解吸電解工藝分析及使用金蟬代替氰化鈉選別的載金炭解吸電解實踐

覃兆廣

（西北有色地勘七一三總隊公司，陜西 商洛 726000）

1 概述

夏家店金礦建于2003年2月，當平均日處理金礦石投產(chǎn)速率達到100t/d時，該金礦于2006年，將其二期日處理速率提升至200t/d；于2009年，將其三期日處理速率提升至300t/d，于2018年至2019年使用金蟬代替氰化鈉炭漿工藝。金礦石經(jīng)過破礦→磨礦→炭漿氰化（金蟬）浸出吸附→載金炭提取→解吸電解工藝→電解金泥去雜冶煉→產(chǎn)品合質(zhì)金。

1.1 常溫常壓解吸電解

在上個20世紀初，我國已成功實現(xiàn)對全泥氰化炭漿工藝的開發(fā)和應用，同時，在常溫狀態(tài)下，通過對吸電解工藝進行壓解處理，以最大限度地提高載金炭的解吸電解效率和效果。該金礦于2006年6月，在常溫狀態(tài)下，所運用的工藝主要以乙醇蒸餾解吸電解工藝為主，該工藝在具體的運用中，需要將NaOH溶液的質(zhì)量分數(shù)和NaCO3溶液的質(zhì)量分數(shù)分別設置為10%、5%，并將這兩種物質(zhì)進行充分混合，以實現(xiàn)對解吸液的制備，每柱處理量250kg，在常壓(0.1MPa)下進行加熱，當溫度上升至95℃左右時，要向人解吸柱通入相應的溶液。此時，會發(fā)現(xiàn)溫度壓力和解吸速率均呈現(xiàn)出不斷下降的趨勢。而加溫常壓解吸法在具體的運用中，需要借助熱交換器，對配置好的貴液進行降溫處理，使其溫度降至80℃左右，只有這樣，才能進一步提高電解槽電解效率和效果。解吸的條件是在100℃的下，用3V的直流電壓電解，每批處理時間大約40小時左右，工藝流程簡單，易操作，設備價格低。但電解出的金泥品位低，易產(chǎn)生合質(zhì)金，需進一步的提純分離，解吸時間長，電能消耗大，生產(chǎn)成本高。主要技術(shù)指標表1。

表1 主要技術(shù)指標

1.2 高溫高壓解吸電解

在金礦生產(chǎn)規(guī)模以及生產(chǎn)效率的不斷提升下，乙醇蒸餾解吸電解工藝比較落后、傳統(tǒng)，無法滿足新時代生產(chǎn)需求。為了解決這一問題，該金礦于2006年，通過對新型、先進的電解工藝進行大量考察和論證，得出如圖1所示的高溫高壓無氰解吸電解工藝流程。

圖1 高溫高壓無氰解吸電解工藝流程

通過利用該工藝，不僅能可以最大限度地提高解吸速率，還能降低解吸所花費的時間成本。另外，該工藝的解吸時間和每柱處理載金炭分別達到了12h、500kg，同時，當解吸率上升至97%以上時，需要將貧炭品位降低至150g/t，當高溫高壓解吸電解主要指標設置成如表2所示的數(shù)據(jù)時，可以確?；钚蕴烤哂忻黠@的再生化作用。

表2 高溫高壓解吸電解主要指標

最后，當該金礦成功安裝和投入使用高溫高壓無氰解吸電解裝置時，需要將操作參數(shù)設置如表3所示的數(shù)據(jù)。在此基礎上，將陰極設置為炭纖維，通過利用Ph值為13.5的NaOH溶液，對對載金炭進行一系列的解吸處理，同時，還要對加壓解吸壓力進行調(diào)整和控制，當該壓力達到在0.5Mpa時，需要將解吸溫度進行上調(diào)處理，使得該溫度由原來的95℃上升至150℃。當溫度和壓力始終保持不變時，通過利用以上工藝，可以起到節(jié)能降耗的作用，為進一步提高無氰解吸的高效性和便捷性打下堅實的基礎。由此可見，此工藝的設備價格較高，解吸過程連續(xù)作業(yè)，相對解吸費用較低。

