金平和巍山精金礦氰化液中金的回收方案比選

楊 坤，梁 可

(昆明有色冶金設(shè)計研究院股份公司，云南昆明650051)

0 引 言

浮選精金礦設(shè)計項目的主要原料為云南金平金礦及巍山金礦，礦石主要為難處理硫化礦，年處理精礦量6．6萬t/a。該項目采用了加壓氧化預處理工藝處理難處理硫化礦，并配以成熟可靠的氰化法對礦石中的Au進行浸出，Au的氧化徹底，Au的總回收率可達92%以上，資源綜合利用率高。精礦成分見表1。

表1 原料成分表(干基，質(zhì)量分數(shù))Tab.1 Raw material composition(dry basis and mass fraction)

氰化法是從礦石、精礦或尾礦中提取Au的經(jīng)濟而簡易的方法，具有回收率高、對礦石適應性強等一系列優(yōu)點。直到19世紀末，英國人John Mac-Arthur等首次將該反應應用到金的浸出工藝中，并獲得了專利。隨后，該法被世界上許多國家所采用并逐漸取代了其他的提金工藝，成為濕法提金的經(jīng)典方法。目前，世界新建提金廠中約有80%均采用氰化法［1］。

精金礦經(jīng)氰化浸出工序后，就進入了Au的回收工序，這也是Au的生產(chǎn)過程中非常重要的環(huán)節(jié)。從富金貴液中回收Au的方法主要有鋅置換法、電沉積法、溶劑萃取法、吸附法等幾種。根據(jù)項目實際，文章著重比較鋅置換法及炭吸附法。

1 鋅置換法回收金

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，新的提金技術(shù)不斷出現(xiàn)，許多工藝實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。作為傳統(tǒng)工藝，鋅置換工藝具有方法簡單、設(shè)備操作簡便、工藝成熟、產(chǎn)生的金泥品位高、冶煉費用低等優(yōu)勢。因此，不少選礦廠仍在使用鋅置換工藝。

鋅置換工藝的原理是:首先將氰化浸出后的礦漿進行液-固分離，所得的上清液稱為富金貴液，經(jīng)洗滌后的浸出渣則廢棄或經(jīng)過處理另作他用，在得到的富金貴液中加入金屬還原劑(目前國內(nèi)的廠家通常采用金屬鋅作為還原劑)，經(jīng)過反應使金屬金沉淀下來，這種方法得到的金泥中Au的品位較高，再對金泥進行進一步的處理就得到了金屬Au。

用作還原劑的金屬鋅其還原電位低于一價金氰絡(luò)離子的電位，就可以使得一價金氰絡(luò)合物從溶液中還原出來。由于一價金氰絡(luò)合離子還原為金所需的電位是高于金屬鋅表面的電位的，這就使得當鋅離子的濃度還相當高時，Zn的還原能力仍然非常強。

鋅置換法的化學反應如下［2］:

目前鋅置換法有鋅絲置換和鋅粉置換2種。最初是使用鋅絲來置換回收氰化貴液中的Au，該法具有設(shè)備簡單、操作容易、不耗動力等優(yōu)點，缺點是鋅絲與NaCN消耗量均較大，金泥中鋅含量高，設(shè)備占地面積大。隨著鋅置換法不斷改進，鋅粉取代了鋅絲，且置換前脫氧工藝的引入和加入少量的可溶性鉛鹽，可獲得較好的回收效果。

鋅粉置換沉淀法從含金溶液中回收Au始于1894年，它是目前最廣泛的使用方法。該法由于采用了比表面積大、沉淀速度快、效率高的鋅粉，金的置換沉淀速度快、效率高，鋅粉用量少，因此相對投資和電能消耗大的鋅絲法更具有優(yōu)勢，被廣泛地應用在黃金生產(chǎn)企業(yè)中［3］。由于金銀具有相似的性質(zhì)，鋅粉對銀也有很高的置換效率，因而該法廣泛應用于含銀金礦中的金銀的回收。但是，鋅粉的質(zhì)量以及置換時的工藝條件也直接影響到鋅粉置換的效果，主要體現(xiàn)在兩方面。

