某碳質(zhì)金精礦富氧焙燒—氯化浸出試驗研究

摘要：某碳質(zhì)金精礦直接氰化浸出金浸出率很低，小于30 %，為進一步提高金浸出率，針對碳質(zhì)金精礦性質(zhì)，進行了富氧焙燒—氯化浸出試驗研究。結(jié)果表明：與常規(guī)氧化焙燒相比，富氧焙燒降低了焙燒溫度，縮短了焙燒時間;富氧焙燒最佳焙燒溫度550 ℃～600 ℃，氧氣體積分數(shù)50? %，焙燒時間2.0 h，在此條件下，碳、硫去除率均在95? %以上;焙砂采用M-NaCl氯化浸出，在最佳浸出條件為固液比1∶6，浸液pH=3，浸出劑用量8 kg/t，試樣粒度62～75 μm，浸出時間4 h時，金浸出率可達92.50? %，相對于試樣直接氯化浸出時有顯著提高;表明富氧焙燒—氯化浸出工藝是可行的。

關(guān)鍵詞：碳質(zhì)金精礦;富氧焙燒;氯化浸出;有機氯化劑;氯化鈉

中圖分類號：TD953

文章編號：1001-1277（2020）02-0057-05

文獻標志碼：Adoi：10.11792/hj20200212

引 言

難處理金礦石是指富含碳、硫、砷等雜質(zhì)，在常規(guī)浸出條件下，金回收率低于80? %的金礦石[1]。這類礦石難處理的原因主要有：①微細粒金被硫化礦物和石英包裹，采用單一浮選和常規(guī)浸出不能有效地回收金;②礦石中含有碳質(zhì)物，碳質(zhì)物的存在會“劫持”已溶解的金[2];③礦石中含有毒砂等含砷礦物，這些礦物不僅會包裹金，而且在氰化浸出過程中會消耗大量浸出劑，且在金表面形成薄膜從而阻礙金的浸出。在氰化浸出過程中，碳質(zhì)物的主要危害有：碳質(zhì)物是金的主要載體礦物之一，包裹微細粒金;吸附已溶解的金，即“劫金”作用[3-4]。若對碳質(zhì)金礦石直接進行氰化浸出，其中的碳質(zhì)物對已溶解的金有強烈的吸附作用，導致金浸出率明顯降低，若碳質(zhì)物含量過高或者其吸附活性很強，甚至會導致金浸出率降低至零，因此必須對其進行預處理。氯化氧化法可以有效抑制碳質(zhì)物的“劫金”作用[5]，但氯化物成本高，對設(shè)備腐蝕嚴重;加壓氧化法雖然也有一定效果[6]，但同樣對設(shè)備要求高，成本也相對較高。有學者采用銅-氨-硫代硫酸鹽溶液浸取碳質(zhì)金礦石，獲得了較好指標[7]。與之相比，富氧焙燒不僅能將碳、硫、砷等礦物徹底氧化，使包裹在黃鐵礦和砷黃鐵礦中的微細粒金暴露出來，而且對微細粒金具有團聚作用[6]。與常規(guī)氧化焙燒相比，富氧焙燒的焙砂質(zhì)量好，有利于金的浸出。

某蝕變巖型金礦石含碳較高，經(jīng)浮選獲得碳質(zhì)金精礦，該碳質(zhì)金精礦直接氰化浸出，金浸出率不到30? %。試驗采用富氧焙燒預處理及自行研制的M-NaCl氯化浸金體系浸出，金浸出率顯著提高，可達到92.5? %，為碳質(zhì)金精礦的高效回收與利用提供借鑒。

1 試樣性質(zhì)

某蝕變巖型金礦石組成礦物有黃鐵礦、石英、自然金、黃銅礦、閃鋅礦、磁鐵礦、輝銀礦、毒砂、方解石、非晶質(zhì)碳等。礦石中金主要以獨立金礦物存在，呈包裹金、裂隙金和晶隙金產(chǎn)于黃鐵礦、石英等礦物中。本次試驗樣品為該礦石經(jīng)浮選得到的碳質(zhì)金精礦，其化學成分分析結(jié)果見表1。

由表1可知：碳質(zhì)金精礦中主要有價金屬元素為Au和Ag;S、C質(zhì)量分數(shù)很高。

碳質(zhì)金精礦光片鏡下鑒定結(jié)果見圖1，X射線衍射譜圖見圖2。由圖1可知，碳質(zhì)金精礦中的碳為非晶質(zhì)碳。

綜上可知：該碳質(zhì)金精礦組成以硫化物為主，其中金主要嵌布在黃鐵礦、石英等礦物中;碳以非晶質(zhì)碳形式存在;硫和碳含量很高，屬于高硫型難處理碳質(zhì)金精礦。