表3 高溫高壓無氰解吸電解裝置操作參數(shù)設置

從表1和表2中的數(shù)據(jù)還可以看出，高溫高壓無氰解吸的解吸效果要優(yōu)于常溫常壓解吸法。這是因為載金炭解吸是吸附的逆過程，嚴格地說應該是脫附。在解吸過程中，Au(CN)2

-獲得能量越大，脫離范德華力概率越高，而能量是由溫度提供的，所以說溫度是解吸的關(guān)鍵。而乙醇蒸餾無氰解吸法是由于有機溶劑酒精有利于金氰絡合物在炭微孔中的擴散，提高了金在活性炭內(nèi)部和界面上的傳質(zhì)系數(shù)，所以酒精解吸的尾炭能夠達到50g/t左右，解吸效果更好。

2 高溫高壓解吸電解工藝改進

為了解決金電積效率低下等問題，現(xiàn)對電解槽內(nèi)部的各種裝置進行不斷改造、優(yōu)化和完善。例如：將炭纖維更換為剛毛陰極。同時，在解吸電解過程中不斷地實踐總結(jié)，不斷優(yōu)化操作條件，得出解吸電解最佳的操作參數(shù)：溫度150℃，解吸時間9h，流量2.5左右m/h，壓力0.50MPa～0.60MPa，陰極為鋼毛，解吸液NaOH(pH值≥13.5，每柱加堿量15kg)作為解吸劑對載金炭進行解吸。歷年主要參數(shù)指標表如表4所示。

表4 改進后的主要指標

根據(jù)生產(chǎn)結(jié)果，對高溫高壓無氰解吸電解工藝陰極鋼毛替代碳釬維和參數(shù)進行調(diào)整改進，提高了載金炭解吸電解指標，大大降低貧炭品位，降低成本，取得較好綜合效果。

3 使用金蟬藥劑替代氰化鈉選別吸附的載金炭高溫高壓解吸電解

隨著國家對礦山生產(chǎn)環(huán)保要求提高，以及選礦工藝采用的藥劑選別不斷取得新的突破。夏家店金礦2018年初確定采用金蟬替代氰化鈉藥劑選別進行試驗，也是取得了同等的效果，2019年正式投入生產(chǎn)上。眾所周知，氰漿工藝載金炭中吸附大量的氰化物，足以使金以Au(OH)2-形式從載金炭上解吸下來，只要解吸溫度不超過氰化物熱分解的溫度。換句話說，只要載金炭中含有一定濃度的氰化物，高溫高壓解吸過程在8個小時內(nèi)基本上達到很好的效果。而金蟬藥劑選別出也是絡離子金存在，對于載金炭吸附機理沒有什么影響，金蟬載金炭進行解吸同樣也是要使金以Au(OH)-2形式從載金炭上解吸下來，考慮到選別藥劑的性質(zhì)，在高溫高壓解吸電解操作條件上做個調(diào)整，主要是解吸時間上延遲：溫度150℃，解吸時間11h，流量2.5左右m/h，壓力0.50MPa～0.60MPa，陰極為鋼毛，解吸液NaOH(pH值≥13.5，每柱加堿量15kg)作為解吸劑對載金炭進行解吸。2018年金蟬載金炭解吸電解試驗結(jié)果如表5。

表5 2018年金蟬載金炭解吸電解試驗結(jié)果

2019年正式投入生產(chǎn)后，為了尋求更佳的解吸電解效果，在試驗要求的操作條件上，繼續(xù)延遲150℃后的解吸時間為13h，適當把解吸液的加減量較少，每柱加減量為10kg，原因是在延遲解吸時間的同時，解吸液濃度高，對載金炭解吸過程中的賤金屬量增多，反而影響解吸效果。2019年解吸電解主要工藝指標如表6。

表6 2019年解吸電解主要工藝指標

從表5和表6看金蟬載金炭在高溫高壓解吸電解工藝也是適應的，只是考慮到金礦選別時使用的藥劑性質(zhì)不同，但是產(chǎn)生都是絡離子金，對于載金炭吸附機理是一樣的，解吸過程都是使金以Au(OH)2-形式從載金炭上解吸下來，考慮到氰漿工藝載金炭中吸附的氰化物，對于解吸過程更好地解吸出來，實際上，載金炭在150℃條件下解吸時，也可以進行，但是考慮到解吸效果更有價值，在實際操作上需要不斷尋求更佳的操作條件。

