貴州某浮選金(砷)精礦預氧化無氰浸出試驗研究

陳文祥，余紅林，朱志雄，張周位

(1.貴州省地質礦產中心實驗室，貴州 貴陽 550018； 2.貴州省貴金屬礦產資源綜合利用工程技術研究中心有限公司，貴州 貴陽 550018)

貴州省的金礦資源主要分布在黔東南地區和黔西南地區。早期開發的金礦資源主要為地表的氧化礦，近期開發的主要為深部的原生礦。原生礦石中，金主要以微細浸染形式賦存在毒砂和黃鐵礦中，為毒砂和黃鐵礦所包裹，難以直接與浸金試劑作用而被浸出，需要預氧化破壞金的包裹礦物，屬于難處理金礦石[1]。

原生金礦石的預氧化處理工藝較多。根據預氧化方法不同，大致分為焙燒預氧化[2-3]、生物預氧化[4-6]和化學預氧化[7-9]3大類。焙燒預氧化簡單快速，但預氧化效果受焙燒爐狀況影響較大，而且產生大量含SO2、As2O3的有毒煙氣，環境污染較嚴重；生物預氧化成本相對較低，但生產周期長，金浸出率受礦石成分及環境溫度影響較大；化學預氧化生產流程穩定，但化學試劑耗量大，而且砷等有害成分會進入溶液，需要進一步處理。

低品位微細粒浸染型原生金礦石的金品位低，硫、砷含量較高，共生(伴生)銻及其他有價元素[10]。研究采用優先浮選工藝獲得金(砷)精礦，然后以濕法預氧化工藝處理礦石并浸出金，以期實現金的預氧化無氰浸出。

1 礦石性質

原生礦石金品位2.87 g/t，伴生銻品位0.61%，砷品位1.02%。原礦經“一粗一精”流程分選銻，獲得銻品位57.49%、回收率79.52%的銻精礦[11]。銻浮選尾礦經“一粗兩掃兩精”流程分選金(砷)，獲得金(砷)精礦。金(砷)精礦化學成分見表1，主要元素賦存狀態見表2，砷物相分析結果見表3。

表1 金(砷)精礦的化學分析結果 %

*.單位為g/t。

表2 金物相分析結果

表3 砷物相分析結果

由表1～3看出：金(砷)精礦中，金品位為30.48 g/t，硅、鐵、鋁、硫、砷等成分含量較高，其中砷品位高達10.17%，應綜合回收；碳酸鹽中金很少，游離金極微，71.75%的金賦存在硫化礦物中，27.59%的金賦存在硅酸鹽礦物中；96.46%的砷以毒砂形式存在，以雄雌黃形式存在的砷只有2.00%，以氧化物形式存在的砷僅1.54%。

表4為礦石粒度篩析結果。金、砷主要分布在-43～+10.5 μm粒級中，金平均品位為51.23 g/t，分布率為69.20%；在-75～+43 μm粒級范圍內，金平均品位為19.53 g/t，分布率為18.06%。為了使礦物與預氧化藥劑接觸更充分，反應更快，提高預氧化處理速度，對-75～+43 μm礦石進行細磨。

表4 金精礦粒度篩析結果

2 試驗部分

2.1 試驗試劑及儀器

主要化學試劑：NaOH，500 g，分析純，國藥集團化學試劑有限公司；POS-1，自制；POS-2，自制；H2O2，500 mL，分析純，成都化學試劑廠；CaO，500 g，分析純，天津市科密歐化學試劑有限公司；金虎牌微氰浸金試劑，CN-，6.55%，長沙鴻順科技有限公司。

試驗所用主要儀器與設備見表5。

表5 試驗儀器與設備

2.2 試驗方法

取浮選金(砷)精礦150 g，細磨至-38 μm，加入一定量自制預氧化劑，調整至一定液固體積質量比，在攪拌條件下超聲處理一定時間，加熱至一定溫度后控溫反應一定時間，同時攪拌，之后過濾、洗滌，濾渣烘干稱重，測定濾渣中金品位，計算金浸出率，評價預氧化效果。

3 試驗結果與討論

3.1 金(砷)精礦直接氰化浸出

稱取粒度-74 、-38 μm金(砷)精礦各150 g，調礦漿pH=11.45，控制液固體積質量比3∶1，氰化鈉用量6 kg/t，浸出48 h。試驗結果見表6。

表6 金(精礦)直接氰化浸出試驗結果

由表6看出，對于金精礦，無論粒度大小，直接浸出時金浸出率都小于10%。這是因為金被載金礦物包裹，需要通過預氧化處理才能把礦石中的金裸露出來。

3.2 超聲波預處理對金、砷浸出率的影響

礦石質量150 g，氧化藥劑POS-1用量37.5 g，液固體積質量比3∶1，預浸出時間50 h，攪拌速度1 992 r/min。超聲波處理時間對金、砷浸出率的影響試驗結果如圖1所示。可以看出，超聲波處理對金的浸出有一定促進作用：超聲波處理2 h，金浸出率達65%；處理3 h，砷浸出率達最高；之后，金、砷浸出率都有所降低。

