從高銅金精礦中綜合回收有價金屬試驗研究

宋耀遠，楊要峰，閭娟莎，趙可江，邵志恒

（靈寶黃金股份有限公司 黃金冶煉分公司，河南 靈寶 472500）

金礦石中伴生有大量Cu、Pb、Zn、S、Fe等元素，很大程度上沒有得到充分回收。含銅金礦是典型的難處理伴生金礦，目前主要采用濕法（氰化法，焙燒—氰化法，氨浸—氰化法，生物氧化—氰化法等）處理［1-3］。我國大多數金精礦中銅質量分數為2%～3%，個別的達15%［4］，不適宜采用火法冶煉；另外，浸出體系中的Cu2＋容易與CN-形成銅氰絡離子，消耗大量氰化物，導致金、銀浸出率不高，浸出成本較高［5］：因此，傳統(tǒng)的直接氰化浸出法對于該類礦石在提取效率和經濟上都是不可行的。

含銅金精礦的濕法處理，首先需要解決的是礦物的預氧化。硫化礦物的氧化，除在水溶液中氧氣氧化外，更加通用的方式是焙燒氧化。含銅金精礦經高溫焙燒氧化，礦石中包裹金的硫化物被氧化為相應的氧化物或金屬硫酸鹽［6-7］，可以用水或稀酸選擇性浸出［8］，浸出渣可以再用傳統(tǒng)的氰化法浸出金、銀，而焙燒煙氣中的大量二氧化硫可用于制硫酸［9-10］。

1 試驗部分

1．1 礦石組成

試驗所用礦石的化學成分及物相組成分別見表1、2。

表1 高銅金精礦的化學成分 %

表2 高銅金精礦的物相組成 %

1．2 試驗儀器、試劑

試驗所用儀器：電子天平，JA5003N型，上海精密科學儀器有限公司；精密pH計，PHS-25型，上海日島科學儀器有限公司；馬弗爐，BLMT-1600型，洛陽博萊曼特電爐有限公司；恒溫水浴鍋，HH-S2型，上海精密儀器儀表有限公司；磁力攪拌器，JB-2型，上海雷磁儀器廠；增力電動攪拌器，DJIC型，金壇市醫(yī)療儀器廠；循環(huán)水真空泵，SHB-III型，上海金鵬分析儀器有限公司；紫外可見光分光光度計，TU-1818型，北京普析通用儀器有限公司；ICP-OES，IRIS IntropidⅡ型，XS美國熱電公司；滴定管，漏斗，移液管，容量瓶，量筒，燒杯等。

試驗所用試劑均為西隴化工股份有限公司產品，其中，濃硫酸、氫氧化鈉、硫酸銅、氰化鈉、碳酸鈉為分析純，石灰為工業(yè)級。

1．3 試驗方法

高銅金精礦焙燒：稱取金精礦250g，平攤于馬弗爐中，設定溫度并保溫焙燒一定時間，反應結束后取出冷卻。

焙砂酸浸銅：稱取焙砂30g，加入一定質量濃度和一定溫度的硫酸溶液，反應一定時間后過濾，浸出渣烘干后分析銅質量分數，計算銅浸出率。

酸浸渣氰化浸出金、銀：稱取酸浸渣50g（干渣）于200mL三口燒瓶中，加入一定體積蒸餾水，然后用碳酸鈉或碳酸鈣調溶液pH為9～11．5，之后加入計量的氰化鈉，升溫至設定溫度攪拌反應5～25h。浸出漿液過濾，浸出渣洗滌、烘干、稱重，分析渣中金、銀質量分數，計算金、銀浸出率。

3 試驗結果與討論

3．1 焙燒溫度對銅浸出率的影響

圖1為不同溫度下焙燒2h的焙砂用質量濃度為50g／L硫酸溶液在80℃下浸出2h的試驗結果。可以看出：隨焙燒溫度升高，銅浸出率增大；焙燒溫度升至700℃時，銅浸出率最大，為98．6%；溫度再繼續(xù)升高，銅浸出率又逐漸降低。

圖1 焙燒溫度對銅浸出率的影響

焙燒溫度較低時，動力學反應速度較慢，礦石中的黃銅礦、黃鐵礦等金屬硫化物未能在短時間內完全氧化，有部分銅依然以金屬硫化物形式存在，而該部分硫化銅在硫酸溶液中很難完全溶解，因而銅浸出率不高；由于金屬硫化物本身在氧化時會放熱，在焙燒溫度較高時容易造成局部溫度過高，使顆粒發(fā)生燒結，將一部分未氧化的硫化礦物包裹其中，阻礙氧化反應進一步進行，從而銅浸出率降低。綜合考慮，金精礦的焙燒溫度以650℃為宜，此條件下，銅浸出率為98．6%，酸浸渣中銅質量分數低至0．3%。

