，Au的氧化徹底，Au的總回收率可達(dá)92%以上，資源綜合利用率高。精礦成分見表1。

表1 原料成分表(干基，質(zhì)量分?jǐn)?shù))Tab.1 Raw material composition(dry basis and mass fraction)

氰化法是從礦石、精礦或尾礦中提取Au的經(jīng)濟(jì)而簡易的方法，具有回收率高、對礦石適應(yīng)性強(qiáng)等一系列優(yōu)點(diǎn)。直到19世紀(jì)末，英國人John Mac-Arthur等首次將該反應(yīng)應(yīng)用到金的浸出工藝中，并獲得了專利。隨后，該法被世界上許多國家所采用并逐漸取代了其他的提金工藝，成為濕法提金的經(jīng)典方法。目前，世界新建提金廠中約有80%均采用氰化法［1］。

精金礦經(jīng)氰化浸出工序后，就進(jìn)入了Au的回收工序，這也是Au的生產(chǎn)過程中非常重要的環(huán)節(jié)。從富金貴液中回收Au的方法主要有鋅置換法、電沉積法、溶劑萃取法、吸附法等幾種。根據(jù)項目實(shí)際，文章著重比較鋅置換法及炭吸附法。

1 鋅置換法回收金

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新的提金技術(shù)不斷出現(xiàn)，許多工藝實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。作為傳統(tǒng)工藝，鋅置換工藝具有方法簡單、設(shè)備操作簡便、工藝成熟、產(chǎn)生的金泥品位高、冶煉費(fèi)用低等優(yōu)勢。因此，不少選礦廠仍在使用鋅置換工藝。

鋅置換工藝的原理是:首先將氰化浸出后的礦漿進(jìn)行液-固分離，所得的上清液稱為富金貴液，經(jīng)洗滌后的浸出渣則廢棄或經(jīng)過處理另作他用，在得到的富金貴液中加入金屬還原劑(目前國內(nèi)的廠家通常采用金屬鋅作為還原劑)，經(jīng)過反應(yīng)使金屬金沉淀下來，這種方法得到的金泥中Au的品位較高，再對金泥進(jìn)行進(jìn)一步的處理就得到了金屬Au。

用作還原劑的金屬鋅其還原電位低于一價金氰絡(luò)離子的電位，就可以使得一價金氰絡(luò)合物從溶液中還原出來。由于一價金氰絡(luò)合離子還原為金所需的電位是高于金屬鋅表面的電位的，這就使得當(dāng)鋅離子的濃度還相當(dāng)高時，Zn的還原能力仍然非常強(qiáng)。

鋅置換法的化學(xué)反應(yīng)如下［2］:

目前鋅置換法有鋅絲置換和鋅粉置換2種。最初是使用鋅絲來置換回收氰化貴液中的Au，該法具有設(shè)備簡單、操作容易、不耗動力等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是鋅絲與NaCN消耗量均較大，金泥中鋅含量高，設(shè)備占地面積大。隨著鋅置換法不斷改進(jìn)，鋅粉取代了鋅絲，且置換前脫氧工藝的引入和加入少量的可溶性鉛鹽，可獲得較好的回收效果。

鋅粉置換沉淀法從含金溶液中回收Au始于1894年，它是目前最廣泛的使用方法。該法由于采用了比表面積大、沉淀速度快、效率高的鋅粉，金的置換沉淀速度快、效率高，鋅粉用量少，因此相對投資和電能消耗大的鋅絲法更具有優(yōu)勢，被廣泛地應(yīng)用在黃金生產(chǎn)企業(yè)中［3］。由于金銀具有相似的性質(zhì)，鋅粉對銀也有很高的置換效率，因而該法廣泛應(yīng)用于含銀金礦中的金銀的回收。但是，鋅粉的質(zhì)量以及置換時的工藝條件也直接影響到鋅粉置換的效果，主要體現(xiàn)在兩方面。

1.1 置換工藝中的鋅粉要求

(1)鋅粉置換沉淀工藝中用的鋅粉是通過蒸餾鋅制得的，鋅粉應(yīng)含Zn95% ～97%，Pb1%左右，粒度 ＜0．01 mm(美國規(guī)定97%-0．04 mm)，這是因為其中的粗粒鋅會降低置換沉淀效果。

