貴州某浮選金(砷)精礦預(yù)氧化無氰浸出試驗(yàn)研究

陳文祥，余紅林，朱志雄，張周位

(1.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)中心實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽 550018； 2.貴州省貴金屬礦產(chǎn)資源綜合利用工程技術(shù)研究中心有限公司，貴州 貴陽 550018)

貴州省的金礦資源主要分布在黔東南地區(qū)和黔西南地區(qū)。早期開發(fā)的金礦資源主要為地表的氧化礦，近期開發(fā)的主要為深部的原生礦。原生礦石中，金主要以微細(xì)浸染形式賦存在毒砂和黃鐵礦中，為毒砂和黃鐵礦所包裹，難以直接與浸金試劑作用而被浸出，需要預(yù)氧化破壞金的包裹礦物，屬于難處理金礦石[1]。

原生金礦石的預(yù)氧化處理工藝較多。根據(jù)預(yù)氧化方法不同，大致分為焙燒預(yù)氧化[2-3]、生物預(yù)氧化[4-6]和化學(xué)預(yù)氧化[7-9]3大類。焙燒預(yù)氧化簡(jiǎn)單快速，但預(yù)氧化效果受焙燒爐狀況影響較大，而且產(chǎn)生大量含SO2、As2O3的有毒煙氣，環(huán)境污染較嚴(yán)重；生物預(yù)氧化成本相對(duì)較低，但生產(chǎn)周期長(zhǎng)，金浸出率受礦石成分及環(huán)境溫度影響較大；化學(xué)預(yù)氧化生產(chǎn)流程穩(wěn)定，但化學(xué)試劑耗量大，而且砷等有害成分會(huì)進(jìn)入溶液，需要進(jìn)一步處理。

低品位微細(xì)粒浸染型原生金礦石的金品位低，硫、砷含量較高，共生(伴生)銻及其他有價(jià)元素[10]。研究采用優(yōu)先浮選工藝獲得金(砷)精礦，然后以濕法預(yù)氧化工藝處理礦石并浸出金，以期實(shí)現(xiàn)金的預(yù)氧化無氰浸出。

1 礦石性質(zhì)

原生礦石金品位2.87 g/t，伴生銻品位0.61%，砷品位1.02%。原礦經(jīng)“一粗一精”流程分選銻，獲得銻品位57.49%、回收率79.52%的銻精礦[11]。銻浮選尾礦經(jīng)“一粗兩掃兩精”流程分選金(砷)，獲得金(砷)精礦。金(砷)精礦化學(xué)成分見表1，主要元素賦存狀態(tài)見表2，砷物相分析結(jié)果見表3。

表1 金(砷)精礦的化學(xué)分析結(jié)果 %

*.單位為g/t。

表2 金物相分析結(jié)果

表3 砷物相分析結(jié)果

由表1～3看出：金(砷)精礦中，金品位為30.48 g/t，硅、鐵、鋁、硫、砷等成分含量較高，其中砷品位高達(dá)10.17%，應(yīng)綜合回收；碳酸鹽中金很少，游離金極微，71.75%的金賦存在硫化礦物中，27.59%的金賦存在硅酸鹽礦物中；96.46%的砷以毒砂形式存在，以雄雌黃形式存在的砷只有2.00%，以氧化物形式存在的砷僅1.54%。

表4為礦石粒度篩析結(jié)果。金、砷主要分布在-43～+10.5 μm粒級(jí)中，金平均品位為51.23 g/t，分布率為69.20%；在-75～+43 μm粒級(jí)范圍內(nèi)，金平均品位為19.53 g/t，分布率為18.06%。為了使礦物與預(yù)氧化藥劑接觸更充分，反應(yīng)更快，提高預(yù)氧化處理速度，對(duì)-75～+43 μm礦石進(jìn)行細(xì)磨。

