陜西某高碳質金礦石氧化焙燒—氰化試驗研究

張華杰

摘要： 論文以陜西商洛地區某高碳質金礦石為研究對象，采用焙燒-氰化法對高碳質金礦石進行金的浸取。分別考察了焙燒溫度、焙燒時間、氰化鈉用量、浸出時間對礦石中碳、硫脫除率及金的浸出率的影響。結果顯示，在選定焙燒溫度700℃，焙燒時間2h的條件下對原礦石氧化焙燒，礦石中碳的脫除率可達89.47%，硫的脫除率可達87.83%；在上述條件下，將焙砂冷卻磨細至-200目～92%后氰化浸出，在浸出過程液固比2：1，礦漿pH=10～11，選取煤油用量400g/t ，氰化鈉用量400g/t ，浸出時間18h的優化條件下，金的浸出率可達91.2%。

Abstract： In this paper， a carbonaceous gold ore in Shangluo， Shanxi Province was studied. In this process， gold was extracted from carbonaceous gold ore by roasting-cyanide leaching. The effects of roasting temperature， roasting time， dosage of sodium cyanide and leaching time on the removal of carbon and sulfur and the leaching rate of gold was investigated respectively. The results shows that， under the roasting temperature of 700℃， after 2 hours' oxidation roasting of raw ore， the removal rate of carbon can achieve 89.47% and the removal efficiency of sulfur can be 87.83%. Under the same process condition， cyanide leaching process was carried out on the cooling calcine of 92% -0.074mm fineness. In the cyanide leaching process， the liquid to solid ratio was 2：1， the pH of slurry is 10～11， the kerosene dosage is 400g/t and the dosage of sodium cyanide is 400g/t. After 18 hours' leaching， the leaching rate of gold can reach 91.2%.

關鍵詞： 碳質金礦；氧化焙燒預處理；氰化浸出；回收金

Key words： carbonaceous gold ore；pretreatment of oxidizing roast；cyanide leaching；gold recovery

中圖分類號：TD953 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）16-0255-03

0 引言

由于中國黃金工業長期保持較高速度發展，可采用直接氰化提金的易選金礦石資源日漸枯竭，難處理金礦資源已不可避免地成為今后黃金工業的主要生產原料[1]。其中，隨著碳質難處理金礦石在已探明黃金地質儲量中所占比例的日益增長，碳質難處理金礦石的選別必將嚴重制約中國黃金工業的發展[2]。碳質金礦是指含有無定形碳、石墨、或高碳氫比有機物的一類金礦石，廣泛分布于遼、湘、黔、桂、甘、皖川、等地區[1，3]。碳質金礦中的碳質物主要可分為三類，即固體（元素）碳、有機酸（如腐殖酸）和長鍵碳氫化合物。固體碳（特別是無定形碳）和有機酸（類似于腐殖酸）對氰化溶解金有強烈的吸附作用（即“劫金”現象），使得碳質金礦在直接氰化過程中，金的提取率明顯降低，甚至為零。一般認為，原生金礦中有機碳化合物含量高于0.2%時，金的氰化提取將會受到嚴重干擾。此外，碳質金礦中的綠泥石、黃銅礦和層狀硅酸鹽（如葉臘石、伊利石、白云母等）也將對金的氰化浸取產生一定的“劫金”效應[4，5]。

1 試驗

1.1 試驗原理

本論文以陜西商洛地區某高碳質金礦石為研究對象，采用焙燒-氰化法對高碳質金礦石進行金的浸取。通過焙燒工藝除去礦石中的大部分碳質物，氧化礦石中的硫化物，盡可能地清除或屏蔽碳質物及硫化物在后續氰化浸金過程中的“劫金”效應，同時，將被硫化物包裹的微細粒金礦石釋放，改善后續氰化環境[6]。由于焙燒過程可能還會殘存一部分的碳質物，在氰化浸出前補加一定量的煤油，對殘存的碳質物進行包裹，以阻止其對氰化浸出過程中已浸出金的吸附。氰化浸出過程中，添加CaO調整溶液pH=10～11，在氧存在的情況下，氰化物與金發生反應生成絡合離子，從而將金浸取出來。反應方程式如下：

