某含金、銀黃鐵礦綜合利用試驗

王中海

(山西太鋼工程技術(shù)有限公司)

黃鐵礦是制造硫酸的主要礦物原料，在制酸的過程中產(chǎn)生了大量燒渣，隨著近年國家對防治環(huán)境污染、改善生態(tài)環(huán)境、保護(hù)自然資源力度的加大，黃鐵礦的綜合利用成為工業(yè)生產(chǎn)研究的重點。20世紀(jì)80—90年代大量學(xué)者開始進(jìn)行黃鐵礦燒渣回收鐵的試驗研究[1-2]，亦有學(xué)者采用黃鐵礦燒渣制備氧化鐵紅、聚合硫酸鐵等[3-4]。

近年，高霞、王曉松[5]等用氫氧化鈉溶液選擇性浸出硅、鋁等雜質(zhì)，再以次氯酸鈉為氧化劑、氯化鈉為氯化劑在硫酸介質(zhì)中提取金、銀、銅等有價金屬元素。根據(jù)資料顯示，以上研究均是以黃鐵礦燒渣為原料進(jìn)行的綜合利用研究，但由于硫酸燒渣原料復(fù)雜多樣，以及經(jīng)濟(jì)效益的制約，決定了燒渣綜合利用的困難，大部分低鐵燒渣的利用問題仍然難以解決。

為此，根據(jù)資料分析了硫酸燒渣綜合利用的特點，本著環(huán)境污染應(yīng)從源頭治理、綜合回收有價金屬的思路，針對某含金、銀黃鐵礦精礦展開了綜合利用試驗研究[6-7]，采用黃鐵礦精礦浮選預(yù)處理拋尾—焙燒預(yù)處理—氰化浸出金銀工藝，金、銀、硫、鐵等有價金屬元素可得到高效綜合利用[8]。

1　礦樣性質(zhì)

1.1　原礦化學(xué)多元素分析

對含金、銀黃鐵礦精礦進(jìn)行化學(xué)多元素分析，結(jié)果見表1。

表1　含金、銀黃鐵礦精礦化學(xué)多元素分析結(jié)果　%

注：Au、Ag含量單位為g/t。

1.2　礦物組成及嵌布粒度特性研究

某黃鐵礦精礦礦物組成簡單，硫化礦約占礦物總量的70.68%，其中以黃鐵礦為主，含少量黃銅礦、方鉛礦與閃鋅礦；脈石礦物以石英為主，其次是鋁硅酸鹽礦物，此外還含有少量地開石、方解石、云母與明礬石等礦物，脈石礦物約占礦物總量的28%，較多石英脈石礦物的存在，嚴(yán)重影響了黃鐵礦的綜合利用。該精礦約72%的黃鐵礦礦物單體解離，未解離的黃鐵礦主要與石英脈石連生，少部分黃鐵礦與黃銅礦連生，與黃鐵礦連生的黃銅礦粒度在-20 μm。礦石中的金與黃鐵礦共生，主要以細(xì)粒狀態(tài)被黃鐵礦包裹，存在少量裂隙金。

2　試驗研究

從該黃鐵礦精礦化學(xué)多元素分析結(jié)果可知，礦石中硫含量僅為37.30%，鐵品位為32.69%，而雜質(zhì)SiO2含量達(dá)22.98%。硫、鐵含量低，SiO2含量高，直接進(jìn)行焙燒預(yù)處理將嚴(yán)重影響后續(xù)燒渣綜合利用。因此，研究提出了黃鐵礦精礦浮選預(yù)處理拋尾—焙燒預(yù)處理—氰化浸出金銀工藝處理該黃鐵礦精礦。

2.1　浮選預(yù)處理拋尾

根據(jù)工藝礦物學(xué)研究結(jié)果，該黃鐵礦精礦中未解離的黃鐵礦主要與石英脈石連生。硅-硫連生體的存在將導(dǎo)致黃鐵礦精礦浮選預(yù)處理拋尾時回收率低，因此該黃鐵礦精礦必須經(jīng)過細(xì)磨，使黃鐵礦與脈石礦物充分單體解離，才能通過浮選預(yù)處理拋尾得到高品位黃鐵礦精礦，且又能保證降低尾礦中有價金屬元素的損失。

該黃鐵礦精礦在磨礦細(xì)度達(dá)到-0.074 mm 86%時，鏡下觀察黃鐵礦單體解離度達(dá)到95%以上。在此磨礦細(xì)度條件下，采用1次粗選、2次掃選、2次精選的浮選工藝流程，最終可獲得含硫為50.26%、硫回收率為95.47%的高品位黃鐵礦精礦，貴金屬金、銀回收率分別為97.82%、96.53%，高品位黃鐵礦精礦化學(xué)多元素分析結(jié)果見表2。

