氰化提金尾渣礦物特性與熱性質(zhì)研究

張朝暉 劉佰龍 巨建濤 馬紅周 閆東娜

（西安建筑科技大學(xué)冶金學(xué)院，西安 710055）

氰化提金尾渣礦物特性與熱性質(zhì)研究

張朝暉 劉佰龍 巨建濤 馬紅周 閆東娜

（西安建筑科技大學(xué)冶金學(xué)院，西安 710055）

對金精礦焙燒預(yù)處理氰化進行了礦物特性與熱性質(zhì)研究，由光譜半定量分析、化學(xué)分析、X衍射分析、物相分析等方法確定尾渣中主要化學(xué)組成、礦物組成及鐵的物相等，由熱損失-微分熱損失-差示掃描量熱法聯(lián)用分析尾渣的熱性質(zhì)。結(jié)果表明，提金尾渣除了氧化鐵、二氧化硅等主要組元外，還含有一定的金、銀、鉛等有價元素，回收價值極高。為尾渣磨礦、磁化焙燒、磁選工藝的選擇以及綜合利用提供了理論基礎(chǔ)。

提金尾渣；化學(xué)組成；物相組成；熱分析

自從上世紀80年代從國外引進焙燒預(yù)處理技術(shù)后，含硫金精礦處理有了突飛猛進的發(fā)展。焙燒預(yù)處理工藝能夠綜合回收金、銀、銅和硫等多種元素，使金精礦冶煉行業(yè)快速發(fā)展。目前，采用焙燒預(yù)處理氰化提金工藝的黃金冶煉廠20余家，日處理金精礦規(guī)模達6 kt以上[1]。

大量的氰化尾渣不但占用土地，而且氰渣粉塵對空氣造成污染，氰渣中的重金屬還會污染水體。氰化尾渣以前多被用作廢棄礦井的填充物，近年來人們開始開發(fā)回收其中的有價金屬，把氰化尾渣作為二次資源進行綜合利用，充分利用它的內(nèi)在價值[2]。

尾渣的應(yīng)用決定于其組成和物理化學(xué)等特性[3-4]。在尾渣的綜合利用研究方面，盡管我國進行了大量試驗研究工作，但對氰化提金尾渣綜合回收利用，應(yīng)針對不同的礦石類型和生產(chǎn)條件來確定、選用不同的回收方法。尾渣中金的品位，因原料、工藝的不同，綜合回收方法略有差異[5]。

研究氰化提金尾渣的物化性質(zhì)及其礦物特性，是研究尾渣綜合回收的先決步驟，也是尾渣中各金屬分離方法的依據(jù)，對選取綜合回收工藝具有重要的意義。

1 材料和準備

焙燒預(yù)處理金精礦是目前我國最主要的黃金冶煉方法，本次研究選用靈寶某黃金冶煉公司金精礦焙燒預(yù)處理氰化提金尾渣為原材料進行實驗。

氰化提金尾渣為粉末狀，粒度很細、含水分高。在120℃恒溫下對尾渣進行干燥3 h，烘干水分混勻，裝袋備用。

2 結(jié)果及分析

2.1 尾渣光譜半定量全分析

半定量分析主要是根據(jù)定量分析的原理和元素的特征譜線的強度比，判斷試樣中元素的大致含量。采用攝譜法對氰化提金尾渣進行光譜半定量分析，結(jié)果見表1和表2。

表1 紅渣光譜半定量全分析結(jié)果之一Tab 1 Semiquantitative spectral analysis results of extraction tailings

從表1和表2可見，氰化提金尾渣中除了主要的二氧化硅、氧化鐵外，還含有一定的鉛等有價值元素，回收價值較高；同時有害雜質(zhì)磷、硫、砷等，對尾渣的綜合利用有不利的影響。

表2 紅渣光譜半定量全分析結(jié)果之二Tab 2 Semiquantitative spectral analysis results of extraction tailings

2.2 尾渣主要元素化學(xué)分析

對鐵、金、銀、鉛進行定性元素化學(xué)分析可知，該紅渣鐵和鉛的質(zhì)量分數(shù)分別為33.9%和3.47%，金和銀的質(zhì)量分數(shù)分別為1.30、39.80 g/t，回收價值較高。

2.3 粒度分布分析

采用粒度分析儀對提金尾渣進行粒度分布分析，S.S.A為3.61 m2/mL，其余粒度特征參數(shù)見表3，粒度分布見圖1。

表3 粒度特征參數(shù)Tab 3 Characteristic parameter of granularity μm

圖1 粒度分布Fig 1 Particle size distribution

由圖1可知，尾渣粒度較細，主要集中在0.5～10 μm。赤鐵礦一般分布在 50～150 μm，包裹有細小石英顆粒。尾渣中礦物嵌布粒度微細，脈石礦物組成較復(fù)雜，選礦指標較低。