2Au+4CN-+H2O+O2=2Au（CN）2+2OH-[7]。

1.2 原礦性質

試驗礦樣來源于陜西某高碳質金礦石，化學多元素分析見表1。

由礦石多元素分析可知，該礦石中主要有價成分為金和銀，含量分別為5.47g/t和12.77g/t。非金屬脈石礦物主要是石英，含量為73.45%。全碳含量為7.34%，通過進一步分析，其中有機碳含量達47.26%。綜上可知，該礦石屬于難磨、難選的高碳質金礦石。

1.3 試驗方法

試驗流程如圖1所示。①對原礦石進行破碎（<5mm）后，每次稱取100g放入石墨坩堝中；②待電阻爐達到設定溫度后將坩堝放入其中進行焙燒，當溫度升至設定溫度時開始計時；③焙燒時間到后取出室溫冷卻；④將干燥冷卻后的焙砂磨細至-200目～92%；⑤配置氰化液，稱取焙砂50g，然后按液固比2：1配置礦漿，向礦漿中添加煤油400g/t，進行攪拌進出；⑥洗滌，得到含金貴液和尾渣。

2 結果與討論

本論文在對試驗礦石性質進行分析的基礎上，考察了焙燒工藝中焙燒溫度、焙燒時間及氰化浸出工藝中氰化鈉用量和浸出時間對試驗結果的影響。

2.1 焙燒溫度對試驗結果的影響

焙燒工藝中，焙燒溫度的設定對整個選別流程意義重大。溫度過低，會導致焙燒反應難以發生，其中的碳質物難以清除，硫化物礦物難以被氧化，以至“劫金”效應無法被有效屏蔽。溫度過高，不僅會造成電能的浪費，也將導致原礦性質發生改變，對后續氰化作業造成阻礙。為探究焙燒溫度對試驗結果的影響，本試驗在選定焙燒溫度X（X=450、550、650、700、750）℃，焙燒時間2.5h 的條件下對原礦石氧化焙燒，將焙砂冷卻磨細至-200目～92%后氰化浸出，浸出過程液固比2：1，礦漿pH=10～11，選取煤油用量400g/t，氰化鈉用量600g/t ，浸出時間12h，實驗結果如圖2。

由圖2可知，在450～700℃區間范圍內，隨著焙燒溫度的升高，金礦石中碳、硫的脫除率及金的浸出率急劇上升。主要是因為一定焙燒時間內，焙燒溫度的升高會增強個各反應物的活性，有助于礦石中碳質物的灰化及硫化礦物的氧化，以減弱后續浸出過程中的“劫金”效應，同時溫度的升高也有利于微細粒金的重新聚結。但當溫度高于700℃之后，溫度的升高對碳、硫的脫除基本無影響，但金的浸出率略有降低，可能是因為溫度過高導致發生燒結，細粒金被重新包裹。綜上，考慮適宜的焙燒溫度為700h，此時，碳、硫的脫除率分別為90.2%和88.4%，后續氰化浸出過程金的浸出率為88.36%。

2.2 焙燒時間對試驗結果的影響

焙燒除碳過程中，時間不足，會引起反應不完全，礦石中殘留的碳質物及硫化物，依然會對后續氰化浸出作業造成一定的“劫金”效應。相反，焙燒時間過長，則會造成電能的巨大浪費。為探究焙燒時間對試驗結果的影響，本試驗在選定焙燒溫度700℃，焙燒時間X（X=1、1.5、2、2.5、3）h 的條件下對原礦石氧化焙燒，將焙砂冷卻磨細至-200目～92%后氰化浸出，浸出過程液固比2：1，礦漿pH=10～11，選取煤油用量400g/t ，氰化鈉用量600 g/t ，浸出時間12h，實驗結果如圖 3。

由圖3可知，在1～2h區間范圍內，延長焙燒時間，碳、硫的脫除率得到大幅度上升，后續浸出過程“劫金”效應減弱，金的浸出率也相應從69%提升至88.23%，2h后，各指標基本維持不變。主要原因是焙燒時間較短時，礦石中的碳質物灰化不完全，硫化礦物也未能充分氧化，致使礦石中殘留的碳質物及硫化物依然會在后續氰化浸金過程中對金進行“劫持”，致使金的浸出率減弱。當焙燒2h后，礦石中的碳質物及硫化物已基本反應完全，延長焙燒時間對碳、硫的脫除率及后續氰化浸出過程金的浸出率影響不大。綜上，考慮適宜的焙燒時間為2h，此時，碳、硫的脫除率分別為89.47%和87.83%，后續氰化浸出過程金的浸出率為88.23%。

