某難處理金礦加壓氧化提金試驗(yàn)研究

摘要：難處理金礦占世界金礦總資源量的三分之二左右，在可以預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，金、銀等貴金屬的獲取將依賴(lài)于難處理礦石的開(kāi)采及提取。隨著新質(zhì)生產(chǎn)力概念的提出，傳統(tǒng)冶金行業(yè)需要開(kāi)發(fā)更加高效的工藝進(jìn)行生產(chǎn)。對(duì)某難處理金礦進(jìn)行礦物性質(zhì)分析，以及直接浸金試驗(yàn)與加壓氧化預(yù)處理后浸金試驗(yàn)。直接浸金試驗(yàn)研究了磨礦細(xì)度、浸金藥劑種類(lèi)、反應(yīng)時(shí)間等因素的影響，在最佳試驗(yàn)條件下金浸出率為48.27%;加壓氧化預(yù)處理后浸金試驗(yàn)研究了加壓氧化過(guò)程中體系、溫度、酸耗及停留時(shí)間等因素的影響，得到最佳預(yù)處理?xiàng)l件為濃硫酸介質(zhì)，添加量180 kg/t，反應(yīng)溫度260℃，氧分壓0.3 MPa，總壓力5.0 MPa，釜內(nèi)停留時(shí)間2.5h，礦漿濃度40%，獲得金浸出率為84.06%，為難處理金礦浸金提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞：難處理；金礦；加壓氧化；預(yù)處理；浸出率；新質(zhì)生產(chǎn)力；最佳條件

中圖分類(lèi)號(hào)：TF831文章編號(hào)：1001-1277（2025）01-0030-07

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A doi：10.11792/hj20250106

引言

黃金作為國(guó)家戰(zhàn)略性資源，不僅在電子通信行業(yè)、首飾行業(yè)中起著舉足輕重的作用，更在世界各國(guó)作為特殊貨幣進(jìn)行儲(chǔ)存。2023年，中國(guó)生產(chǎn)黃金519.29t，其中，國(guó)內(nèi)原料黃金產(chǎn)量為375.16t，自2007年以來(lái)連續(xù)16年位居世界第一1。世界上的易處理金礦由于不斷開(kāi)采，其金資源量正在不斷減少，難處理金礦成為主要金礦資源。難處理金礦占世界金礦總資源量的三分之二左右2，在可以預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，金、銀等貴金屬的獲取將依賴(lài)于難處理礦石的開(kāi)采及提取。隨著新質(zhì)生產(chǎn)力概念的提出，黃金提煉行業(yè)要擺脫對(duì)傳統(tǒng)生產(chǎn)力的依賴(lài)，將目光投向之前無(wú)法解決的艱難課題，創(chuàng)新高效能地發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力，以難處理金礦作為目標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)研究并開(kāi)發(fā)新的工業(yè)生產(chǎn)工藝，從而提高難處理金礦的金回收率。

難處理金礦一般指采用直接浸出工藝難以有效提取礦物中金的金礦，即使用傳統(tǒng)浸出工藝浸出金時(shí)，金浸出率低于80%的金礦2，導(dǎo)致難以直接浸出的原因?yàn)榈V石中金被毒砂或黃鐵礦包裹3、浸出過(guò)程中二次產(chǎn)物再次包裹金、碳質(zhì)的存在及與其他難溶礦物連生6。為了更加高效提取難處理金礦中的金，提出了針對(duì)性的工藝以達(dá)到打開(kāi)金包裹及降低其他雜質(zhì)元素對(duì)浸金過(guò)程的負(fù)面影響，這些工藝包括焙燒、焙燒酸浸、生物氧化及加壓氧化13。對(duì)于難處理金礦，使用傳統(tǒng)處理方法，其金浸出率只有60%4，康健等5針對(duì)難處理金礦采用堿性加壓預(yù)氧化—氰化浸出工藝，最終獲得了64.15%的金浸出率。加壓氧化法是在有氧高溫高壓條件下，加入堿或酸分解含硫、砷的礦物，使金暴露，有利于后續(xù)浸出，從而達(dá)到提高金浸出率的目的，可分為堿性加壓氧化法和酸性加壓氧化法。相比其他預(yù)處理方法，加壓氧化法具有反應(yīng)速度快、對(duì)空氣無(wú)污染、硫砷等有害元素脫除率高等顯著優(yōu)點(diǎn)72。黃金的提取是從自然界獲取高價(jià)值金屬最直接的手段之一，在中國(guó)已經(jīng)有數(shù)千年的歷史。隨著時(shí)代的發(fā)展，在黃金提取領(lǐng)域引入新質(zhì)生產(chǎn)力的概念可以通過(guò)科技創(chuàng)新、信息化和智能化手段，提升黃金提取的效率和質(zhì)量。近年來(lái)，隨著易浸金礦資源的枯竭，對(duì)難處理金礦的研究也在不斷發(fā)展，但面臨著浸出率低及環(huán)境污染嚴(yán)重等問(wèn)題，新質(zhì)生產(chǎn)力通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)生產(chǎn)力的突破，結(jié)合科技創(chuàng)新，可以提高生產(chǎn)效率并實(shí)現(xiàn)綠色冶金。在黃金提取領(lǐng)域還需對(duì)新科技創(chuàng)新進(jìn)行系統(tǒng)性研究。