2.4 尾渣物相分析

氰化提金尾渣肉眼觀察為紅色，細粒浸染狀構(gòu)造，粉末狀。

2.4.1 X衍射分析

為了確定尾渣中主要物相的組成和含量，采用PHI-5400型X衍射分析儀（XRD）分析。該儀器在X射線物相定性分析基礎(chǔ)上，根據(jù)樣品中某一物相的衍射線積分強度正比于其含量，對經(jīng)過吸收校正后的衍射線強度進行計算以確定物相的含量。其結(jié)果見表4。

表4 紅渣X衍射礦物分析結(jié)果Tab 4 X diffractometer analysis results of extraction tailings

從表4結(jié)果中可以看出，該尾渣主要礦物組成是赤鐵礦，脈石主要為石英和金云母，其次為白榴石、滑石粉和燒石膏。赤鐵礦質(zhì)量分數(shù)約為34.90%，具有很高的回收價值。

2.4.2 含鐵物相分析

尾渣中含全鐵質(zhì)量分數(shù)高達33.9%，分析尾渣含鐵物相對鐵的回收方法選擇有一定的意義。尾渣含鐵物相分析結(jié)果見表5。

表5 尾渣含鐵物相分析結(jié)果Tab 5 Fe phase analysis results of extraction tailings

從尾渣含鐵物相分析結(jié)果可以看出，尾渣全鐵品位為35.55%，含鐵相主要以赤褐鐵、碳酸鐵、硅酸鐵和黃鐵礦4種形式存在，分布比較集中，主要以赤褐鐵為主，占到總鐵的93.39%。

金精礦焙燒預(yù)處理過程中，一般采用650℃左右高溫氧化焙燒金精礦，赤褐鐵在高溫下主要以赤鐵礦（Fe2O3）形式存在，且在氧化條件下，鐵主要為3價鐵形態(tài)，2價鐵含量很少。

若軟純鐵的磁吸力為100.0，那么弱磁性礦物如菱鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦的磁吸力分別只有1.8、1.3、0.8[6]。因而，該氰化提金尾渣具有弱磁性礦物（赤、褐鐵礦）的特點。

針對尾渣中強磁選可回收的鐵有赤、褐鐵中的鐵和碳酸鐵中的鐵，占有率達96.74%左右。尾渣中赤鐵礦品位低，嵌布粒度細，磨礦過程中很難使赤鐵礦與脈石全部單體解離，總存在大量的連生體顆粒。強磁選過程中，連生體大多會被回收進入磁性產(chǎn)品中，降低了精礦品位，難以獲得合格精礦。

為獲得品位較高，合格的含鐵精礦，建議采用磁化焙燒-濕式弱磁選法，濕式弱磁選法指標穩(wěn)定，國內(nèi)已有成熟的生產(chǎn)經(jīng)驗可供參考[7]。

2.5 尾渣熱分析

尾渣組成復(fù)雜，在加熱過程中會在發(fā)生分解、脫水、氧化、還原和升華等物理化學(xué)變化而出現(xiàn)質(zhì)量變化，發(fā)生質(zhì)量變化的溫度及質(zhì)量變化百分數(shù)隨著物質(zhì)的結(jié)構(gòu)及組成而異，因而可以利用物質(zhì)的熱重曲線來研究物質(zhì)的熱變化過程[8]。

對尾渣進行熱分析，檢測尾渣因受熱而引起的各種物理、化學(xué)變化。采用德國瑞馳公司的STA409PC/PG熱分析儀，利用熱損失-微分熱損失-差示掃描量熱法（TG-DTG-DSC）熱分析聯(lián)用技術(shù)，對氰化提金尾渣在10℃/min升溫速率條件下進行了熱分析，結(jié)果見圖2。

圖2 尾渣TG-DTG-DSC曲線Fig 2 TG-DTG-DSC curves of extraction tailings

由圖2和可知，尾渣從40～188℃出現(xiàn)吸熱效應(yīng)，其中在75.8℃時產(chǎn)生第1個吸熱峰，在此區(qū)間尾渣失水，失量約為3.50%。

在188～1 200℃為放熱區(qū)間，在此區(qū)間尾渣發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變和固相反應(yīng)等，晶型轉(zhuǎn)變和固相反應(yīng)不影響尾渣質(zhì)量。188～630℃，尾渣失量，尤其在290.33℃時，失量速率最大，主要脫除水分、結(jié)構(gòu)水、燒石膏脫水等，失量達17.86%。

