中亞難處理含砷含碳金精礦的提金試驗(yàn)研究

關(guān)鍵詞：難處理金精礦；脫硫；脫砷；脫碳；濃酸浸出；氰化浸出中圖分類號(hào)：TD953 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500(2025)06-0001-06DOI:10.3969/j.issn.1008-9500.2025.06.001

Experimental Study on Gold Extraction from Refractory Arsenic and Carbon Containing Gold Concentrates in Central Asia

JINRangong，GAOChong，RENKun，HUANGHaihui，WANGWeizhen (BGRIMM Technology Group Co.，Ltd.，Beijing100160，China)

Abstract:Gold extraction experiments areconductedonarefractoryarsenicand carboncontaining goldconcentrate from CentralAsia.This typeof gold mineistreatedusing thecommonroastingcyanidemethod，withagoldrecoveryrateof only 84.26% .The main reason is that iron minerals contain ahigh proportionof gold，which makes itimpossible torecover this partofthegold.Basedontheactualconditionsof thelocal industry，atreatmentprocessofroastingdesulfurization， dearsenicanddecarbonization-concentratedacid shearing toremoveencapsulation-cyanideleaching is proposed，which notonlyimproves therecoveryrateof gold，butalsosolvestheproblemoflocalsulfuricacidbeingunabletobeabsorbed. Research has shown that gold concentrate is first subjected to oxidative roasting at atemperature of 600 C for 2 h，then the roasted sand is acid leached at a temperature of 90 C for 2.5h with a sulfuric acid concentration of 50% ，finally，cyanide treatment is performed on the acid leaching residue，resulting ina gold leaching rate of 93.93% ：

Keywords:refractorygoldconcentrate;desulphurization;dearsenic;decarbonization;concentratedacid leaching;cyanide leaching

隨著我國工業(yè)走出去的步伐越來越快，資源換項(xiàng)目成果越來越多。國內(nèi)的裝備制造企業(yè)逐漸投入到資源開發(fā)中，本項(xiàng)目為國內(nèi)某電力設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)與中亞某國在上海合作組織峰會(huì)上簽署的金礦資源換電力設(shè)備項(xiàng)目。企業(yè)對(duì)當(dāng)?shù)刭Y源進(jìn)行前期研究，原礦經(jīng)選礦富集后，獲得的典型硫化金精礦含有碳、砷等對(duì)氰化有害的物質(zhì)，直接氰化浸出回收率較低，它屬于難處理金精礦。與此同時(shí)，由于當(dāng)?shù)毓I(yè)基礎(chǔ)薄弱，礦區(qū)周邊缺少可以消納大量硫酸的工業(yè)，面臨投產(chǎn)即被硫酸憋停的風(fēng)險(xiǎn)。受該企業(yè)委托，對(duì)此資源進(jìn)行研究，并根據(jù)其地理、附近基礎(chǔ)設(shè)施配套等特性進(jìn)行相關(guān)研究及工藝包開發(fā)，旨在對(duì)資源進(jìn)行高效、可持續(xù)的開發(fā)。

1試驗(yàn)部分

1.1原料成分

試驗(yàn)原料為金精礦，其主要成分如表1所示。其中，Au含量為 51.73g/t ，Ag含量為 10.10g/t

1.1.1 金精礦主要礦物組成

礦物自動(dòng)分析儀（Mineral Liberation Analyzer，MLA）由掃描電鏡、能譜儀以及礦物分析系統(tǒng)軟件構(gòu)成，能夠自動(dòng)進(jìn)行礦物成分分析，并對(duì)眾多礦物特性進(jìn)行量化分析[-2]，金精礦成分分析結(jié)果如圖1所示。采用掃描電鏡對(duì)金精礦進(jìn)行觀測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，金屬礦物以黃鐵礦、毒砂為主，次為黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦、磁黃鐵礦、銅礦、輝銻礦和褐鐵礦等礦物。金礦物組成為自然金。脈石礦物以絹云母、綠泥石為主，次為長石、石英和石墨，其他脈石礦物含量較少。鏡下測定及能譜成分分析顯示，金精礦的金屬硫化物含量為 37.95% ，硫化礦物以黃鐵礦為主。脈石礦物含量約占 62.05% ，其主要以硅酸鹽及鋁硅酸鹽礦物存在。