圖1 超聲波處理時間對金、砷浸出率的影響

3.3 溫度對金、砷浸出率的影響

超聲波處理2 h，其他條件同3.2，溫度對金、砷浸出率的影響試驗結果如圖2所示。可以看出，溫度對預處理浸出效果的影響較為明顯：55 ℃時金浸出率達84%；45 ℃時砷浸出率接近70%。

圖2 溫度對金、砷浸出率的影響

3.4 預氧化藥劑種類對金、砷浸出率的影響

預氧化溫度55 ℃，其他條件同3.3，不同預氧化藥劑對金、砷浸出率的影響試驗結果見表7。

表7 預氧化藥劑種類對金、砷浸出率的影響

由表7看出，經2種預氧化藥劑預處理礦石后，浸出效果都較好，金浸出率都能達87%以上，其中，用POS-1預處理，砷脫除率更高。但從藥劑成本考慮，用石灰+POS-2預處理比用POS-1節約24%，因此，相對而言，選擇用石灰+POS-2作預處理藥劑更適宜。

3.5 預氧化藥劑用量對金、砷浸出率的影響

用石灰+POS-2作預氧化劑，其他條件同3.4，預氧化藥劑用量對金、砷浸出率的影響試驗結果見表8。

表8 預氧化藥劑用量對金、砷浸出率的影響

由表8看出：隨藥劑用量增加，金浸出率急劇下降，砷浸出率提高；藥劑用量為30 g石灰+50 g POS-2時，金浸出效果最好。

3.6 液固體積質量比對金、砷浸出率的影響

30 g石灰+20 g POS-2，其他條件同3.5，液固體積質量比對金、砷浸出率的影響試驗結果如圖3所示。

圖3 液固體積質量比對金、砷浸出率的影響

由圖3看出：液固體積質量比增大，有利于金、砷浸出；但液固體積質量比過高，砷浸出率反而降低。這可能是隨液固體積質量比增大、體系中藥劑濃度降低的緣故。綜合考慮，確定液固體積質量比以3∶1為宜。

3.7 預處理時間對金、砷浸出率的影響

控制液固體積質量比為3∶1，其他條件同3.6，預處理時間對金、砷浸出率的影響試驗結果如圖4所示。

圖4 預處理時間對金、砷浸出率的影響

由圖4看出：隨預處理時間延長，金、砷預浸出率提高，但50 h后，金、砷浸出率提高幅度都很小。試驗確定預處理時間以50 h為最佳。

3.8 攪拌速度對金、砷浸出率的影響

預浸出時間50 h，其他條件同3.7，攪拌速度對金、砷浸出率的影響試驗結果如圖5所示。可以看出，攪拌速度對金、砷浸出率影響較大：隨攪拌速度增大，金、砷浸出率迅速提高；攪拌速度大于1 600 r/min后，金浸出率提高幅度減小。為獲得較高浸出率，需要選擇高強度攪拌，攪拌速度以1 992 r/min為宜。

圖5 攪拌速度對金、砷浸出率的影響

3.9 綜合條件試驗

在上述試驗確定的優化條件下進行驗證試驗。礦樣質量150 g，超聲波預處理2 h，預氧化藥劑及用量為30 g石灰+50 gPOS-2 ，液固體積質量比3∶1，溫度55 ℃，預浸出時間50 h，攪拌速度1 992 r/min。試驗結果見表9。

表9 綜合條件下的試驗結果

由表9看出：浮選金(砷)精礦的預氧化浸出效果較為穩定；經預氧化處理后，金浸出率高達92%以上，尾渣中金質量分數可降至2 g/t以下。金(砷)精礦經預氧化處理實現了無氰浸出。

4 預氧化浸出機制探討

堿性介質中，在預氧化劑和空氣中氧的作用下，黃鐵礦和砷黃鐵礦被氧化生成鐵氧化物和可溶性硫酸根、硫代硫酸根、砷酸根、亞砷酸根、硫代砷酸根等，其化學反應可簡單地表示為：

金在氧的作用下，與硫代硫酸根反應生成配合物而被浸出，化學反應為

5 結論

貴州某高砷金礦石浮選金(砷)精礦中的金主要以微細浸染狀態賦存在毒砂中，金被毒砂等載金礦物包裹，氰化浸出時浸出率非常低。通過預氧化處理，包裹金的載金礦物被破壞，金暴露出來，與浸出試劑相互作用而被浸出，金浸出率達92.12，砷浸出率為81.21%，渣中金質量分數降至2.01 g/t，As質量分數降至1.86%。精礦預氧化的同時實現了金的無氰同步浸出，此工藝對同類型原生金礦石的預氧化處理有重要意義。