2 試驗原理和方法

2.1 試驗原理

2.1.1 富氧焙燒

焙燒過程很復雜，其中包裹金的硫化物發(fā)生多級反應，先氧化成磁鐵礦，繼而氧化成赤鐵礦而形成疏松多孔的焙砂，發(fā)生的化學反應主要為：

FeS2+O2 FeS+SO2 ，

3FeS2+8O2 Fe3O4+6SO2，

4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2，

3FeS+5O2 Fe3O4+3SO2，

4Fe3O4+O2 6Fe2O3。

礦石中的碳經(jīng)氧化焙燒生成CO2，發(fā)生的化學反應為：

2C+O2 2CO，

2CO+O2 2CO2。

經(jīng)過富氧焙燒，礦石中的硫化物（黃鐵礦、磁黃鐵礦）及碳質(zhì)物等被完全氧化分解，其中的硫轉(zhuǎn)化成SO2、SO3，碳轉(zhuǎn)化為CO2，使被包裹的金得以暴露出來，為金的浸出創(chuàng)造有利條件。

2.1.2 氯化浸出

試驗所用有機氯化劑MCl與NaCl組成的浸金體系具有極強的氧化能力，可以氧化單質(zhì)金，并與之形成可溶性氯金絡(luò)合物[AuCl4]-，發(fā)生的化學反應為：

Au+MCl+NaClNaAuCl4+M。

2.2 試驗方法

稱取100 g試樣（粒度為-2 mm）于電阻爐中焙燒，爐內(nèi)的富氧氣氛由氧氣和氮氣通過氣體流量計調(diào)節(jié)提供，每隔15 min翻動試樣1次，保證焙燒均勻。同時，稱取100 g試樣于電阻爐中進行常規(guī)氧化焙燒。焙燒完成后分別取10 g焙砂分析檢測其中的碳、硫，計算去除率。將冷卻后的焙砂轉(zhuǎn)移至相應的三角瓶中，室溫下在M-NaCl浸出體系中攪拌浸出。

3 結(jié)果與討論

3.1 焙燒條件試驗

3.1.1 焙燒溫度

試驗保持氧氣體積分數(shù)50? %，焙燒時間2.0 h，考察不同焙燒溫度對碳、硫去除率的影響，結(jié)果見圖3。

由圖3可知：碳、硫去除率隨著焙燒溫度的升高明顯增加，當焙燒溫度升至550 ℃～600 ℃時，碳、硫去除率均達到最大。繼續(xù)升高焙燒溫度，碳、硫去除率幾乎不變。因此，當富氧焙燒溫度為550 ℃左右時，試驗指標良好，與常規(guī)氧化焙燒所需的650 ℃相比，焙燒溫度降低了100 ℃左右，效果顯著。

3.1.2 氧氣體積分數(shù)

固定焙燒溫度550 ℃，焙燒時間2.0 h，改變電阻爐中氧氣體積分數(shù)，進行不同氧氣體積分數(shù)下的條件試驗，結(jié)果見圖4。?

由圖4可知：在不同氧氣體積分數(shù)下，碳、硫去除率均隨氧氣體積分數(shù)的增加而增大;當氧氣體積分數(shù)為50 %時，碳、硫去除率達到最大;繼續(xù)增加氧氣體積分數(shù)，碳、硫去除率基本保持穩(wěn)定。因此，選擇氧氣體積分數(shù)50? %為宜。

3.1.3 焙燒時間

固定焙燒溫度550 ℃，氧氣體積分數(shù)50? %，進行焙燒時間條件試驗，結(jié)果見圖5。

由圖5可知：當焙燒時間由0.5 h增加至2.0 h時，碳、硫去除率均隨之增大;繼續(xù)增加焙燒時間，碳、硫去除率基本保持不變。但是，要達到同樣的碳、硫去除率，常規(guī)氧化焙燒需要3 h左右。因此，富氧焙燒的焙燒時間縮短了1 h左右。

綜上可得，富氧焙燒最佳工藝參數(shù)為：焙燒溫度550 ℃～600 ℃，氧氣體積分數(shù)50? %左右，焙燒時間2.0 h。

3.2 浸出條件試驗

在氧氣體積分數(shù)50? %左右，焙燒溫度550 ℃～600 ℃，焙燒時間2.0 h的焙燒條件下，碳、硫去除率可分別達到98.10? %和97.30? %。將所得焙砂轉(zhuǎn)入燒杯中，用M-NaCl溶液浸出，考察浸出條件對金、銀浸出率的影響。

3.2.1 固液比

固定浸出劑用量8 kg/t，試樣粒度62～75 μm，浸出時間4 h，浸液pH=3，考察不同固液比對金、銀浸出率的影響，結(jié)果見表2。

由表2可知：隨著固液比的減小，金、銀浸出率隨之升高;當固液比為1∶6時，金、銀浸出率分別達到92.50 %、94.20 %;繼續(xù)減小固液比，金、銀浸出率幾乎不變。綜合考慮，適宜的固液比為1∶6。

3.2.2 浸液酸度

保持固液比1∶6，浸出劑用量8 kg/t，試樣粒度62～75 μm，浸出時間4 h，在pH=2～6改變浸液體系酸度，考察酸度變化對金、銀浸出率的影響，結(jié)果見圖6。

