從高銅金精礦中綜合回收有價(jià)金屬試驗(yàn)研究

宋耀遠(yuǎn)，楊要峰，閭娟莎，趙可江，邵志恒

（靈寶黃金股份有限公司 黃金冶煉分公司，河南 靈寶 472500）

金礦石中伴生有大量Cu、Pb、Zn、S、Fe等元素，很大程度上沒(méi)有得到充分回收。含銅金礦是典型的難處理伴生金礦，目前主要采用濕法（氰化法，焙燒—氰化法，氨浸—氰化法，生物氧化—氰化法等）處理［1-3］。我國(guó)大多數(shù)金精礦中銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%～3%，個(gè)別的達(dá)15%［4］，不適宜采用火法冶煉；另外，浸出體系中的Cu2＋容易與CN-形成銅氰絡(luò)離子，消耗大量氰化物，導(dǎo)致金、銀浸出率不高，浸出成本較高［5］：因此，傳統(tǒng)的直接氰化浸出法對(duì)于該類礦石在提取效率和經(jīng)濟(jì)上都是不可行的。

含銅金精礦的濕法處理，首先需要解決的是礦物的預(yù)氧化。硫化礦物的氧化，除在水溶液中氧氣氧化外，更加通用的方式是焙燒氧化。含銅金精礦經(jīng)高溫焙燒氧化，礦石中包裹金的硫化物被氧化為相應(yīng)的氧化物或金屬硫酸鹽［6-7］，可以用水或稀酸選擇性浸出［8］，浸出渣可以再用傳統(tǒng)的氰化法浸出金、銀，而焙燒煙氣中的大量二氧化硫可用于制硫酸［9-10］。

1 試驗(yàn)部分

1．1 礦石組成

試驗(yàn)所用礦石的化學(xué)成分及物相組成分別見表1、2。

表1 高銅金精礦的化學(xué)成分 %

表2 高銅金精礦的物相組成 %

1．2 試驗(yàn)儀器、試劑

試驗(yàn)所用儀器：電子天平，JA5003N型，上海精密科學(xué)儀器有限公司；精密pH計(jì)，PHS-25型，上海日島科學(xué)儀器有限公司；馬弗爐，BLMT-1600型，洛陽(yáng)博萊曼特電爐有限公司；恒溫水浴鍋，HH-S2型，上海精密儀器儀表有限公司；磁力攪拌器，JB-2型，上海雷磁儀器廠；增力電動(dòng)攪拌器，DJIC型，金壇市醫(yī)療儀器廠；循環(huán)水真空泵，SHB-III型，上海金鵬分析儀器有限公司；紫外可見光分光光度計(jì)，TU-1818型，北京普析通用儀器有限公司；ICP-OES，IRIS IntropidⅡ型，XS美國(guó)熱電公司；滴定管，漏斗，移液管，容量瓶，量筒，燒杯等。

試驗(yàn)所用試劑均為西隴化工股份有限公司產(chǎn)品，其中，濃硫酸、氫氧化鈉、硫酸銅、氰化鈉、碳酸鈉為分析純，石灰為工業(yè)級(jí)。

1．3 試驗(yàn)方法

高銅金精礦焙燒：稱取金精礦250g，平攤于馬弗爐中，設(shè)定溫度并保溫焙燒一定時(shí)間，反應(yīng)結(jié)束后取出冷卻。

焙砂酸浸銅：稱取焙砂30g，加入一定質(zhì)量濃度和一定溫度的硫酸溶液，反應(yīng)一定時(shí)間后過(guò)濾，浸出渣烘干后分析銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)，計(jì)算銅浸出率。

酸浸渣氰化浸出金、銀：稱取酸浸渣50g（干渣）于200mL三口燒瓶中，加入一定體積蒸餾水，然后用碳酸鈉或碳酸鈣調(diào)溶液pH為9～11．5，之后加入計(jì)量的氰化鈉，升溫至設(shè)定溫度攪拌反應(yīng)5～25h。浸出漿液過(guò)濾，浸出渣洗滌、烘干、稱重，分析渣中金、銀質(zhì)量分?jǐn)?shù)，計(jì)算金、銀浸出率。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3．1 焙燒溫度對(duì)銅浸出率的影響