對(duì)金精礦分別進(jìn)行Si面掃描、S面掃描及Si、S、O復(fù)合面掃描，背散射電子像（Backscattered Electrons，BSE）顯示，金屬硫化物粒度細(xì)小，主要呈單體狀態(tài)分布。S、Si、O在金精礦中為主要峰。S、Fe復(fù)合峰為以黃鐵礦為主的金屬硫化物；Si、0復(fù)合峰為硅酸鹽礦物；Si、O、Al復(fù)合峰主要為鋁硅酸鹽類礦物。

采用掃描電鏡觀測金精礦的硫化礦物粒度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，硫化物粒度較細(xì)，絕大多數(shù)在 0.053mm 以下，鏡下見到的硫化物單體解離度極高。金精礦中，主要金屬硫化礦物分布特征如圖2所示。

1.2試驗(yàn)原理

1.2.1含硫精礦焙燒原理

焙燒的氧化作用可使礦石中載金硫化物氧化分解，使致密的硫化物轉(zhuǎn)變成氧化物，在礦物結(jié)構(gòu)中形成微小空隙。這種孔隙結(jié)構(gòu)的氧化礦物為金的氰化浸出創(chuàng)造有利條件，使這部分金得到有效回收。焙燒過程發(fā)生多種化學(xué)反應(yīng)，如式（1）至式（12）所示。

區(qū)，夏季溫?zé)?、干旱，冬季寒冷，比較干燥。年溫差較大，溫度為 -18～40°C 。

細(xì)菌預(yù)氧化在高溫下難以存活，低溫下繁殖緩慢，同時(shí)其處理周期較長，不適合大規(guī)模金精礦處理。加壓預(yù)氧化對(duì)礦石的適應(yīng)性強(qiáng)，但是投資較高，操作維護(hù)要求嚴(yán)格。焙燒處理法設(shè)備、工藝成熟，脫除硫砷碳效果好[5-。綜合經(jīng)濟(jì)性等因素，工藝以焙燒氧化法為主。

2.1.1焙燒溫度條件試驗(yàn)

根據(jù)焙燒條件，每次稱取金精礦 50g ，焙燒時(shí)間為 120min 。分別在不同的溫度條件下（550、600、650、 700^qC ）進(jìn)行焙燒試驗(yàn)，探究金精礦的最佳焙燒溫度。在試驗(yàn)過程中，每隔 5min 打開馬弗爐門，小心攪動(dòng)樣品，以保證樣品能夠焙燒完全。焙燒試驗(yàn)完成后，取出焙砂，冷卻后稱重，計(jì)算金精礦焙燒質(zhì)量損失，分析焙砂中碳、硫和砷元素[7-9]。不同焙燒溫度下，有害元素脫除率變化如圖3所示。

1.2.2 酸浸原理

含砷金精礦的焙砂中，部分金被赤鐵礦和鐵酸鹽包裹，在氰化提金過程中，被包裹的金無法與氰化鈉溶液有效接觸，從而影響金的浸出率。為提高金的浸出率，要先采用硫酸酸浸的方法對(duì)包裹金的赤鐵礦和鐵酸鹽進(jìn)行解離。硫酸酸浸解離過程發(fā)生多個(gè)化學(xué)反應(yīng)，如式（13）至式（15）所示。

Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂(SO₄)₃+3H₂O

Fe₃O₄+4H₂SO₄=Fe₂(SO₄)₃+FeSO₄+4H₂O

1.2.3 氰化浸出原理

在有氧的條件下，金可以與 NaCN 反應(yīng)形成絡(luò)合物，從而實(shí)現(xiàn)金的提取，如式（16）所示。

4Au+8NaCN+O₂+2H₂O=4Na[Au(CN)₂]+4NaOH (16)

