黃金冶煉尾渣綜合利用研究進展*

張玉明，李曉恒，張福元

（河南中原黃金冶煉廠有限責任公司，河南省黃金資源綜合利用重點實驗室，河南三門峽 472000）

黃金冶煉尾渣綜合利用研究進展*

張玉明，李曉恒，張福元

（河南中原黃金冶煉廠有限責任公司，河南省黃金資源綜合利用重點實驗室，河南三門峽 472000）

中國黃金冶煉企業(yè)每年會產(chǎn)生大量尾渣，尾渣中含金量在0.5g/t以上，還有部分銅、鉛、鋅等有價元素。由于技術(shù)或經(jīng)濟效益等原因，大部分企業(yè)只能將尾渣堆存處理，中國黃金冶煉尾渣綜合利用率較低。這樣不僅造成資源浪費，還會對環(huán)境造成危害。通過對黃金冶煉廢渣的綜合利用現(xiàn)狀進行分析，研究分析了現(xiàn)行的幾種尾渣綜合利用的方法，為冶煉廢渣的利用提供重要參考，以期實現(xiàn)黃金冶煉尾渣變廢為寶，清潔利用。

黃金；尾渣；綜合利用；進展

隨著中國經(jīng)濟的高速發(fā)展，黃金的需求量越來越大，因此黃金礦山的數(shù)量、規(guī)模和產(chǎn)量日趨增長。由于開采強度的日益增大，造成礦石開采品位不斷降低，中國每年在黃金選冶生產(chǎn)過程中產(chǎn)生超過5 000萬t的固體廢棄物，而且逐年遞增，這些固體廢棄物主要是選礦尾礦和氰渣，統(tǒng)稱尾渣［1-3］。尾渣的綜合利用水平已成為衡量一個國家經(jīng)濟發(fā)達程度以及科研水平的重要因素。由于尾渣的成分復雜，也因地域的差異，其中有價成分的組成及含量也不盡相同，不僅含有一定數(shù)量的金（一般不低于0.5g/t），而且還含有其他可綜合回收的有價金屬及礦物，如銅、銀、鉛、鋅、鐵、銻、鎢、鉍、硫以及碳酸鹽、硅酸鹽等，大多具有回收利用的價值［4-5］。

現(xiàn)階段中國黃金尾渣的綜合利用率僅為7％左右，由于種種原因絕大多數(shù)尾渣只能堆存。尾渣堆存一方面占用大量的農(nóng)用和林用土地，浪費礦產(chǎn)資源，另一方面尾渣中選礦藥劑以及氰化藥劑對環(huán)境可能造成危害，尾渣壩也給當?shù)鼐用駧碇卮蟀踩[患［2］。為此，中國黃金行業(yè)的科研工作者對黃金冶煉尾渣綜合利用進行了廣泛的探索和深入的研究，研究工作主要集中在以下幾個方面，即回收有價元素、用作建筑材料、填充礦山礦井采空區(qū)以及復墾造田。下面就從這幾個方面對尾渣利用進行總結(jié)分析。

1 回收有價元素

1.1 回收鐵

中國許多黃金礦石中，由于大部分伴生有銅、鉛、鋅、鐵、硫等元素，所以氰化尾渣中除了可回收金銀以外，還有數(shù)量相當可觀的可回收的伴生金屬。目前，尾渣中有價元素綜合回收工作主要集中在金、銀、鐵、銅、鉛、鋅、硫等。

1）對于采用焙燒-氰化工藝進行生產(chǎn)的黃金冶煉企業(yè)，由于硫鐵礦被氧化后，單純的選礦無法回收鐵礦物，且尾渣中鐵含量達不到生產(chǎn)鐵精礦的要求，只能考慮采用聯(lián)合工藝進行回收。