圖1為不同溫度下焙燒2h的焙砂用質(zhì)量濃度為50g／L硫酸溶液在80℃下浸出2h的試驗(yàn)結(jié)果。可以看出：隨焙燒溫度升高，銅浸出率增大；焙燒溫度升至700℃時(shí)，銅浸出率最大，為98．6%；溫度再繼續(xù)升高，銅浸出率又逐漸降低。

圖1 焙燒溫度對(duì)銅浸出率的影響

焙燒溫度較低時(shí)，動(dòng)力學(xué)反應(yīng)速度較慢，礦石中的黃銅礦、黃鐵礦等金屬硫化物未能在短時(shí)間內(nèi)完全氧化，有部分銅依然以金屬硫化物形式存在，而該部分硫化銅在硫酸溶液中很難完全溶解，因而銅浸出率不高；由于金屬硫化物本身在氧化時(shí)會(huì)放熱，在焙燒溫度較高時(shí)容易造成局部溫度過(guò)高，使顆粒發(fā)生燒結(jié)，將一部分未氧化的硫化礦物包裹其中，阻礙氧化反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行，從而銅浸出率降低。綜合考慮，金精礦的焙燒溫度以650℃為宜，此條件下，銅浸出率為98．6%，酸浸渣中銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)低至0．3%。

3．2 焙燒時(shí)間對(duì)銅浸出率的影響

650℃下焙燒不同時(shí)間對(duì)銅浸出率的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。可以看出，焙燒時(shí)間對(duì)銅浸出率影響很大：隨焙燒時(shí)間延長(zhǎng)，銅浸出率增大；焙燒時(shí)間大于2h后，銅浸出率維持在98．6%以上；繼續(xù)延長(zhǎng)焙燒時(shí)間，銅浸出率變化不大。說(shuō)明在650℃下焙燒2h后，礦石中的硫化銅礦物已基本氧化完全。基于節(jié)能降耗考慮，選擇焙燒時(shí)間以2h為最佳。

圖2 焙燒時(shí)間對(duì)銅浸出率的影響

3．3 焙砂酸浸銅

對(duì)最佳焙燒條件下所得焙砂用硫酸浸出銅，考察初始硫酸濃度、浸出溫度、浸出時(shí)間以及液固體積質(zhì)量比對(duì)銅浸出率的影響。

3．3．1 初始硫酸濃度對(duì)銅浸出率的影響

浸出條件：溫度80℃，浸出時(shí)間2h，液固體積質(zhì)量比5∶1。初始硫酸質(zhì)量濃度對(duì)銅浸出率的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。可以看出，隨初始硫酸質(zhì)量濃度升高，銅浸出率開始升高很快，在初始硫酸質(zhì)量濃度達(dá)到30g／L后，銅浸出率達(dá)最大98．5%且趨于穩(wěn)定。初始硫酸質(zhì)量濃度較低時(shí)，發(fā)揮浸出作用的主要是水，即可溶性硫酸銅溶解于水中；隨硫酸質(zhì)量濃度升高，CuO等物質(zhì)開始溶解。為保證銅的完全浸出，確定硫酸質(zhì)量濃度以50g／L為最佳。

圖3 初始硫酸質(zhì)量濃度對(duì)銅浸出率的影響

3．3．2 浸出溫度對(duì)銅浸出率的影響

試驗(yàn)條件：初始硫酸質(zhì)量濃度50g／L，浸出時(shí)間2h，液固體積質(zhì)量比5∶1。溫度對(duì)銅浸出率的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。可以看出：溫度對(duì)銅浸出率影響不大，隨溫度升高，銅浸出率僅略有提高。這主要是焙砂中的CuSO4易溶于水，及CuO與硫酸反應(yīng)速度很快所致。試驗(yàn)確定酸浸最佳溫度以80℃為宜。

圖4 浸出溫度對(duì)銅浸出率的影響

3．3．3 浸出時(shí)間對(duì)銅浸出率的影響

浸出溫度80℃，初始硫酸質(zhì)量濃度50g／L，液固體積質(zhì)量比5∶1，浸出時(shí)間對(duì)銅浸出率的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