通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)某難處理金礦性質(zhì)的研究，認(rèn)為其金浸出率較低的原因是礦石中存在嚴(yán)重的礦物包裹和雜質(zhì)礦物連生，本文通過(guò)加壓氧化預(yù)處理有效解決了礦物包裹問(wèn)題，大幅提高了金回收率。

1試驗(yàn)原料

試驗(yàn)原料來(lái)自中國(guó)西部地區(qū)的某難處理金礦，對(duì)礦石進(jìn)行化學(xué)成分分析，結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1可知：礦石中金品位為2.49g/t，銀品位為2.54g/t。礦石中硫品位為4.06%，砷品位為0.1%，鐵品位為3.7%，這3種元素可能形成毒砂或者黃鐵礦，這2種礦物會(huì)嚴(yán)重阻礙氰化浸出過(guò)程。礦石中硅品位高達(dá)48.73%，被大量SiO?包裹的金元素難以參與到氰化浸出過(guò)程中。

為了分析礦石的礦物組成及金的分布狀態(tài)，利用X射線衍射儀（XRD）及掃描電鏡（SEM）對(duì)礦物進(jìn)行分析，XRD分析結(jié)果見(jiàn)圖1，掃描電鏡鏡下圖片見(jiàn)圖2，能譜圖見(jiàn)圖3，能譜元素面分布見(jiàn)圖4，能譜分析結(jié)果見(jiàn)表2。

由圖1可知：礦石中主要礦物為SiO?，伴生少量的Al?（OH）??（CO?）?H?O（水碳鋁石）、FeS及FeAsS。其中，F(xiàn)eS及FeAsS的峰值較小，表明FeS及FeAsS含量較低。由圖2～4、表2可知：經(jīng)過(guò)破碎的礦石結(jié)構(gòu)光滑，主要組成元素為Si、0，夾雜少量S、Al及Fe，與XRD分析結(jié)果一致。礦石中存在大量SiO?相，F(xiàn)eS賦存在SiO?基底中或者單獨(dú)存在，鋁氧化物單獨(dú)存在于礦石中。

金物相分析結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知：礦石中大部分金存在于單體金+連生金中，鐵等氧化物和硫化物包裹金占比為24.10%。

2直接浸金試驗(yàn)研究

2.1試驗(yàn)方法

將破碎、磨礦后的原礦制成礦漿，加入石灰乳液調(diào)節(jié)其pH至適當(dāng)水平，混合浸金藥劑。控制反應(yīng)時(shí)間，完成浸金過(guò)程后，進(jìn)行固液分離，對(duì)殘?jiān)M(jìn)行洗滌、烘干、稱(chēng)量，并分析其中的金含量，計(jì)算金浸出率。

2.2結(jié)果與討論

2.2.1磨礦細(xì)度對(duì)金浸出率的影響

試驗(yàn)條件：磨礦細(xì)度-0.038 mm占比分別為44.29%、51.31%、69.19%、76.08%和90.00%，液固比3：2，pH值11.5，浸金藥劑A，藥劑用量6kg/t，反應(yīng)時(shí)間48 h。磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

