張建元 劉昱辰 王洪凱 孫宏志 顧維鵬
摘要:針對低硫金精礦和焙燒金精礦性質(zhì),采用硫氰酸鹽法浸金,考察了硫氰酸鈉濃度、浸出時間、二氧化錳添加量、甘氨酸添加量等對金浸出率的影響,獲得了最佳浸金條件,并與氰化法進行了對比分析。結(jié)果表明:在浸出時間48 h、pH值1、液固比2∶1、二氧化錳添加量1 g/kg、甘氨酸添加量1 g/kg的最佳條件下,當硫氰酸鈉濃度為1.0 mol/L時,低硫金精礦金品位從47.22 g/t降到9.11 g/t,金浸出率為80.7 %,其金浸出率和浸金速率均小于氰化法;當硫氰酸鈉濃度為0.6 mol/L時,焙燒金精礦金品位從51.90 g/t降到1.50 g/t,金浸出率為97.1 %,其金浸出率和浸金速率都接近于氰化法;硫氰酸鹽法更適用于焙燒金精礦浸出。
關(guān)鍵詞:硫氰酸鹽;低硫金精礦;焙燒金精礦;甘氨酸;金浸出率;非氰
中圖分類號:TF831?? 文章編號:1001-1277(2021)07-0063-04
文獻標志碼:Adoi:10.11792/hj20210713
引 言
黃金是一種重要的礦產(chǎn)資源,在國民經(jīng)濟發(fā)展中具有重要作用。氰化法是目前廣泛應(yīng)用的浸金方法,但其容易造成環(huán)境污染,且對于含有銅、砷、輝銻礦和碳質(zhì)物的難處理金礦石浸金效率較低[1]。因此,很多學(xué)者一直在進行非氰藥劑浸金研究。
目前,非氰浸金方法主要有硫代硫酸鹽法[2-3]、硫脲法[4-5]、多硫化物法[6-7]和硫氰酸鹽法等。其中,硫氰酸鹽浸金體系主要由硫氰酸鹽和氧化劑組成,常用氧化劑有Fe3+、MnO 2、O 2、H 2O 2等。其浸金實質(zhì)是電化學(xué)腐蝕溶解過程,即金粒在陽極表面失去電子,與絡(luò)合劑形成穩(wěn)定的絡(luò)合物,從而實現(xiàn)浸出[8]。BARBOSA-FILHO等[9]在pH值為1~2的條件下,采用Fe3+-硫氰酸鹽法浸金,發(fā)現(xiàn)金浸出率很高且浸金速率很快。KHOLMOGOROV等[10]采用硫氰酸鉀溶液浸出難處理毒砂精礦中的金,結(jié)果表明,在最佳條件下,金浸出率可達95 %。對于鐵氧化物包裹型金礦石,在酸性條件下,部分鐵氧化物溶解形成Fe3+,增強了浸金體系的氧化效果,使包裹金得以浸出[11]。硫氰酸鹽具有穩(wěn)定不易分解、配合能力強、選擇性好、環(huán)境適應(yīng)能力強等優(yōu)點,是一種有前景的非氰浸金劑[12-15]。
本文選用某黃金冶煉廠的低硫金精礦和經(jīng)過預(yù)處理的焙燒金精礦進行硫氰酸鹽法浸金研究,考察硫氰酸鈉濃度、浸出時間、pH、液固比、二氧化錳添加量、甘氨酸添加量對金浸出率的影響,選擇最佳浸出條件,并在浸金速率、金浸出率等方面與氰化法浸金進行對比分析。
1 試驗材料及方法
1.1 試驗原料與試劑
硫氰酸鈉及試驗所用其他試劑均為分析純,購于中國醫(yī)藥集團有限公司;工業(yè)級氰化鈉純度為30 %。試驗原料XRD譜圖見圖1,主要元素分析結(jié)果見表1。 由圖1可知:低硫金精礦主要成分為黃鐵礦、石英及硫化鉛;焙燒金精礦主要成分為氧化鐵、石英及碳化硅。由表1可知:低硫金精礦金品位為47.22 g/t,銀品位為39.00 g/t;焙燒金精礦金品位為51.90 g/t,銀品位為170.00 g/t。此外,2種原料中C、As含量均較低。
1.2 試驗方法
在常溫下,將一定量的原料和水按比例加入燒杯中,添加一定量的浸出劑和助浸劑,以氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH,原料粒度為-45 μm占96 %,浸出溫度為 25 ℃,充氣量為1 L/min,攪拌速度為600 r/min。反應(yīng)一段時間后用移液管吸取礦漿,經(jīng)絮凝沉降、抽濾、洗滌后放入烘箱中于50 ℃下烘干12 h,然后檢測所得浸渣金品位,結(jié)合浸出前原料金品位,計算金浸出率。
1.3 分析方法
采用日本理學(xué)公司ZSX100e型X射線熒光光譜儀對金精礦進行成分檢測;采用荷蘭PANALYTICAL公司生產(chǎn)的PW3040/60型X射線衍射儀對金精礦進行物相分析;采用日立公司Z-2300型火焰原子吸收光譜儀測定金品位。
2 結(jié)果與討論
2.1 硫氰酸鈉濃度
在液固比2∶1、pH值1、二氧化錳添加量1 g/kg、浸出時間48 h的條件下,設(shè)定硫氰酸鈉濃度分別為0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,2.0,3.0,4.0 mol/L,考察硫氰酸鈉濃度對金浸出率的影響,結(jié)果見圖2。
由圖2可知:隨著硫氰酸鈉濃度的增加,金精礦金浸出率均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,低硫金精礦和焙燒金精礦的金浸出率分別在硫氰酸鈉濃度為1.0 mol/L和0.6 mol/L時達到最高,分別為80.5 %和97.0 %。焙燒金精礦金浸出率高于低硫金精礦,這可能是由于焙燒金精礦中的鐵以Fe 2O 3形式存在,在酸性條件下,F(xiàn)e3+的產(chǎn)生促進了金的浸出;而低硫金精礦中的鐵以FeS 2形式存在,不利于Fe3+的產(chǎn)生。但是,硫氰酸鈉濃度過高時金浸出率下降,這是由于過量硫氰根離子生成的單質(zhì)硫重新包裹了金礦物。
