難處理金精礦高壓氧化預(yù)處理試驗研究

曾 睿， 羅思強(qiáng)， 張相鈺， 容 蓉， 羅東明

(廣西冶金研究院， 廣西 南寧 530023)

難處理金精礦高壓氧化預(yù)處理試驗研究

曾 睿， 羅思強(qiáng)， 張相鈺， 容 蓉， 羅東明

(廣西冶金研究院， 廣西 南寧 530023)

進(jìn)行了難處理金精礦高壓氧化預(yù)處理試驗研究，重點考察了溫度、時間、液固比對預(yù)處理效果的影響，確定了最優(yōu)工藝條件。試驗結(jié)果表明，在液固比4∶1、氧化溫度180 ℃、氧化時間3 h條件下，硫化物氧化率達(dá)99.5%，預(yù)處理渣中單質(zhì)硫含量0.31%，其再經(jīng)球磨,金浸出率由未預(yù)處理時的12.88%提升到94.30%，渣率僅為精礦的10.88%。

難處理金礦； 高壓氧化； 氰化浸金； 金浸出率

由于易浸金礦資源日漸枯竭，難處理金礦已成為提取黃金的主要礦物來源，其已占到了我國已探明黃金儲量的30%[1]。難處理金礦用傳統(tǒng)氰化浸出工藝不能獲得理想的金浸出率，而要提高浸出率，就必須先對金礦進(jìn)行預(yù)處理。

難處理金礦預(yù)處理的實質(zhì)是使載金礦體發(fā)生變化，使包裹在其中的金解離出來，為下一步的氰化浸金創(chuàng)造條件，一般是使硫化礦氧化，主要的工藝方法有：氧化焙燒、生物氧化[2]和高壓氧化[3-4]。本文針對某難處理金礦，采用高壓氧化預(yù)處理工藝，研究影響預(yù)處理效果的各個因素，確定最佳工藝條件，為提高難處理金礦浸出率提供參考。

1 試驗部分

1.1 試驗物料

試驗原料為廣西某高鐵高砷難處理金精礦，主要成分黃鐵礦、含砷黃鐵礦和毒砂共占79.75%。表1為金精礦中金的賦存狀態(tài)，可以看出，單體連生金很少，僅為6.42%，絕大多數(shù)為硫化物包裹金，少量為脈石包裹，直接進(jìn)行氰化浸出難以得到理想的金浸出率。

精礦的主要組成元素如表2所示，電鏡掃描分析形貌如圖1所示。

表1 金精礦中金的賦存狀態(tài) %

表2 金精礦主要元素分析結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) %

圖1 金精礦SEM掃描圖(×120)

1.2 試驗設(shè)備

試驗設(shè)備主要有：磁力攪拌實驗釜(泰興市興建化工機(jī)械有限公司，型號CS- GSH- 2)，循環(huán)水式多用真空泵(鄭州長城科工貿(mào)有限公司，型號SHB- Ⅲ)，恒速攪拌器(上海申順生物科技有限公司，型號S212)，超靜音可調(diào)式氣泵(廣東海利集團(tuán)有限公司，型號ACO- 9610)，數(shù)顯式電熱恒溫干燥箱(上海滬越實驗儀器有限公司，型號101- 3A)。

分析檢測設(shè)備有：原子吸收光譜儀(北京普析通用儀器有限責(zé)任公司，型號TAS- 986F)，X射線衍射儀(日本理學(xué)公司，型號D/Max 2500 V)，電子掃描顯微鏡(SEM)(日立高新技術(shù)(上海)國際貿(mào)易有限公司，型號S- 3400N)。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗流程

試驗工藝流程見圖2。

圖2 高壓氧化預(yù)處理試驗流程圖

高壓氧化預(yù)處理：稱取一定量金精礦，放入高壓反應(yīng)釜中調(diào)漿。加熱至反應(yīng)溫度后，通入工業(yè)氧氣并保持一定的氧分壓，攪拌。反應(yīng)結(jié)束后過濾，洗滌，烘干，稱量備用，濾液量體積。分析預(yù)處理渣和濾液中的Fe、As含量及酸度等。

氰化浸出：稱取一定量的預(yù)處理渣，調(diào)漿并調(diào)節(jié)pH值，加入氰化鈉，持續(xù)攪拌和鼓入空氣。反應(yīng)結(jié)束后過濾，洗滌，然后烘干，稱量，濾液量體積。分析浸出渣和浸出液中的Au含量。

