微細粒包裹難浸金礦的預處理全泥氰化提取研究

劉 朋，黃宇坤，楊瑋嬌

（1.招金礦業股份有限公司，山東 招遠 265400；2.北京礦冶科技集團有限公司，北京 100160）

隨著科技的發展，黃金已不僅僅是重要的國際儲備資產和珠寶裝飾用品，其在電子技術、通信技術、宇航技術等方面的用量也與日俱增。隨著黃金消費需求的不斷增大以及易處理金礦的大量開采，黃金的生產將不得不面對品位低、雜質含量高的難選冶金礦石。難浸金礦即使經過細磨仍然不能實現金的有效氰化浸出。根據礦物特點，其可以分為硫化礦、碳化礦和碲化礦三種。此類金礦難以氰化浸出的主要原因有三：一是金多以微細粒被包裹于伴生及脈石礦物中；二是伴生金屬硫化物與氰化物反應；三是導體礦物導致金的陰極溶解反應鈍化[1-3]。如今，我國難處理含金礦資源占探明黃金儲量的30%左右，已成為我國生產黃金的重要礦物。因此，如何高效利用這類金礦資源對我國黃金行業的可持續發展具有重要意義，也是我國黃金冶煉研究學者需要共同面對的難題。

氰化法是最重要的現代濕法提金方法，世界黃金產量的80%是采用氰化法生產的。雖然氰化物的劇毒性促使各國研究學者開發非氰提金方法，但氰化法依然是目前最有效的提金技術[3-5]。因此，針對難浸金礦難以采用直接而單一的手段提取的礦物特點，國內外學者在氰化法的基礎上，探索出了一系列通過預處理難浸金礦以提高金浸出率的方法。焙燒氧化法是傳統的處理難浸金礦的方法，包括傳統氧化焙燒、富養焙燒、微波焙燒等[6-10]。其實質均是通過對難浸精礦進行焙燒，使包裹在微細粒金周圍的硫化物發生氧化反應，使微細粒金裸露出來或部分裸露，從而達到提高金浸出率的目的。該方法操作簡單、原料適應性強，但焙燒過程產生的含砷、硫等有毒氣體會增加企業環保壓力。近年來，濕法化學法成為被廣泛關注的預處理技術之一。該方法在常壓下往礦漿體系中加入強氧化劑，使礦中的硫化物及碳質發生氧化，從而使其中的微細粒金暴露解離[11-14]。該方法處理成本較低，設備簡單，但對礦物、工藝條件要求較高。近年來，人們研發出多種預處理工藝，由于各自獨特的技術特點和適應性，難浸金上的處理應根據礦石礦物特性選擇合適的預處理工藝。

本文針對新疆某金精礦，在全泥氰化工藝的基礎上，采用堿浸-焙燒-全泥氰化方法對其進行提金研究。筆者通過XRD、SEM等手段分析金精礦礦物學，考察堿浸、焙燒預處理對金精礦浸出的影響，分析堿浸、焙燒預處理提高金浸出率的作用機理，確定該金精礦中金高效提取的工藝參數。

1 試驗

1.1 試驗原料

試驗選用新疆某礦區的金精礦為原料，粒度為0.037 4 mm。經80℃、24 h條件下烘干后，對金精礦進行化學元素分析及X熒光半定量分析，結果如表1、表2所示。由相關數據可知，該金精礦中砷、銻、碳等有害雜質含量較高。對金精礦進行物相分析，其XRD衍射分析如圖1所示。由圖1可知，金精礦中主要成分為石英、黃鐵礦、方解石、輝銻礦、光線石、毒砂和云母等，銻以輝銻礦形式存在。

