堆浸法在蘇丹某金礦的應(yīng)用實(shí)踐

康維剛 陳京玉 謝建平 盧邦飛 郭豪坤

（天津華勘集團(tuán)有限公司 天津 300170）

隨著礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用，世界范圍內(nèi)高品位黃金資源逐漸減少，低品位黃金資源的開發(fā)利用日益引起人們的高度重視。堆浸作為氰化提金方法之一，由于其建廠投資小，見效快，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)工藝簡單，操作簡便，規(guī)?？纱罂尚。瑱C(jī)動靈活，適應(yīng)性強(qiáng)，尤其對低品位氧化礦石，堆浸提金具有獨(dú)特的優(yōu)勢，而被世界各黃金生產(chǎn)企業(yè)采用[1-4]。

蘇丹某金礦位于蘇丹共和國北部尼羅河州，地處拜尤達(dá)沙漠東部[5]。目前利用的礦石類型主要為褐鐵礦化石英脈金礦石，氧化深度約在地表以下40米～60米，礦石量414.15萬噸，金屬量8.37噸，平均品位2.02g/t，現(xiàn)場采用堆浸法處理工藝，年處理礦石能力10萬t。文中旨在通過對該金礦在國外的生產(chǎn)實(shí)踐進(jìn)行總結(jié)，為相關(guān)礦山將來走出去，提供參考和借鑒意義。

1 礦石性質(zhì)

1.1 化學(xué)多元素分析

表1 原礦多元素化學(xué)分析結(jié)果

1.2 礦物組成

該礦石礦物組成比較復(fù)雜，礦物種類較多。礦石中金屬礦物主要為赤鐵礦、黃鐵礦、磁鐵礦，其次為鈦鐵礦、鈦赤鐵礦、鈦磁鐵礦和銳鈦礦等。金礦物為自然金，為該礦的目的礦物，除金以外，其它元素均因含量低而無回收價(jià)值。

脈石礦物種類較多，主要礦物為石英、黑云母、普通角閃石和碳酸鹽礦物，其次為石榴石、綠泥石、絹云母、普通輝石、長石、白云母、磷灰石及一些粘土礦物等。

礦石中自然金分布較分散，主要以粒狀、圓粒狀、麥粒狀產(chǎn)出，多分布在脈石中，部分包裹在黃鐵礦中和嵌布在黃鐵礦與脈石礦物的粒間，少量嵌布在鈦礦物與其它礦物的粒間，有的粗粒自然金中包裹細(xì)粒的鈦鐵礦；自然金粒度極不均勻，主要以粗粒、中粒嵌布為主，細(xì)、微粒及次顯微金含量較少。

2 堆浸工藝流程

堆浸法與常規(guī)氰化法反應(yīng)機(jī)理基本上是相同的，即在堿性溶液中，裸露金與溶液中的氰化物、氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成金氰絡(luò)合物。含金溶液借助重力作用，自然流到儲液池，并將此溶液送入吸附作業(yè)。一般吸附多用活性炭作吸附劑，當(dāng)活性炭吸附金氰絡(luò)合物接近飽和時(shí)，即稱載金炭，將載金炭送入解吸作業(yè)，貴液再經(jīng)電解或鋅置換得到金泥，電積金或金泥經(jīng)冶煉后，就可得到合質(zhì)金[6]。