表4 金精礦粒度篩析結(jié)果

2 試驗(yàn)部分

2.1 試驗(yàn)試劑及儀器

主要化學(xué)試劑：NaOH，500 g，分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；POS-1，自制；POS-2，自制；H2O2，500 mL，分析純，成都化學(xué)試劑廠；CaO，500 g，分析純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；金虎牌微氰浸金試劑，CN-，6.55%，長(zhǎng)沙鴻順科技有限公司。

試驗(yàn)所用主要儀器與設(shè)備見表5。

表5 試驗(yàn)儀器與設(shè)備

2.2 試驗(yàn)方法

取浮選金(砷)精礦150 g，細(xì)磨至-38 μm，加入一定量自制預(yù)氧化劑，調(diào)整至一定液固體積質(zhì)量比，在攪拌條件下超聲處理一定時(shí)間，加熱至一定溫度后控溫反應(yīng)一定時(shí)間，同時(shí)攪拌，之后過濾、洗滌，濾渣烘干稱重，測(cè)定濾渣中金品位，計(jì)算金浸出率，評(píng)價(jià)預(yù)氧化效果。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 金(砷)精礦直接氰化浸出

稱取粒度-74 、-38 μm金(砷)精礦各150 g，調(diào)礦漿pH=11.45，控制液固體積質(zhì)量比3∶1，氰化鈉用量6 kg/t，浸出48 h。試驗(yàn)結(jié)果見表6。

表6 金(精礦)直接氰化浸出試驗(yàn)結(jié)果

由表6看出，對(duì)于金精礦，無論粒度大小，直接浸出時(shí)金浸出率都小于10%。這是因?yàn)榻鸨惠d金礦物包裹，需要通過預(yù)氧化處理才能把礦石中的金裸露出來。

3.2 超聲波預(yù)處理對(duì)金、砷浸出率的影響

礦石質(zhì)量150 g，氧化藥劑POS-1用量37.5 g，液固體積質(zhì)量比3∶1，預(yù)浸出時(shí)間50 h，攪拌速度1 992 r/min。超聲波處理時(shí)間對(duì)金、砷浸出率的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。可以看出，超聲波處理對(duì)金的浸出有一定促進(jìn)作用：超聲波處理2 h，金浸出率達(dá)65%；處理3 h，砷浸出率達(dá)最高；之后，金、砷浸出率都有所降低。

圖1 超聲波處理時(shí)間對(duì)金、砷浸出率的影響

3.3 溫度對(duì)金、砷浸出率的影響

超聲波處理2 h，其他條件同3.2，溫度對(duì)金、砷浸出率的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示?？梢钥闯觯瑴囟葘?duì)預(yù)處理浸出效果的影響較為明顯：55 ℃時(shí)金浸出率達(dá)84%；45 ℃時(shí)砷浸出率接近70%。

圖2 溫度對(duì)金、砷浸出率的影響

3.4 預(yù)氧化藥劑種類對(duì)金、砷浸出率的影響

預(yù)氧化溫度55 ℃，其他條件同3.3，不同預(yù)氧化藥劑對(duì)金、砷浸出率的影響試驗(yàn)結(jié)果見表7。

表7 預(yù)氧化藥劑種類對(duì)金、砷浸出率的影響

由表7看出，經(jīng)2種預(yù)氧化藥劑預(yù)處理礦石后，浸出效果都較好，金浸出率都能達(dá)87%以上，其中，用POS-1預(yù)處理，砷脫除率更高。但從藥劑成本考慮，用石灰+POS-2預(yù)處理比用POS-1節(jié)約24%，因此，相對(duì)而言，選擇用石灰+POS-2作預(yù)處理藥劑更適宜。

3.5 預(yù)氧化藥劑用量對(duì)金、砷浸出率的影響

用石灰+POS-2作預(yù)氧化劑，其他條件同3.4，預(yù)氧化藥劑用量對(duì)金、砷浸出率的影響試驗(yàn)結(jié)果見表8。

表8 預(yù)氧化藥劑用量對(duì)金、砷浸出率的影響

由表8看出：隨藥劑用量增加，金浸出率急劇下降，砷浸出率提高；藥劑用量為30 g石灰+50 g POS-2時(shí)，金浸出效果最好。

3.6 液固體積質(zhì)量比對(duì)金、砷浸出率的影響

30 g石灰+20 g POS-2，其他條件同3.5，液固體積質(zhì)量比對(duì)金、砷浸出率的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3 液固體積質(zhì)量比對(duì)金、砷浸出率的影響