2試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1焙燒脫除碳、砷、硫試驗(yàn)

對(duì)于含硫、砷金精礦，將其中的含硫物質(zhì)脫除一般是預(yù)處理的首要步驟[3-4]。目前，含硫精礦預(yù)氧化法主要有3種，即沸騰焙燒、加壓氧化和細(xì)菌浸出。本項(xiàng)目金精礦處理規(guī)模為 200t/d_c 。自身有含有一定的碳，業(yè)主提供的地質(zhì)報(bào)告顯示，隨著開采深度的增加，原礦的碳含量有增加的趨勢。當(dāng)?shù)貙贉貛Т箨懶詺夂?/p>

由試驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)焙燒時(shí)間為 ^2h 時(shí)，改變焙燒溫度會(huì)引起金精礦中有害元素脫除率發(fā)生變化，其對(duì)硫元素的脫除率影響較小，而對(duì)碳、砷元素的脫除率影響較大。當(dāng)焙燒溫度超過 600^°C 時(shí)，硫、碳元素均能有較好的脫除效果。

隨著溫度的升高，砷元素的脫除率逐漸增大，焙燒溫度為 700^qC 時(shí)，脫砷率達(dá)到最大值，但考慮能耗，脫碳率和脫硫率變化不大，建議選擇 600^°C 作為金精礦焙燒的最佳溫度，此時(shí)硫、碳、砷脫除率分別為 97.97% 、 98.89% 和 93.38% 。

2.1.2焙燒時(shí)間條件試驗(yàn)

根據(jù)焙燒條件，每次稱取金精礦 50g ，焙燒溫度為 600^°C 。分別在不同的時(shí)間條件下（1.0、1.5、2.0、2.5h ）進(jìn)行焙燒試驗(yàn)，探究金精礦的最佳焙燒時(shí)間。在試驗(yàn)過程中，每隔 5min 打開馬弗爐門，小心攪動(dòng)樣品，以保證樣品能夠焙燒完全。焙燒試驗(yàn)完成后，取出焙砂，冷卻后稱重，計(jì)算金精礦焙燒質(zhì)量損失，分析焙砂中碳、硫和砷元素。不同焙燒時(shí)間條件下，焙砂中有害元素脫除率的變化如圖4所示。

圖4不同焙燒時(shí)間條件下碳、硫和砷的脫除率變化由試驗(yàn)結(jié)果可知，焙燒溫度為 600°C 時(shí)，隨著焙燒時(shí)間的增加，焙砂中碳、硫元素的脫除率無較大變化。而砷的脫除率在焙燒時(shí)間小于 ^2h 時(shí)變化較大，焙燒時(shí)間超過 ^2h 后，變化很小。綜合考慮能耗及生產(chǎn)效率等因素，最佳焙燒時(shí)間取 2h 。

對(duì)此條件下的焙砂進(jìn)行氰化浸出試驗(yàn)。氰化過程中，礦漿濃度保持在 40% ，活性炭加入量為 20g/L 溶液，CaO加人量為 20kg/t 焙砂，NaCN加入量為 18kg/t 酸浸渣，氰化反應(yīng)時(shí)間和活性炭吸附時(shí)間均為 36h ，待到達(dá)設(shè)定時(shí)間后，固液分離，分析氰化渣的金含量，計(jì)算金浸出率（ 84.26% ）。為進(jìn)一步提高浸出率，對(duì)焙砂中的金分布進(jìn)行化學(xué)物相考察[10-11]，焙砂中的鐵礦物包裹金含量約為 10.69% ，它是主要的難容金，結(jié)果如表2所示。

2.2酸浸條件試驗(yàn)

含硫金精礦焙燒產(chǎn)生的含有 SO₂ 煙氣經(jīng)收塵-凈化-轉(zhuǎn)化－吸收后可制成硫酸，但是項(xiàng)目所在國工業(yè)基礎(chǔ)較弱，缺少可以消納硫酸的工業(yè)配套。由此利用自產(chǎn)硫酸對(duì)焙砂進(jìn)行再處理，將包裹金的鐵礦物打開，既可以消納硫酸，又可以提高金浸出率。本文延續(xù)此思路對(duì)焙砂進(jìn)行濃硫酸浸出處理。