2.2 浸出時間
在液固比2∶1、pH值1、二氧化錳添加量1 g/kg、硫氰酸鈉濃度分別為1.0 mol/L和0.6 mol/L的條件下,設(shè)定浸出時間分別為2,3,6,12,18,24,36,48 h,考察浸出時間對金浸出率的影響,結(jié)果見圖3。
由圖3可知:金精礦金浸出率隨浸出時間的延長呈現(xiàn)不斷上升的趨勢;在浸出的前6 h,浸金速率較快,浸出時間達到6 h時,低硫金精礦和焙燒金精礦的金浸出率分別為22.7 %和41.8 %;隨著浸出時間的延長,金的絡(luò)合反應(yīng)更加完全,金浸出率隨之提高,浸出48 h時,金浸出率分別為80.5 %和97.0 %。
2.3 酸堿度
在液固比2∶1、二氧化錳添加量1 g/kg、硫氰酸鈉濃度分別為1.0 mol/L和0.6 mol/L、浸出時間48 h的條件下,設(shè)定pH值分別為1,3,5,7,10,14,考察pH對金浸出率的影響,結(jié)果見圖4。
由圖4可知:隨著pH降低,金精礦金浸出率逐漸上升。對于低硫金精礦,pH值為1時,金浸出率最高,為80.5 %;pH值為7時,金浸出率為52.2 %;當pH值繼續(xù)升高到14時,金浸出率下降到27.7 %。MnO 2氧化性隨著氫離子濃度的增加而增強,因此pH越低,越易促進式(1)、式(2)的進行,從而進一步提高金浸出率。此外,當pH≤3時,SCN-能與Fe3+形成深紅色配離子Fe(SCN) x3-x(x=1~6),部分鐵表面發(fā)生溶解反應(yīng),使金顆粒暴露,增大了Au與SCN-的接觸面積,從而有利于金浸出率的提高,且游離的Fe3+能繼續(xù)氧化溶解Au,發(fā)生式(3)化學(xué)反應(yīng)。
4H++MnO 2+2SCN-
Mn2++(SCN) 2+2H 2O(1)
2Au+(SCN) 2+2SCN-2Au(SCN)- 2(2)
Au+2SCN-+Fe3+Au(SCN)- 2+Fe2+(3)
2.4 液固比
在pH值1、二氧化錳添加量1 g/kg、硫氰酸鈉濃度分別為1.0 mol/L和0.6 mol/L、浸出時間48 h的條件下,設(shè)定液固比分別為1∶1,2∶1,3∶1,4∶1,5∶1,考察液固比對金浸出率的影響,結(jié)果見圖5。
由圖5可知:隨著液固比的增大,金精礦金浸出率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,且金浸出率均在液固比為2∶1時最高。以低硫金精礦為例,當液固比為1∶1時,金浸出率為43.1 %,此時礦漿濃度過高,導(dǎo)致礦漿黏度過大,硫氰酸鹽的擴散速度慢,阻礙了硫氰根離子與金之間的相互流動,使得硫氰酸鹽與金粒無法充分接觸。隨著液固比的增大,金浸出率隨之增加,當液固比為2∶1時,金浸出率達到最高,為80.5 %;當液固比超過2∶1時,金浸出率呈下降趨勢,這是由于礦漿濃度下降所致。
2.5 二氧化錳添加量
在pH值1、液固比2∶1、硫氰酸鈉濃度分別為1.0 mol/L和0.6 mol/L、浸出時間48 h的條件下,設(shè)定二氧化錳添加量分別為0,1,2,3,4 g/kg,考察二氧化錳添加量對金浸出率的影響,結(jié)果見圖6。
由圖6可知:隨著二氧化錳添加量的增加,金精礦金浸出率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。當二氧化錳添加量為1 g/kg時,金浸出率達到最高;繼續(xù)增加二氧化錳添加量,金浸出率下降,這是由于過量的二氧化錳在酸性條件下會使SCN-分解,進而降低金浸出率。
2.6 甘氨酸添加量
在硫氰酸鹽體系浸金過程中,硫氰酸鹽易被氧化劑氧化分解,導(dǎo)致硫氰酸鹽大量消耗,這限制了硫氰酸鹽法的大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用,而甘氨酸的加入可以減少硫氰酸鹽的分解,且甘氨酸具有溶金的特點,可作為助浸劑,提高金浸出率[16]。
在pH值1、液固比2∶1、硫氰酸鈉濃度分別為1.0 mol/L和0.6 mol/L、浸出時間48 h、二氧化錳添加量1 g/kg的條件下,設(shè)定甘氨酸添加量為0,1,2,3 g/kg,考察甘氨酸添加量對金浸出率的影響,結(jié)果見圖7。
由圖7可知:金精礦金浸出率隨著甘氨酸添加量的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。對于低硫金精礦,當甘氨酸添加量為1 g/kg時,金浸出率達到最高,為80.7 %;相比不添加甘氨酸,金浸出率提高了0.2百分點。繼續(xù)增加甘氨酸添加量,金浸出率逐漸降低。這是因為過量的甘氨酸加入硫氰酸鹽浸出液中,其將與更多的鐵離子絡(luò)合形成比硫氰酸鐵更穩(wěn)定的絡(luò)合物,甘氨酸鐵絡(luò)合物的形成導(dǎo)致硫氰酸鹽與三價鐵離子的氧化反應(yīng)降低,從而導(dǎo)致金浸出率降低。
