氰化尾渣還原焙燒—燒渣浮選富集金銅的試驗研究

劉占林 朱德兵 郭建東 王其亮

摘要：某復(fù)雜多金屬金精礦采用直接氰化工藝提取金銀后產(chǎn)出的氰化尾渣含Au 1.20 g/t 、Cu 0.52 %、S 47.50 %、Fe 41.02 %，具有較高的回收價值。采用還原焙燒—燒渣浮選工藝流程回收金、銅等，在最佳條件下，獲得的金銅精礦產(chǎn)率為9.52 %，金、銅品位分別為15.20 g/t、6.82 %，回收率分別為76.16 %、78.20 %;鐵精礦產(chǎn)率為90.48 %，鐵品位為65.80 %，鐵回收率為95.26 %，指標(biāo)良好，實現(xiàn)了氰化尾渣中金、銅、硫、鐵等有價元素的高效綜合回收，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著。

關(guān)鍵詞：氰化尾渣;還原焙燒;浮選富集;金銅精礦;綜合回收

中圖分類號：TD926.4+2 TD953文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

文章編號：1001-1277（2021）04-0080-04doi：10.11792/hj20210418

引 言

某黃金冶煉企業(yè)采用直接氰化工藝處理復(fù)雜多金屬金精礦，產(chǎn)出的氰化尾渣含有一定量的金、銅、鐵及硫等有價元素。氰化尾渣還原焙燒，產(chǎn)生的二氧化硫制備硫酸，其中的硫得到有效利用;燒渣中鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)62 %以上，銷售至燒結(jié)廠用于冶煉鐵[1-2]。但是，氰化尾渣中的金、銅等未實現(xiàn)有效回收，造成資源浪費。

隨著礦產(chǎn)資源的日益緊缺，二次資源的綜合利用日益迫切。該氰化尾渣還原焙燒得到的燒渣中金品位2.0 g/t左右，銅品位達(dá)到0.7 %以上，具有較高的回收價值。硫酸廠大部分采用磁選工藝處理燒渣[3]，獲得高品位鐵精礦;對于燒渣中銅、鉛等金屬的回收，相關(guān)研究采用氯化鈉焙燒工藝[4]及高溫氯化焙燒工藝[5]處理，但由于高溫氯化焙燒工藝存在生產(chǎn)成本高、設(shè)備防腐要求嚴(yán)格、環(huán)境危害大等問題，未實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)。如何高效綜合回收該氰化尾渣中的有價金屬，已成為企業(yè)亟需解決的技術(shù)難題，同時對提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和資源綜合利用率意義重大。

1 氰化尾渣性質(zhì)

試驗用礦樣為復(fù)雜多金屬金精礦直接氰化產(chǎn)出的氰化尾渣，氰化尾渣中主要金屬礦物為黃鐵礦、黃銅礦。金主要嵌布于黃鐵礦、黃銅礦中，品位為0.70 g/t，分布率為58.33 %;硅酸鹽中金品位為0.30 g/t，分布率為25.00 %。氰化尾渣化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1，金化學(xué)物相分析結(jié)果見表2。

從表1可以看出：該氰化尾渣中金品位為1.20 g/t，銅品位達(dá)0.52 %，如能采用適當(dāng)?shù)墓に囉枰曰厥眨瑒t可進(jìn)一步實現(xiàn)有價金屬的綜合利用。

2 還原焙燒—燒渣浮選試驗

2.1 還原焙燒反應(yīng)原理

硫鐵礦還原焙燒主要是礦石中的FeS2與空氣中的O2反應(yīng)，分為兩步進(jìn)行：第一步是FeS2受熱分解，生成FeS與單質(zhì)硫;第二步是FeS、單質(zhì)硫與O2發(fā)生燃燒反應(yīng)。主要化學(xué)反應(yīng)式為：

4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2，

3FeS2+8O2Fe3O4+6SO2。

硫鐵礦還原焙燒屬于多相反應(yīng)，反應(yīng)復(fù)雜。通過還原焙燒消除硫化礦對金的包裹，盡可能實現(xiàn)金的單體解離，這也是后續(xù)進(jìn)行燒渣浮選富集金、銅的關(guān)鍵。

2.2 工藝流程

根據(jù)氰化尾渣中硫鐵礦性質(zhì)，確定采用氰化尾渣還原焙燒—燒渣浮選工藝流程回收金、銅等。工藝流程見圖1。

還原焙燒試驗在小型沸騰爐中進(jìn)行，小型沸騰爐爐膛為不銹鋼材料，爐床直徑為40 cm，爐體容積約0.02 m3，電爐外部加熱，上部螺旋給料機加料，下部進(jìn)氣和出料，出料管直接插入裝滿水的水桶（直徑20 cm）中，確保燒渣不發(fā)生氧化反應(yīng)。

