某高砷高硫重砂礦選冶聯(lián)合綜合回收金的試驗研究

胡詩彤, 陳 宇, 劉立新, 周 健, 陳建福, 吳為榮

(江西三和金業(yè)有限公司, 江西 德興 334200)

湖南某高砷高硫重砂礦為在金礦選礦過程中產(chǎn)生于粗磨條件下離心選礦后尾礦,其金含量高達約600 g/t,砷含量13%左右,硫含量30%左右,屬于難處理礦石。 該高砷高硫重砂礦的特點是部分金礦物與含砷硫礦物伴生,金往往以微細粒包裹體形式分布在毒砂中,或金與毒砂共生[1-5]。 該重砂礦使用常規(guī)的單一冶煉方法,由于硫化物、砷化物將部分金包裹,使其直接浸出率很低,很難獲得較高的金回收指標,且該礦物金品位較高,常規(guī)冶煉方法存在藥劑消耗量偏高、冶煉作業(yè)成本偏高等情況。 針對該礦中金的賦存特點,通過擦洗磨礦提高該重砂中有用礦物的連生體解離度,有利于后續(xù)的高品位重砂礦搖床預選回收,從而降低冶煉作業(yè)成本。 搖床尾礦在細菌氧化的過程中,砷、硫從礦石中進入液體,實現(xiàn)降低As、S 的含量,去除載金礦物對金的包裹,提高金的浸出率。 本研究開展了選冶聯(lián)合回收金的試驗研究,取得了較好的試驗指標,實現(xiàn)了難處理金礦的高效回收。

1 樣品性質(zhì)及礦物學特征

重砂礦化學多元素分析結(jié)果見表1,金化學物相分析結(jié)果見表2,團礦片鏡下金礦物特征見圖1。

圖1 團礦片鏡下金礦物特征Fig.1 Characteristics of gold minerals under microscope in lump ore

表1 重砂礦化學多元素分析結(jié)果(質(zhì)量分數(shù))Table 1 Results of chemical multi-element analysis of heavy placer (mass fraction) %

表2 重砂礦金物相分析結(jié)果Table 2 Results of gold phase analysis of heavy placer

2 試驗試劑和儀器

培養(yǎng)基:磷酸二氫鉀,相對分子質(zhì)量174.17,分析純,來自國藥化學試劑有限公司;硫酸銨,相對分子質(zhì)量132.14,分析純,來自國藥化學試劑有限公司。

調(diào)整劑:濃硫酸,相對分子質(zhì)量98.078,質(zhì)量分數(shù)95% ～98%,分析純,來自北京化工廠。

儀器:LY(N) - 2100 × 1050 型重選搖床,XMQ240 ×90 錐形球磨機,18L 生物氧化槽,XTLZ-260/260 多用真空過濾機,XJT 1.5-5L 浸出攪拌機,XC-600 三頻超聲波攪拌罐,BK6000 生物顯微鏡,FE28-StandardPH 計,ULTIMA-DV5300 電感耦合等離子,Dmax-2000 型X 射線衍射儀,InPro6860i 光學溶解氧傳感器,血細胞計數(shù)板,ALl04 型電子天平,SH-SYS-C864 溫控翻轉(zhuǎn)式振蕩器,DHG-7-3BS 不銹鋼干燥箱,等。

3 工藝流程和原理

該重砂含有部分顆粒粒徑較大的自然金礦物,在擦洗磨礦處理后,通過“一粗一精”重選工藝可將大顆粒自然金礦物充分回收,得到高品位金精礦;粗選尾礦和精選尾礦合并作為低品位精礦,再磨后采用生物氧化預處理工藝, 在磨礦細度-0.045 mm93%,給礦濃度10%,溶氧量3.5 mg/L,生物氧化9 d 條件下,獲得脫硫、脫砷后的含金氧化渣,進一步采用氰化炭浸提金工藝,最終獲得高品位載金炭。

