陜西某難處理金礦預(yù)處理—浸出試驗(yàn)研究

孫 敏 谷曉恬 朱一民 孫 升 韓躍新

（1.東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110819；2.難采選鐵礦資源高效開(kāi)發(fā)利用技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心，遼寧 沈陽(yáng) 110819）

隨著易處理金礦資源的不斷減少，含硫、砷、碳等雜質(zhì)的難處理金礦石逐漸成為金礦開(kāi)發(fā)利用的主要資源。我國(guó)已探明的黃金儲(chǔ)量中，約有1/3屬于難處理金礦資源［1］，累計(jì)超過(guò) 1 000 t［2］。進(jìn)行高效、低污染、低成本浸金方法研究對(duì)占我國(guó)總金礦儲(chǔ)量達(dá)20%以上、含硫5%～7%、含砷>3%、含碳>2%的微細(xì)粒浸染的碳質(zhì)難處理金礦石具有重要意義［3］。

在難處理金礦的浸出技術(shù)方面，國(guó)內(nèi)外工作者做了大量研究工作，提出了多種處理方法，主要可以分為預(yù)處理—氰化法和非氰化法2大類。劉升明［4］對(duì)碳質(zhì)含量達(dá)到12%的某碳質(zhì)金礦采用焙燒—氰化工藝獲得了金浸出率92.61%的最終指標(biāo)，焙燒氧化雖然可以有效消除碳質(zhì)物“劫金”效應(yīng)，提高金浸出率，但是傳統(tǒng)焙燒氧化由于會(huì)釋放出硫、砷和銻等有害氣體，嚴(yán)重污染環(huán)境，其進(jìn)一步應(yīng)用受到限制［1］。湯慶國(guó)等［5］研究了氨性硫代硫酸鹽體系中碳質(zhì)金礦中金的浸出行為，由于金溶解于硫代硫酸鈉后生成的 Au絡(luò)離子結(jié)構(gòu)過(guò)于穩(wěn)定，無(wú)法將金從Au絡(luò)離子中有效地提取出來(lái)，使得金的提取率非常不穩(wěn)定。程蓉等［6］針對(duì)甘肅某碳質(zhì)金礦進(jìn)行了新型抑制劑的研究工作，結(jié)果顯示，非離子型與陰離子型抑制劑能夠在一定程度上抑制活性炭吸金，另外，研究發(fā)現(xiàn)能夠溶于水的抑制劑分子，相較不溶于水的抑制劑，具有更好的抑制效果。

本試驗(yàn)采用二氧化氯作為氧化劑，實(shí)驗(yàn)室自制復(fù)配表面活性劑DS-1作為碳質(zhì)物抑制劑，DS-5作為浸出劑對(duì)陜西省山陽(yáng)縣某難處理金礦進(jìn)行預(yù)處理—浸出系列條件試驗(yàn)。在相同的浸出條件下，相比于原礦直接浸出工藝，本試驗(yàn)預(yù)處理—浸出工藝可在一定程度提高該難處理金礦最終浸出率，為解決含碳含硫難處理金礦浸金效率低的問(wèn)題提供更為廣闊的提金思路，為難處理金礦“劫金抑制劑”的研制提供借鑒。

1 試驗(yàn)原料及試劑

1.1 試驗(yàn)原料

試驗(yàn)所用原料選自陜西省山陽(yáng)縣某難處理金礦，使用顎式破碎機(jī)和對(duì)輥破碎機(jī)破碎至-2 mm用于后續(xù)試驗(yàn)。試驗(yàn)用樣X(jué)RF多元素分析結(jié)果見(jiàn)表1，原礦XRD分析圖譜見(jiàn)圖1。

注：Au、Ag、Hg含量的單位為g/t。

由表1和圖1可知，原礦中主要回收元素為Au，品位為5.46 g/t，含有阻礙浸出的礦物黃鐵礦和碳質(zhì)物，且其中碳含量較高，達(dá)5.24%，在浸出過(guò)程中會(huì)嚴(yán)重阻礙金的回收。

將破碎后的原礦磨至-74 μm含量80%，進(jìn)行金、碳的物相分析，結(jié)果如表2、表3所示。

從表2可知，礦石中裸露及半裸露金占38.27%，包裹金主要分布在黃鐵礦和硅酸鹽中。

從表3可知，礦石碳含量為5.24%，其中有機(jī)碳含量為3.64%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)0.2%，將嚴(yán)重干擾金的氰化提取過(guò)程［7］。

1.2 試驗(yàn)試劑

試驗(yàn)所用氧化劑為ClO2，碳質(zhì)物抑制劑為東北大學(xué)實(shí)驗(yàn)室自制復(fù)配表面活性劑DS-1（月桂酰胺丙基氧化胺（（CH2）3N（CH3）2O）與十二烷基硫酸鈉（C12H25SO4Na）復(fù)配，復(fù)配比為2∶1），浸出劑為 DS-5（Na2CO3（30%）、NaCNO（40%）、NaCN（30%）），pH調(diào)整劑NaOH（分析純）。

