某金礦石提金工藝試驗研究

匡 晨，李黎婷，張恒星，郭金溢，遲曉鵬，池荷婷

(1.低品位難處理黃金資源綜合利用國家重點實驗室； 2.廈門紫金礦冶技術(shù)有限公司； 3.福州大學(xué)紫金礦業(yè)學(xué)院)

引 言

難處理金礦資源種類繁多，采用全泥氰化法難以直接浸金，通常其難浸的原因有：礦石中的金以黃鐵礦、毒砂等礦物包裹金形式存在，金與氰化物溶液無法直接接觸浸出；礦石中存在耗氰耗氧礦物，會大量消耗溶液中的氰化物和溶解氧，從而影響金的氧化與浸出；礦石中存在“劫金”物質(zhì)，其會吸附已溶解的金，使金損失于氰化尾礦中等[1-2]。因此，必須在氰化浸出前對難處理金礦石進行預(yù)處理，目前預(yù)處理方法有焙燒氧化法、酸性加壓氧化法、生物氧化法、堿性常壓氧化法等。其中，焙燒氧化法是在一定溫度下，利用空氣或氧氣氧化分解硫、砷礦物使包裹的金暴露出來，其優(yōu)勢在于處理速度快，適應(yīng)性強，副產(chǎn)品可回收利用，適于處理碳質(zhì)金礦石[2]。酸性加壓氧化法是在高溫高壓富氧條件下，利用酸分解礦石中硫、砷礦物使金暴露出來，其優(yōu)勢是反應(yīng)速度快，硫、砷礦物分解徹底，氰化金浸出率高[3-4]。堿性常壓氧化法是利用物理與化學(xué)綜合分離的方法在常壓下對難處理金礦石進行強化堿浸預(yù)處理，達到氧化硫、砷礦物的目的，其不同于酸性加壓氧化法，堿性常壓氧化法具有投資成本低，維護費用少的優(yōu)點[2]。

本文研究了焙燒氧化、酸性加壓氧化及堿性常壓加溫氧化3種預(yù)處理工藝對某金礦石氰化浸出的影響，為難處理金礦石中金的高效回收提供技術(shù)支撐。

1 礦石性質(zhì)

1.1 化學(xué)成分及礦物組成

某金礦石中有價金屬元素為金，品位為8.61 g/t，有機碳品位較低，為0.064 %，銅、鉛、鋅等元素品位也較低。礦石化學(xué)成分分析結(jié)果見表1，礦石礦物組成分析結(jié)果見表2。

表1 某金礦石化學(xué)成分分析結(jié)果

由表2可知：礦石中硫化礦物主要是黃鐵礦，相對含量為4.15 %，少量輝銻礦、閃鋅礦，微量毒砂、黃銅礦；碳酸鹽礦物主要是白云石、方解石,相對含量為35.77 %；石英相對含量為49.20 %；硅酸鹽礦物主要為長石類礦物，相對含量為4.67 %；云母相對含量為4.25 %。

1.2 黃鐵礦解離情況

MLA鑒定結(jié)果表明：黃鐵礦是礦石中最主要的硫化礦物，其單體解離度為85.4 %，粒度分布在0～75 μm；黃鐵礦富連生體解離度為4.73 %，中等富連生體解離度為2.54 %，粒度主要分布在10～75 μm；黃鐵礦貧連生體解離度為7.33 %，粒度主要分布在0～38 μm；黃鐵礦主要與脈石礦物連生。

1.3 金礦物嵌布特征

采用3 kg樣品進行富集，共查找到12顆金礦物，根據(jù)能譜成分劃分，9顆為銀金礦，3顆為含銀自然金，粒度分布在20～60 μm，其中11顆為解離的單體(見圖1-a))，1顆與毒砂及脈石礦物連生(見圖1-b))。

礦石中的金主要以硫化礦物包裹金形式存在，分布率為55.71 %；其次為裸露金，分布率為31.92 %；脈石礦物包裹金分布率為12.37 %(見表3)。裸露金主要為連生金，僅見少量解離金，解離金粒度為10～60 μm。礦物種類為銀金礦、含銀自然金。

圖1 金礦物嵌布特征

表3 礦石中金礦物嵌布狀態(tài)分析結(jié)果

2 試驗結(jié)果與討論

2.1 全泥氰化浸出

全泥氰化浸出條件：試驗樣品300 g，磨礦細(xì)度-74 μm 約占80 %，礦漿濃度35 %，用氧化鈣調(diào)節(jié)pH，氰化過程中保持pH值為10.5～11.0，浸出時間72 h，氰化鈉初始質(zhì)量濃度1 g/L，氰化過程中每隔一段時間測定CN-質(zhì)量濃度，補加氰化鈉；浸出結(jié)束后液固分離。全泥氰化浸出試驗結(jié)果見表4。