濃硫酸浸出溶解鐵酸鹽的機(jī)理是一個(gè)涉及酸解、氧化還原及結(jié)構(gòu)破壞的復(fù)雜過程，具體取決于鐵酸鹽的種類（如磁鐵礦、赤鐵礦等）及反應(yīng)條件（溫度、濃度、時(shí)間）[12-13]。其主要溶解機(jī)理分為3部分。一是表面質(zhì)子化與晶格破壞。濃硫酸的高濃度 H⁺ 迅速吸附于磁鐵礦表面，質(zhì)子化 0^2- 形成 OH^- ，削弱 Fe-O 鍵，導(dǎo)致晶格松動(dòng)，如式（17）所示。二是鐵離子釋放與硫酸鹽形成。釋放的 Fe²⁺ 、 Fe³⁺ 與 SO₄^2- 結(jié)合，生成硫酸亞鐵（ pH 值小于2）和硫酸鐵，如式（18）、式（19）所示。三是濃硫酸的氧化作用。在高溫下，濃硫酸分解形成 SO₃ ，進(jìn)一步釋放強(qiáng)氧化性，如式（20）所示。 SO₃ 將部分 Fe²⁺ 氧化為 Fe³⁺ ，自身還原為 SO₂ ，如式（21）所示。

Fe₃O₄+8H⁺?Fe²⁺+2Fe³⁺+4H₂O

Fe²⁺+SO₄^2-?FeSO₄

2Fe³⁺+3SO₄^2-?Fe₂(SO₄)₃

2H₂SO₄?2SO₃+2H₂O

FeSO₄+SO₃?Fe₂(SO₄)₃+SO₂↑

取上述焙砂，進(jìn)行硫酸加熱浸出條件研究，探索條件包括最佳的酸浸時(shí)間、酸浸溫度、酸浸濃度、酸浸液固比以及最佳洗水液固比，確定金精礦提金過程的最佳酸浸條件。

2.2.1 酸浸時(shí)間條件試驗(yàn)

根據(jù)硫酸浸出試驗(yàn)條件，取焙砂 37.5g ，硫酸濃度控制在 50% ，液固比為4，浸出溫度為 90^qC ，酸浸時(shí)間分別為 1.0，1.5，2.0，2.5，3.0，4.0，6.0，8.0h 待浸出完成后，洗滌、抽濾，烘干后獲得酸浸渣，然后對(duì)酸浸渣進(jìn)行氰化。

根據(jù)氰化浸出試驗(yàn)條件，將8組烘干的酸浸渣各取 20g 進(jìn)行氰化浸出，氰化過程中，礦漿濃度保持在 40% ，活性炭用量為 20g/L ，CaO用量為 20kg/t NaCN 用量為 18kg/t ，氰化反應(yīng)時(shí)間和活性炭吸附時(shí)間均為 36h ，待到達(dá)設(shè)定時(shí)間后，固液分離，分析氰化渣中金含量，計(jì)算金浸出率，試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

由試驗(yàn)結(jié)果可知，在所測試的浸出時(shí)間范圍內(nèi)，金精礦中金的浸出率隨酸浸時(shí)間的增加而增加，但增速逐漸放緩，當(dāng)酸浸時(shí)間超過 2.5h 后，金的浸出率基本保持恒定，因此建議金精礦的酸浸時(shí)間取 2.5h

此時(shí)金浸出率為 93.25% 。

2.2.2 酸浸溫度條件試驗(yàn)

根據(jù)硫酸浸出試驗(yàn)條件，取焙砂 37.5g ，硫酸濃度控制在 50% ，液固比為4，酸浸時(shí)間為 2.5h ，酸浸溫度分別為 30，50，70，90°C ，待浸出完成后，洗滌、抽濾并烘干，獲得酸浸渣進(jìn)行氰化浸出。