1.1 置換工藝中的鋅粉要求

(1)鋅粉置換沉淀工藝中用的鋅粉是通過蒸餾鋅制得的，鋅粉應含Zn95% ～97%，Pb1%左右，粒度 ＜0．01 mm(美國規(guī)定97%-0．04 mm)，這是因為其中的粗粒鋅會降低置換沉淀效果。

(2)如果使用鋅冶煉廠產(chǎn)的藍粉(含ZnO約10% ～15%)，這些ZnO不起沉淀Au的作用而完全進入金泥中，不利于Au的沉淀［3］。此外，鋅粉容易氧化，應在密封容器中儲存和運輸。

1.2 影響鋅粉置換效果的因素

鋅粉置換沉淀工藝對金的置換效果非常理想。Au的置換率可達 99%，Ag的置換率為92．67% ～99%，金泥的金品位高時可達6．8%，金泥的銀品位高時為30%。

影響鋅粉置換的因素主要有［3］:

(1)氰化鈉與堿的濃度。鋅粉置換金銀時，對貴液中氰化物和堿的濃度有一定要求，一般來說，氰離子濃度應控制在0．03% ～0．06%，堿濃度控制在0．01%(pH值約為11)。

(2)氧濃度。溶液中的溶解氧對置換是有害的，在生產(chǎn)中一般要求溶液中的溶解氧在0．5 mg/L以下，所以含金銀貴液要脫氧后再進行置換沉淀。

(3)鋅粉的用量。鋅粉作為沉淀劑，其用量對金銀的置換起決定作用，但其用量應根據(jù)貴液中金銀的含量來定，貴液中由于富含有Ag，開始用量為50 g/m3，而后根據(jù)貴液的品位降低稍有減少。

(4)鉛鹽。在鋅粉置換過程中，Pb是不可缺少的元素，因為Pb可加速金銀的置換，在實際生產(chǎn)中以鋅粉用量的10%配加醋酸鉛。

(5)溫度。鋅粉置換金銀的反應速度取決于金、銀絡(luò)離子向鋅表面擴散的速度，溫度增高，擴散速度加快，反應速度增加;而溫度低于15℃時，置換率將受影響，溫度低于10℃，反應速度將很慢。

(6)溶液中的雜質(zhì)。溶液中的Cu、Hg、Ni及可溶性硫化物都是鋅粉置換時的有害雜質(zhì)。在實際生產(chǎn)中要綜合考慮各種影響因素，盡最大可能消除不利因素，提高置換效率。

目前工業(yè)上普遍采用的流程為氰化浸出→固液分離和洗滌→貴液澄清凈化→貴液脫氧→鋅粉置換→金泥。該流程包括:預處理后的含金渣進入氰化浸出槽，進行浸出作業(yè);浸出礦漿經(jīng)壓濾和洗滌后，得到的貴液進入板框壓濾機凈化除雜;凈化后貴液的脫氧作業(yè)在脫氧塔進行;鋅粉及脫氧后貴液通過空氣密封的水泵揚送進入板框壓濾機進行置換作業(yè);作業(yè)完成后得到金泥。

2 炭吸附法

用活性炭從氰化浸出液中提取金銀，早在19世紀末已有研究。20世紀30年代后期進行了較為原始的炭漿法提金、熱氰化物溶液解析載金炭的試驗。直到1952年美國礦業(yè)局扎德拉(J．B．Zadra)等研究成功了用熱氰化鈉-氫氧化鈉混合溶液解吸載金炭，電解法從解吸液中連續(xù)電積回收金銀，奠定了現(xiàn)今的活性炭從氰化介質(zhì)中提取金銀的基礎(chǔ)。1973年美國投產(chǎn)了霍姆斯泰克(Homestake)炭漿廠，正式開始了活性炭提金的工業(yè)生產(chǎn)。其后，研制成功了加壓高溫解析工藝和炭浸工藝等［1］。目前，活性炭提金不僅有諸多行之有效的工藝可供選用，而且它已成為世界范圍內(nèi)普遍采用的一種主要提金方法。