在已有的條件試驗基礎(chǔ)上進行了工藝流程試驗,試驗流程如圖2 所示。

圖2 工藝流程Fig.2 The recommended process flow chart

該高砷高硫重砂礦經(jīng)磨礦解離,搖床重選預先回收大部分金屬后,搖床尾礦中部分金仍被砷、硫化物包裹,再磨解離后采用生物氧化預處理工藝,該工藝是在細菌的作用下分解載金礦物,使金暴露出來,大幅提高金的氰化浸出率。 本次研究采用的菌種為需氧礦質(zhì)化能自養(yǎng)菌,主要為氧化亞鐵硫桿菌(Thiobacillus ferrooxidans)、氧化硫硫桿菌(Thiobacillus thiooxidans)、氧化亞鐵微螺旋菌(Leptospirillum ferrooxidans)。

生物氧化主要反應見式(1) ～(4)。

由以上反應看出:在細菌作用下包裹金的砷、硫礦物被氧化生成Fe2(SO4)3、FeSO4、H3AsO4、H2SO4等產(chǎn)物,進入液相體系,使金暴露出來,大幅提高金的回收率。

4 試驗結(jié)果與討論

4.1 重砂礦搖床重選試驗

由原礦多元素分析結(jié)果可知,該礦石中脈石礦物為石英等硅酸鹽礦物,與自然金、金屬砷硫化礦密度差異較大, 可考慮重選工藝回收,并通過控制磨礦的細度,提高砷鐵礦、黃鐵礦等的單體解離度以提高精礦品位[6],搖床粗選精礦進一步精選,使其滿足直接冶煉需求。 不同磨礦細度下?lián)u床回收試驗結(jié)果見表3。

表3 磨礦細度條件試驗結(jié)果Table 3 Grinding fineness condition test results

對比表3 試驗結(jié)果可看出,隨著磨礦細度的增大,重選產(chǎn)出的高品位金精礦中金品位逐步提高,在磨礦細度為-0.074 mm 占82.03%時,獲得高品位精礦金品位達350 428.3 g/t, 搖床精礦作業(yè)回收率高達77.74%,再增大磨礦細度時,雖然精礦金品位略有上升,但精礦回收率顯著降低,所以磨礦最適細度推薦為-0.074 mm 占82.03%。

搖床精礦產(chǎn)品實體鏡下檢測到的金礦物特征見圖3,其形態(tài)多為角粒狀、尖角粒狀、板片狀等,多數(shù)金粒表面清潔、無污染雜質(zhì),可以直接冶煉回收。

圖3 實體鏡下金礦物特征Fig.3 Solid microscopic characteristics of gold minerals

4.2 搖床尾礦再磨浸出試驗

為促進金表面的充分暴露,進一步提高搖床尾礦冶煉回收率,需對搖床尾礦進行再磨后浸出作業(yè),再磨細度條件試驗結(jié)果見表4。

表4 再磨浸出試驗結(jié)果Table 4 Regrinding leaching test results

對比表4 試驗結(jié)果可知,隨著磨礦細度的增大,金氰化作業(yè)回收率有所提高,磨礦細度-0.045 mm含量占93.06%時,再增大磨礦細度時,金回收率提高不明顯,且在充分磨礦解離情況下,金直接氰化作業(yè)回收率只有71.56%,直接氰化回收率指標偏低。從搖床尾礦磨制團礦片高倍鏡下檢測金礦物與黃鐵礦嵌存關(guān)系特征(圖4)進一步證實,部分金仍被黃鐵礦、毒砂等包裹,導致金直接氰化回收率偏低,下一步可采用生物氧化預處理工藝脫硫脫砷[7-8]。

圖4 金礦物中金嵌存在黃鐵礦空洞中Fig.4 Gold mineral embedded in a pyrite cavity

4.3 搖床尾礦生物氧化條件試驗

對再磨的搖床尾礦開展生物氧化試驗,試驗所用細菌為江西三和金業(yè)有限公司生產(chǎn)現(xiàn)場生物菌種。 稱取一定量的搖床尾礦和培養(yǎng)基,加入到8 L生物氧化攪拌槽中,供風攪拌,維持礦漿溫度為47 ℃,加礦后每隔24 h 測定菌液Eh值、固相砷、硫含量。

