強(qiáng)化氰化在線浸出反應(yīng)器在塞吉羅拉金礦的應(yīng)用

翟慶祥，李 帥，龍松清，馬嘉鶴，彭靖媛

(1.北方國(guó)際合作股份有限公司，北京 100040；2.中國(guó)兵器工業(yè)集團(tuán)有限公司，北京 100821)

0 引 言

在金礦行業(yè)，重選與常見(jiàn)的炭漿法或炭浸法配套已成為處理高品位金礦的典型工藝。這一工藝在北美地區(qū)、西非地區(qū)、南非和澳大利亞得到了廣泛的應(yīng)用。通常而言，重選金精礦的品位高達(dá)5 000～20 000 g/t，約占選廠給料產(chǎn)率的0.03 %[1]，具有量少品位高的特點(diǎn)。對(duì)這一部分高品質(zhì)產(chǎn)品的處理，常規(guī)方法有混汞法和第二段重選法等，但處理效果不盡如人意。

混汞法是一種古老的提金工藝，簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，適用于粗粒單體金的回收。但混汞法存在嚴(yán)重的安全和環(huán)保問(wèn)題，已被大多數(shù)選廠摒棄。第二段重選法通常使用搖床作為精選設(shè)備，搖床作為一種低效的選別設(shè)備，其回收率難以保證，且搖床床面開(kāi)闊，存在著較大的金精礦遺失風(fēng)險(xiǎn)。

強(qiáng)化氰化工藝作為一種新興的技術(shù)，自1997年由澳大利亞Gekko公司發(fā)明以來(lái)，在處理由尼爾森選礦機(jī)或法爾肯選礦機(jī)產(chǎn)出的重選金精礦方面表現(xiàn)上佳，獲得了很高的回收率[1]。文章即對(duì)強(qiáng)化氰化工藝及在線浸出反應(yīng)器進(jìn)行詳細(xì)介紹，并結(jié)合塞吉羅拉金礦的實(shí)際應(yīng)用對(duì)其使用效果進(jìn)行說(shuō)明。

1 強(qiáng)化氰化工藝的特點(diǎn)

1.1 重選作業(yè)的金回收率

強(qiáng)化氰化工藝穩(wěn)定可靠，對(duì)重選金精礦的有效回收率一般超過(guò)95 %，通常在98 %以上，遠(yuǎn)高于普通搖床設(shè)備30 %～60 %的回收率。研究表明，當(dāng)搖床尾礦返回到選礦回路中時(shí)，精礦多次返回?fù)u床選別，此時(shí)旋流器溢流品位異常提高，使金從浸出回路中損失到尾礦中[1]。此外，強(qiáng)化氰化工藝的貴液可以轉(zhuǎn)移到電積車間的電積槽或者炭吸附工段進(jìn)行處理，浸渣返回磨礦流程，整個(gè)強(qiáng)化氰化工序產(chǎn)品不直接外排，不存在降低金回收率的風(fēng)險(xiǎn)。

1.2 氰化浸出原理明晰

金的氰化化學(xué)反應(yīng)的原理早已查明，這為采取措施加速該氰化反應(yīng)奠定了理論基礎(chǔ)。經(jīng)典的氰化化學(xué)反應(yīng)如下：

在該氰化反應(yīng)中，氧是必不可少的參與要素。氧的供應(yīng)可以通過(guò)空氣、氧化劑或制氧設(shè)備等實(shí)現(xiàn)。強(qiáng)化氰化工藝一般選用氧化劑作為供氧來(lái)源，通常用次氯酸鈉作為固體氧化劑，過(guò)氧化氫作為液體氧化劑。在配套條件良好時(shí)，也可使用氧氣直接供氧。強(qiáng)化氰化工藝條件下的氧濃度在15×10-6，為常規(guī)氰化工藝的2倍。