其中在362.45℃時出現(xiàn)1個小的吸熱峰，尾渣失重，可能是尾渣脫除結(jié)晶水、鉛熔化吸熱或者燒石膏脫水吸熱。

在630～719℃，尾渣質(zhì)量稍增，可能是尾渣中的少量鉛、2價鐵或其他組分被氧化導(dǎo)致；820℃以后，放熱明顯減少，應(yīng)該是尾渣中石英從α-SiO2轉(zhuǎn)變成β-SiO2、赤鐵礦從 α-Fe2O3轉(zhuǎn)變成 γ-Fe2O3等反應(yīng)吸熱所致。

在848.42℃時又出現(xiàn)1個吸熱峰，尾渣失量，說明可能是尾渣中氧化鉛揮發(fā)或者其他組分分解揮發(fā)；在1 059.06℃時的吸熱峰，失量，可能是滑石脫除結(jié)構(gòu)水生產(chǎn)頑火輝石和石英，金云母脫除結(jié)構(gòu)水生產(chǎn)鎂橄欖石、白榴石和MgO等，失量達6.18%。

3 結(jié)論

通過對氰化提金尾渣的礦物特性和熱性質(zhì)分析，得出以下結(jié)論：

1）尾渣化學(xué)組成除了氧化鐵、二氧化硅等主要組元外，還含有一定的金、銀、鉛等有價元素，回收價值極高；主要物相是二氧化硅、赤鐵礦和金云母，鐵含量較高，全鐵的質(zhì)量分數(shù)可達33.9%；含鐵物相主要存在形式為赤鐵礦，是全鐵的93.39%，其余鐵的物相有碳酸鐵、硅酸鐵和黃鐵礦等，以弱磁性礦物為主。

2）尾渣呈粉末狀，嵌布粒度微細，脈石礦物組成較復(fù)雜，選礦指標較低。

3）通過熱分析，尾渣主要有2個失量峰，630℃以下失量組分主要為尾渣脫水，其中在290.33℃使失量速率最大；在719～1 200℃時，尾渣失量主要為脈石的分解揮發(fā)；在630～719℃時，出現(xiàn)微小的增量，說明尾渣中有少量組分被氧化。

4）該實驗的分析結(jié)果為尾渣磨礦、磁化焙燒、磁選工藝的選擇以及綜合利用提供了理論基礎(chǔ)。

[1]南君芳,李林波,楊志祥.金精礦焙燒預(yù)處理冶煉技術(shù)[M].北京：冶金工業(yè)出版社,2009.

[2]姬沖.氰化尾渣提金及制備納米鐵紅的研究[D].濟南：山東科技大學(xué),2005.

[3]J Waligora,D Bulteel,P Degrugilliers,et al.Chemical and mineralogical characterizations of LD converter steel slags[J].Materials Characterization,2010,61：39-48.

[4]Liming Lu,Mark Ward,Alex Mclean.Chemical Analysis of Powdered MetallurgicalSlags by X-ray Fluorescence Spectrometry[J].ISIJ International,2003,43（12）：1940-1946.

[5]張大鑄.綜合回收氰化尾渣及尾液的探討[J].有色金屬：選礦部分,2002（5）：24-27.

[6]L M Hennies.Mechanisms Involved in Themal Cominution[J].Proceedings of the X V Ⅲ I M C,1995（1）：203-205.

[7]邱俊,呂憲俊,陳平,等.鐵礦選礦技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2009：154-156.

[8]劉振海,畠山立子.分析化學(xué)手冊：第8分冊 熱分析[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2000.

Mineralogical Characteristic and Thermal Properties on Cyaniding Extraction Tailings of Gold

Zhang Chaohui,Liu Bailong,Ju Jiantao,Ma Hongzhou,Yan Dongna
（Xi'an University of Architecture and Technology,Xi'an,710055）

In this study,the mineralogical characteristic and thermal properties of roasting pretreatment and cyaniding extraction ofgold concentrate tailings were discussed.The tailing was then characterized by means of semi-quantitative analysis,chemical analysis,X-ray diffraction analysis and phase analysis to identify the main chemical composition,phase composition and phase composition of iron.The thermal property of tailing was researched by the TG analysis combined with the method of DSC.The selection and utilization of tailings grinding,magnetic roasting,and magnetic separation process can be provided by the results.

extraction tailings;chemical composition;phase compositions;thermal analysis

O657

A DOI10.3969/j.issn.1006-6829.2010.06.005

2010-10-13