含銅金氧化礦石回收金銀銅試驗(yàn)研究

孔令強(qiáng)，張 濤，郭建東

(1.山東國(guó)大黃金股份有限公司； 2.山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第六地質(zhì)大隊(duì))

引 言

中國(guó)產(chǎn)金基地山東、河南等省儲(chǔ)藏大量含銅金礦石，長(zhǎng)江中下游地區(qū)的江西、安徽、湖南等銅基地的銅礦石普遍伴生金，含銅金礦石采用氰化工藝進(jìn)行處理，氰化鈉消耗較高，金、銀浸出率低，其中的銅等有價(jià)金屬難以有效回收，氰化尾礦處置困難。因此，該類含銅金礦石在氰化浸出前，必須采用適宜的工藝進(jìn)行預(yù)處理[1-2]，脫除影響金、銀浸出的雜質(zhì)金屬。

某金礦是由地下巖漿涌出地表形成的多金屬硫化礦，經(jīng)長(zhǎng)期風(fēng)化氧化，銅、鉛、鋅等硫化物被氧化為硫酸鹽，礦石含金2.60 g/t、銀116.00 g/t，屬于典型的難處理含銅金礦石。對(duì)于這種礦石的處理回收，科技工作者先后開展了浮選、氰化浸出、浮選+浸出、中溫焙燒+浸出等多種選冶工藝研究，均未取得理想的結(jié)果。

在借鑒處理高銅、鉛氧化礦的“酸預(yù)浸銅”“氨氰法浸金工藝”[3-6]等文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，本文對(duì)國(guó)內(nèi)某金礦含銅金氧化礦石進(jìn)行了酸浸浸銅、銨鹽+環(huán)保提金劑浸出試驗(yàn)研究，以期為該礦石中金、銀、銅的高效綜合回收提供技術(shù)依據(jù)。

1 試驗(yàn)材料與流程

1.1 試驗(yàn)原料

試驗(yàn)礦石樣品為經(jīng)過(guò)6次取樣的混合礦樣，礦石多元素分析結(jié)果見表1，金嵌布狀態(tài)分析結(jié)果見表2，銅物相分析結(jié)果見表3。

表1 礦石多元素分析結(jié)果

表2 金嵌布狀態(tài)分析結(jié)果

表3 銅物相分析結(jié)果

由表1～3可知：礦石中金品位2.60 g/t、銀品位116.00 g/t、銅品位1.34 %，為主要有價(jià)回收金屬元素；83.08 %的金為自然金，碳酸鹽包裹金及硫化礦物包裹金分別占4.62 %和8.84 %，其余為硅酸鹽及其他包裹金。礦石中金屬礦物主要為氧化銅礦物、赤鐵礦，少量黃銅礦、黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦；脈石礦物主要為含二氧化硅的礦物，少量硅酸鹽。礦石中自由氧化銅、結(jié)合氧化銅分別占52.24 %、29.85 %，原生硫化銅、次生硫化銅僅分別占13.43 %、4.48 %。銅的物相特性表明，該礦石采用直接氰化法、浮選法進(jìn)行處理，技術(shù)難度較大。

1.2 試驗(yàn)流程

根據(jù)含銅金氧化礦石性質(zhì)，制定綜合回收試驗(yàn)流程為磨礦、酸浸浸銅、含金酸浸渣浸金。含銅金氧化礦石回收金銀銅試驗(yàn)流程見圖1。

圖1 含銅金氧化礦石回收金銀銅試驗(yàn)流程

1.3 試驗(yàn)原理

1.3.1 酸浸浸銅

氧化銅、氧化鐵礦物與硫酸發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為：

礦石中銅與硫酸發(fā)生反應(yīng)生成硫酸銅，進(jìn)入酸浸液，采用鐵粉置換法或萃取法從酸浸液中回收銅。

1.3.2 銨鹽+環(huán)保提金劑提金

高銅氧化金礦石浸出時(shí)加入銨鹽，在形成可溶性金絡(luò)離子的同時(shí)，生成[Cu(NH3)4]2+，有利于金浸出和銅沉淀形成，減少環(huán)保提金劑的消耗。氨與銀、銅、鉛、鋅等發(fā)生配合反應(yīng)，其中與銀、銅發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)如下：

4[Ag(NH3)2]++4OH-+6H2O，

由于銀與NH3生成配合物，有利于提高銀的浸出效果；銅與NH3配合減少了銅與環(huán)保提金劑中有效絡(luò)離子的反應(yīng)量，降低了環(huán)保提金劑的消耗。

環(huán)保提金劑BK516是一種可替代劇毒氰化鈉的環(huán)保型金礦選礦藥劑，其主要成分包括碳化三聚氰酸鈉、堿性硫脲、堿性聚合鐵、堿和碳酸鹽等，在浸金過(guò)程中，其輔助成分會(huì)產(chǎn)生協(xié)同作用，使氰基可以絡(luò)合、溶解金，進(jìn)而達(dá)到提金的目的。