根據(jù)氰化浸出試驗(yàn)條件，將4組烘干的酸浸渣各取 20g 進(jìn)行氰化浸出。氰化過程中，礦漿濃度保持在 40% ，活性炭用量為 20g/L ，CaO用量為 20kg/t NaCN用量為 18kg/t ，氰化反應(yīng)時(shí)間和活性炭吸附時(shí)間均為 36h 。待到達(dá)設(shè)定時(shí)間后，固液分離，分析氰化渣金含量，計(jì)算金浸出率，試驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。

由試驗(yàn)結(jié)果可知，隨著酸浸溫度的升高，金的浸出率增加，當(dāng)酸浸溫度為 90^qC 時(shí)，金的浸出率達(dá)到最大值，為 92.70% 。浸出溫度超過 90^qC 時(shí)，升高溫度會(huì)大量增加浸出液的蒸發(fā)，給實(shí)際生產(chǎn)帶來困難，且升溫帶來的浸出率增長趨勢逐漸平緩，因此最佳浸溫度取 90^qC 。

2.2.3 酸浸硫酸濃度條件試驗(yàn)

根據(jù)硫酸浸出試驗(yàn)條件，取焙砂 37.5g ，液固比控制在4，酸浸時(shí)間為 2.5h ，酸浸溫度為 90^qC ，酸浸硫酸濃度分別為 30% 、 40% 、 50% 和 60% 。待浸出完成后，洗滌、抽濾并烘干，獲得酸浸渣后進(jìn)行氰化試驗(yàn)。

根據(jù)氰化浸出試驗(yàn)條件，將4組烘干的酸浸渣各取 20g 進(jìn)行氰化浸出。氰化過程中，礦漿濃度保持在 40% ，活性炭用量為 20g/L ，CaO用量為 20kg/t NaCN 用量為 18kg/t ，氰化反應(yīng)時(shí)間和活性炭吸附時(shí)間均為 36h 。待到達(dá)設(shè)定時(shí)間后，固液分離，分析氰化渣金含量，計(jì)算金浸出率，試驗(yàn)結(jié)果如圖7所示。

由試驗(yàn)結(jié)果可知，隨著硫酸濃度的增加，氰化渣的金浸出率增加，當(dāng)酸浸濃度為 60% 時(shí)，金浸出率最高，為 94.76% 。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)硫酸濃度為 60% 時(shí)，溶液呈漿狀，攪拌困難，對(duì)開展工業(yè)化生產(chǎn)不利。而硫酸濃度為 50% 時(shí)，無此現(xiàn)象，因此酸浸硫酸濃度取 50% 。

2.2.4 酸浸液固比條件試驗(yàn)

根據(jù)硫酸浸出試驗(yàn)條件，取焙砂 37.5g ，酸浸時(shí)間為 2.5h ，酸浸溫度為 90^qC ，酸浸硫酸濃度為50% ，液固比分別為2、3、4、5、6和7。待浸出完成后，洗滌、抽濾并烘干，獲得酸浸渣并進(jìn)行氰化試驗(yàn)。

根據(jù)氰化浸出試驗(yàn)條件，將6組烘干的酸浸渣各取 20g 進(jìn)行氰化浸出。氰化過程中，礦漿濃度保持在 40% ，活性炭用量為 20g/L ，CaO用量為 20kg/t 用量為 18kg/t ，氰化反應(yīng)時(shí)間和活性炭吸附時(shí)間均為 36h 。待到達(dá)設(shè)定時(shí)間后，固液分離，分析氰化渣金含量，計(jì)算金浸出率，試驗(yàn)結(jié)果如圖8所示。

由試驗(yàn)結(jié)果可知，隨著酸浸液固比的增加，氰化渣的金浸出率逐漸增大。液固比超過5后，金浸出率的上升趨勢變緩，基本保持恒定，因此最佳酸浸液固比取5。此時(shí)，金的浸出率為 93.93% 。