部分科研工作者從生產(chǎn)高品質(zhì)鐵產(chǎn)品入手，對黃金尾礦中鐵礦物的利用進行了研究探索。河南中原黃金冶煉廠有限責任公司，采用焙燒-酸浸-氰化生產(chǎn)工藝，從提高金銀的回收率、綜合回收冶煉廢渣中鐵礦物入手，發(fā)明了一種利用黃金冶煉廢渣生產(chǎn)氧化鐵顏料的新工藝，該工藝是采用氨法氧化合成法生產(chǎn)氧化鐵。采用強化酸溶技術(shù)，使用一種價格低廉、可循環(huán)使用、綠色環(huán)保的助浸劑，強化浸出酸浸渣中的鐵礦物；浸鐵料液經(jīng)凈化，采用氨法制備氧化鐵晶種，采用氧化合成工藝生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)氧化鐵顏料，成分復雜的含氨氮廢水經(jīng)高效蒸發(fā)結(jié)晶得到硫酸銨產(chǎn)品；酸浸渣經(jīng)強化酸溶浸鐵再氰化提金銀，所得氰化尾渣外售給水泥廠。經(jīng)該工藝處理后，每噸礦可多回收黃金1.5g，銀的回收率可提高15％～30％。該工藝已經(jīng)實現(xiàn)工業(yè)化應用，年處理12萬t尾渣，可生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)氧化鐵顏料4萬t、硫酸銨6萬t，生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)氧化鐵顏料在品質(zhì)上優(yōu)于傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的氧化鐵顏料。該工藝不僅提高了廢渣中金銀的回收率，而且實現(xiàn)了精細化生產(chǎn)氧化鐵顏料，為尾渣的綜合利用提供了一種全新的處理思路。該項目榮獲2013年河南省重大科技專項支持，進行行業(yè)推廣。

姜凌等［6］以制酸酸渣為原料，采用酸浸-催化氧化-水解聚合的工藝，制取高附加值的無機高分子絮凝劑聚合硫酸鐵（PFS），在氧化聚合工藝中引入非亞硝酸鹽催化劑。結(jié)果表明，合理控制酸浸條件，硫鐵礦燒渣中鐵的浸出率可達91.69％；選用合理的催化劑及助催化劑，控制反應條件，制得聚合硫酸鐵產(chǎn)品各項指標均符合HG/T 2153—1991《水處理劑聚合硫酸鐵》要求；制得的PFS對廢水具有很好的除濁效果。

Zhang Yali等［7］利用磁選-焙燒淋濾工藝處理黃金冶煉尾渣。先采用磁選，目的在于篩選出含鐵量較高的礦石，然后結(jié)合焙燒淋濾法，將磁性物質(zhì)和非磁性物質(zhì)分離，分別加以回收利用。分離出的非磁性物質(zhì)一部分用于提取金，另一部分用于合成建筑材料。經(jīng)此工藝可篩選出含鐵65.11％（質(zhì)量分數(shù)）的磁鐵礦，鐵回收率達到75.12％。

余程民等［9］對黃金浮選尾礦中有價元素鐵、金進行了回收研究。所用浮選尾礦中Au含量為0.41g/t、鐵含量為25.1％（質(zhì)量分數(shù)）。通過對尾礦進行中強磁粗選，粗選精礦進行多級弱磁精選，獲得含鐵質(zhì)量分數(shù)約為60％的鐵精礦。磁選尾礦進行重選金，可獲得含Au含量為30g/t的金精礦。

1.2 回收銅、鉛、鋅

由于金通常與黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦等共生，且隨著礦石的不同各元素含量有所差異，通常在氰化提金之后綜合回收銅、鉛、鋅。

從尾渣中回收銅、鉛、鋅不同于傳統(tǒng)的硫化礦回收工藝，主要是因為：一方面金精礦中的銅、鉛、鋅礦物在氰化浸出過程中經(jīng)歷了細磨和長時間的充氣攪拌，出現(xiàn)嚴重過磨，呈現(xiàn)“類膠態(tài)”分散體系，致使浮選困難；另一方面大量泥質(zhì)礦物和殘留氰化物使礦物表面形成親水性薄膜，使捕收劑失去對各種礦物捕收的選擇性，同時薄膜也阻礙捕收劑對礦粒表面的吸附，增加了浮選分離的難度［10］。

林俊領(lǐng)等［2］對新疆某金礦氰化尾渣中的銅進行了回收研究。氰化尾渣中鉛鋅氧化較嚴重而難于回收，采用一次粗選、一次掃選、二次精選工藝流程，選用Na2SO3＋ZnSO4為鋅硫礦物抑制劑、PAC為銅礦物捕收劑，獲得了銅品位為15.27％、回收率為80.55％，銅精礦中金品位為8.32g/t、回收率為23.46％，銀品位為129g/t、回收率為37.69％的指標，實現(xiàn)了尾渣中銅礦物的綜合回收。