由圖6可知：當浸液pH=3時，金浸出率達到最大，增大或降低溶液酸度都會導致金浸出率的下降。綜合考慮，確定浸液pH=3。

3.2.3 浸出劑用量

保持固液比1∶6，浸液pH=3，試樣粒度62～75 μm，浸出時間4 h，考察不同浸出劑用量對金、銀浸出率的影響，結(jié)果見圖7。

由圖7可知：在相同條件下，浸出劑用量在8 kg/t時，金、銀浸出率達到最大，分別為92.50? %、94.20? %;繼續(xù)增加浸出劑用量，金、銀浸出率基本不變。綜合考慮經(jīng)濟效益，浸出劑用量為8 kg/t。

3.2.4 試樣粒度

取不同粒度試樣焙燒后，保持固液比1∶6，浸液pH=3，浸出劑用量8 kg/t，浸出時間4 h，考察試樣粒度對金、銀浸出率的影響，結(jié)果見表3。

由表3可知：當試樣粒度為62～75 μm時，金、銀浸出效果最好，浸出過程遵循試樣粒度越小，金、銀浸出率越高的規(guī)律;這可能是因為試樣粒度越小，表面積越大，與浸液接觸面積就越大，從而金、銀浸出率越高。繼續(xù)研磨試樣至55 μm和48 μm，金、銀浸出率下降;這可能是因為當試樣粒度超過一定限度時，若繼續(xù)細磨，礦物的表面積大大增加，吸附能力增強，從而導致浸出效果變差。因此，為使金浸出率最高，試樣粒度取62～75 μm較為合適。

3.2.5 浸出時間

保持固液比1∶6，浸液pH=3，浸出劑用量8 kg/t，試樣粒度取62～75 μm，浸出時間為2 h、3 h、4 h、5 h、6 h，考察浸出時間對金、銀浸出率的影響，結(jié)果見圖8。

由圖8可知，浸出時間為4 h時，浸出基本達到平衡，此時金、銀浸出率都達到最大。

經(jīng)上述條件試驗，確定了最佳浸出條件為：固液比1∶6，浸液pH=3，浸出劑用量8 kg/t，礦樣粒度62～75 μm，常溫浸出4 h。在該浸出條件下，金浸出率可達92.50? %。

為驗證富氧焙燒預處理工藝的優(yōu)越性，在最佳浸出條件下，分別進行了不同預處理條件的對比試驗，結(jié)果見表4。

由表4可知，富氧焙燒后氯化浸出的效果最好，金浸出率比直接氯化浸出和常規(guī)氧化焙燒后氯化浸出分別提高了68.88百分點和12.14百分點。

4 結(jié) 論

1）某難處理碳質(zhì)金精礦富氧焙燒預處理最佳試驗條件為：焙燒溫度550 ℃～600 ℃，氧氣體積分數(shù)50 %，焙燒時間2.0 h，此時碳、硫去除率均在95? %以上。與常規(guī)氧化焙燒相比，富氧焙燒的焙燒溫度降低了100 ℃左右，并縮短焙燒時間1 h。

2）富氧焙燒預處理所得焙砂經(jīng)M-NaCl浸出體系浸出，金浸出率可達92.50? %，相比直接氯化浸出的23.62? %和常規(guī)氧化焙燒后氯化浸出的80.36? %都有明顯提高。

3）M-NaCl浸出體系具有工藝簡單，浸出速度快，金浸出率高，且不排放含氰廢水，對環(huán)境友好等優(yōu)勢。因此，對該難處理碳質(zhì)金精礦采用富氧焙燒—氯化浸出工藝處理是可行的。

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Experimental research on oxygen-enriched roasting-chlorination

leaching process of a carbonaceous gold concentrate

Yang Fengyun

（Langfang China Railway Geophysical Exploration Co.，Ltd.）

Abstract：Since direct cyanide leaching of a carbonaceous gold concentrate has a very low leaching rate，which is lower than 30 %，experimental study was carried on oxygen-enriched roasting-chlorination leaching of a carbonaceous gold concentrate to improve gold leaching rate.The results showed that compared with conventional oxidation roasting，oxygen-enriched roasting not only could reduce the roasting temperature，but also could shorten the roasting time; when the optimum oxygen-enriched roasting temperature is 550 ℃-600 ℃，the optimum oxygen volume fraction is 50 %，and the optimum roasting time is 2.0 h，both the deprivation rate of carbon and sulfur is over 95 % in the optimum conditions.The calcine is chlorinated in M-NaCl.The results proved that the extraction rate of gold could reach 92.50 %，when the optimum leaching conditions were：the solid-liquid ratio was 1∶6，the lixivium pH was 3，amount of leaching agent was 8 kg/t，test sample particle size was 62-75 μm and the leaching time was 4 hours，when the test sample was directly subjected to chlorination? leaching.The process of oxygen-enriched roasting-chlorination leaching is feasible.

Keywords：carbonaceous gold concentrate;oxygen-enriched roasting;chlorination leaching;organic chlorinating agent;NaCl

收稿日期：2019-09-17; 修回日期：2020-02-04

作者簡介：楊鳳云（1987—），女，河南新鄉(xiāng)人，工程師，從事巖礦分析工作;河北省廊坊市廊萬路9號，廊坊市中鐵物探勘察有限公司，065000;E-mail：yfy1236@126.com