對(duì)該條件下的酸浸渣進(jìn)行金化學(xué)物相分析，如表3所示。結(jié)果顯示，裸露金占比為 92.48% ，鐵礦物包裹金含量為 5.19% 。由此可見，酸浸處理可有效打開鐵礦物包裹。

3結(jié)論

本文以該中亞含砷碳難處理金精礦為研究對(duì)象，開展提金試驗(yàn)。結(jié)果表明，金精礦在 600^°C 溫度下進(jìn)行一段氧化焙燒，焙燒時(shí)間為 ^2h ，可得到較理想的脫硫率、脫碳率和脫砷率，三者分別為 98.01% /98.91% 和 92.04% 。礦漿濃度為 40% ，CaO加入量為20kg/t ，NaCN加人量為 18kg/t ，氰化反應(yīng)時(shí)間為 36h 時(shí)，對(duì)焙砂進(jìn)行浸出試驗(yàn)，金浸出率為 84.26% 。為獲得更高的金浸出率，對(duì)焙砂進(jìn)行濃硫酸浸出處理，根據(jù)試驗(yàn)條件，酸浸時(shí)間為 2.5h ，酸浸溫度為 90^°C ，硫酸濃度為 50% ，液固比為4。對(duì)此條件下酸浸渣進(jìn)行氰化試驗(yàn)，金浸出率為 93.93% 。對(duì)焙砂和酸浸渣中金的化學(xué)物相進(jìn)行相關(guān)研究，鐵礦物包裹金的比例分別為 10.69% 與 5.19% ，表明酸浸處理對(duì)打開鐵礦石包裹金有顯著效果。

參考文獻(xiàn)

1孫聰，袁朝新.某難處理金精礦焙燒預(yù)處理提取金和銅[J].有色金屬工程，2012（3）：36-38.

2王云.難處理金精礦焙燒技術(shù)的發(fā)展及展望[J]有色金屬（冶煉部分），2002（4）：29-33.

3王靜，趙國惠，趙俊蔚，等.含砷碳金精礦焙燒預(yù)氧化-氰化提金工藝試驗(yàn)研究[J].黃金，2013（4）:49-53

4李健，王鵬，趙國惠，等.某含金原生礦石沸騰焙燒-氰化提金工藝試驗(yàn)研究[J].黃金，2021（8）:71-75.

5王為振，常耀超，王云.金精礦焙燒系統(tǒng)改造及生產(chǎn)實(shí)踐[J].礦冶，2017（2）：56-63.

6李云，劉洪曉，楊洪中，等.循環(huán)流態(tài)化焙燒低硫金精礦的生產(chǎn)實(shí)踐[J].有色金屬（冶煉部分），2015（10）:58-61.

7秦春彬，劉丹丹，郭建東，等.某含銅砷金精礦綜合回收金銀銅焙燒試驗(yàn)研究[J].黃金，2022(5）:77-82.

8石嘉俊，宋永輝，張亮，等.碳質(zhì)金精礦與Fe2O3真空焙燒－磁選-浸出工藝試驗(yàn)研究[J]黃金科學(xué)技術(shù)，2025（1）：184-192

9余鶴雷，王闖，高起鵬，等.塔吉克斯坦某含碑金精礦兩段焙燒-浸出試驗(yàn)研究[J].黃金，2024（2）:47-50.

10宮嘉辰，趙景富，姜超，等.塔吉克斯坦某難處理金精礦低溫二段焙燒預(yù)處理試驗(yàn)研究[J].中國有色冶金，2024（3）：30-36.

11張亮，宋永輝，張辛未，等.碳質(zhì)金精礦與氰化尾渣協(xié)同焙燒－磁選富集分離金鐵研究[J].黃金，2024（4）：32-39.

12張亮.碳質(zhì)金礦與氰化紅渣真空焙燒過程實(shí)驗(yàn)研究[D].西安：西安建筑科技大學(xué)，2024.

13霍明春，陸兆鋒，楊曉龍，等.某金精礦焙燒氧化-氰化浸金試驗(yàn)研究[J].黃金，2023（11）：44-47.