1.3.2 試驗原理

由于金精礦中的大部分金包覆在硫化物中，采用高壓氧化預(yù)處理，在氧氣充足的條件下主要發(fā)生以下化學(xué)反應(yīng)[5]：

4FeAsS+11O2+2H2O→4HAsO2+4FeSO4

(1)

2FeS2+7O2+2H2O→2FeSO4+2H2SO4

(2)

4FeSO4+2H2SO4+O2→2Fe2(SO4)3+2H2O

(3)

2HAsO2+O2+2H2O→2H3AsO4

(4)

進(jìn)入溶液中的砷和部分鐵生成砷酸鐵沉淀：

Fe2(SO4)3+2H3AsO4→2FeAsO4+3H2SO4

(5)

部分硫酸鐵也會水解，生成赤鐵礦或堿式硫酸鐵沉淀：

Fe2(SO4)3+3H2O→Fe2O3+3H2SO4

(6)

Fe2(SO4)3+2H2O→2Fe(OH)SO4+H2SO4

(7)

硫化物在氧化過程中基本完全分解，但不同氧化條件下的產(chǎn)物不同，分別為硫酸鹽、硫酸和單質(zhì)硫。而單質(zhì)硫會影響后續(xù)的氰化浸金，需要深度氧化以盡量減少其在預(yù)處理渣中的含量。因此，減少單質(zhì)硫的生成不僅有利于提高金的浸出率，同時可降低渣率減少氰化物的使用量，對環(huán)境友好。

2 結(jié)果與討論

取浮選金精礦調(diào)漿，控制液固比(體積∶質(zhì)量，下同)5∶1、pH值11～12、NaCN用量4 kg/t礦，氰化浸出48 h后，金的浸出率僅為12.88%。該結(jié)果表明，精礦直接常規(guī)氰化浸出金的浸出率很低，難以獲得理想的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

2.2 高壓氧化預(yù)處理試驗

2.2.1 反應(yīng)溫度對預(yù)處理渣成分的影響

為獲得理想的金浸出率，對金精礦進(jìn)行高壓氧化預(yù)處理。在反應(yīng)液固比2∶1、攪拌速率600 r/min、氧分壓0.8 MPa、反應(yīng)時間3 h的條件下，考察了高壓氧化溫度對預(yù)處理渣成分的影響，結(jié)果如圖3所示。

圖3 反應(yīng)溫度對預(yù)處理渣成分的影響

由圖3可見，隨著反應(yīng)溫度的升高，預(yù)處理渣中硫單質(zhì)的量明顯減少，而渣率的減少意味著生成堿式硫酸鐵沉淀量也在減少，有利于后續(xù)工藝。當(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)到180 ℃時，單質(zhì)硫含量為4.47%，渣率為15.7%，之后再升高溫度，兩者均趨于穩(wěn)定，因此理想的反應(yīng)溫度為180 ℃。

2.2.2 料漿液固比對預(yù)處理渣成分的影響

控制氧化溫度180 ℃、攪拌速率600 r/min、氧分壓0.8 MPa、反應(yīng)時間3 h，考察料漿液固比對預(yù)處理渣成分的影響，結(jié)果如圖4所示。

圖4 料漿液固比對預(yù)處理渣成分的影響

隨著液固比的提高，浸出液中硫酸濃度降低，有利于硫元素氧化為硫酸進(jìn)入溶液，渣中單質(zhì)S明顯減少。當(dāng)液固比為4∶1時，單質(zhì)硫含量為0.31%，繼續(xù)提高液固比影響不大，因此理想的液固比為4∶1。

課題組采用問卷調(diào)查法構(gòu)建專碩研究生培養(yǎng)質(zhì)量評價研究模式；采用柯氏評估模型從反映層、學(xué)習(xí)層、行為層和成果層4個方面評價專碩研究生參與住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)的效果。反映層為滿意度評價，1～5分；學(xué)習(xí)層是通過考試測試專碩研究生對醫(yī)學(xué)理論知識、操作技能的掌握程度，滿分100分；行為層評估是通過導(dǎo)師、輪轉(zhuǎn)科室護(hù)士長和帶教教師評價取三者平均分，滿分10分；成果層是培訓(xùn)的最終結(jié)果。