2.3 氰化鈉用量對試驗結果的影響

一般來講，較高的氰化鈉用量可以得到良好的氰化浸出效果，但一味地提高氰化鈉用量，并不能對氰化浸金起到顯著成效，且由于礦石中有害成分，尤其是硫化物的存在，提高氰化鈉用量也會極大地增大藥劑消耗量。為探究氰化鈉用量對試驗結果的影響，本試驗在選定焙燒溫度700℃，焙燒時間2h的條件下對原礦石氧化焙燒，將焙砂冷卻磨細至-200目～92%后氰化浸出，浸出過程液固比2：1，礦漿pH=10～11，選取煤油用量400g/t ，氰化鈉用量X（X=200、400、600、800、1000）g/t ，浸出時間12h，實驗結果如圖 4。

由圖4可知，氰化鈉用量從200g/t提至400g/t過程中，金的浸出率由83.22%提升至88.24%，提高了5.02%，但當氰化鈉用量超過400g/t后，在400～1000g/t區間范圍內，金的浸出率基本保持在88%上下波動，無明顯變化。綜上，考慮適宜的氰化鈉用量為400g/t此時，金的浸出率為88.23%。

2.4 浸出時間對試驗結果的影響

時間對物質反應達到相比的平衡至關重要，選取合適的浸出時間，不僅可以在保證浸出率的前提下節省時間，提高生產效率，也能有效避免浸出液中其他離子與CN-緩慢發生反應，使其鈍化。為探究浸出時間對試驗結果的影響，本試驗在選定焙燒溫度700℃，焙燒時間2h的條件下對原礦石氧化焙燒，將焙砂冷卻磨細至-200目～92%后氰化浸出，浸出過程液固比2：1，礦漿pH=10～11，選取煤油用量400g/t，氰化鈉用量400g/t，浸出時間X（X=6、9、12、18、24）h，實驗結果如圖5。

由圖5可知，在6～18h區間范圍內，金的浸出率從6h時的73.62%增長至18h時的91.2%，提高了17.58%，18h后趨于平緩。綜上，考慮適宜的浸出時間為18h，此時，金的浸出率為91.2%。

3 結論

①在金的氰化浸出過程中，碳質物的存在對氰化溶解金有強烈的吸附作用，使得碳質金礦在直接氰化過程中，金的提取率明顯降低，甚至為零。此外，碳質金礦中的硫化物也對金的氰化浸出有一定的“劫金”效應。

②對碳質金礦進行氧化焙燒的預處理，可有效將其碳質物灰化，并將礦石中的硫化礦物氧化，以減弱后續浸出過程中的“劫金”效應，同時也有利于微細粒金的重新聚結。

③氧化焙燒-氰化浸金過程中，焙燒溫度、焙燒時間、氰化鈉用量和浸出時間四個因素對最終金的浸出率有很大影響。在焙燒溫度700℃，焙燒時間2h的條件下對原礦石氧化焙燒，礦石中碳的脫除率可達89.47%，硫的脫除率可達87.83%；上述條件下，將焙砂冷卻磨細至-200目～92%后氰化浸出，在浸出過程液固比2：1，礦漿pH=10～11，選取煤油用量400g/t ，氰化鈉用量400g/t ，浸出時間18h的優化條件下，金的浸出率可達91.2%。

參考文獻：

[1]王志江，李麗，劉亞川.超細磨技術在難處理金礦中的應用[J].黃金，2014（6）：54-57.

[2]武良光，劉桂芳.我國難選金礦石的合理處理[J].中國科技縱橫，2014（18）：168.

[3]張作金，王倩倩，代淑娟.碳質金礦預處理技術研究進展[J]. 礦產保護與利用，2017（5）：99-104.

[4]Ofori-Sarpong G， Tien M， Osseo-Asare K. Myco-hydrometallurgy： Coal model for potential reduction of preg-robbing capacity of carbonaceous gold ores using the fungus， Phanerochaete chrysosporium[J]. Hydrometallurgy. 2010，102（1-4）：66-72.

[5]許曉陽.碳質難處理金礦浸出工藝研究進展[J].黃金科學技術，2013，21（1）：82-88.

[6]許曉陽，熊明，蔡創開，郭金溢，丁文濤.某碳質金礦石加壓預氧化—氰化工藝研究[J].黃金，2017（11）：50-53.

[7]印萬忠.黃金選礦技術[M].化學工業出版社，2016.