該金礦現(xiàn)場實(shí)際堆浸工藝流程為：礦石破碎——筑堆——噴淋浸出——吸附——解吸電解——冶煉。如圖1所示。

2.1 破碎工藝

用于堆浸的金礦石通常需要先經(jīng)過破碎，破碎粒度視礦石性質(zhì)和金嵌布粒度特性而定，一般堆浸的礦石粒度愈細(xì)，礦石結(jié)構(gòu)愈疏松多孔，金的浸出率愈高，生產(chǎn)周期愈短。但堆浸礦石粒度過細(xì)，則會導(dǎo)致堆浸滲濾浸出速度減緩，甚至使?jié)B濾浸出過程無法進(jìn)行，嚴(yán)重影響金的浸出率，因此選擇合適的破碎粒度是堆浸能夠順利進(jìn)行的第一步[7-9]。該金礦堆浸礦石來自礦區(qū)各礦段露天采場地表礦，礦石粒度≤500mm，實(shí)際生產(chǎn)中，采用兩段一閉路破碎工藝流程，粗碎采用PE600*900顎式破碎機(jī)1臺，細(xì)碎采用GP100圓錐破碎機(jī)1臺，篩分采用2YHA1548圓振篩1臺，最終產(chǎn)品粒度為-20mm。

圖1 蘇丹某金礦堆浸工藝流程圖

2.2 堆浸場地

堆浸場地應(yīng)選擇在場地坡緩，開闊地界，挖方與填方工程量盡可能少[10]，要盡量利用地形，以減少泵送和運(yùn)輸皮帶，節(jié)省投資和減少能耗[11]。該金礦礦區(qū)地勢平緩，屬沙漠、戈壁地貌，海拔高度在330～380m之間，高差很小。溝系不發(fā)育，地面缺乏經(jīng)常性流水活動，地形凸起處多為基巖出露，低凹處被風(fēng)成沙覆蓋[12]?；谏鲜鎏攸c(diǎn)，堆浸場地選擇在距離破碎線不遠(yuǎn)的季節(jié)性河流河床邊上，該區(qū)域面積廣闊，地勢平緩，土石方施工量少。其中初期堆場建設(shè)大小為200m×100m，堆場中間設(shè)置貴液集液溝，兩邊堆場坡度按照3%～4%施工。

變異系數(shù)是利用標(biāo)準(zhǔn)差和平均數(shù)的比值來計(jì)算的，以此反映研究數(shù)據(jù)的離散程度，對市轄區(qū)經(jīng)濟(jì)和縣域經(jīng)濟(jì)發(fā)展差異進(jìn)行對比。

2.3 底墊選擇及鋪設(shè)

鋪設(shè)底墊既可以保證礦堆穩(wěn)固，又可以收集浸出液，防止?jié)B漏，因此堆浸底墊的質(zhì)量如何，是堆浸成敗的關(guān)鍵因素之一。工業(yè)上最常使用的底墊主要有三種：粘土、膨潤土；瀝青、混凝土；高密度聚乙稀薄膜（HDPE）[13]。鑒于該金礦礦區(qū)屬熱帶沙漠氣候，炎熱干燥，年平均氣溫超過30℃，粘土類材料缺乏，混凝土基建成本較高，而高密度聚乙稀薄膜（HDPE）因具有優(yōu)良的耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能，抗低溫、抗老化、耐腐蝕性能，以及較大的使用溫度范圍(-60℃～+60℃)，較長的使用壽命(50年)，運(yùn)輸和施工方便，相對成本較低，近些年受到較廣泛使用，因此現(xiàn)場堆浸場底墊選用一次性HDPE薄膜形式。

堆浸場地經(jīng)推土機(jī)平整，壓路機(jī)壓實(shí)后，撿出表面裸露的尖銳的礫石、樹枝等，防止刺穿底墊，造成跑冒滴漏問題。然后鋪設(shè)HDPE薄膜，薄膜外形尺寸長×寬×厚為100m×6m×1.0mm，薄膜之間搭接約15cm～20cm，然后利用自動爬行焊機(jī)進(jìn)行焊接。底墊上方鋪設(shè)一層厚度≥50cm的河沙，防止設(shè)備在上面行走筑堆時(shí)破壞底墊。