1.4 試驗(yàn)試劑與方法

試驗(yàn)所用試劑均為分析純，硫酸(工業(yè)級(jí))、碳酸氫銨(工業(yè)級(jí))、石灰(工業(yè)級(jí))、氫氧化鈉(工業(yè)級(jí))、碳酸鈉(工業(yè)級(jí))、環(huán)保提金劑BK516。

試驗(yàn)方法：將礦樣磨至一定粒度，根據(jù)酸浸工藝參數(shù)要求，添加硫酸，控制溫度攪拌浸出一定時(shí)間，過(guò)濾洗滌，獲得含銅酸浸液，然后回收銅；根據(jù)金銀浸出工藝參數(shù)要求，向含金酸浸渣中添加一定用量藥劑，常溫常壓下攪拌一定時(shí)間，浸出渣分析金、銀，計(jì)算金、銀浸出率。

2 結(jié)果與討論

2.1 酸浸浸銅條件試驗(yàn)

2.1.1 磨礦細(xì)度

磨礦可使礦石中的有用礦物與脈石礦物最大限度解離，以提供粒度符合下一工序要求的物料。但是，磨礦過(guò)程是礦物加工中動(dòng)力消耗、金屬材料消耗最大的作業(yè)，因此選擇適宜的磨礦細(xì)度對(duì)保障金屬回收率、磨礦成本、固液分離作業(yè)穩(wěn)定極為重要。考察不同磨礦細(xì)度對(duì)酸浸浸銅指標(biāo)的影響，探索最佳的磨礦細(xì)度。固定試驗(yàn)條件：每次取礦樣1 000 g，硫酸用量50 kg/t，酸浸溫度60 ℃，液固比2 ∶1，酸浸時(shí)間2 h。試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

由表4可知：銅浸出率隨著磨礦細(xì)度的增加而提高，當(dāng)磨礦細(xì)度-0.074 mm占90 %時(shí)，銅浸出率達(dá)到83.73 %；繼續(xù)提高磨礦細(xì)度，銅浸出率提高趨緩。綜合考慮，適宜的磨礦細(xì)度為-0.074 mm占90 %。

2.1.2 硫酸用量

硫酸作為銅礦物中銅的浸出試劑，其用量是銅浸出率高低的重要影響因素，但硫酸用量過(guò)高不僅造成試劑成本高，而且對(duì)后續(xù)提金作業(yè)pH的調(diào)整造成影響，因此考察了硫酸用量對(duì)銅浸出率的影響。固定試驗(yàn)條件：每次取礦樣1 000 g，磨礦細(xì)度-0.074 mm占90 %，酸浸溫度60 ℃，液固比2 ∶1，酸浸時(shí)間2 h。試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 硫酸用量試驗(yàn)結(jié)果

由表5可知：隨著硫酸用量的增加，銅浸出率呈明顯增加趨勢(shì)。當(dāng)硫酸用量為50 kg/t時(shí)，銅浸出率達(dá)到83.73 %；繼續(xù)增加硫酸用量，銅浸出率變化不明顯。綜合考慮，選擇硫酸用量50 kg/t為宜。

2.1.3 酸浸溫度

固定試驗(yàn)條件：每次取礦樣1 000 g，磨礦細(xì)度-0.074 mm 占90 %，硫酸用量50 kg/t，液固比2 ∶1，酸浸時(shí)間2 h。試驗(yàn)結(jié)果見表6。

表6 酸浸溫度試驗(yàn)結(jié)果

由表6可知：隨著酸浸溫度的升高，銅浸出率逐漸增加；但酸浸溫度超過(guò)60 ℃時(shí)，銅浸出率增加不明顯。綜合考慮，選擇酸浸溫度為60 ℃。

2.2 銨鹽+環(huán)保提金劑浸金條件試驗(yàn)

2.2.1 堿性試劑選擇

為保持金、銀浸出過(guò)程浸出液的穩(wěn)定性，降低環(huán)保提金劑的用量，需要添加部分堿，以保持浸出液的堿度，同時(shí)選擇適宜的堿性試劑能夠消除金顆粒表面包裹物，提高金浸出效果。試驗(yàn)主要考察了石灰、氫氧化鈉、碳酸鈉3種堿性試劑作為pH調(diào)整劑時(shí)，對(duì)金、銀浸出率的影響。固定試驗(yàn)條件：每次取酸浸渣樣品1 000 g，液固比2 ∶1，采用堿性試劑調(diào)整礦漿pH值至9.5，碳酸氫銨用量5.0 kg/t，環(huán)保提金劑BK516用量3.0 kg/t，攪拌浸出36 h。試驗(yàn)結(jié)果見表7。

表7 堿性試劑選擇試驗(yàn)結(jié)果

由表7可知:石灰、氫氧化鈉、碳酸鈉作為浸出過(guò)程pH調(diào)整劑，碳酸鈉的金、銀浸出率均較高，氫氧化鈉次之，石灰較差。但是，從試劑用量及綜合經(jīng)濟(jì)成本考慮，選擇氫氧化鈉最為適宜，氫氧化鈉用量為6.0 kg/t。