強(qiáng)化氰化工藝的另一個(gè)關(guān)鍵因素是控制氰化物的濃度。傳統(tǒng)的炭漿法/炭浸法控制氰化物濃度在500 ppm水平上，而強(qiáng)化氰化條件下對(duì)于氰化物的濃度要求為20 000 ppm，約相當(dāng)于傳統(tǒng)氰化法的40倍，這極大地加快了金溶解速率。有研究表明，強(qiáng)化氰化條件下的金溶解速率約相當(dāng)于傳統(tǒng)氰化法的10 000倍[1]。

1.3 安保因素

黃金是一個(gè)特殊的行業(yè)，因其較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值備受關(guān)注，尤其是在西非等政治動(dòng)蕩、治安環(huán)境較差的地區(qū)。強(qiáng)化氰化工藝是在浸出條件嚴(yán)格的反應(yīng)器中進(jìn)行的，所有給礦、給藥、反應(yīng)過(guò)程、產(chǎn)品排放等均可在高度自動(dòng)控制的條件下實(shí)現(xiàn)，這可以切斷人為接觸重選精礦或貴液的渠道，保障產(chǎn)品安全。

1.4 能提早實(shí)現(xiàn)應(yīng)收早收

強(qiáng)化氰化工藝的另一個(gè)特點(diǎn)是能提早將流程中的重選可回收金(GRG)回收，降低了這部分金在后續(xù)流程中損失的風(fēng)險(xiǎn)。此外，對(duì)于采用強(qiáng)化氰化工藝的選廠，通常在試生產(chǎn)2～3天后即可有金產(chǎn)品進(jìn)行冶煉，相較于常規(guī)炭漿法/炭浸法10～15天的金錠產(chǎn)出周期，強(qiáng)化氰化工藝對(duì)企業(yè)及早建成投產(chǎn)以及環(huán)節(jié)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)現(xiàn)金流大有裨益。

2 強(qiáng)化氰化在線浸出反應(yīng)器

強(qiáng)化氰化工藝自1997年問(wèn)世以來(lái)，依托于澳大利亞Gekko公司和Consep公司分別自研的在線浸出反應(yīng)器在世界各地得到了廣泛的應(yīng)用，已累計(jì)安裝并成功運(yùn)行數(shù)百臺(tái)套。Gekko系列反應(yīng)器和Consep系列反應(yīng)器在原理設(shè)計(jì)上并無(wú)差別，均是通過(guò)加大藥劑用量、改善供氧條件，以及增大固液作用面積提高金的回收率，在具體實(shí)現(xiàn)手段上各有特點(diǎn)。

2.1 核心部件

Gekko系列在線浸出反應(yīng)器以半沉沒(méi)床方式操作。其核心是一個(gè)旋轉(zhuǎn)介質(zhì)鼓，將重選金精礦給入部分密封的旋轉(zhuǎn)介質(zhì)鼓中至溢流水平面以下。利用反應(yīng)鼓的旋轉(zhuǎn)保證含有藥劑的溶液以比較大的流量通過(guò)鼓循環(huán)，從而保證供給固定量的氰化物和氧氣，與試驗(yàn)室常用的滾瓶類似。

Consep系列在線浸出反應(yīng)器的核心是一個(gè)升流式流化床反應(yīng)器，通過(guò)上升溶液流促進(jìn)固體和液體的接觸和反應(yīng)，從而在沒(méi)有機(jī)械攪拌的前提下得到較好的反應(yīng)效果。

2.2 處理能力

Gekko和Consep 2個(gè)系列的在線浸出反應(yīng)器均有間斷式和連續(xù)式2種型式。前者處理精礦量較少、品位較高的金精礦，后者主要用于給礦量較大的工況。2個(gè)系列的在線浸出反應(yīng)器規(guī)格基本覆蓋從小型試驗(yàn)室需求到大型礦山生產(chǎn)等各種規(guī)模的工況。