表1 金精礦化學多元素分析結果

表2 金精礦X熒光半定量分析結果

圖1 金精礦XRD衍射圖譜

金精礦在高倍顯微鏡下的分析如圖2所示，結果顯示，金精礦中的自然金顆粒為脈石包裹金，顆粒較小，尺寸在1.2 μm左右。

圖2 金精礦高倍顯微鏡分析

1.2 試驗方法

將金精礦與預先配置的一定濃度Na2S和NaOH溶液按一定固液比混合均勻后，放入反應釜中，在一定溫度和攪拌速度條件下，進行堿浸試驗以消除礦中銻對后續提金的影響。而后對反應產物進行過濾，將濾餅烘干后，在一定條件下對其進行氧化焙燒試驗，再對焙燒產物進行全泥氰化浸出，檢測金浸出率。

2 結果與討論

2.1 堿浸預處理過程的研究

由上文對金精礦的分析可知，其中含有一定量的銻。若僅對金精礦進行氧化焙燒預處理，雖能顯著降低金精礦中砷的含量，減弱砷對金浸出率的影響，但并不能消除銻對金浸出率的影響。因此，為消除銻的影響，首先對金精礦進行堿浸預處理，采用單因素實驗法，考察堿浸時間、Na2S濃度對銻去除率的影響。試驗條件為：NaOH溶液濃度20 g/L，Na2S濃度20～80 g/L，液固比2:1，堿浸時間10～120 min。試驗結果如圖3所示。

圖3 堿浸時間和Na2S濃度對銻去除率的影響

由圖3可知，隨著堿浸時間的增加，精礦中銻的含量迅速下降。當浸出時間超過30 min時，銻的去除率達到95%，堿浸過程對精礦中銻的去除效果較好。繼續延長浸出時間對精礦中銻的品位影響不大，浸出時間60 min時，銻去除率為97.5%。隨著Na2S濃度的增加，銻去除率也呈迅速增大趨勢，當濃度增加到60 g/L時，銻去除效果不再增加。經過堿浸預處理，可將金精礦中銻品位降低到0.14%左右。

2.2 氧化焙燒預處理過程的研究

在氧化焙燒過程中，焙燒溫度的選擇與金精礦中硫、砷的含量有關，為達到較好的預處理效果，需要根據所用金精礦的含硫、砷量，具體選擇焙燒溫度。溫度過低，則氧化反應速率慢，達不到使金精礦中黃鐵礦和毒砂氧化的目的；溫度過高，一方面提高了能耗成本，另一方面易使精礦產生燒結現象，形成對微細粒金的二次包裹，降低精礦孔隙度，從而導致金的氰化浸出率降低。因此，對堿浸除銻后金精礦進行了氧化焙燒試驗，并對焙燒產物在液固比3:1、pH 11～12、NaCN濃度2‰條件下直接浸出48 h，主要考察焙燒溫度對金浸出率的影響，結果如圖4所示。圖4（a）中，實線表示焙燒溫度，虛線表示浸出渣中金品位；圖4（b）中，實線表示焙燒溫度，虛線表示金浸出率。由圖4可知，隨著焙燒溫度的升高，焙砂中金的品位迅速增加，而浸出渣中金的殘余量相應地迅速降低；當焙燒溫度750℃時，焙砂經浸出后金的品位能降到低于6 g/t。隨著焙燒溫度的升高，焙砂產率迅速下降，可以看出，當焙燒溫度為750℃時，焙砂產率僅為86.96%，說明金精礦經過焙燒，其中的硫、砷能夠充分發生氧化反應，有利于后續的全泥氰化提金。金的浸出率最高能達87.76%，具有較高的浸出效率，說明此焙燒預處理過程能顯著強化此種難浸金礦包金脈石的氧化反應，促使更多的微細粒金裸露出來。

圖4 焙燒溫度對金浸出率的影響

2.3 全泥氰化提金過程的研究

金精礦經過堿浸-焙燒預處理后的金品位為49.00 g/t。前期試驗數據表明，金精礦焙砂磨礦與否對金的浸出率并沒有影響。因此，全泥氰化試驗以金精礦預處理焙砂為研究對象，在液固比3:1、溶液pH=11～12范圍內，采用單因素實驗法考察浸出溫度、時間、NaCN濃度和助浸劑種類等因素對焙砂氰化提金效率的影響。