由表4可知：隨著磨礦細(xì)度逐漸提高，金浸出率緩慢上升并趨于穩(wěn)定。這主要是因?yàn)槟サV細(xì)度的增加釋放了原本被礦物包裹的金，使金更好地與浸金劑發(fā)生反應(yīng)，從而促進(jìn)了金的浸出過(guò)程。在磨礦細(xì)度-0.038 mm占比76.08%時(shí)，金浸出率達(dá)到最高值，為48.27%。因此，確定磨礦細(xì)度為-0.038 mm占比76.08%。

2.2.2浸金藥劑種類(lèi)對(duì)金浸出率的影響

試驗(yàn)條件：磨礦細(xì)度-0.038 mm占比7 6.0 8%，液固比3：2，pH值11.5，浸金藥劑分別為A、B、C、D，藥劑用量6 kg/t，反應(yīng)時(shí)間48 h。浸金藥劑種類(lèi)試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

由表5可知：金浸出率受浸金藥劑種類(lèi)變化影響較小，均維持在48%左右，后續(xù)試驗(yàn)繼續(xù)使用A浸金藥劑。

2.2.3反應(yīng)時(shí)間對(duì)金浸出率的影響

試驗(yàn)條件：磨礦細(xì)度-0.038 mm占比76.08%，液固比3：2，pH值11.5，浸金藥劑A，藥劑用量6 kg/t，反應(yīng)時(shí)間24 h、48 h、72 h。反應(yīng)時(shí)間試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

由表6可知：金浸出率受反應(yīng)時(shí)間的影響較大，隨著反應(yīng)時(shí)間增加，金浸出率隨之上升；當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為48 h時(shí)，金浸出率達(dá)到48.27%;當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為72 h時(shí)，金浸出率僅比反應(yīng)時(shí)間48 h時(shí)提高了0.19百分點(diǎn)。因此，確定最佳反應(yīng)時(shí)間為48 h。

2.2.4物相分析

對(duì)最佳試驗(yàn)條件下的浸出渣進(jìn)行物相分析，并與原礦浸出渣物相進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)表7。

由表7可知：直接浸金過(guò)程中包裹金很難被浸出，主要是單體金和連生金被浸出，占總浸出金的72%。造成金浸出率偏低的原因：一方面，仍有大量的單體金和連生金未被浸出，可能是由于這部分金雖然沒(méi)有形成物相包裹，但金以次顯微形式存在，粒度極細(xì)，形成了物理包裹；另一方面，存在大量被其他物相包裹的金。增加磨礦細(xì)度或延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，均不足以形成有效的浸金行為，導(dǎo)致金浸出率不高。

3加壓氧化試驗(yàn)研究

采用直接浸金工藝無(wú)法獲得理想的金浸出率。礦石中存在的硫化物及鐵等氧化物包裹的金無(wú)法有效參與到浸金過(guò)程中，而占比較大的單體金+連生金在直接浸出過(guò)程中也無(wú)法大量參與到浸金過(guò)程中。為了更高效地提取礦石中的金，采取加壓氧化工藝對(duì)礦石進(jìn)行預(yù)處理后浸金。

3.1試驗(yàn)方法

將破碎、磨礦后礦石同介質(zhì)和水混合后制成礦漿，將礦漿置于加壓釜中，往加壓釜中通入一定量的氧氣進(jìn)行加壓氧化預(yù)處理，對(duì)預(yù)處理后的礦漿進(jìn)行固液分離，加壓氧化渣進(jìn)一步磨礦，將磨礦后的加壓氧化渣同一定量水制成礦漿后，加入石灰乳液調(diào)節(jié)其pH至適當(dāng)水平，混合浸金藥劑?？刂品磻?yīng)時(shí)間，完成浸金過(guò)程后，進(jìn)行固液分離，對(duì)殘?jiān)M(jìn)行洗滌、烘干、稱(chēng)量，并分析其中的金含量，計(jì)算金浸出率。