炭吸附技術(shù)在提金工業(yè)中占有重要的地位，根據(jù)炭加入方式的不同炭吸附法分為炭漿法(CIP法)和炭浸法(CIL法)2種［4］。其區(qū)別是:炭漿法是在金被氰化浸出后向浸出礦漿中投入活性炭;炭浸法則是在金氰化浸出槽中加入活性炭的方法。炭浸法是活性炭的吸附和金的氰化浸出同時進行，而吸附時間大約為浸出時間的1/5，因此節(jié)省了近20%的金回收時間，同時節(jié)省了投資和操作費用。20世紀60年代末，用炭柱法(CIC)處理低品位金銀礦的堆浸液獲得成功，它是將炭填充在吸附柱內(nèi)，浸出溶液通過柱中炭層時把其中的金吸附回收，這種方法也是炭吸附法的一種延續(xù)［5］。

實踐中往往是2種方法結(jié)合使用，在浸出的某一階段將活性炭加入浸出槽中，后面的吸附槽級數(shù)就可以相應減少。通常將CIP和CIL統(tǒng)稱炭漿法。

2.1 活性炭吸附原理

Au和Ag在活性炭上的吸附是靠離子交換發(fā)生的。吸附熱力學和動力學研究數(shù)據(jù)表明，溶液中的正離子(如鈉離子和鈣離子等)有利于金銀絡(luò)離子的吸附，而游離氰離子卻降低吸附。吸附機理是建立在雙電層理論基礎(chǔ)上的，機理如下［6］:

(1)Au(CN)-2與活性炭微孔表面的氧化活性中心(氧化活性點)的陰離子發(fā)生交換反應，從而使Au(CN)-2吸附于活性炭微孔表面。由于以這種離子交換方式吸附，載金炭上的Au仍以Au(CN)-2的形式存在。所以，活性炭對Au的吸附是物理吸附，而非化學吸附。

(2)Au(CN)-2在活性炭表面吸附后，形成局部負電荷，在靜電作用下，溶液內(nèi)的正離子產(chǎn)生定向運動，并與Au(CN)-2形成雙電層，溶液中的正離子只有在Au(CN)-2存在時才吸附，因此它們被吸附在擴散層。

(3)當存在附加的Au(CN)-2時，又可以被吸附在擴散層上。

(4)溶液中的游離氰化物(CN-)也可在活性炭表面的氧化活性中心發(fā)生離子交換反應，因而與Au(CN)-

2爭奪吸附位置，降低Au、Ag吸附。

2.2 活性炭的選擇

為了從溶液中最有效地回收Au，必須選擇具有足夠活性的炭，為了使炭能夠經(jīng)得起炭漿工藝流程中劇烈的磨損作用，要求活性炭必須具備足夠強的抗磨損能力。為了能夠正確選擇適合于炭漿工藝流程的活性炭，必須對炭進行試驗，在多種炭中進行選擇時，應該選擇經(jīng)過抗磨試驗后仍具有較高活性的炭。

選擇活性炭的原則是:既要保證炭具有較高的活性，又要保證炭具有足夠的強度，同時要兼顧炭的密度、粒度等因素。高活性仍然是需要的，在重視炭的強度的同時，要防止選用硬炭的傾向，避免使炭的活性大幅度降低。多數(shù)炭漿廠認為椰殼活性炭的性能較好，所以國內(nèi)外的炭漿廠應用較為普遍［6］。

目前，炭浸法提金工藝的原則流程主要包括:原料準備→攪拌浸出及炭逆流吸附→載金炭解吸和炭再生等作業(yè)。浸出吸附系統(tǒng)一般由4～6個攪拌吸附槽組成，礦漿和活性炭通過槽間篩實現(xiàn)逆流流動，再生炭或新炭加入最后的氰化吸附槽，載金炭定期從第一氰化吸附槽轉(zhuǎn)送至解吸系統(tǒng)，進行金的解吸和炭的再生。在氰化吸附系統(tǒng)中，活性炭和礦漿呈逆流流動。吸附后的尾漿經(jīng)檢查篩分回收漏失的細粒載金炭后，送尾漿處理工序。

3 2種工藝方案的比較

炭漿法與常規(guī)的鋅置換法的基本區(qū)別在于，為了通過在鋅粉上還原而達到回收Au，首先必須產(chǎn)出澄清的濾液，而在炭漿法工藝中則是直接從礦漿中提取金絡(luò)合物。因此，常規(guī)選金廠中昂貴而效率較低的液-固分離作業(yè)，在炭漿法中就被一種比較簡便且費用較低的從浸出礦漿中回收載金炭的篩分作業(yè)替代了［7］。