2.4 筑堆

為充分避免礦堆被機(jī)械碾壓，減少礦石離析作用，保持礦堆自然成堆后的良好滲透性，現(xiàn)場采用倒退式筑堆法[14]。破碎后的礦石經(jīng)由移動式皮帶機(jī)運(yùn)至堆場附近，然后采用前裝式裝載機(jī)進(jìn)行倒運(yùn)筑堆，筑堆高度約3m，單堆規(guī)模一般為5000～13000噸不等。為充分利用堆場場地，現(xiàn)場采用多層法（或疊加式）筑堆方式[15-16]。當(dāng)在單個(gè)堆場區(qū)域完成筑堆工作，并噴淋結(jié)束后，統(tǒng)一對礦堆進(jìn)行平整，平整后的層高會降到2.5m以下，然后繼續(xù)在該層上面堆筑第二層。該種筑堆方式的優(yōu)點(diǎn)在于：相對于直接堆棄節(jié)省場地，相對于撤堆重新堆筑新堆，節(jié)約運(yùn)輸成本和堆場建設(shè)成本，在舊堆上面繼續(xù)筑堆可充分延長舊堆噴淋時(shí)間，提高浸出率。堆場最終堆筑4層，堆高約10m。

2.5 調(diào)堿

堿性介質(zhì)是決定氰化物能否溶金及溶金速率的關(guān)鍵因素之一，在噴淋中使用工業(yè)燒堿(NaOH)或石灰，可排除礦石中酸性物質(zhì)和部分有害元素，提高金的浸出率，更重要的是對氰化鈉進(jìn)行保護(hù)，防止水解，減少氰化鈉損耗，使浸金反應(yīng)能夠正常進(jìn)行[17-18]?，F(xiàn)場調(diào)堿過程主要分為三個(gè)階段，即洗堆、調(diào)堿和浸出。洗堆時(shí)間大約4d～7d，通過洗堆可將礦堆內(nèi)礦泥洗出，使礦堆形成自然水道，提高滲透性；調(diào)堿階段時(shí)間一般為7d，當(dāng)?shù)V堆出水pH值達(dá)到10以上時(shí)，開始添加氰化鈉浸出，現(xiàn)場實(shí)際生產(chǎn)表明該金礦堆浸pH值控制在10.5～11.5區(qū)間較為合適。

2.6 噴淋浸出

噴淋設(shè)備包括輸液泵（貧液泵）、主管、支管和噴頭[19]。主管與泵的出口相連，支管連接在主管兩側(cè)形成魚刺排列，該金礦現(xiàn)場采用旋轉(zhuǎn)搖擺式噴頭，噴淋半徑4～6m，噴淋強(qiáng)度為15～20L/m2·h。

噴淋時(shí)間采取靈活掌握方式，新堆剛開始噴淋時(shí)可選擇噴1h停1h，或噴2h停1h，隨著貴液品位下降，逐漸調(diào)節(jié)為噴1h停2h、噴1h停3h等。生產(chǎn)實(shí)踐表明，氰化鈉配制濃度以最初0.1%為最佳，隨著貴液品位逐漸降低，噴淋溶液氰化鈉濃度也逐漸調(diào)低，最低控制在0.05%左右，直到浸出結(jié)束。

2.7 吸附

吸附工藝采用活性炭吸附，小型吸附柱串聯(lián)形式，共分2個(gè)系列，每個(gè)系列包括4個(gè)吸附柱，每柱裝炭量為500Kg，吸附率一般為95%，吸附貧液經(jīng)補(bǔ)加氫氧化鈉和氰化鈉后循環(huán)利用。

2.8 解吸電解

解吸電解采用500Kg/批次常溫常壓解吸電解工藝流程，解析液由5%NaCN和2%NaOH配制而成，溫度控制在110℃左右，解吸電解時(shí)間一般為36～40h，最終解吸電解率為95%。