表4 全泥氰化浸出試驗結(jié)果

由表4可知：在磨礦細(xì)度-74 μm約占80 %，氰化浸出72 h條件下，金浸出率為29.2 %，氰化尾渣金品位為6.10 g/t；該金礦石直接全泥氰化浸出可浸性較差，說明需要對其進行預(yù)處理，提高金的可浸性。該結(jié)果與金礦物嵌布狀態(tài)分析結(jié)果中裸露金分布率(31.92 %)較為接近。

2.2 焙燒氧化—細(xì)磨—氰化浸出

2.2.1 磨礦細(xì)度

焙燒氧化條件：礦樣450 g，平鋪在瓷舟中，在650 ℃下焙燒3 h；焙燒結(jié)束后，焙砂自然冷卻至室溫，稱量。

氰化浸出條件：稱量焙砂400 g，其中200 g維持磨礦細(xì)度-74 μm約占80 %，剩余200 g細(xì)磨至磨礦細(xì)度-10 μm約占80 %；調(diào)節(jié)礦漿濃度為35 %，用氧化鈣調(diào)節(jié)pH，氰化過程中保持pH值為10.5～11.0，浸出時間72 h，氰化鈉初始質(zhì)量濃度1 g/L，氰化過程中每隔一段時間測定CN-質(zhì)量濃度，補加氰化鈉；浸出結(jié)束后液固分離。磨礦細(xì)度對金浸出效果的影響見表5。

表5 磨礦細(xì)度對金浸出效果的影響

由表5可知：當(dāng)磨礦細(xì)度-74 μm約占80 %時，金浸出率為85.1 %，氰化尾渣金品位為1.40 g/t；當(dāng)焙砂細(xì)磨至-10 μm約占80 %時，金浸出率為88.5 %，氰化尾渣金品位為1.08 g/t。礦石焙燒后，金浸出率從29.2 %提高到85.1 %，氰化鈉耗量從1.92 kg/t降到0.63 kg/t；這是因為試驗樣品中金主要以硫化礦物包裹金形式存在，在高溫下焙燒可使細(xì)粒金的包裹體氧化脫硫，形成裂縫和孔隙狀的焙砂，金得以裸露出來[5]，從而能與氰化鈉溶液反應(yīng)，提高金浸出率。焙砂再磨后，金浸出率提高3.4百分點，氰化尾渣金品位降至1.08 g/t，氰化鈉耗量稍有增加；說明提高磨礦細(xì)度有利于增加礦石中金的解離度，從而提高金浸出率，故磨礦細(xì)度選擇-10 μm約占80 %為宜。

2.2.2 焙燒溫度

焙燒氧化條件：礦樣350 g，平鋪在瓷舟中，分別在400 ℃、500 ℃、550 ℃、600 ℃下焙燒3 h；焙燒結(jié)束后，焙砂自然冷卻至室溫，稱量。

細(xì)磨—氰化浸出條件：稱量焙砂100 g，細(xì)磨至-10 μm 約占80 %，調(diào)節(jié)礦漿濃度為35 %，用氧化鈣調(diào)節(jié)pH，氰化過程中保持pH值為10.5～11.0，浸出時間48 h，氰化鈉初始質(zhì)量濃度2 g/L，氰化過程中不補加氰化鈉；浸出結(jié)束后液固分離。焙燒溫度對金浸出效果的影響見表6。

表6 焙燒溫度對金浸出效果的影響

由表6可知：金礦石在不同焙燒溫度下進行焙燒氧化—細(xì)磨—氰化浸出，當(dāng)焙燒溫度大于500 ℃時，金浸出率大于89 %；當(dāng)焙燒溫度為400 ℃時，金浸出率較低，為78.3 %。若焙燒溫度過高，易產(chǎn)生結(jié)塊，產(chǎn)生新的包裹體，降低金浸出率；若焙燒溫度過低，硫氧化不完全，導(dǎo)致硫脫除率和金浸出率較低[6]。因此，選擇焙燒溫度550 ℃較佳。

2.3 酸性加壓氧化—氰化浸出

酸性加壓氧化條件：礦樣200 g，調(diào)節(jié)礦漿濃度33.3 %，用50 %的硫酸調(diào)節(jié)終點pH 值為1.5，常溫下反應(yīng)1.5 h；將酸化后的礦漿轉(zhuǎn)入高壓釜內(nèi)，補加水調(diào)節(jié)礦漿濃度至15 %；升溫至200 ℃后開始充氧，控制反應(yīng)溫度為220 ℃，氧分壓為0.8 MPa，反應(yīng)時間為1 h；加壓氧化結(jié)束后氧化礦漿在90 ℃恒溫水浴槽內(nèi)轉(zhuǎn)型3 h；轉(zhuǎn)型結(jié)束后液固分離，轉(zhuǎn)型渣烘干用于氰化浸出試驗。