對于從澄清和未澄清溶液中使用活性炭而不用鋅回收Au和Ag，也有一些激烈的爭論。使用活性炭比鋅置換工藝在經(jīng)濟上的一個重要優(yōu)點是，顆粒狀炭能直接從礦漿中提取Au，在處理堆浸溶液時，在炭吸附法或鋅置換法之間進行選擇，就主要取決于投資與生產(chǎn)費用的分析。對于主要是含Au的、大量的低品位溶液來說，用炭吸附法處理要更為經(jīng)濟;而對于數(shù)量較少的高品位的(特別是富含Ag的)溶液，則采用鋅置換法更好些。

4 工藝設(shè)計方案的最終選擇

炭吸附法和鋅置換法相比，炭吸附法更適于處理在攪拌槽內(nèi)的加壓預處理后的氰化礦泥，后續(xù)工藝過程變得更容易控制，并且避免了諸如液-固分離、澄清、洗滌等工序，可以節(jié)省大量的投資及后期的經(jīng)營維護經(jīng)費。炭吸附法對Au的選擇性好，并且溶液中的雜質(zhì)對它的影響不明顯。此外，炭吸附法對于含 Cu、Fe、As、Sb等含量較高的礦石，在同樣工藝條件下也能取得較好的經(jīng)濟技術(shù)指標。另一方面，鋅置換法的工藝要求在生產(chǎn)過程中添加大量過量的鋅粉，同時溶液中還存在著過量的氰化物，使得置換后液的處理工藝較為復雜，很難滿足環(huán)保的要求。

鋅粉置換提金工藝一般情況下用于處理礦石中含Ag較高的精金礦，這種工藝的優(yōu)點是精礦的處理成本較低，但是這種工藝的缺點是整個工藝過程使用的工藝設(shè)備太多，能源消耗大，不利于控制投資和進行成本控制。此外，這種工藝的操作過程要求較為嚴格，不利于生產(chǎn)工藝參數(shù)的控制。

相比鋅粉置換工藝而言，活性炭逆流吸附工藝對從精金礦中回收單一的Au效果很好，整個工藝過程簡單且容易操作，有利于生產(chǎn)工藝參數(shù)的控制，但這種工藝也存在著諸如活性炭消耗量大，對貴液中Ag的回收不理想等問題，從而影響生產(chǎn)單位的經(jīng)濟效益。

2種提金工藝流程相關(guān)生產(chǎn)指標對比見表2。

表2 提金工藝流程生產(chǎn)經(jīng)濟指標比較表Tab.2 Comparison of economic indicators of gold extraction process

目前國內(nèi)提金工藝采用炭吸附法的代表廠有紫金礦業(yè)，其提金成本約60元/g，采用鋅粉置法提金的代表廠有山東黃金礦業(yè)，其提金成本約85元/g。

5 結(jié) 語

通過2種工藝的對比可知，炭吸附法原料適應性強、流程簡單、投資省、成本低，有利于環(huán)境保護等優(yōu)點，根據(jù)項目實際，設(shè)計最終選用氰化-炭吸附法提金工藝。

［1］《黃金生產(chǎn)工藝指南》編委會．黃金生產(chǎn)工藝指南［M］．北京:地質(zhì)出版社，2000．

［2］岳俊偶．鋅粉置換金影響因素分析［J］．中國科技博覽，2010(32):84．

［3］杜世勇．某金礦金銀回收工藝改造實踐［J］．中國礦山工程，2010，39(3):32-35，46．

［4］徐建勇．氰化液中回收金銀方法的對比［J］．新疆有色金屬，2000(3):10-14．

［5］崔毅琦，童雄，何劍，等．從浸金溶液中回收金的研究概況［J］．有色金屬:冶煉部分，2004(5):31-34，52．

［6］王俊，張全禎．炭漿提金工藝與實踐［M］．北京:冶金工業(yè)出版社，2001．

［7］張興仁．氰化法提金工藝的現(xiàn)狀與發(fā)展［J］．國外黃金參考，1999(5):21-29．