4 解吸工藝的主要特點

4.1 常溫常壓解吸電解

自從20世紀80年代我國開發(fā)引進全泥氰化炭漿工藝以來，載金炭的解吸電解都是采用常溫常壓解吸電解工藝。雖然該工藝流程簡單，易操作，設備價格低，但解析時間長，電能消耗大，而且電解出的金泥品位低，易產(chǎn)生合質(zhì)金，需進一步的提純分離。所以自從1994年我國成功開發(fā)研制了高溫高壓解吸電解設備之后，常溫常壓解吸方法已基本被淘汰。

4.2 高溫高壓解吸電解理論問題

4.2.1 解吸過程中加不加氰化物的問題

通常情況下，對于載金炭而言，在對氰化物進行吸附期間，一旦出現(xiàn)吸附量過多，導致載金炭上大量的金被解吸出來。也就是說，當解吸液內(nèi)部的氰化物達到一定濃度時，即使沒有氰化物的添加和使用，整個解吸過程同樣可以正常進行。此外，當外界溫度達到100℃時，整個解吸過程在不添加氰化物的情況下同樣可以正常進行。

4.2.2 所謂加壓解吸電解的問題

加壓解吸電解設備不能稱之為“高壓無氰解吸電解設備”，這是由于在對壓力進行科學劃分期間，需要將0.5MPa劃歸到低壓行列中，為了保證壓力控制的可靠性和安全性，需要將工作壓力設置為0.6MPa，這種壓力值被劃歸為中壓行列。此外，解吸速率高低不會對解吸壓力產(chǎn)生直接性的影響，而解吸液溫度高低會對解吸壓力產(chǎn)生明顯的影響，當解吸液溫度達到150℃時，其解壓壓力將會自動變?yōu)?.5MPa，通過對解吸液進行加壓處理，可以將解吸液的蒸發(fā)量降到最低。

4.2.3 是解吸溫度問題

解吸液溫度與解吸速度兩種之間具有正相關(guān)關(guān)系，當解吸液溫度不斷上升時，解吸速度呈現(xiàn)出不斷上升的趨勢。但是，為了保證最終解吸效果，技術(shù)人員要科學調(diào)整和控制解吸溫度，避免因解吸溫度過高而導致解吸液內(nèi)氰化物被大量分解，導致解吸過程無法正常進行。此外，澳大利亞COM0 ENGINEERS公司于1984年成功研發(fā)和應用一種先進、高效的加壓解吸電解工藝，當溫度和壓力相關(guān)參數(shù)保持一致的情況下，確保解吸和電解同時進行。此時，當解吸溫度達到140℃，其對應的解吸壓力自動變?yōu)?.3Mpa。COM0 ENGINEERS公司于1987年成功研發(fā)和應用新型、先進的加壓解吸設備，該主要適用于Fisher金礦領域中。

5 結(jié)束語

目前在國內(nèi)外得到廣泛的應用，并且日趨成熟。其工藝和設備主要有一下特點：

（1）本文所提出的常壓解吸同溫電解設備工藝流程具有安全、可靠、操作便捷簡單等特點。

（2）通過將解吸液均勻地分布于解吸柱表面，可以避免解吸柱出現(xiàn)磨損現(xiàn)象，確保該金礦加工生產(chǎn)的可靠性和安全性。

（3）新型、先進的承壓電解設備主要是在參照常溫常壓解吸電解相關(guān)工藝的前提下進行研發(fā)的。該設備具有結(jié)構(gòu)密封性能良好、材料使用壽命長、電解槽結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等特征，完全符合不同行業(yè)的生產(chǎn)需求。

（4）整個解吸電解過程可以在全密封的系統(tǒng)中進行連續(xù)式作業(yè)，熱能消耗低，而且采用無氰解吸，對于環(huán)保十分有利。

（5）生產(chǎn)能力大，非常適合大型黃金礦山。