(2)如果使用鋅冶煉廠產(chǎn)的藍(lán)粉(含ZnO約10% ～15%)，這些ZnO不起沉淀Au的作用而完全進(jìn)入金泥中，不利于Au的沉淀［3］。此外，鋅粉容易氧化，應(yīng)在密封容器中儲存和運(yùn)輸。

1.2 影響鋅粉置換效果的因素

鋅粉置換沉淀工藝對金的置換效果非常理想。Au的置換率可達(dá) 99%，Ag的置換率為92．67% ～99%，金泥的金品位高時可達(dá)6．8%，金泥的銀品位高時為30%。

影響鋅粉置換的因素主要有［3］:

(1)氰化鈉與堿的濃度。鋅粉置換金銀時，對貴液中氰化物和堿的濃度有一定要求，一般來說，氰離子濃度應(yīng)控制在0．03% ～0．06%，堿濃度控制在0．01%(pH值約為11)。

(2)氧濃度。溶液中的溶解氧對置換是有害的，在生產(chǎn)中一般要求溶液中的溶解氧在0．5 mg/L以下，所以含金銀貴液要脫氧后再進(jìn)行置換沉淀。

(3)鋅粉的用量。鋅粉作為沉淀劑，其用量對金銀的置換起決定作用，但其用量應(yīng)根據(jù)貴液中金銀的含量來定，貴液中由于富含有Ag，開始用量為50 g/m3，而后根據(jù)貴液的品位降低稍有減少。

(4)鉛鹽。在鋅粉置換過程中，Pb是不可缺少的元素，因為Pb可加速金銀的置換，在實(shí)際生產(chǎn)中以鋅粉用量的10%配加醋酸鉛。

(5)溫度。鋅粉置換金銀的反應(yīng)速度取決于金、銀絡(luò)離子向鋅表面擴(kuò)散的速度，溫度增高，擴(kuò)散速度加快，反應(yīng)速度增加;而溫度低于15℃時，置換率將受影響，溫度低于10℃，反應(yīng)速度將很慢。

(6)溶液中的雜質(zhì)。溶液中的Cu、Hg、Ni及可溶性硫化物都是鋅粉置換時的有害雜質(zhì)。在實(shí)際生產(chǎn)中要綜合考慮各種影響因素，盡最大可能消除不利因素，提高置換效率。

目前工業(yè)上普遍采用的流程為氰化浸出→固液分離和洗滌→貴液澄清凈化→貴液脫氧→鋅粉置換→金泥。該流程包括:預(yù)處理后的含金渣進(jìn)入氰化浸出槽，進(jìn)行浸出作業(yè);浸出礦漿經(jīng)壓濾和洗滌后，得到的貴液進(jìn)入板框壓濾機(jī)凈化除雜;凈化后貴液的脫氧作業(yè)在脫氧塔進(jìn)行;鋅粉及脫氧后貴液通過空氣密封的水泵揚(yáng)送進(jìn)入板框壓濾機(jī)進(jìn)行置換作業(yè);作業(yè)完成后得到金泥。

2 炭吸附法

用活性炭從氰化浸出液中提取金銀，早在19世紀(jì)末已有研究。20世紀(jì)30年代后期進(jìn)行了較為原始的炭漿法提金、熱氰化物溶液解析載金炭的試驗。直到1952年美國礦業(yè)局扎德拉(J．B．Zadra)等研究成功了用熱氰化鈉-氫氧化鈉混合溶液解吸載金炭，電解法從解吸液中連續(xù)電積回收金銀，奠定了現(xiàn)今的活性炭從氰化介質(zhì)中提取金銀的基礎(chǔ)。1973年美國投產(chǎn)了霍姆斯泰克(Homestake)炭漿廠，正式開始了活性炭提金的工業(yè)生產(chǎn)。其后，研制成功了加壓高溫解析工藝和炭浸工藝等［1］。目前，活性炭提金不僅有諸多行之有效的工藝可供選用，而且它已成為世界范圍內(nèi)普遍采用的一種主要提金方法。