2.2.3 反應(yīng)時間對預(yù)處理渣成分的影響

控制反應(yīng)液固比4∶1、氧化溫度180 ℃、攪拌速率600 r/min、氧分壓0.8 MPa、反應(yīng)時間3 h，考察反應(yīng)時間對預(yù)處理渣成分的影響，結(jié)果如圖5所示。

圖5 反應(yīng)時間對預(yù)處理渣成分的影響

當(dāng)氧化進(jìn)行2.5 h時，97.4%的硫化物(主要為黃鐵礦)被氧化，3 h時氧化率達(dá)到99.5%，此時單質(zhì)硫含量也降低至0.31%。因此，氧化時間控制在3 h較理想。

2.2.4 預(yù)處理渣成分分析

試驗中，反應(yīng)的氧分壓和攪拌強(qiáng)度對預(yù)處理結(jié)果影響不明顯。圖6為預(yù)處理渣XRD衍射分析結(jié)果。

圖6 預(yù)處理渣XRD衍射分析結(jié)果

由圖6可以看出，預(yù)處理渣中的主要成分是SiO2和堿式硫酸鐵。說明包覆金的黃鐵礦等硫化物基本溶解完全，達(dá)到了解離單體金的目的，從而利于下一步的氰化浸金。

3 綜合浸金試驗

取預(yù)處理渣調(diào)漿，控制液固比5∶1、pH值11～12、NaCN用量4 kg/t渣，氰化浸出48 h，金的浸出率達(dá)到76.72%，渣中金的含量仍有16.87 g/t，因為少部分金被脈石等包裹，沒有得到釋放，需要進(jìn)行二次磨礦使金單體解離。

預(yù)處理渣經(jīng)球磨后，粒度-400目占89.1%，進(jìn)行三次平行浸出試驗，結(jié)果如表3所示。浸金渣中金的含量在3～4 g/t，集中后送至后續(xù)工藝處理。

表3 氰化浸出重復(fù)試驗結(jié)果

4 結(jié)論

(1)精礦中的金僅有6.42%為單體可浸金，直接采用常規(guī)氰化浸出，礦石中的金浸出率僅為12.88%。而采用高壓氧化預(yù)處理- 氰化浸出，礦物中的硫化物氧化進(jìn)入溶液，釋放出包裹其中的單體金，金的浸出率大幅度提高。

(2)試驗表明，當(dāng)液固比4∶1、氧化溫度180 ℃、氧化時間3 h時，硫化物的氧化率達(dá)到99.5%，預(yù)處理渣中單質(zhì)硫含量為0.31%。預(yù)處理渣再經(jīng)球磨,然后氫化浸出，金浸出率達(dá)到94.30%，渣率僅為精礦的10.88%。試驗重現(xiàn)性良好，對難處理金礦中金的提取具有一定的借鑒作用。

[1]楊振興. 難處理金礦石選冶技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].黃金，2002，23(7)：31-34.

[2]韓曉光，郭普金，具滋范. 生物氧化提金技術(shù)工業(yè)生產(chǎn)實踐[J].黃金，2006，11(23)：38-41.

[3]鄭曄. 難處理金礦石預(yù)處理技術(shù)及應(yīng)用現(xiàn)狀[J].黃金，2009，30(1)：36-41.

[4]L·S·帕恩格姆，李長文. 難處理金礦石的加壓氯化物浸出[J].國外金屬礦選礦，1997，(8)：15-20.

[5]趙捷，喬繁盛. 黃金冶金[M].北京：原子能出版社，1988.

Studyonhigh-pressureoxidationpretreatmentofrefractorygoldconcentrate

ZENG Rui, LUO Si-qiang, ZHANG Xiang-yu, RONG Rong, LUO Dong-ming

The high-pressure oxidation pretreatment of refractory gold concentrate was study in Lab, the effect of temperature, time and liquid-solid ratio on the process of high-pressure oxidation pretreatment were mainly explored, and the optimal process conditions was determined. The test results showed that under the conditions of 4∶1 of liquid-solid ratio, 180 ℃ of oxidation temperature and 3 h of oxidation time, the oxidation rate of sulfide reached 99.5%, the content of elementary sulfur in pre-treated slag was 0.31%, then, the concentrate was ball-billed, the gold leaching rate increased from 12.88% to 94.30%, and the slag rate was only 10.88% of concentrate.

refractory gold concentrate; high-pressure oxidation; cyaniding leaching of gold; gold leaching rate

曾睿(1985—)，男，廣西南寧人，碩士，工程師，主要從事有色冶金方面的科研工作。

TF831

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