圖5 浸出時(shí)間對(duì)銅浸出率的影響

從圖5看出：在反應(yīng)前1h內(nèi)，銅浸出率急劇增大至95%；隨后在2h內(nèi)，銅浸出率逐漸升高到98．5%左右并趨于穩(wěn)定。這也是CuSO4易溶、CuO與硫酸反應(yīng)速度較快的緣故。試驗(yàn)確定最佳浸出時(shí)間為2h。

3．3．4 液固體積質(zhì)量比對(duì)銅浸出率的影響

浸出溫度80℃，初始硫酸質(zhì)量濃度50g／L，浸出時(shí)間2h，液固體積質(zhì)量比對(duì)銅浸出率的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。可以看出，隨液固體積質(zhì)量比增大，銅浸出率略有增大。較大的液固體積質(zhì)量比有利于體系傳質(zhì)，但總的來(lái)說(shuō)對(duì)浸出過(guò)程影響不大。綜合考慮，確定液固體積質(zhì)量比以4∶1～5∶1為宜。

圖6 液固體積質(zhì)量比對(duì)銅浸出率的影響

3．3．5 銅的綜合試驗(yàn)

在最佳酸浸條件（初始硫酸質(zhì)量濃度50 g／L，浸出溫度80℃，浸出時(shí)間2h，液固體積質(zhì)量比4∶1）條件下進(jìn)行銅的綜合浸出試驗(yàn)，結(jié)果銅浸出率在98．5%以上，浸出渣中銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0．35%。

3．4 浸銅渣氰化浸出金、銀

氧化焙燒—酸浸后，高銅金精礦中的銅得到有效分離，浸出渣可直接氰化浸出金、銀。酸浸渣中，Au、Ag質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別32．6g／t和152．3g／t，銅、鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0．35%和39．64%。

氰化浸出條件：NaCN初始質(zhì)量濃度為1．0～1．2g／L，浸出時(shí)間20～25h，體系pH為9．5～10．5，液固體積質(zhì)量比為2∶1～3∶1，常溫下攪拌浸出。結(jié)果金浸出率為96．5%，銀浸出率為63．5%，浸出效果較好。

4 結(jié)論

高銅金精礦經(jīng)氧化焙燒、硫酸浸出和氰化浸出，可有效回收其中的銅和金、銀，技術(shù)上是可行的。高銅金精礦在650℃下沸騰焙燒2h，冷卻后用質(zhì)量濃度為50g／L的稀硫酸在80℃下浸出2 h，控制液固體積質(zhì)量比為4∶1～5∶1，銅浸出率超過(guò)95%。酸浸渣用氰化鈉浸出，金、銀浸出率分別為96．5%和63．5%。

［1］蔡創(chuàng)開．某含銅金精礦熱壓預(yù)氧化脫銅—氰化浸金試驗(yàn)研究［J］．濕法冶金，2013，32（6）：350-353．

［2］程?hào)|會(huì)，李國(guó)斌，張曉燕，等，含銅金精礦選擇性浸金研究［J］．黃金，2009，30（3）：43-46

［3］戴紅光．湖北某難處理金精礦中溫菌預(yù)氧化—氰化浸出試驗(yàn)研究［J］．濕法冶金，2009，28（2）：81-83．

［4］王穎，羅遠(yuǎn)輝．高銅金精礦提取金銅研究［J］．四川有色金屬，2002（3）：24-28．

［5］邱廷省，聶光華，張強(qiáng)．難處理含銅金礦石預(yù)處理與浸出技術(shù)現(xiàn)狀及進(jìn)展［J］．黃金，2005，26（8）：30-34．

［6］譚希發(fā)．某含銅金精礦焙燒—酸浸—氰化綜合回收金銅工藝研究［J］．礦冶工程，2011，31（1）：47-50

［7］葛偉勛．含銅金精礦焙燒—酸浸—氰化工藝的研究與實(shí)踐［J］．黃金，1990，11（5）：28-35．

［8］楊要峰．濕法提銅工藝在靈寶黃金股份公司的應(yīng)用與發(fā)展［J］．有色金屬工程，2011，1（2）：36-38．

［9］李云，袁朝新，王云，等．沸騰焙燒高砷含銅金精礦的試驗(yàn)研究［J］．礦冶，2008，17（3）：33-36．

［10］張文閣，葛偉勛，馬宗伯．多金屬硫化物金精礦的焙燒浸出［J］．有色金屬，1984，36（3）：68-77．