炭吸附技術(shù)在提金工業(yè)中占有重要的地位，根據(jù)炭加入方式的不同炭吸附法分為炭漿法(CIP法)和炭浸法(CIL法)2種［4］。其區(qū)別是:炭漿法是在金被氰化浸出后向浸出礦漿中投入活性炭;炭浸法則是在金氰化浸出槽中加入活性炭的方法。炭浸法是活性炭的吸附和金的氰化浸出同時進(jìn)行，而吸附時間大約為浸出時間的1/5，因此節(jié)省了近20%的金回收時間，同時節(jié)省了投資和操作費(fèi)用。20世紀(jì)60年代末，用炭柱法(CIC)處理低品位金銀礦的堆浸液獲得成功，它是將炭填充在吸附柱內(nèi)，浸出溶液通過柱中炭層時把其中的金吸附回收，這種方法也是炭吸附法的一種延續(xù)［5］。

實(shí)踐中往往是2種方法結(jié)合使用，在浸出的某一階段將活性炭加入浸出槽中，后面的吸附槽級數(shù)就可以相應(yīng)減少。通常將CIP和CIL統(tǒng)稱炭漿法。

2.1 活性炭吸附原理

Au和Ag在活性炭上的吸附是靠離子交換發(fā)生的。吸附熱力學(xué)和動力學(xué)研究數(shù)據(jù)表明，溶液中的正離子(如鈉離子和鈣離子等)有利于金銀絡(luò)離子的吸附，而游離氰離子卻降低吸附。吸附機(jī)理是建立在雙電層理論基礎(chǔ)上的，機(jī)理如下［6］:

(1)Au(CN)-2與活性炭微孔表面的氧化活性中心(氧化活性點(diǎn))的陰離子發(fā)生交換反應(yīng)，從而使Au(CN)-2吸附于活性炭微孔表面。由于以這種離子交換方式吸附，載金炭上的Au仍以Au(CN)-2的形式存在。所以，活性炭對Au的吸附是物理吸附，而非化學(xué)吸附。

(2)Au(CN)-2在活性炭表面吸附后，形成局部負(fù)電荷，在靜電作用下，溶液內(nèi)的正離子產(chǎn)生定向運(yùn)動，并與Au(CN)-2形成雙電層，溶液中的正離子只有在Au(CN)-2存在時才吸附，因此它們被吸附在擴(kuò)散層。

(3)當(dāng)存在附加的Au(CN)-2時，又可以被吸附在擴(kuò)散層上。

(4)溶液中的游離氰化物(CN-)也可在活性炭表面的氧化活性中心發(fā)生離子交換反應(yīng)，因而與Au(CN)-

2爭奪吸附位置，降低Au、Ag吸附。

2.2 活性炭的選擇

為了從溶液中最有效地回收Au，必須選擇具有足夠活性的炭，為了使炭能夠經(jīng)得起炭漿工藝流程中劇烈的磨損作用，要求活性炭必須具備足夠強(qiáng)的抗磨損能力。為了能夠正確選擇適合于炭漿工藝流程的活性炭，必須對炭進(jìn)行試驗，在多種炭中進(jìn)行選擇時，應(yīng)該選擇經(jīng)過抗磨試驗后仍具有較高活性的炭。

選擇活性炭的原則是:既要保證炭具有較高的活性，又要保證炭具有足夠的強(qiáng)度，同時要兼顧炭的密度、粒度等因素。高活性仍然是需要的，在重視炭的強(qiáng)度的同時，要防止選用硬炭的傾向，避免使炭的活性大幅度降低。多數(shù)炭漿廠認(rèn)為椰殼活性炭的性能較好，所以國內(nèi)外的炭漿廠應(yīng)用較為普遍［6］。

目前，炭浸法提金工藝的原則流程主要包括:原料準(zhǔn)備→攪拌浸出及炭逆流吸附→載金炭解吸和炭再生等作業(yè)。浸出吸附系統(tǒng)一般由4～6個攪拌吸附槽組成，礦漿和活性炭通過槽間篩實(shí)現(xiàn)逆流流動，再生炭或新炭加入最后的氰化吸附槽，載金炭定期從第一氰化吸附槽轉(zhuǎn)送至解吸系統(tǒng)，進(jìn)行金的解吸和炭的再生。在氰化吸附系統(tǒng)中，活性炭和礦漿呈逆流流動。吸附后的尾漿經(jīng)檢查篩分回收漏失的細(xì)粒載金炭后，送尾漿處理工序。

3 2種工藝方案的比較

炭漿法與常規(guī)的鋅置換法的基本區(qū)別在于，為了通過在鋅粉上還原而達(dá)到回收Au，首先必須產(chǎn)出澄清的濾液，而在炭漿法工藝中則是直接從礦漿中提取金絡(luò)合物。因此，常規(guī)選金廠中昂貴而效率較低的液-固分離作業(yè)，在炭漿法中就被一種比較簡便且費(fèi)用較低的從浸出礦漿中回收載金炭的篩分作業(yè)替代了［7］。