2 試驗(yàn)方法

預(yù)處理—浸出試驗(yàn)流程如圖2所示。

取礦樣50 g，磨至細(xì)度-23 μm含量80%，加入氧化劑二氧化氯，設(shè)置溫度后在磁力攪拌器中進(jìn)行氧化預(yù)處理；在預(yù)氧化后，清洗礦漿，加入實(shí)驗(yàn)室自制復(fù)配表面活性劑DS-1作為碳質(zhì)物抑制劑，并調(diào)節(jié)礦漿濃度和pH值，繼續(xù)在磁力攪拌器中攪拌，攪拌速度為400 r/min；在碳質(zhì)物抑制預(yù)處理之后加入5 kg/t實(shí)驗(yàn)室自制低氰浸金劑DS-5進(jìn)行浸出，浸出后，將浸出產(chǎn)品用水清洗過(guò)濾4～5遍，浸渣烘干制樣，檢測(cè)其中金的品位，最后計(jì)算浸出率。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 硫化物氧化預(yù)處理試驗(yàn)

3.1.1 二氧化氯用量試驗(yàn)

在氧化預(yù)處理溫度為30℃，時(shí)間為2 h條件下，控制二氧化氯用量分別為 0.12、0.24、0.48、0.6、1.2 kg/t進(jìn)行二氧化氯用量條件試驗(yàn)。結(jié)果如圖3所示。

由圖3可知：二氧化氯對(duì)礦物中的黃鐵礦具有非常明顯的氧化效果；黃鐵礦氧化率隨著二氧化氯用量的增加而顯著提高，對(duì)比二氧化氯用量為0.6 kg/t和1.2 kg/t時(shí)的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)黃鐵礦氧化率非常接近，說(shuō)明二氧化氯用量為0.6 kg/t時(shí)已經(jīng)達(dá)到了最佳氧化效果。因此，選擇二氧化氯用量為0.6 kg/t。

3.1.2 氧化預(yù)處理時(shí)間試驗(yàn)

在二氧化氯用量為0.6 kg/t，氧化預(yù)處理溫度為30℃的條件下，控制氧化預(yù)處理時(shí)間分別為0.5、1、2、4和12 h進(jìn)行時(shí)間條件試驗(yàn)。結(jié)果如圖4所示。

由圖4可知：在氧化時(shí)間為1 h時(shí)黃鐵礦就可以達(dá)到較高的氧化率，氧化率為77.42%，隨著氧化時(shí)間的增加，氧化率先短暫降低再緩慢增高，但仍與氧化預(yù)處理1 h時(shí)的氧化率相接近，因此最終確定氧化預(yù)處理時(shí)間為1 h。

3.2 碳質(zhì)物抑制預(yù)處理試驗(yàn)

3.2.1 碳質(zhì)物抑制劑用量試驗(yàn)

氧化預(yù)處理后試樣在碳質(zhì)物抑制預(yù)處理溫度25℃，預(yù)處理時(shí)間1 h，氫氧化鈉用量4 kg/t，浸金藥劑DS-5用量為5 kg/t，液固比2 mL/g，浸出溫度25℃，浸出時(shí)間24 h的條件下，控制碳質(zhì)物抑制劑DS-1藥劑總用量分別為1.5、3、4.5、6、7.5 kg/t，觀察碳質(zhì)物抑制劑總用量的變化對(duì)浸出率的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

由圖5可以看出：碳質(zhì)物抑制藥劑用量在4.5 kg/t時(shí)，浸出率達(dá)到最大值，為43.86%；隨著藥劑用量的繼續(xù)增加，浸出率逐漸降低，當(dāng)藥劑用量在7.5 kg/t時(shí)，浸出率只有10.53%。因此最終控制碳質(zhì)物抑制劑用量為4.5 kg/t。

3.2.2 碳質(zhì)物抑制預(yù)處理時(shí)間試驗(yàn)

氧化預(yù)處理后試樣在碳質(zhì)物抑制劑DS-1用量為4.5 kg/t，碳質(zhì)物抑制預(yù)處理溫度25℃，氫氧化鈉用量4 kg/t，浸金藥劑DS-5用量為5 kg/t，液固比2 mL/g，浸出溫度25℃，浸出時(shí)間24 h的條件下，控制碳質(zhì)物抑制預(yù)處理時(shí)間分別為0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 h。觀察在預(yù)氧化后碳質(zhì)物抑制預(yù)處理時(shí)間對(duì)最終浸出率的影響。試驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。

由圖6可知：加入碳質(zhì)物抑制劑后0.5 h就可以獲得較好的抑制效果；浸出后浸渣中金品位為3.10 g/t，浸出率為45.61%；但是隨著預(yù)處理時(shí)間變長(zhǎng)，抑制的效果反而會(huì)變?nèi)?，?dǎo)致浸出率降低。因此，確定碳質(zhì)物抑制預(yù)處理時(shí)間0.5 h。