3．2 焙燒時間對銅浸出率的影響

650℃下焙燒不同時間對銅浸出率的影響試驗結果如圖2所示?？梢钥闯?，焙燒時間對銅浸出率影響很大：隨焙燒時間延長，銅浸出率增大；焙燒時間大于2h后，銅浸出率維持在98．6%以上；繼續(xù)延長焙燒時間，銅浸出率變化不大。說明在650℃下焙燒2h后，礦石中的硫化銅礦物已基本氧化完全?；诠?jié)能降耗考慮，選擇焙燒時間以2h為最佳。

圖2 焙燒時間對銅浸出率的影響

3．3 焙砂酸浸銅

對最佳焙燒條件下所得焙砂用硫酸浸出銅，考察初始硫酸濃度、浸出溫度、浸出時間以及液固體積質量比對銅浸出率的影響。

3．3．1 初始硫酸濃度對銅浸出率的影響

浸出條件：溫度80℃，浸出時間2h，液固體積質量比5∶1。初始硫酸質量濃度對銅浸出率的影響試驗結果如圖3所示。可以看出，隨初始硫酸質量濃度升高，銅浸出率開始升高很快，在初始硫酸質量濃度達到30g／L后，銅浸出率達最大98．5%且趨于穩(wěn)定。初始硫酸質量濃度較低時，發(fā)揮浸出作用的主要是水，即可溶性硫酸銅溶解于水中；隨硫酸質量濃度升高，CuO等物質開始溶解。為保證銅的完全浸出，確定硫酸質量濃度以50g／L為最佳。

圖3 初始硫酸質量濃度對銅浸出率的影響

3．3．2 浸出溫度對銅浸出率的影響

試驗條件：初始硫酸質量濃度50g／L，浸出時間2h，液固體積質量比5∶1。溫度對銅浸出率的影響試驗結果如圖4所示。可以看出：溫度對銅浸出率影響不大，隨溫度升高，銅浸出率僅略有提高。這主要是焙砂中的CuSO4易溶于水，及CuO與硫酸反應速度很快所致。試驗確定酸浸最佳溫度以80℃為宜。

圖4 浸出溫度對銅浸出率的影響

3．3．3 浸出時間對銅浸出率的影響

浸出溫度80℃，初始硫酸質量濃度50g／L，液固體積質量比5∶1，浸出時間對銅浸出率的影響試驗結果如圖5所示。

圖5 浸出時間對銅浸出率的影響

從圖5看出：在反應前1h內，銅浸出率急劇增大至95%；隨后在2h內，銅浸出率逐漸升高到98．5%左右并趨于穩(wěn)定。這也是CuSO4易溶、CuO與硫酸反應速度較快的緣故。試驗確定最佳浸出時間為2h。

3．3．4 液固體積質量比對銅浸出率的影響

浸出溫度80℃，初始硫酸質量濃度50g／L，浸出時間2h，液固體積質量比對銅浸出率的影響試驗結果如圖6所示?？梢钥闯?，隨液固體積質量比增大，銅浸出率略有增大。較大的液固體積質量比有利于體系傳質，但總的來說對浸出過程影響不大。綜合考慮，確定液固體積質量比以4∶1～5∶1為宜。

圖6 液固體積質量比對銅浸出率的影響

3．3．5 銅的綜合試驗

在最佳酸浸條件（初始硫酸質量濃度50 g／L，浸出溫度80℃，浸出時間2h，液固體積質量比4∶1）條件下進行銅的綜合浸出試驗，結果銅浸出率在98．5%以上，浸出渣中銅質量分數為0．35%。

3．4 浸銅渣氰化浸出金、銀

氧化焙燒—酸浸后，高銅金精礦中的銅得到有效分離，浸出渣可直接氰化浸出金、銀。酸浸渣中，Au、Ag質量分數分別32．6g／t和152．3g／t，銅、鐵質量分數分別為0．35%和39．64%。

氰化浸出條件：NaCN初始質量濃度為1．0～1．2g／L，浸出時間20～25h，體系pH為9．5～10．5，液固體積質量比為2∶1～3∶1，常溫下攪拌浸出。結果金浸出率為96．5%，銀浸出率為63．5%，浸出效果較好。

4 結論

高銅金精礦經氧化焙燒、硫酸浸出和氰化浸出，可有效回收其中的銅和金、銀，技術上是可行的。高銅金精礦在650℃下沸騰焙燒2h，冷卻后用質量濃度為50g／L的稀硫酸在80℃下浸出2 h，控制液固體積質量比為4∶1～5∶1，銅浸出率超過95%。酸浸渣用氰化鈉浸出，金、銀浸出率分別為96．5%和63．5%。

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