表2　高品位黃鐵礦精礦化學(xué)多元素分析結(jié)果　%

注：Au、Ag含量單位為g/t。

2.2　焙燒預(yù)處理試驗

硫精礦焙燒在試驗室進(jìn)行，試驗設(shè)備為CTM300型馬弗爐，主要進(jìn)行了不同時間和不同溫度條件下的焙燒試驗。

2.2.1焙燒時間試驗

試驗室焙燒時間分別定為7、7.5、8、8.5、9 h，焙燒溫度均設(shè)定為800 ℃，當(dāng)爐溫上升至800 ℃時開始計時。試驗室焙燒預(yù)處理時間試驗結(jié)果見表3。

表3　焙燒預(yù)處理時間試驗結(jié)果

由表3可知，在800 ℃的焙燒溫度條件下，隨著焙燒時間的增加，燒渣中的硫品位下降，金、銀、鐵的品位均不斷提高。當(dāng)焙燒時間達(dá)到8 h時，燒渣中含硫降至0.36%，含金1.82 g/t，含銀75.62 g/t，含鐵65.32%。繼續(xù)增加焙燒時間，金、銀、鐵以及硫的含量變化不大，因此焙燒預(yù)處理時間選擇8 h。

2.2.2焙燒溫度試驗

固定焙燒時間為8 h，該時間由爐溫上升至設(shè)定的焙燒溫度時開始計時。焙燒溫度分別設(shè)定為700、750、800、850、900 ℃，試驗結(jié)果見表4。

由表4可知，焙燒溫度由700 ℃上升至900 ℃的過程中，燒渣中金、銀、鐵的含量均有提高，硫的含量降低明顯，當(dāng)焙燒溫度達(dá)到800 ℃后繼續(xù)增加焙燒溫度，燒渣中各有價組份含量變化不明顯。此時燒渣含金1.83 g/t，含銀75.53 g/t，含鐵65.46%，含硫0.34%。

表4　焙燒溫度試驗結(jié)果

2.3　燒渣回收金、銀試驗

2.3.1磨礦細(xì)度試驗

氰化浸出金、銀時，磨礦產(chǎn)品中礦石粒度的大小直接決定了金、銀被單體解離的多少。礦石粒度越小，金越有可能被單體解離，繼而影響金、銀的浸出率，因此針對該硫精礦燒渣進(jìn)行了磨礦細(xì)度試驗。在氰化鈉用量為5 kg/t、石灰調(diào)整礦漿pH值大于10、礦漿濃度為35%的條件下攪拌氰化24 h進(jìn)行磨礦細(xì)度試驗。磨礦細(xì)度對燒渣金、銀浸出率的影響見圖1。

圖1　磨礦細(xì)度對金、銀浸出率的影響

由圖1可見，隨著-0.045 mm粒級含量的增加，金、銀浸出率僅在小范圍內(nèi)上下波動，表明磨礦細(xì)度對金、銀浸出率的影響較小。從成本角度考慮，試驗選擇對燒渣進(jìn)行不磨礦直接浸出。

2.3.2氰化鈉用量試驗

在燒渣不進(jìn)行磨礦、石灰調(diào)整礦漿pH值大于10、礦漿濃度為35%的條件下攪拌氰化24 h，進(jìn)行氰化鈉分別為3，4，5，6，8 kg/t的用量試驗。氰化鈉用量對燒渣金、銀浸出率的影響見圖2。

由圖2可見，隨著氰化鈉用量的增加，金、銀浸出率也隨之升高，當(dāng)氰化鈉用量達(dá)5 kg/t時，再繼續(xù)增加氰化鈉的用量至8 kg/t，金、銀的浸出率在小范圍內(nèi)波動。因此，試驗選擇氰化鈉用量為5 kg/t，此時金、銀的浸出率分別為65.86%、60.71%。

圖2　氰化鈉用量對金、銀浸出率的影響

2.3.3礦漿濃度試驗

在氰化鈉用量為5 kg/t、石灰調(diào)整礦漿pH值大于10，礦漿濃度分別為20%、25%、30%、35%、40%的條件下攪拌氰化24 h，確定適宜的氰化浸出礦漿濃度。礦漿濃度對燒渣金、銀浸出率的影響見圖3。

圖3　礦漿濃度對金、銀浸出率的影響

由圖3可見，礦漿濃度對金、銀浸出率有一定的影響，隨著礦漿濃度的增加，金、銀浸出率呈現(xiàn)增加的趨勢。當(dāng)?shù)V漿濃度上升至30%時，金、銀浸出率曲線均出現(xiàn)一個峰值，當(dāng)繼續(xù)增加礦漿濃度時，金、銀浸出率開始降低。因此，燒渣金、銀浸出礦漿濃度控制在30%較為適宜。

