非氰化法浸出某低品位金礦的試驗研究

蔣 曼，崔萬順，高恩霞，于福順，孫永峰，董風芝

(山東理工大學 資源與環境工程學院，山東 淄博 255049)

氰化法浸金是目前從金礦石浸出礦漿中提取金最經濟、成熟的浸金工藝[1-3]。但由于氰化物是劇毒物質，而且氰化浸出產生的金屬氰化物組分和其它氰化物組分聚積在尾礦壩中，一但氰化污染物到達地下水中，就會引起嚴重的環境污染問題，因此，需要尋找新的無毒的，且適應性廣的金礦浸出劑以替代氰化物[4]。在常規氰化法中，一些金屬雜質(如銅、砷、銻、鋅和鎳)會降低氰化物對金的浸出率，而硫代硫酸鹽非氰化法浸出[5-6]則降低了這些外來陽離子的干擾，同時以其無毒、浸出率高、適應性廣等特點引起了研究學者的關注。為考察非氰化法應用于低品位金礦堆浸的可行性，本文進行硫代硫酸鹽浸出低品位金礦的試驗研究，以期為非氰化法浸出低品位金礦的工業應用提供技術支持和依據。

1 試驗原料和試驗方法

1.1 試驗原料

甘肅某金礦品位低、氧化程度高，礦石中金屬礦物主要有磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦和少量黃鐵礦，脈石礦物主要以石英為主，少量白云石、云母、高嶺石等。對礦石礦物學定量分析得出礦石非晶質礦物占24%，石英占40%，白云石占15%，云母占10%，高嶺石占12%，而黃鐵礦則不到1%。礦石中有用礦物金主要以細粒自然金和微細粒包裹金的形式存在，主要賦存于褐鐵礦的孔隙、裂隙中，另外還有少部分賦存在黃鐵礦中，金的嵌布粒度較細。對金礦樣品的化學成分進行XRF分析，結果見表1。

表 1 礦樣化學成分分析
Tab.1 Chemical composition of ore samples

元素AuCuSPbZnMg含量/%0.5×10-40.016 40.8190.010 90.019 60.724元素KSiAlNaFe含量/%5.6667.623.80.6425.53

1.2 試驗方法

礦石中金的嵌布粒度較細，但礦石裂隙發育，易于解離，有利于金的浸出，因此本研究采用堆浸提金工藝，考察浸出劑種類、藥劑用量以及浸出時間等工藝參數對堆浸提金的影響規律。試驗取礦樣6 kg (粒度<20 mm)置于聚乙烯反應桶中，將配制好的浸出液倒入桶中，固液比為1∶3。試驗完畢后定時取1 mL浸出液，用原子吸收分光光度法分析金含量，并化驗浸渣中金含量,計算金的浸出率。

實驗所用的試劑硫代硫酸鈉、硫代硫酸銨、EDTA、氨水、草酸鈉(氧化劑)、三氯化鐵等均為分析純。

2 試驗結果與討論

2.1 浸出劑硫代硫酸鈉濃度對浸出效果的影響

浸出劑濃度是決定金溶解速度的主要參數，用低濃度浸出劑溶液處理金礦石時，金的溶解速度隨著浸出劑濃度增加而增大，但濃度過高時，會增加浸出劑的損失和消耗。浸出劑硫代硫酸鈉濃度對浸出率的影響結果如圖1所示。

圖1 浸出劑濃度對浸出效果的影響Fig.1 Effects of concentration on leaching efficiency

從圖1可知，隨著浸出劑濃度增加，浸出率有所增加，但即使浸出劑濃度為1.0 mol/L時浸出率仍然極低。因此，初步確定浸出劑濃度為0.8 mol/L，繼續探索其他因素對浸出效果的影響。

2.2 硫代硫酸鈉作用下浸出時間對浸出效率的影響

浸出周期的長短與顆粒金的粒度及礦石的滲透性等有關，一般來說，浸出率隨浸出時間的延長而增加。考察浸出時間分別為1 d、3 d、7 d、15 d條件下的試驗結果如圖2所示。

圖2 浸出時間對浸出效果的影響Fig.2 Effects of leaching time on leaching efficiency

從圖2可知，隨著浸出時間延長，浸出率有所增加，但即使浸出15 d浸出率仍然極低，其原因是由于礦石粒度粗，顆粒金被脈石包裹，浸出液的滲透性較差，因此會降低浸出效果。但是由于礦場條件限制，無法實現較細的堆浸粒度，因此需要通過優化其他浸出因素提升浸出效果。