3.2結(jié)果與討論

3.2.1加壓氧化不同（酸堿度）體系對(duì)金浸出率的影響

試驗(yàn)條件：介質(zhì)（濃硫酸、氫氧化鈉、濃硫酸+濃硝酸）添加量160 kg/t，設(shè)定溫度220℃，氧分壓0.3 MPa，總壓力2.6 MPa，釜內(nèi)停留時(shí)間2h，礦漿濃度40%。在加壓氧化后，將加壓氧化渣干燥后置于振磨機(jī)中振磨10 min，獲得磨礦細(xì)度-0.038 mm占比90%的樣品。浸金試驗(yàn)條件：浸金藥劑A，調(diào)漿pH值11.5，浸出藥劑用量6 kg/t，液固比3：2，浸金時(shí)間48 h。加壓氧化不同（酸堿度）體系試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8。

由表8可知：在不同體系下，加壓氧化后金浸出率不同。在濃硫酸體系下，金浸出率為73.46%;在氫氧化鈉體系下，金浸出率為65.72%;在濃硫酸+濃硝酸體系下，金浸出率為70.21%。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，加壓氧化在濃硫酸體系下可以獲得較好的金浸出率。

3.2.2加壓氧化溫度對(duì)金浸出率的影響

試驗(yàn)條件：在濃硫酸體系下，加壓氧化溫度為180℃、200℃、220℃、240℃、260℃，其余試驗(yàn)條件與3.2.1相同。加壓氧化溫度試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表9。

由表9可知：隨著加壓氧化溫度升高，金浸出率不斷升高，在260℃時(shí)達(dá)到最大值，為80.98%。在本試驗(yàn)變量設(shè)置范圍內(nèi)未出現(xiàn)極點(diǎn)，但由于試驗(yàn)所使用設(shè)備最大加壓氧化溫度為260℃，因此，在后續(xù)加壓氧化試驗(yàn)中加壓氧化溫度為260℃。

3.2.3加壓氧化酸耗對(duì)金浸出率的影響

試驗(yàn)條件：在濃硫酸體系下，加壓氧化溫度為260℃，總壓力為5.0 MPa，濃硫酸添加量為120 kg/t、140 kg/t、160 kg/t、180 kg/t及200 kg/t，其余試驗(yàn)條件與3.2.1相同。加壓氧化酸耗試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表10。

由表10可知：隨著加壓氧化過(guò)程中酸耗的增加，金浸出率不斷增加，直至酸耗為180 kg/t時(shí)，金浸出率達(dá)到83.62%;隨著酸耗的進(jìn)一步增加，金浸出率略下降。因此，濃硫酸添加量確定為180 kg/t。

3.2.4加壓氧化停留時(shí)間對(duì)金浸出率的影響

試驗(yàn)條件：在濃硫酸體系下，加壓氧化溫度為260℃，總壓力為5.0 MPa，濃硫酸添加量為180 kg/t，加壓氧化停留時(shí)間為1，1.5，2，2.5和3h，其余試驗(yàn)條件與3.2.1相同。加壓氧化停留時(shí)間試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表11。

由表11可知：隨加壓氧化停留時(shí)間增加，金浸出率先升高后降低，當(dāng)加壓氧化停留時(shí)間為2.5 h時(shí)，金浸出率達(dá)到最大值，為84.06%。因此，加壓氧化停留時(shí)間確定為2.5h。

3.2.5加壓氧化過(guò)程中礦相及微觀形態(tài)的轉(zhuǎn)變

對(duì)加壓氧化試驗(yàn)中金浸出率較高的試驗(yàn)樣品進(jìn)行了XRD、SEM及物相分析，討論經(jīng)過(guò)加壓氧化后金浸出率提高的原因。加壓氧化渣XRD分析結(jié)果見(jiàn)圖5，掃描電鏡鏡下圖片見(jiàn)圖6，能譜圖見(jiàn)圖7，能譜元素面分布見(jiàn)圖8，能譜分析結(jié)果見(jiàn)表12。