Gekko系列在線浸出反應(yīng)器有七種規(guī)格，分別對(duì)應(yīng)不同的處理能力，詳見(jiàn)表1。

表1 Gekko系列在線浸出反應(yīng)器規(guī)格Tab.1 Specifications of Gekko series online leaching reactors

Consep系列在線浸出反應(yīng)器有八種規(guī)格，分別對(duì)應(yīng)不同的處理能力，詳見(jiàn)表2。

表2 Consep系列在線浸出反應(yīng)器規(guī)格Tab.2 Specifications of Consep series online leaching reactors

2.3 選用原則

重選可回收金(GRG)是金礦中較易回收的部分，采用重選分離能快速生成貴金屬精礦，經(jīng)過(guò)處理后可直接出售給精煉廠，使得礦山企業(yè)付款條件更好、回款更快、現(xiàn)金流更及時(shí)。在重選可回收金(GRG)比例超過(guò)20 %時(shí)即可考慮采用強(qiáng)化氰化在線浸出反應(yīng)器，某些重選可回收金(GRG)比例超過(guò)80 %時(shí)，采用強(qiáng)化氰化在線反應(yīng)器的優(yōu)勢(shì)更為明顯，在礦山生產(chǎn)初期可以為企業(yè)提供較大現(xiàn)金流。

3 在線浸出反應(yīng)器在塞吉羅拉金礦的應(yīng)用

塞吉羅拉金礦位于尼日利亞，是該國(guó)第一座現(xiàn)代化大型金礦，設(shè)計(jì)年采選規(guī)模100萬(wàn)t。試驗(yàn)單位的分析測(cè)試結(jié)果表明，該礦山中的重選可回收金(GRG)含量為43 %，因此，在工藝流程設(shè)計(jì)中，選用了Consep系列CS1000型間斷式在線浸出反應(yīng)器用于處理重選金精礦，詳見(jiàn)圖1。該反應(yīng)器用于處理尼爾森選礦機(jī)的精礦，貴液轉(zhuǎn)移到電積車間的電積槽中處理，尾渣泵送返回磨礦流程。

圖1 Consep CS1000型間斷式在線浸出反應(yīng)器在塞吉羅拉金礦的應(yīng)用Fig.1 Application of the Consep CS1000 intermittent online leaching reactor in the Sergillo Gold Mine

Consep CS1000型在線浸出反應(yīng)器的現(xiàn)場(chǎng)控制操作條件為氰化物濃度2 %，氫氧化鈉濃度1 %，供氧采用固體次氯酸鈉直接添加的方式實(shí)現(xiàn)。在給礦重選金精礦品位3 000 g/t條件下，通過(guò)18 h的強(qiáng)化氰化浸出，最終浸渣的品位<40 g/t，金的工序回收率超過(guò)98 %，生產(chǎn)指標(biāo)十分理想。

該反應(yīng)器現(xiàn)場(chǎng)每天可處理960 kg尼爾森選礦機(jī)精礦，給礦量可通過(guò)改變旋流子的個(gè)數(shù)靈活調(diào)整。

4 結(jié) 語(yǔ)

強(qiáng)化氰化在線浸出反應(yīng)器處理重選金精礦可以大幅度提高金的綜合回收率，尤其是在處理尼爾森選礦機(jī)、法爾肯選礦機(jī)以及在線旋轉(zhuǎn)選礦機(jī)精礦方面經(jīng)濟(jì)且高效。相對(duì)于傳統(tǒng)選別手段，該型設(shè)備浸出率更高，勞動(dòng)強(qiáng)度極低，安全可靠。

塞吉羅拉金礦的現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)指標(biāo)已經(jīng)證實(shí)，僅需使用常用的浸出藥劑，強(qiáng)化氰化工藝的金回收率可以達(dá)到98 %以上。與離心選礦機(jī)等重選設(shè)備配套聯(lián)用后，強(qiáng)化氰化回路處理量靈活，回收率可靠，給料中金的品位波動(dòng)對(duì)浸出效果的影響很小，具有較高的使用和推廣價(jià)值。