對于從澄清和未澄清溶液中使用活性炭而不用鋅回收Au和Ag，也有一些激烈的爭論。使用活性炭比鋅置換工藝在經(jīng)濟(jì)上的一個重要優(yōu)點(diǎn)是，顆粒狀炭能直接從礦漿中提取Au，在處理堆浸溶液時，在炭吸附法或鋅置換法之間進(jìn)行選擇，就主要取決于投資與生產(chǎn)費(fèi)用的分析。對于主要是含Au的、大量的低品位溶液來說，用炭吸附法處理要更為經(jīng)濟(jì);而對于數(shù)量較少的高品位的(特別是富含Ag的)溶液，則采用鋅置換法更好些。

4 工藝設(shè)計方案的最終選擇

炭吸附法和鋅置換法相比，炭吸附法更適于處理在攪拌槽內(nèi)的加壓預(yù)處理后的氰化礦泥，后續(xù)工藝過程變得更容易控制，并且避免了諸如液-固分離、澄清、洗滌等工序，可以節(jié)省大量的投資及后期的經(jīng)營維護(hù)經(jīng)費(fèi)。炭吸附法對Au的選擇性好，并且溶液中的雜質(zhì)對它的影響不明顯。此外，炭吸附法對于含 Cu、Fe、As、Sb等含量較高的礦石，在同樣工藝條件下也能取得較好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。另一方面，鋅置換法的工藝要求在生產(chǎn)過程中添加大量過量的鋅粉，同時溶液中還存在著過量的氰化物，使得置換后液的處理工藝較為復(fù)雜，很難滿足環(huán)保的要求。

鋅粉置換提金工藝一般情況下用于處理礦石中含Ag較高的精金礦，這種工藝的優(yōu)點(diǎn)是精礦的處理成本較低，但是這種工藝的缺點(diǎn)是整個工藝過程使用的工藝設(shè)備太多，能源消耗大，不利于控制投資和進(jìn)行成本控制。此外，這種工藝的操作過程要求較為嚴(yán)格，不利于生產(chǎn)工藝參數(shù)的控制。

相比鋅粉置換工藝而言，活性炭逆流吸附工藝對從精金礦中回收單一的Au效果很好，整個工藝過程簡單且容易操作，有利于生產(chǎn)工藝參數(shù)的控制，但這種工藝也存在著諸如活性炭消耗量大，對貴液中Ag的回收不理想等問題，從而影響生產(chǎn)單位的經(jīng)濟(jì)效益。

2種提金工藝流程相關(guān)生產(chǎn)指標(biāo)對比見表2。

表2 提金工藝流程生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較表Tab.2 Comparison of economic indicators of gold extraction process

目前國內(nèi)提金工藝采用炭吸附法的代表廠有紫金礦業(yè)，其提金成本約60元/g，采用鋅粉置法提金的代表廠有山東黃金礦業(yè)，其提金成本約85元/g。

5 結(jié) 語

通過2種工藝的對比可知，炭吸附法原料適應(yīng)性強(qiáng)、流程簡單、投資省、成本低，有利于環(huán)境保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)項目實(shí)際，設(shè)計最終選用氰化-炭吸附法提金工藝。

［1］《黃金生產(chǎn)工藝指南》編委會．黃金生產(chǎn)工藝指南［M］．北京:地質(zhì)出版社，2000．

［2］岳俊偶．鋅粉置換金影響因素分析［J］．中國科技博覽，2010(32):84．

［3］杜世勇．某金礦金銀回收工藝改造實(shí)踐［J］．中國礦山工程，2010，39(3):32-35，46．

［4］徐建勇．氰化液中回收金銀方法的對比［J］．新疆有色金屬，2000(3):10-14．

［5］崔毅琦，童雄，何劍，等．從浸金溶液中回收金的研究概況［J］．有色金屬:冶煉部分，2004(5):31-34，52．

［6］王俊，張全禎．炭漿提金工藝與實(shí)踐［M］．北京:冶金工業(yè)出版社，2001．

［7］張興仁．氰化法提金工藝的現(xiàn)狀與發(fā)展［J］．國外黃金參考，1999(5):21-29．