2.9 冶煉

冶煉采用酸洗+烘干+石墨坩鍋熔煉工藝，首先利用鹽酸預(yù)處理從陰極板剪下來的鋼綿，待鋼綿完全溶解后，利用清水洗滌殘?jiān)钡较粗林行詾橹?，然后利用硝酸加溫?5℃以上除雜提純，金泥經(jīng)烘干后按比例加入硼砂、碳酸鈉和硝石進(jìn)行冶煉，獲得合質(zhì)金錠，金錠成色為900‰～960‰，最終冶煉回收率為98%。

3 生產(chǎn)實(shí)踐

該金礦實(shí)際生產(chǎn)中部分礦堆堆浸數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 礦堆堆浸數(shù)據(jù)

由表2可知，該金礦礦石實(shí)際入堆品位介于1.44-1.96g/t，平均入堆品位為1.72g/t，屬于低品位礦石。生產(chǎn)實(shí)踐表明，堆浸尾渣品位主要控制在0.25～0.55g/t，浸出率控制在71.65～86.11%。氰化鈉用量平均為300g/t，保護(hù)堿用量為400g/t，礦堆噴淋周期一般在2個(gè)月到4個(gè)月不等。

以堆A為例，繪制了該類型礦石浸出曲線，如圖2所示，在噴淋浸出過程貴液中金含量出現(xiàn)了2次高峰，由于洗堆和調(diào)堿作業(yè)為氰化鈉浸出提供了良好的環(huán)境，因此自添加氰化鈉藥劑后，貴液中金含量就迅速得到提高，在浸出第5天達(dá)到第一次高峰，該階段主要浸出表面裸露金和大裂隙間的微細(xì)粒金，第二次高峰出現(xiàn)在20天，主要浸出粗粒金、微裂隙金等，之后貴液中金含量逐漸降低，直到浸出接近完全，貴液中金含量穩(wěn)定在0.2g/m3左右，觀察一段時(shí)間后，貴液金含量不再變化，可停止噴淋作業(yè)。

圖2 堆A浸出曲線

該金礦堆浸特點(diǎn)

①由于該區(qū)域地處沙漠丘陵地帶，天氣高溫炎熱，無地下水源，距離尼羅河水源地較遠(yuǎn)，大約有10km，因此合理利用水資源可減少水力輸送成本，通過生產(chǎn)實(shí)踐表明，采取作業(yè)用水零排放，減少高溫時(shí)間噴淋，增加夜間噴淋時(shí)間等手段，可大大減少新水補(bǔ)給量。

②礦堆偏析現(xiàn)象解決：采用人工在堆頂滲水較差區(qū)域插孔，可輔助礦堆形成新的水道；前期噴淋結(jié)束后利用挖機(jī)進(jìn)行翻堆，然后繼續(xù)噴淋，可一定程度上解決礦堆偏析現(xiàn)象。

③噴淋浸出保護(hù)堿采用工業(yè)燒堿，有效減少了管路及噴頭結(jié)垢現(xiàn)象，同時(shí)由于燒堿用量少，當(dāng)?shù)夭少彸杀镜陀谑遥谝欢ǔ潭壬辖档土怂巹┦褂贸杀尽?/p>

④單堆筑完后，在礦堆四周堆筑約50cm厚一層卵石，可最大程度上減少垮堆和溝流問題產(chǎn)生。

⑤堆浸現(xiàn)場具有場地寬闊、易選擇、礦石運(yùn)距短、堆高易控制、不拆堆、尾渣就地堆棄等優(yōu)點(diǎn)。

4 結(jié)論

1）蘇丹某金礦資源儲量高，礦石中的礦物組成較復(fù)雜，礦物種類較多，但目的礦物主要為金，其他元素均因含量低而無回收價(jià)值。

2）堆浸生產(chǎn)實(shí)踐表明，該金礦采用兩段一閉路破碎、移動皮帶運(yùn)輸、裝載機(jī)后退式筑堆、氰化鈉噴淋浸出，處理粒度為-20mm以下，金品位約為1.72g/t的低品位礦石，浸出率可達(dá)78.24%。