2.2.2 銨鹽試劑選擇

試驗(yàn)主要探討了碳酸氫銨、氯化銨、硫酸銨3種銨鹽及用量對(duì)金、銀浸出率的影響。固定試驗(yàn)條件：每次取酸浸渣樣品1 000 g，液固比2 ∶1，采用氫氧化鈉調(diào)整礦漿pH值至9.5，添加銨鹽，環(huán)保提金劑BK516用量3.0 kg/t，攪拌浸出36 h。銨鹽試劑選擇試驗(yàn)結(jié)果見表8。

表8 銨鹽試劑選擇試驗(yàn)結(jié)果

由表8可知：碳酸氫銨、氯化銨、硫酸銨作為浸出過(guò)程銨鹽添加劑，金、銀浸出率均高于不添加銨鹽者；隨著各種銨鹽添加量的增加，金、銀浸出率均有所提高；添加碳酸氫銨較氯化銨、硫酸銨效果更佳。碳酸氫銨用量5.0 kg/t時(shí)，金、銀浸出效果均較好；繼續(xù)增加碳酸氫銨用量，金、銀浸出率基本不變。綜合考慮，選擇碳酸氫銨最為適宜，用量為5.0 kg/t。

2.2.3 環(huán)保提金劑BK516用量

固定試驗(yàn)條件：每次取酸浸渣樣品1 000 g，液固比2 ∶1，采用氫氧化鈉調(diào)整礦漿pH值至9.5，氫氧化鈉用量6.0 kg/t，碳酸氫銨用量5.0 kg/t，環(huán)保提金劑BK516用量為變量，攪拌浸出36 h。環(huán)保提金劑BK516用量試驗(yàn)結(jié)果見表9。

由表9可知：隨著環(huán)保提金劑BK516用量的增加，金、銀浸出率均呈逐步提升趨勢(shì)。當(dāng)BK516用量為3.0 kg/t時(shí)，金、銀浸出率分別達(dá)到88.85 %、82.58 %；繼續(xù)增加BK516用量，金、銀浸出率提升趨緩。綜合考慮，選擇BK516用量為3.0 kg/t。

表9 環(huán)保提金劑BK516用量試驗(yàn)結(jié)果

2.2.4 浸出時(shí)間

固定試驗(yàn)條件：每次取酸浸渣樣品1 000 g，液固比2 ∶1，氫氧化鈉用量6.0 kg/t，碳酸氫銨用量5.0 kg/t，環(huán)保提金劑BK516用量3.0 kg/t，浸出時(shí)間為變量。浸出時(shí)間試驗(yàn)結(jié)果見表10。

表10 浸出時(shí)間試驗(yàn)結(jié)果

由表10可知：浸出時(shí)間是影響金、銀浸出效果的重要因素之一，隨著浸出時(shí)間的延長(zhǎng)，浸渣金、銀品位逐漸降低，金、銀浸出率逐漸提高。當(dāng)浸出時(shí)間為36 h 時(shí)，浸渣金、銀品位分別為0.32 g/t、22.30 g/t；繼續(xù)延長(zhǎng)浸出時(shí)間，金、銀浸出率變化不明顯。綜合考慮，選擇浸出時(shí)間為36 h。

2.3 綜合條件試驗(yàn)

酸浸試驗(yàn)條件：每次取礦樣1 000 g，磨礦細(xì)度-0.074 mm 占90 %，硫酸用量50 kg/t，液固比2 ∶1，酸浸溫度60 ℃，酸浸時(shí)間2 h。

銨鹽+環(huán)保提金劑浸金試驗(yàn)條件：液固比2 ∶1，氫氧化鈉用量6.0 kg/t，碳酸氫銨用量5.0 kg/t，環(huán)保提金劑BK516用量3.0 kg/t，攪拌浸出36 h。綜合條件下進(jìn)行3組平行試驗(yàn)，結(jié)果見表11。

表11 綜合條件試驗(yàn)結(jié)果

由表11可知:綜合條件下，3組平行試驗(yàn)指標(biāo)較好，酸浸渣平均含銅0.24 %，銅平均浸出率為83.77 %；浸渣金、銀平均品位分別為0.32 g/t、22.30 g/t，金、銀平均浸出率分別為88.85 %、82.59 %。

3 結(jié) 論

1)某含銅金氧化礦石采用酸浸浸銅、銨鹽+環(huán)保提金劑浸出工藝，即磨礦、加熱酸浸浸銅、酸浸渣銨鹽+環(huán)保提金劑BK516浸出金銀，技術(shù)上是可行的。

2)含銅金氧化礦石在磨礦細(xì)度-0.074 mm占90 %，硫酸用量50 kg/t，液固比2 ∶1，酸浸溫度60 ℃，酸浸時(shí)間2 h條件下，銅平均浸出率達(dá)到83.77 %。

3)含金銀酸浸渣在液固比2 ∶1，氫氧化鈉用量6.0 kg/t，碳酸氫銨用量5.0 kg/t，環(huán)保提金劑BK516用量3.0 kg/t，攪拌浸出36 h的條件下，浸渣金、銀平均品位分別為0.32 g/t、22.30 g/t，金、銀平均浸出率分別為88.85 %、82.59 %。研究結(jié)果為類似含銅金氧化礦石綜合回收金、銀、銅等有價(jià)金屬提供了有益借鑒。