4.3.1 礦漿濃度對砷、硫脫除效果的影響

生物氧化條件:添加培養(yǎng)基5 kg/t, 調(diào)節(jié)礦漿初始pH 值為1.5,溶氧量為3 mg/L。連續(xù)機械攪拌氧化8 d 后結(jié)束氧化試驗, 不同礦漿濃度試驗結(jié)果見圖5。 由圖5 結(jié)果可知,在生物氧化過程其他條件相同的情況下,礦漿濃度越低,細菌氧化的效果越好,這是由于礦漿濃度增大使細菌生長的對數(shù)期變化得不明顯[9]。 在礦漿濃度10%情況下,砷的氧化率為97.58%, 硫氧化率為90.42%,砷、硫脫除效果較好。

圖5 礦漿濃度試驗結(jié)果Fig.5 Slurry concentrvte test results

4.3.2 溶解氧對砷、硫脫除效果的影響

溶解氧試驗的氧化條件:添加培養(yǎng)基5 kg/t, 調(diào)節(jié)礦漿初始pH 值1.5, 礦漿濃度10%。 連續(xù)機械攪拌氧化8 d 后結(jié)束氧化試驗,不同供氧量試驗結(jié)果見圖6。

圖6 溶解氧試驗結(jié)果Fig.6 Dissolved oxygen test results

由圖6 結(jié)果可知,在生物氧化過程其他條件相同的條件下,隨著供氧濃度的增加, As、S 氧化率逐漸升高,當溶解氧濃度達到3.5 mg/L 時,繼續(xù)增加溶解氧濃度,As、S 氧化率均無明顯提高,因此該搖床尾礦生物氧化合適供氧量為3.5 mg/L。

4.3.3 氧化時間對砷、硫脫除效果的影響

氧化時間試驗條件:添加培養(yǎng)基5 kg/t, 調(diào)節(jié)礦漿初始 pH 值1.5, 礦漿濃度10%, 供氧量3.5 mg/L。連續(xù)機械攪拌氧化,不同氧化時間的試驗結(jié)果見圖7。 由圖7 結(jié)果可知,隨著氧化時間的延長,As、S 氧化率逐步提升,當氧化時間達到8 d 之后,繼續(xù)延長氧化時間,As 氧化率無明顯提高,但S氧化率仍上升明顯,氧化9 d 后,As、S 氧化率趨于平穩(wěn),因此該搖床尾礦的生物氧化合適時間為9 d。

圖7 氧化時間試驗結(jié)果Fig.7 Results of oxidation time test

4.4 優(yōu)化工藝試驗指標

在較佳工藝條件下進行試驗,所得結(jié)果見表5。

表5 優(yōu)化工藝試驗指標Table 5 The recommended process test results

由表5 指標可看出,采用推薦工藝處理某金礦產(chǎn)出的高砷高硫重砂礦,獲得高品位精礦金品位達350 428.3 g/t,該礦可直接冶煉預先回收;搖床尾礦再磨后采用生物氧化工藝脫硫脫砷后進一步氰化浸出,氧化液損失率只有0.04%,尾渣和尾液總損失率只有0.55%,經(jīng)搖床重選+生物氧化+氰化炭浸流程金總回收率高達99.42%。

5 結(jié)論

1)該高砷高硫重砂礦中金主要以自然金存在,通過磨礦+搖床重選的方式可將自然金充分回收,獲得含金35%高品位金精礦,可以直接冶煉預選回收。

2)研究表明,搖床尾礦再磨后氰化浸出回收率偏低,采用生物氧化預處理工藝,在給礦濃度10%、溶氧量3.5 mg/L、生物氧化9 d 條件下,砷氧化率高達98.52%,硫氧化率高達94.29%。

3)脫硫脫砷后搖床尾礦進一步氰化浸出,尾渣和尾液總損失率僅為0.55%,重砂礦搖床重選+生物氧化+氰化炭浸流程金總回收率高達99.42%,該研究可為高砷高硫重砂礦的金回收提供技術(shù)參考。