2.3.4礦漿pH值條件試驗

在燒渣不細(xì)磨、氰化鈉用量5kg/t、礦漿濃度為30%的條件下，采用石灰調(diào)漿攪拌氰化24h，確定適宜的氰化浸出礦漿pH值。試驗采用石灰調(diào)漿2 h，使礦漿pH值分別穩(wěn)定在9、9.5、10、10.5、11時加入氰化鈉進(jìn)行氰化浸出，石灰用量與對應(yīng)的礦漿pH值見表5。礦漿pH值對金、銀浸出率的影響見圖4。

表5　石灰用量與對應(yīng)礦漿pH值

由圖4可見，礦漿pH值在9～9.7波動時，曲線斜率較大，表明在此pH值范圍內(nèi)金、銀浸出率隨著pH值的升高而增加；當(dāng)pH值在9.7～10.5波動時，曲線比較平穩(wěn)，表明在此pH值范圍內(nèi)金、銀浸出率變化較小；當(dāng)pH值大于10.5時，金、銀浸出率有緩慢降低的趨勢，表明隨著石灰用量的增大，石灰絮凝作用對金、銀浸出起到了負(fù)面影響，影響了金、銀的浸出。因此，燒渣浸出過程中礦漿pH值控制在9.7～10.5較為適宜。

圖4　礦漿pH值對金、銀浸出率的影響

2.3.5金銀浸出綜合條件平行試驗

根據(jù)氰化浸出金、銀條件試驗，對燒渣進(jìn)行了綜合條件氰化浸出試驗。在燒渣不磨礦、礦漿濃度為30%、氰化鈉用量為5 kg/t、礦漿pH值控制在10、攪拌浸出24 h的試驗條件下進(jìn)行平行試驗。試驗結(jié)果見表6，氰化浸渣元素分析結(jié)果見表7。

表6　燒渣金、銀浸出平行試驗結(jié)果

表7　氰化浸渣多元素分析結(jié)果 %

注：Au、Ag含量單位為g/t。

由表6、表7可知，燒渣氰化浸出金、銀，金浸出率可以穩(wěn)定在71%左右，銀浸出率可以穩(wěn)定在64%左右，燒渣采用氰化法回收金、銀工藝可行。結(jié)合浮選回收率金97.82%，銀96.53%，金、銀綜合回收率分別為70.42%、62.11%。氰化浸渣中鐵含量為65.82%，硫含量為0.22%，SiO2含量為3.24%。

3　結(jié)　論

(1)某含金0.89 g/t、銀36.80 g/t、硫37.30%的黃鐵礦精礦浮選預(yù)處理拋尾，得到了含金1.22 g/t、含銀50.41 g/t、含硫50.26%、金回收率為97.82%，銀回收率為96.53%，硫回收率為95.47%的高品位黃鐵礦精礦。

(2)浮選預(yù)處理拋尾所得高品位黃鐵礦精礦在800 ℃的爐溫條件下焙燒8 h，燒渣中含金1.83 g/t，含銀75.53 g/t，含鐵65.46%，含硫0.34%。燒渣氰化浸出回收金、銀，金浸出率為71.99%，銀浸出率為64.35%。

(3)結(jié)合浮選與氰化浸出試驗結(jié)果，金、銀綜合回收率分別為70.42%、62.11%。氰化尾渣通過三級洗滌后含鐵65.82%，含硫0.22%，二氧化硅含量為3.24%，符合鐵精礦質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

(4)采用提純—焙燒預(yù)處理—燒渣氰化浸出貴金屬的工藝處理該含金、銀黃鐵礦精礦，實現(xiàn)了金、銀、硫、鐵等有價金屬高效綜合回收的目的，能合理利用礦產(chǎn)資源，減少了資源浪費。

[1]胡永平，張德海.從黃鐵礦燒渣中回收鐵的新工藝[J].化工礦山技術(shù)，1995，24(6): 22-25.

[2]王廣林.黃鐵礦燒渣重選法制鐵精粉[J].硫酸工業(yè)，1995(1): 50-52.

[3]張萍，蔣馥華，陶武陽，等.用黃鐵礦燒渣制備氧化鐵紅[J].硫酸工業(yè)，1993 (9): 40-41.

[4]蔣馥華，張萍，陶武陽，等.黃鐵礦燒渣制備聚合硫酸鐵實驗[J].硫酸工業(yè)，1993(1):14-16.

[5]高霞，王曉松，朱伯仲，等.黃鐵礦燒渣提取鐵、金、銀等工藝研究[J].河南科學(xué)，2005，23(5): 672-674.

[6]朱申紅，吳德禮，孟娟.黃鐵礦燒渣的綜合利用途徑與問題分析[J].青島建筑工程學(xué)院學(xué)報，2005(1):25-29.

[7]劉艷飛，艾光華，吳昊，等.安徽某含銅鐵硫礦石工藝礦物學(xué)[J].有色金屬科學(xué)與工程，2015(6):99-105，120.

[8]李宇亮，關(guān)衛(wèi)省，石旭東，等.黃鐵礦燒渣中金銀資源利用進(jìn)展[J].應(yīng)用化工，2009，38(11):1671-1674.