徐承焱等［11］對山東某黃金冶煉廠氰化尾渣中的有價元素鉛、鋅、銅、硫、鐵及少量金、銀等進行了回收研究。對氰化尾渣進行活性炭脫藥后，采用鉛鋅混浮后再分離浮選，尾礦優(yōu)先浮選銅，銅尾浮硫工藝，實現(xiàn)了氰化尾渣多元素的有效回收。先混浮鉛鋅再分離浮選，可獲得鉛品位為30.29％的鉛精礦，鉛回收率為70.12％；以及鋅品位為41.19％的鋅精礦，鋅回收率為74.93％。尾礦優(yōu)先浮銅，可獲得銅品位為7％的銅精礦。銅尾浮硫，獲得了硫品位為40％～50％的硫精礦。硫鐵礦送焙燒制酸工藝，控制焙燒條件可獲得鐵品位為65.40％以上的鐵精粉。

2014年高職在校生人數(shù)突破1 000萬，占全國高校在校生人數(shù)的半壁江山。盡管高職的塊頭已足夠大，但近20年來，由于追求規(guī)模發(fā)展，內(nèi)涵質(zhì)量存在一定缺陷。2006年，示范(骨干)校建設，從方向和內(nèi)涵上彰顯了培優(yōu)扶強的效果， “校企合作”方面的示范成效顯著。然而，示范(骨干)校與企業(yè)共同育人的做法和機制并不是十全十美，“校企合作”進展參差不齊，畢業(yè)生質(zhì)量與企業(yè)需求也有差距。同時，示范(骨干)校以外的高職在與企業(yè)合作育人方面，也存在一定差距。整體高職育人過程缺少與企業(yè)標準的融合與對接。

汪洋等［12］以氰化尾渣衍生物為原料，采用X體系在常壓下進行氧化浸出，采用二段浸鉛與氣液固強化浸出相結(jié)合的方法在高效氣液固反應器中進行實驗。最優(yōu)條件：試劑A用量為15.6g/L，試劑B用量為90g/L，液固質(zhì)量比為10∶1，鼓氧量為1.5L/min，浸出溫度為70℃，每段浸出時間均為3h。所得鉛精礦品位為75.49％、鋅精礦品位為45％、副產(chǎn)品硫磺品位為99％，其中鉛總回收率高達90.68％、鋅總回收率高達99％、單質(zhì)硫回收率高達99.1％。

1.3 回收金、銀

黃金冶煉尾渣中通常還含有一部分的金銀，金含量一般不少于0.5g/t。對于難處理的金礦，有些尾渣中金品位高達8g/t。雖然尾渣中金品位相對較低，但因尾渣數(shù)量巨大，尾渣中的這部分金的儲量就相當可觀，具有很高的回收價值。因此，許多黃金科研工作者對尾渣中提取金銀進行了大量的研究工作。

張尚鐸等［13］對銅陵地區(qū)黃金礦山尾礦資源進行了回收金銀的研究。在黃嶺尾渣庫附近興建了一座500t/堆的小型堆浸試驗場，利用池浸選金廠的一些設備和設施，從尾渣庫中采出的尾渣粒度小于75μm的達75％，制粒后直接入堆，加入CaO于清水池中，調(diào)節(jié)pH至10～11，而后加入NaCN使CN-質(zhì)量分數(shù)達到0.5％～0.8％時開始噴淋，用鋅絲置換。整個噴淋置換過程為50d，共冶煉成品Au 0.263kg、Ag 21.5kg。尾渣除CN后的含鐵尾渣銷售至水泥廠，土石尾渣填充原露天采礦坑。

薛光等［4］通過試驗提出一種從焙燒氰化尾渣中回收金、銀的工藝方法。將氰化尾渣加添加劑再磨至粒度小于38μm粒子質(zhì)量分數(shù)大于95％，以除去礦樣中砷，并使氰化尾渣中脈石包裹的金、銀暴露。然后用30％（質(zhì)量分數(shù)）除雜劑加熱浸取雜質(zhì)，并除去金礦物表面鈍化膜。處理后的礦樣采用氰化法浸取金、銀。試驗結(jié)果表明，該工藝可使焙砂氰化尾渣中金、銀的氰化浸出率分別達到65.00％和41.49％。