2.3.1 浸出溫度的影響

試驗條件為：礦漿液固比3:1，溶液pH為11～12，NaCN濃度為3‰，并以雙氧水為助劑浸出時間48 h，試驗結果如表3所示。

表3 浸出溫度對金浸出率的影響

由表3可知，提高浸出溫度，金的浸出率雖然有所增大，但增幅較小。原因是在焙砂浸出過程中，由于金的賦存狀態是被包裹的微細粒自然金，它的浸出率主要受預處理過程中金粒的裸露效果影響，溫度對金的浸出率影響并不明顯。同時，提高礦漿溫度，會顯著增加浸出成本，因此焙砂浸出選擇在常溫條件下進行。

2.3.2 浸出時間的影響

試驗條件為：礦漿液固比3:1，溶液pH為11～12，NaCN濃度為3‰，并以雙氧水為助劑在常溫下浸出，浸出時間在24～60 h范圍內，試驗結果如圖5所示。其中，實線表示浸出時間，虛線表示金浸出率。

由圖5可知，隨浸出時間的延長，金的浸出率顯著增加，在浸出48 h后浸出率不再繼續增大，最高可達93.51%。相應地，浸出渣中金的品位也由3.79 g/t降低到3.22 g/t，浸出效果較好。浸出渣中金的殘余多數為焙燒預處理過程中，包裹硫化物、脈石未充分氧化所致。

圖5 浸出時間對金浸出率的影響

2.3.3 NaCN濃度的影響

試驗條件為：礦漿液固比3:1，溶液pH為11～2，并以雙氧水為助劑在常溫下浸出48 h，NaCN濃度在2‰～3‰范圍內。試驗結果如表4所示。

表4 NaCN濃度對金浸出率的影響

由表4可知，隨著NaCN濃度從2‰增加到3‰，金的浸出率顯著增大。氰化物為劇毒物質，采用氰化技術時，浸出后水相和渣相中均會存在一定量的氰化物。隨著環保壓力的增加，氰化物廢水及廢渣均要采用一定的手段對其無害化處理。因此，繼續增大NaCN濃度雖然能進一步提高金的浸出率，但也必然會增加廢水、廢渣的處理成本。NaCN濃度采用3‰。

2.3.4 助浸劑種類的影響

試驗條件為：礦漿液固比3:1，溶液pH為11～12，在常溫下浸出48 h，NaCN濃度為2‰，助浸劑分別選用硝酸鉛、過氧化鈣、雙氧水、雙氧水/過氧化鈣等。試驗結果如圖6所示。結果顯示，所選助浸劑對金的浸出率并沒有明顯影響。這說明所選助浸劑既不能強化金的氰化反應，也不能強化微細粒金包裹脈石的溶解反應。因此，需要進一步研究探索合適的助浸劑類型，使之能與脈石發生相互作用，促使預焙燒處理過程中未裸露金的浸出，提高金的提取效率。

圖6 添加助浸劑種類對浸出效果的影響

綜上所述，當礦漿液固比為3:1，溶液pH為11～12，在常溫下浸出48 h，NaCN濃度在3‰時，預處理金精礦的金浸出率最高為93.51%，浸出渣中金的品位為3.22 g/t，浸出效果較好。

3 結論

新疆某難處理金精礦含金41.93 g/t，含銻4.70%，具有高銻、金被微細粒包裹的特點，采用預處理全泥氰化工藝可以實現金的高效提取。最佳堿浸除銻預處理工藝條件為：NaOH溶液濃度20 g/L，Na2S濃度60 g/L，液固比2:1，堿浸時間60 min。銻去除率為97.5%，銻品位從金精礦的4.70%降低到除銻金精礦0.14%。對除銻金精礦進行氧化焙燒預處理后，其全泥氰化處理的最佳條件為：液固比3:1，溶液pH為11～12，NaCN濃度在3‰，常溫下浸出48 h，氰化浸出渣中的金品位僅為3.22 g/t，預處理金精礦的金浸出率為93.51%。