2.7 硫氰酸鹽法與氰化法對比
為了比較氰化法和硫氰酸鹽法浸金的優(yōu)劣,進行了2種工藝浸金指標對比。對于低硫金精礦和焙燒金精礦,氰化浸金試驗條件為液固比3∶1、攪拌速度600 r/min、充氣量2 L/min、pH值11、氰化鈉用量分別保持在5 kg/t 和8 kg/t。浸出時間對金浸出率的影響見圖8。
由圖8可知:對于2種不同的金精礦,氰化法金浸出率和浸金速率均比硫氰酸鹽法高。對于低硫金精礦,48 h時氰化法金浸出率為97.8 %,硫氰酸鹽法金浸出率為80.7 %,浸渣金品位分別為1.04 g/t和9.11 g/t,二者差距較為顯著;而對于焙燒金精礦,48 h時氰化法金浸出率為97.8 %,硫氰酸鹽法金浸出率為97.1 %,浸渣金品位分別為1.14 g/t和1.50 g/t,相差較小;這表明硫氰酸鹽法對于焙燒金精礦更加適用。
3 結(jié) 論
1)在pH值1、液固比2∶1、浸出時間48 h、二氧化錳添加量1 g/kg、甘氨酸添加量1 g/kg的條件下,當硫氰酸鈉濃度為1.0 mol/L時,低硫金精礦金浸出率達到80.7 %;當硫氰酸鈉濃度為0.6 mol/L時,焙燒金精礦金浸出率為97.1 %。
2)對于低硫金精礦,硫氰酸鹽法浸金過程中不論是金浸出率還是浸金速率都低于氰化法;而對于焙燒金精礦,硫氰酸鹽法金浸出率和浸金速率均與氰化法相近。由此表明,硫氰酸鹽法更適用于焙燒金精礦浸出。
[參 考 文 獻]
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Experimental study on gold leaching from gold concentrates by thiocyanate
Zhang Jianyuan1,Liu Yuchen2,Wang Hongkai1,Sun Hongzhi1,Gu Weipeng1
(1.Liaoning Xindu Gold Co.,Ltd.; 2.School of Metallurgy,Northeastern University)
Abstract:Based on the properties of low-sulfur gold concentrates and roasting gold concentrates,the thiocyanate method is used for gold leaching.The effects of sodium thiocyanate concentration,leaching time,manganese dioxide content,glycine content on the gold leaching rate were investigated.By those means,the optimal gold leaching conditions are obtained and compared with cyanide leaching method.The results showed that under the optimal conditions:leaching time 48 h,pH 1,liquid-solid ratio 2∶1,manganese dioxide dosage 1 g/kg,glycine dosage 1 g/kg,when the sodium thiocyanate concentration is 1.0 mol/L,the gold grade in the low-sulfur gold concentrate decreased from 47.22 g/t to 9.11 g/t,and the gold leaching rate was 80.7 %,both the gold leaching rate and the leaching speed were lower than that of cyanide leaching method.When the concentration of sodium thiocyanate was 0.6 mol/L,the gold grade in the roasting gold concentrate decreased from 51.90 g/t to 1.50 g/t,and the gold leaching rate was 97.1 %.The gold leaching rate and leaching speed were close to that of cyanide leaching method.The thiocyanate method is more applicable to the leaching of roasting gold concentrates.
Keywords:thiocyanate;low-sulfur gold concentrate;roasting gold concentrate;glycine;gold leaching rate;non-cyanide