2.3 硫代硫酸鈉作用下助浸劑對浸出效率的影響

浸出過程中助浸劑同樣起到重要作用，常用助浸劑有EDTA、氨水以及硫脲。試驗條件：金礦試樣量6 kg，礦漿按礦樣與浸出劑固液比1∶3混合，浸出劑硫代硫酸鈉濃度0.5 mol/L，浸出時間為7 d。不同助浸劑對浸出率的影響見表2。

表2 助浸劑對浸出效果的影響
Tab.2 Effects of leaching agents on leaching efficiency

助浸劑浸出率/%無3.949EDTA2.508氨水3.173氯化鐵5.694EDTA、氨水、氯化鐵、硫脲18.548

從表2可知，單獨添加EDTA、氨水以及氯化鐵時浸出率無明顯變化，將EDTA、氨水、氯化鐵以及硫脲混合添加后，金的浸出率有明顯增加，但浸出率仍然較低，因此初步確定EDTA、氨水、氯化鐵以及硫脲做混合助浸劑。

2.4 硫代硫酸鹽浸出劑種類對浸出效率的影響

由于硫代硫酸鈉作用下的浸出率極低，即使對浸出影響因素進行了優化調整，仍未能達到較好的浸出效果，因此調整浸出劑，對比不同硫代硫酸鹽對浸出效果的影響。選用硫代硫酸銨、硫代硫酸鈣做浸出劑，試驗結果見表3。

表3 浸出劑種類對浸出效果的影響
Tab.3 Effects of leaching agents on leaching efficiency

浸出劑硫代硫酸鈉硫代硫酸鈣硫代硫酸銨浸出率/%3.1734.56325.55

從表3可知，硫代硫酸銨做浸出劑時浸出率增加顯著，因此初步確定硫代硫酸銨做浸出劑。在相同的濃度下，硫代硫酸銨表現出比硫代硫酸鈣和硫代硫酸鈉更好的浸出效果。其原因是由于硫代硫酸銨可以與多種金屬離子絡合，從而浸出更多的硫化礦物，而這將會減少硫化礦物自身之間的相互作用，以及硫代硫酸鹽/硫代硫酸金類物質和硫化礦物之間的相互作用[7]，因此減少了浸出過程的鈍化，金的回收率也就得以提高了。

2.5 浸出工藝優化

對硫代硫酸銨做浸出劑條件下浸出工藝參數進行優化以提高浸出效果。為考察助浸劑對浸出效果的影響，將助浸劑分為兩組：一組為EDTA、氨水、三氯化鐵；另一組為硫脲、氨水、草酸鈉、三氯化鐵。試驗結果見表4。

從表4可知，硫代硫酸銨做浸出劑時，與未添加助浸劑相比，添加助浸劑后浸出率明顯提高。當添加硫脲、氨水、草酸鈉、三氯化鐵時，浸出率可達到85.37%，增加顯著，得到了較好的浸出指標。其原因是由于硫脲是一種具有還原性質的有機配合劑，金能強烈地與硫脲形成配位陽離子而迅速溶解進入溶液中。因此硫代硫酸銨與硫脲協同作用下浸金，可明顯提升浸出效果。

表4 助浸劑對浸出效果的影響
Tab.4 Effects of leaching agents on leaching efficiency

助浸劑浸出率/%無25.55EDTA、氨水、三氯化鐵47.207草酸鈉、氨水、三氯化鐵、硫脲85.37

3 結論

1)對甘肅某低品位金礦進行的堆浸試驗可知，選用硫代硫酸銨做浸出劑，硫脲等做助浸劑，浸出效果顯著。該方法可將低品位金礦中的金回收，同時避免了氰化浸出法所產生的氰化物污染。

2)當硫代硫酸銨濃度為0.5 mol/L，草酸鈉(氧化劑)、三氯化鐵、硫脲做添加劑，濃度分別為12.5 mmol/L、5 mmol/L、5 mmol/L，固液比=1∶3，氨水調節pH=10時，金浸出率可達到85.37%，浸出效果較好。

3)浸出過程中約50%～60%的硫代硫酸鹽被消耗，下一步將對其消耗的原因和減少其消耗的方法進行探索研究。