3.2.3 碳質(zhì)物抑制預(yù)處理溫度試驗(yàn)

氧化預(yù)處理后試樣在碳質(zhì)物抑制劑DS-1用量為4.5 kg/t，碳質(zhì)物抑制預(yù)處理時(shí)間0.5 h，氫氧化鈉用量4 kg/t，浸金藥劑DS-5用量為5 kg/t，液固比2 mL/g，浸出時(shí)間24 h的條件下，控制碳質(zhì)物抑制預(yù)處理溫度分別為25、30、35、40℃，浸出溫度與碳質(zhì)物抑制預(yù)處理溫度相同。觀察碳質(zhì)物抑制預(yù)處理溫度對(duì)浸出率的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖7所示。

由圖7可知：溫度對(duì)抑制效果并沒(méi)有較大的影響，當(dāng)溫度為30℃的時(shí)候，抑制效果最佳，此時(shí)浸出后浸渣金品位為2.96 g/t，浸出率為48.07%。

3.3 浸出試驗(yàn)

3.3.1 礦漿pH試驗(yàn)

預(yù)處理后浸出試驗(yàn)在浸金藥劑DS-5用量為5 kg/t，液固比2 mL/g，浸出溫度30℃，浸出時(shí)間24 h的條件下，考察pH對(duì)金浸出的影響。試驗(yàn)結(jié)果如圖8所示。

由圖8可知：pH對(duì)浸金效果影響很大，在pH=4～12的范圍內(nèi)，浸渣金品位隨著pH的升高先降低后升高，金浸出率則先升高后下降；當(dāng)pH為11.08時(shí)，浸出效果最好，浸渣金品位為2.98 g/t，浸出率為48.05%。綜合考慮，選擇礦漿pH=11。

3.3.2 礦漿濃度試驗(yàn)

預(yù)處理后浸出試驗(yàn)在pH為11，浸金藥劑DS-5用量為5 kg/t，浸出溫度30℃，浸出時(shí)間24 h的條件下，控制液固比分別為1、2、3、4、5 mL/g，考察液固比對(duì)金浸出的影響。試驗(yàn)結(jié)果如圖9所示。

由圖9可知：液固比對(duì)浸金效果影響較大，在液固比由1 mL/g增加到5 mL/g的過(guò)程中，金浸出率先升高后降低；當(dāng)液固比為3 mL/g時(shí)，浸渣中金品位最低，為2.93 g/t，此時(shí)金浸出率最高，為48.68%。因此，選擇液固比為3 mL/g。

3.3.3 浸出時(shí)間試驗(yàn)

預(yù)處理后浸出試驗(yàn)在pH為11，浸金藥劑DS-5用量為5 kg/t，液固比3 mL/g，浸出溫度30℃的條件下，浸出時(shí)間分別為6、12、24、48 h。考察浸出時(shí)間對(duì)金浸出的影響。試驗(yàn)結(jié)果如圖10所示。

由圖10可知：隨著浸出時(shí)間的增加，浸出率逐漸增加，當(dāng)浸出時(shí)間為48 h時(shí)，浸渣金品位為2.89 g/t，浸出率最高，為49.30%。最終浸出率不高的原因可能是由于碳質(zhì)物抑制劑不能對(duì)碳質(zhì)物完全覆蓋抑制，導(dǎo)致仍然存在碳質(zhì)物“劫金”效應(yīng)，黃鐵礦氧化不完全導(dǎo)致包裹金沒(méi)有完全打開(kāi)可能是浸出率低的另一個(gè)原因。

4 結(jié) 論

（1）對(duì)陜西某難處理金礦進(jìn)行二氧化氯氧化預(yù)處理，可有效將礦石中的黃鐵礦氧化，使得硫化物包裹中的金暴露出來(lái)；通過(guò)碳質(zhì)物抑制預(yù)處理，可使礦石中的碳質(zhì)物優(yōu)先與藥劑結(jié)合，避免后續(xù)浸出過(guò)程中碳質(zhì)物與金氰絡(luò)合物的吸附，減弱浸出過(guò)程中的“劫金”效應(yīng)。

（2）預(yù)處理—浸出試驗(yàn)表明，在磨礦細(xì)度-23 μm含量80%，使用0.6 kg/t的二氧化氯氧化預(yù)處理1 h，預(yù)處理后試樣在碳質(zhì)物抑制劑DS-1用量為4.5 kg/t，預(yù)處理溫度30℃，預(yù)處理時(shí)間0.5 h，礦漿pH為11條件下進(jìn)行碳質(zhì)物抑制預(yù)處理，然后在浸金藥劑DS-5用量為5 kg/t，液固比為3 mL/g，浸出溫度30℃，浸出時(shí)間48 h條件下浸出，最終金的浸出率為49.30%，相較于原礦直接浸出條件下的浸出率9.29%提高了40.01個(gè)百分點(diǎn)。