2021年第4期/第42卷安全與環(huán)保安全與環(huán)保黃 金

氰化尾渣經(jīng)還原焙燒處理后得到的燒渣中金主要以單體金狀態(tài)存在，少量以氧化鐵包裹金狀態(tài)存在;銅主要以硫化亞銅、氧化銅狀態(tài)存在;硫主要以殘余黃鐵礦及硫酸鹽形式存在。燒渣浮選時須消除焙燒過程中燒結(jié)重新包裹對混合浮選的影響，因此試驗考察了磨礦細(xì)度、捕收劑用量等對浮選效果的影響，確定了最佳工藝條件。

3 試驗結(jié)果及討論

3.1 還原焙燒試驗

3.1.1 焙燒溫度

還原焙燒試驗條件：氰化尾渣600 g，控制需氧量為氰化尾渣完全燃燒需氧量的95 %，加料時間60 min，爐料停留時間5 min。試驗考察了不同焙燒溫度對燒渣中硫的影響，結(jié)果見表3。

從表3可以看出：燒渣中硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨焙燒溫度的升高而降低;當(dāng)焙燒溫度達(dá)到800 ℃時，燒渣中硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低至0.30 %;繼續(xù)升高焙燒溫度，燒渣中硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低不明顯。綜合考慮能耗，焙燒溫度選擇800 ℃為宜。

3.1.2 爐料停留時間

試驗在氰化尾渣600 g，控制需氧量為氰化尾渣完全燃燒需氧量的95 %，焙燒溫度800 ℃，加料時間60 min的條件下，考察了不同爐料停留時間對燒渣中硫的影響，結(jié)果見表4。

從表4可以看出：燒渣中硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨爐料停留時間的延長而降低;當(dāng)爐料停留時間為5 min時，燒渣中硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低至0.30 %;當(dāng)爐料停留時間繼續(xù)延長時，燒渣中硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低不明顯。綜合考慮，爐料停留時間選擇5 min為宜。

3.1.3 需氧量

試驗在氰化尾渣600 g，焙燒溫度800 ℃，加料時間60 min，爐料停留時間5 min的條件下，考察了需氧量對燒渣中硫、鐵的影響，結(jié)果見表5。

從表5可以看出：燒渣中硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨需氧量的增加而降低，但氧化鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨需氧量的增加而增加;當(dāng)需氧量為氰化尾渣完全燃燒需氧量的95 %時，燒渣中硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.30 %、氧化鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.50 %，保證了后續(xù)鐵精礦品質(zhì)。綜合考慮，需氧量為氰化尾渣完全燃燒需氧量的95 %為宜。

氰化尾渣在最佳條件下還原焙燒后，硫得到有效去除，燒渣中金、銅、鐵等得到有效富集，之后采用浮選工藝進(jìn)一步回收。燒渣主要化學(xué)元素分析結(jié)果見表6。

3.2 燒渣浮選試驗

燒渣浮選時須消除焙燒過程中燒結(jié)重新包裹對混合浮選的影響，因此須對燒渣進(jìn)行磨礦處理，提高硫化礦的單體解離度，同時使硫化礦、金粒產(chǎn)生新鮮表面，通過添加適宜捕收劑，改善其表面的物理化學(xué)性質(zhì)，提高浮選效果。

3.2.1 磨礦細(xì)度

磨礦細(xì)度試驗條件：燒渣添加一定量水，控制磨礦濃度60 %，磨礦后調(diào)整礦漿濃度35 %，碳酸鈉調(diào)節(jié)pH=7.0，丁基黃藥+丁銨黑藥（質(zhì)量比2∶1）用量330 g/t，起泡劑2號油用量70 g/t，控制磨礦細(xì)度為單一變量。試驗流程見圖2，試驗結(jié)果見表7。

從表7可以看出：金、銅的回收率隨磨礦細(xì)度的增加呈升高趨勢，但當(dāng)磨礦細(xì)度-0.038 mm超過92 %后，金、銅的回收率變化不明顯。綜合考慮，選擇磨礦細(xì)度-0.038 mm 占92 %為宜。

3.2.2 捕收劑用量

燒渣磨礦細(xì)度-0.038 mm 占92 %，礦漿濃度35 %，碳酸鈉調(diào)節(jié)pH=7.0，起泡劑2號油用量70 g/t，控制捕收劑丁基黃藥+丁銨黑藥（質(zhì)量比2∶1）用量為單一變量。試驗流程見圖2，試驗結(jié)果見表8。