由圖5可知：礦石中的FeS和FeAsS經(jīng)過(guò)加壓氧化之后，生成極少量的Fe?（SO?）?，礦石中鋁在硫酸環(huán)境下生成了Al?（SO?）?。加壓氧化渣中的主體礦物依然是SiO?。原礦中的FeS和FeAsS在反應(yīng)釜中生成Fe?（SO?）?，從而釋放出原本被包裹的金。由圖6～8和表12可知：經(jīng)過(guò)加壓氧化后的礦石，其表面被破壞程度更加劇烈，礦物顆粒更加細(xì)小，更有利于后續(xù)浸金的進(jìn)行；經(jīng)過(guò)加壓氧化處理礦石的主要成分仍然是硅的氧化物，含有極少量Al和Fe的硫酸鹽，這表現(xiàn)在XRD上是Fe?（SO?）?及Al?（SO?）3峰的出現(xiàn)，但峰的高度很低；加壓氧化礦渣中的Fe元素被大量反應(yīng)，在礦石中只以少量Fe的硫酸鹽形式存在，這與XRD分析結(jié)果一致。

在最佳條件下進(jìn)行試驗(yàn)后，將浸出渣進(jìn)行金物相分析，結(jié)果見(jiàn)表1 3。

由表13可知：利用加壓氧化預(yù)處理之后的礦石進(jìn)行浸金，原本直接浸金無(wú)法有效參與反應(yīng)的硫化物包裹金、鐵等氧化物包裹金，以及大量單體金+連生金都有效參與了浸金反應(yīng)，使得礦石中金得以高效提取。

4結(jié)論

1）由于金與含硅物相（SiO?）、含硫和鐵物相（FeS、FeSAs）嵌布存在，這些物相對(duì)金形成包裹。

2）難處理金礦采用加壓氧化預(yù)處理工藝后，金礦的物相及微觀形態(tài)發(fā)生了改變，更加有利于金的浸出。

3）直接浸金的最佳反應(yīng)條件為：磨礦細(xì)度-0.038 mm占比76.08%，液固比3：2，pH值11.5，浸金藥劑A，藥劑用量6 kg/t，反應(yīng)時(shí)間48 h。金浸出率較低，為48.27%。物相包裹、物理包裹嚴(yán)重影響了浸金效果。

4）加壓氧化預(yù)處理的最佳反應(yīng)條件為：在濃硫酸體系進(jìn)行加壓氧化，加壓氧化溫度為260℃，總壓力為5.0 MPa，濃硫酸添加量為180 kg/t，停留時(shí)間為2.5h，對(duì)預(yù)處理后的礦石進(jìn)行浸金，金浸出率得到大幅度提高，為84.06%，為后續(xù)工業(yè)設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。

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Experimental research on gold extraction from a refractorygold ore using pressurized oxidation

Ma Hui1，Yi Shanting2，Yuan Chaoxin'，Guo Chihao1，Liang Dongdong3，Cao Jiaxu1，Li Tuofu'

（1.BGRIMM Technology Group;2.Shandong Jinchuang Gold and Silver Smelting Co.，Ld.;3.China Nonferrous Meatal Industry's Foreign Engineering and Construction Co.，Ltd.）

Abstract：Refractory gold ores account for approximately two-thirds of the world's total gold resources.In the foreseeable future，the acquisition of precious metals such as gold and silver willrely on the mining and extraction of these refractory ores.With the introduction of the concept of new quality productive forces，the traditional metallurgy industry must develop more efficient processes for production.Mineral property analysis，direct gold leaching experiments，and gold leaching tests after pressurized oxidation pretreatment were caried out on a refractory gold ore.The direct leaching experiment studied the influence of grinding fineness，leaching reagent type，and reaction time.Under the optimal experimental conditions，the gold extraction rate was 48.27%.The pressurized oxidation pretreatment leaching test investigated the influence of factors such as systems，temperatures，acid consumption，and retention time during the pressurized oxidation process.The optimal pretreatment conditions were found to be a concentrated sulfuric acid medium with an addition of 180 kg/t，reaction temperature of 260℃，oxygen partial pressure of 0.3 MPa，total pressure of 5.0 MPa，retention time of 2.5 h，and slurry concentration of 40%，which resulted in the gold extraction rate of 84.06%.This provides a basis for gold leaching from refractory ores.

Keywords：refractory;gold ore;pressurized oxidation;pretreatment;leaching rate;new quality productive forces;optimal conditions