2 用作建筑材料

2.1 生產(chǎn)制磚

從尾渣中回收有價元素后，僅能實現(xiàn)對尾渣中少量有價元素提取，但并不能有效減少尾渣數(shù)量，仍不能從根本上解決尾渣侵占土地、破壞和影響生態(tài)環(huán)境問題。中國黃金礦床類型復雜，圍巖種類多樣，部分礦床中金屬礦物含量稀少，脈石礦物比較純凈，尾渣可作為重要非金屬原料或建筑材料直接利用。

2005年國家全面禁止生產(chǎn)黏土燒結(jié)磚，為了滿足建筑行業(yè)不斷增加的建材需求，需要尋求一種儲量大、廉價的建筑材料，于是黃金尾渣就被用來作為免燒磚的替代材料。

朱敏聰?shù)龋?4］將金礦尾渣和生石灰、石膏按質(zhì)量比為78∶20∶2混合后，采用高溫蒸壓養(yǎng)護工藝，制備出抗壓強度達到GB 11945—1999《蒸壓灰砂磚》MU15級要求的磚。晏擁華等［15］利用頁巖做膠結(jié)劑，采用傳統(tǒng)的燒結(jié)磚生產(chǎn)工藝和真空擠出成型等方法，試制出金尾渣摻量為40％（質(zhì)量分數(shù)）的尾渣頁巖燒結(jié)空心磚。楊永剛等［16］采用干壓硬塑成型法，在金礦尾渣摻量為90％（質(zhì)量分數(shù)）、成型水分質(zhì)量分數(shù)為8％～9％、成型壓力為15MPa、燒結(jié)溫度為1 000℃實驗條件下，制備出強度達到MU10級的普通燒結(jié)磚。S.Roy等［17］以黃金尾渣為原料，黑棉土和紅土為添加劑，制備燒結(jié)磚。添加65％和75％的黑棉土、50％和45％的紅泥，燒結(jié)磚的成本分別為普通黏土磚的0.74、0.72、0.83和0.85倍。

2.2 生產(chǎn)水泥及混凝土

用尾渣生產(chǎn)水泥，是利用尾渣中的某些微量元素影響水泥熟料的形成和礦物的組成，主要有兩種方法：1）利用尾渣中含鐵量高的特點，以尾渣替代常用水泥配方使用的鐵粉；2）用尾渣替代水泥原料的主要成分?；鹕侥?guī)r貧硫型黃金礦床，尾渣富含硅、鋁，可直接壓制建筑用磚或作為水泥原料；碳酸巖型礦床，尾渣直接作為水泥原料。

丁亞斌等［18］針對黃金尾渣的特點，具體研究了黃金尾砂濕磨工藝、脫泥工藝及制品養(yǎng)護制度和生產(chǎn)工藝流程，利用黃金尾礦生產(chǎn)加氣混凝土砌塊。砌塊主要原材料配比為m（尾砂）∶m（水泥）∶m（生石灰）∶m（石膏）∶m（鋁粉膏）＝68∶8∶22∶2∶0.07，水料質(zhì)量比為0.6。郜志海等［19］以黃金尾礦和石灰石為原料，煅燒制備富含高貝利特相的混凝土摻合料（JS），研究用JS摻合料配制的C80高性能混凝土的耐久性能，結(jié)果表明：采用JS摻合料配制的混凝土抗凍融破壞能力與普通C80混凝土性能差別不大；JS摻合料能改善混凝土耐硫酸鹽腐蝕性能；JS摻合料混凝土的抗?jié)B性能與普通C80混凝土相近；采用JS摻合料配制C80高性能混凝土耐久性不會出現(xiàn)問題。

2.3 制備微晶玻璃

微晶玻璃，又稱玻璃陶瓷，是綜合玻璃和陶瓷技術(shù)發(fā)展起來的一種新型材料。在基礎(chǔ)玻璃中加入TiO2、ZrO2等晶核劑，經(jīng)熱處理等即可得含微細晶粒的陶瓷狀材料，即微晶玻璃。金礦尾砂主要化學成分是SiO2和Al2O3，且含有制造硅酸鹽玻璃所必需的MgO、CaO、K2O、Na2O等，因此可用來制備微晶玻璃。

劉心中等［20］以黃金尾渣為主要原料，根據(jù)尾砂成分主要為Al2O3特點，引入MgO、CaO等成分，形成CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃，并以此為基體，添加各種著色劑等助劑制成各種顏色微晶玻璃花崗石。