氰化浸出條件：轉(zhuǎn)型渣100 g，磨礦細(xì)度-74 μm約占80 %，控制液固比為2調(diào)節(jié)礦漿濃度，用20 %石灰乳調(diào)節(jié)pH，氰化過程中保持pH值為10.5～11.0，浸出時間24 h，氰化鈉初始質(zhì)量濃度1 g/L，氰化過程中不補加氰化鈉；浸出結(jié)束后液固分離。酸性加壓氧化—氰化浸出試驗結(jié)果見表7。

表7 酸性加壓氧化—氰化浸出試驗結(jié)果

由表7可知：該金礦石經(jīng)酸性加壓氧化—氰化浸出，金浸出率為97.9 %，氰化尾渣金品位為0.18 g/t；說明酸性加壓氧化預(yù)處理能高效地將硫化礦物氧化分解，使被硫化礦物包裹的金充分暴露，從而更好地與氰化鈉反應(yīng)，提高金浸出率。

2.4 堿性常壓加溫氧化—氰化浸出

2.4.1 Na2CO3+CaO用量

堿性常壓加溫氧化條件：礦樣300 g，細(xì)磨至-10 μm 約占80 %，調(diào)節(jié)礦漿濃度25 %，在80 ℃下加入不同比例Na2CO3+CaO，充氣預(yù)氧化24 h。

氰化浸出條件：預(yù)氧化礦漿冷卻后加入氰化鈉浸出24 h，氰化鈉初始質(zhì)量濃度0.5 g/L，氰化過程中不補加氰化鈉；浸出結(jié)束后液固分離。Na2CO3+CaO用量對金浸出效果的影響見表8。

表8 Na2CO3+CaO用量對金浸出效果的影響

由表8可知：采用堿性常壓加溫氧化—氰化浸出工藝，在高溫作用下硫化礦物發(fā)生氧化反應(yīng)，使金解離暴露。預(yù)處理Na2CO3+CaO用量從(95+45)kg/t降到(75+45)kg/t時，金浸出率變化較小，均高于80 %。若藥劑用量繼續(xù)下降到(65+45)kg/t，金浸出率下降至78.8 %，故選擇Na2CO3+CaO用量(75+45)kg/t較佳。

2.4.2 磨礦細(xì)度

堿性常壓加溫氧化條件：礦樣400 g，其中200 g維持磨礦細(xì)度-74 μm約占80 %，剩余200 g細(xì)磨至-10 μm約占80 %；調(diào)節(jié)礦漿濃度25 %，在80 ℃下加入Na2CO375 kg/t、CaO 45 kg/t，充氣預(yù)氧化24 h。

氰化浸出條件：預(yù)氧化礦漿冷卻后加入氰化鈉浸出24 h，氰化鈉初始質(zhì)量濃度0.5 g/L，氰化過程中不補加氰化鈉；浸出結(jié)束后液固分離。磨礦細(xì)度對金浸出效果的影響見表9。

表9 磨礦細(xì)度對金浸出效果的影響

由表9可知：在磨礦細(xì)度-74 μm約占80 %、Na2CO3+CaO用量為(75+45)kg/t時，金浸出率為73.1 %。相較于磨礦細(xì)度-10 μm約占80 %，在相同的預(yù)處理時間、藥劑用量和溫度下，金浸出率低7.6百分點；說明提高該礦石磨礦細(xì)度，有利于增加金的解離度，從而保證金的浸出指標(biāo)。

3 結(jié) 論

1)某金礦石中有價金屬元素為金，品位為8.61 g/t，其主要以硫化礦物包裹金的形式存在，分布率為55.71 %。礦石中硫化礦物主要是黃鐵礦，少量輝銻礦、閃鋅礦，微量毒砂、黃銅礦；脈石礦物主要有石英、白云石、磷灰石、方解石等。

2)直接采用全泥氰化浸出工藝，金浸出率僅為29.2 %。采用焙燒氧化—細(xì)磨—氰化浸出工藝，在磨礦細(xì)度-10 μm約占80 %條件下，金浸出率為90.8 %，氰化尾渣金品位為0.79 g/t。采用酸性加壓氧化—氰化浸出工藝，金浸出率為97.9 %，氰化尾渣金品位為0.18 g/t。采用堿性常壓加溫氧化—氰化浸出工藝，在磨礦細(xì)度-10 μm約占80 %條件下，金浸出率為80.7 %，氰化尾渣金品位為1.55 g/t。綜合考慮，在保證金浸出率的同時減少設(shè)備投資和藥劑成本，選擇焙燒氧化—細(xì)磨—氰化浸出工藝較優(yōu)。