由圖3看出：液固體積質(zhì)量比增大，有利于金、砷浸出；但液固體積質(zhì)量比過高，砷浸出率反而降低。這可能是隨液固體積質(zhì)量比增大、體系中藥劑濃度降低的緣故。綜合考慮，確定液固體積質(zhì)量比以3∶1為宜。

3.7 預(yù)處理時(shí)間對(duì)金、砷浸出率的影響

控制液固體積質(zhì)量比為3∶1，其他條件同3.6，預(yù)處理時(shí)間對(duì)金、砷浸出率的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

圖4 預(yù)處理時(shí)間對(duì)金、砷浸出率的影響

由圖4看出：隨預(yù)處理時(shí)間延長(zhǎng)，金、砷預(yù)浸出率提高，但50 h后，金、砷浸出率提高幅度都很小。試驗(yàn)確定預(yù)處理時(shí)間以50 h為最佳。

3.8 攪拌速度對(duì)金、砷浸出率的影響

預(yù)浸出時(shí)間50 h，其他條件同3.7，攪拌速度對(duì)金、砷浸出率的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。可以看出，攪拌速度對(duì)金、砷浸出率影響較大：隨攪拌速度增大，金、砷浸出率迅速提高；攪拌速度大于1 600 r/min后，金浸出率提高幅度減小。為獲得較高浸出率，需要選擇高強(qiáng)度攪拌，攪拌速度以1 992 r/min為宜。

圖5 攪拌速度對(duì)金、砷浸出率的影響

3.9 綜合條件試驗(yàn)

在上述試驗(yàn)確定的優(yōu)化條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)。礦樣質(zhì)量150 g，超聲波預(yù)處理2 h，預(yù)氧化藥劑及用量為30 g石灰+50 gPOS-2 ，液固體積質(zhì)量比3∶1，溫度55 ℃，預(yù)浸出時(shí)間50 h，攪拌速度1 992 r/min。試驗(yàn)結(jié)果見表9。

表9 綜合條件下的試驗(yàn)結(jié)果

由表9看出：浮選金(砷)精礦的預(yù)氧化浸出效果較為穩(wěn)定；經(jīng)預(yù)氧化處理后，金浸出率高達(dá)92%以上，尾渣中金質(zhì)量分?jǐn)?shù)可降至2 g/t以下。金(砷)精礦經(jīng)預(yù)氧化處理實(shí)現(xiàn)了無氰浸出。

4 預(yù)氧化浸出機(jī)制探討

堿性介質(zhì)中，在預(yù)氧化劑和空氣中氧的作用下，黃鐵礦和砷黃鐵礦被氧化生成鐵氧化物和可溶性硫酸根、硫代硫酸根、砷酸根、亞砷酸根、硫代砷酸根等，其化學(xué)反應(yīng)可簡(jiǎn)單地表示為：

金在氧的作用下，與硫代硫酸根反應(yīng)生成配合物而被浸出，化學(xué)反應(yīng)為

5 結(jié)論

貴州某高砷金礦石浮選金(砷)精礦中的金主要以微細(xì)浸染狀態(tài)賦存在毒砂中，金被毒砂等載金礦物包裹，氰化浸出時(shí)浸出率非常低。通過預(yù)氧化處理，包裹金的載金礦物被破壞，金暴露出來，與浸出試劑相互作用而被浸出，金浸出率達(dá)92.12，砷浸出率為81.21%，渣中金質(zhì)量分?jǐn)?shù)降至2.01 g/t，As質(zhì)量分?jǐn)?shù)降至1.86%。精礦預(yù)氧化的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了金的無氰同步浸出，此工藝對(duì)同類型原生金礦石的預(yù)氧化處理有重要意義。