3 礦山填充料、復墾造田

利用尾渣回填礦山采空區(qū)是直接利用尾渣最行之有效的方法之一，尤其對于那些無法設置尾渣庫、當?shù)亟ㄖ牧鲜袌鲚^小的礦山企業(yè)，利用尾渣回填采空區(qū)就具有更大的環(huán)境和經(jīng)濟意義。

由于開采礦產(chǎn)資源時地下會形成大量的采空區(qū)，近年來不斷有礦山采空區(qū)地陷的報道，給當?shù)氐木用駧碇卮蟮陌踩[患和財產(chǎn)損失，企業(yè)已經(jīng)考慮對廢置的礦井礦坑進行回填，黃金尾渣是一種較好的填充料，可以就地取材、廢物利用，免除采集、破碎、運輸?shù)壬a(chǎn)填充料碎石的費用。一般情況下，用尾渣作填充料，其填充費用較低，僅為碎石填充費用的1/4［21］。尾渣、骨料再加一些水泥在合理的工藝條件下就可實現(xiàn)礦井和礦山回填。而且一些建在巷道、采空區(qū)淺地層之上的城鎮(zhèn)也可利用黃金尾渣作回填材料進行井下填充，以防止地面坍塌與陷落，保證城鎮(zhèn)建筑物安全和居民生命與財產(chǎn)的安全。

黃金尾渣另外一個用途就是復墾造田。氰化物分解后會轉(zhuǎn)化為天然肥料，這為尾渣庫復墾創(chuàng)造了良好條件，在尾渣堆積物上種植農(nóng)林作物、生命力強作物，對于保護環(huán)境、防止污染都有積極作用。在一些鄰近城市或土地相對緊張的礦山，對礦山復墾造田尤為有利。尾渣庫復墾不僅防止揚沙，而且美化環(huán)境，減少污染，兼具經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益。

尾渣復墾造田主要有兩種方法：一種是在廢渣表面覆蓋一層土壤，然后種植植物，此方法雖然最有效，但是覆蓋處理需要大量的“好土”，不僅要考慮取土以及運輸?shù)纫幌盗袉栴}，而且這種方法費用較高，因而影響推廣應用；另一種方法是直接在尾渣砂上種植植物。針對尾渣庫復墾難的狀況，山東某市在尾渣庫不覆土的條件下種植火炬樹，結(jié)果表明火炬樹的抗旱、耐寒、耐瘠薄能力遠遠高于其他樹種，不僅成活率高，而且生長快，可節(jié)省復墾費用95％。

4 結(jié)論

目前，中國黃金行業(yè)對于尾渣綜合利用程度較低，與國外相比存在巨大差距。因此，要考慮從綜合利用黃金礦產(chǎn)資源源頭入手，提高現(xiàn)行工藝多元素綜合回收能力，并根據(jù)需要發(fā)展技術(shù)可行、適應市場需要、清潔綠色生產(chǎn)的尾渣處理工藝，并予以大規(guī)模推廣應用。同時，還要轉(zhuǎn)變尾渣處理思路，要從過去單純處理有毒有害物逐漸向廢物資源化利用轉(zhuǎn)變。此外，政府和企業(yè)都要進一步加大科研投入、完善激勵制度并加大激勵力度，實現(xiàn)廢物循環(huán)利用，在為企業(yè)帶來利潤的同時，還能帶來環(huán)境和社會效益。

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Advance in comprehensive utilization of gold smelting tailings

Zhang Yuming，Li Xiaoheng，Zhang Fuyuan
（Henan Key Laboratory of Comprehensive Utilization of Gold Resources，Henan Zhongyuan Gold Smelter Co.，Ltd.，Sanmenχia 472000，China）

Gold smelting enterprises in China annually will produce a large amount of tailings，which usually contain Au over 0.5g/t，as well as some copper，lead，zinc，and other valuable elements.Due to technical or economic reasons，most companies can only stockpile the tailings for treatment.Not only a waste of resources，but also damage to the environment.So comprehensive utilization rate of gold smelting tailings is low in China.Through the analysis of utilization status of gold smelting tailings，the existing comprehensive utilization methods were studied and analyzed，to provide an important reference for the tailings′utilization，so as to make waste profitable and to realize clean utilization.

gold；tailings；comprehensive utilization；advance

X758

A

1006-4990（2014）12-0012-04

2014-06-16

張玉明（1964— ），男，高級工程師，研究方向為有色金屬冶煉。

張福元

2013年河南省重大科技專項項目（編號：131100310300）。

聯(lián)系方式：sanzhfy@163.com