從表8可以看出：金、銅的回收率隨捕收劑用量的增加呈升高趨勢，但當(dāng)捕收劑用量超過330 g/t時，金、銅的回收率變化不明顯。綜合考慮，選擇捕收劑用量330 g/t為宜。

3.2.3 閉路試驗

在條件試驗的基礎(chǔ)上，對藥劑制度進(jìn)行了優(yōu)化，即燒渣磨礦細(xì)度-0.038 mm 占92 %，礦漿濃度35 %，碳酸鈉調(diào)節(jié)pH=7.0，丁基黃藥+丁銨黑藥（質(zhì)量比2∶1）用量315 g/t，起泡劑2號油用量70 g/t。閉路試驗采用一次粗選、兩次精選、兩次掃選工藝流程（見圖3），結(jié)果見表9。

從表9可以看出：燒渣采用一次粗選、兩次精選、兩次掃選閉路試驗流程，獲得的金銅精礦中金、銅、鉛、鐵品位分別為15.20 g/t、6.82 %、0.46 %、31.12 %，回收率分別為76.16 %、78.20 %、54.76 %、4.74 %;鐵精礦（浮選尾礦）鐵品位由62.50 %提高至65.80 %，且銅、鉛品位進(jìn)一步降低，鐵精礦質(zhì)量顯著提高。

3 結(jié) 論

1）氰化尾渣還原焙燒最佳條件：焙燒溫度800 ℃，需氧量為氰化尾渣完全燃燒需氧量的95 %，爐料停留時間5 min。在此條件下，獲得的燒渣中硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅為0.30 %，硫得到有效去除，同時金、銅、鐵得到有效富集。

2）燒渣浮選富集金銅最佳條件：燒渣磨礦細(xì)度-0.038 mm 占92 %，礦漿濃度35 %，碳酸鈉調(diào)節(jié)pH=7.0，丁基黃藥+丁銨黑藥（質(zhì)量比2∶1）用量315 g/t，起泡劑2號油用量70 g/t;采用一次粗選、兩次精選、兩次掃選閉路試驗流程，獲得產(chǎn)率為9.52 %，金、銅品位分別為15.20 g/t、6.82 %，回收率分別為76.16 %、78.20 %的金銅精礦，以及產(chǎn)率為90.48 %，鐵品位為65.80 %，鐵回收率為95.26 %的鐵精礦。

3）氰化尾渣還原焙燒—燒渣浮選工藝流程簡單可行，易于實施與產(chǎn)業(yè)化推廣，使大量氰化尾渣資源得以循環(huán)利用，實現(xiàn)金、銅、硫、鐵等資源的綜合回收，有助于推動綠色礦山建設(shè)和企業(yè)技術(shù)升級，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1]梁景晟，張清岑，李貴奇.用硫酸燒渣生產(chǎn)鐵金屬化團(tuán)塊的研究[J].礦產(chǎn)綜合利用，1998（4）：22-25.

[2]葉匡吾.硫酸燒渣球團(tuán)礦生產(chǎn)技術(shù)的意義和要點[J].燒結(jié)球團(tuán)，2010，35（6）：23-25.

[3]李先祥，張宗華，張桂芳，等.硫酸燒渣綜合利用磁選試驗研究[J].中國礦業(yè)，2005，14（9）：70-72.

[4]薛光.加氯化鈉焙燒提高含銅金精礦中金、銀、銅浸出率的試驗研究[J].黃金，2002，23（12）：32-35.

[5]黃海輝，王云.提金渣氯化焙燒提取金銀的試驗[J].有色金屬（冶煉部分），2009（6）：46-48.

Experimental study on gold and copper enrichment

by cyanidation tailings reduction roasting-slag flotation process

Liu Zhanlin，Zhu Debing，Guo Jiandong，Wang Qiliang

（Shandong Guoda Gold Co.，Ltd.）

Abstract：The cyanidation tailings produced after extracting gold and silver from a complex polymetallic gold concentrate by direct cyanidation process are Au 1.20 g/t，Cu 0.52 %，S 47.50 % and Fe 41.02 % and have high recovery value.Under optimal conditions，reduction roasting-slag flotation process can obtain good gold and copper recovery index：gold and copper concentrate productivity is 9.52 %，gold and copper grades are 15.20 g/t and 6.82 %respectively，recovery rates are 76.16 % and 78.20 % respectively;iron concentrate productivity is 90.48 %，iron grade is 65.80 %，and recovery rate is 95.26 %.The comprehensive recovery of valuable elements such as gold，copper，sulfur and iron from the cyanidation tailings has been realized with remarkable economic and social benefits.

Keywords：cyanidation tailings;reduction roasting;flotation enrichment;gold and copper concentrate;comprehensive recovery