氰化尾渣回收金的研究現(xiàn)狀與進(jìn)展

葉燕斌

(福建省古田縣自然資源局，古田，352200)

金作為一種極為重要的稀貴金屬，廣泛存在于自然界中，是一種質(zhì)地較軟，耐腐蝕的貴金屬[1-2]。金礦資源是我國(guó)最重要及主要的礦產(chǎn)種類之一，在當(dāng)前的技術(shù)背景下，從礦物中提金的技術(shù)多為濕法冶金技術(shù)，在工業(yè)上常采用氰化物(CN-)、硫脲(CS(NH2)2)、鹵素(Cl2、Br2、I2等)、硫代硫酸鹽(S2O32-)和腈類有機(jī)物(CH(CN)2-)等藥劑進(jìn)行處理[3-5]。由于成本較低、技術(shù)較為成熟且對(duì)礦石的適應(yīng)性強(qiáng)等原因，在工業(yè)提金技術(shù)中，采用最多的仍為氰化物浸出法[6]。氰化浸出提金過(guò)程中剩余的固體廢棄物被稱為氰化尾渣，氰化尾渣中金回收的過(guò)程常出現(xiàn)2種現(xiàn)象，導(dǎo)致有部分金難以被浸出。其一，礦石中金以微細(xì)粒級(jí)別嵌布于硫化礦物中難以直接浸出；其二，金礦中的碳質(zhì)物具有“劫金”作用，影響金的直接浸出回收[7-8]。我國(guó)是黃金生產(chǎn)和使用大國(guó)，每年都會(huì)產(chǎn)生大量的氰化尾渣，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，近年來(lái)我國(guó)的黃金冶煉產(chǎn)業(yè)每年產(chǎn)出氰化尾渣排放量超過(guò)2 400萬(wàn)t[9]，氰化尾渣中貯存有大量的金元素。因而，研究如何高效處理氰化尾渣回收金具有十分重要的意義，也是解決氰化尾渣綜合回收利用的關(guān)鍵點(diǎn)。

1 氰化尾渣的特點(diǎn)

在黃金生產(chǎn)的過(guò)程中，各地區(qū)采取的工藝流程和技術(shù)手段都有一定差異，加上我國(guó)金資源結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，導(dǎo)致各地氰化尾渣也存在各種差異[10]。第一，尾渣中有價(jià)金屬元素和殘留的礦物性質(zhì)、種類和含量不一；第二，由于金的貯存狀態(tài)差異，金精礦的成分不同采用的浸出條件也有所不同，最終對(duì)尾渣中氰化物的處理方式也不一樣?？偠灾?，盡管各地區(qū)氰化尾渣各具有其特點(diǎn)，但在某些方面還是呈現(xiàn)出某些共同的特點(diǎn)。

(1)氰化尾渣的粒度很細(xì)。由于金礦石中金的嵌布粒度為細(xì)粒甚至微細(xì)粒，所以在浸出前礦石必須進(jìn)行磨礦，在進(jìn)行氰化浸出工藝時(shí)還會(huì)再磨。一般浸出渣的細(xì)度小于0.044 mm的超過(guò)90%，難處理的高品位金礦石往往還會(huì)更高。對(duì)于細(xì)粒級(jí)的尾渣來(lái)說(shuō)，其表面積增大，礦物呈現(xiàn)出“類膠態(tài)”的分散體系。

(2)尾渣中礦物組成復(fù)雜多樣，除原礦中原有的礦物外，金精礦經(jīng)過(guò)微生物預(yù)氧化、焙燒、堆浸等技術(shù)手段處理后，再進(jìn)行氰化浸出，造成尾渣中原有的有價(jià)金屬元素，如金、銀、銅、鐵、砷、銻等元素的存在形式發(fā)生變化，不同尾渣之間各組分的性質(zhì)種類差異較大，導(dǎo)致最終的回收方法也會(huì)取決于尾渣的成分[11]。

(3)氰化浸出過(guò)程中，為防止氰化物揮發(fā)引起中毒，礦物中要加入過(guò)量的石灰充當(dāng)保護(hù)堿；礦物長(zhǎng)期處于高堿富氧的環(huán)境中，加上礦物的細(xì)度很細(xì)，在細(xì)粒礦物的表面會(huì)形成過(guò)氧化鈣薄膜。金礦石中含有多種金屬元素，在高度磨細(xì)的情況下與可溶性的硫化物和氧化物發(fā)生作用，導(dǎo)致與其他金屬的可浮性相近[12]。捕收劑對(duì)目的礦物的選擇性會(huì)由于過(guò)氧化鈣薄膜的存在而降低，嚴(yán)重影響捕收劑在目的礦物表面的吸附，加上礦漿中的微細(xì)粒級(jí)硅酸鹽礦物以及浸出過(guò)程中剩余的氰化物，同樣導(dǎo)致貯存在硫化物中的金浮選回收率不高。最終導(dǎo)致氰化尾渣中的金難以得到有效的二次回收，難以投入大型的工業(yè)生產(chǎn)[13]。

2 氰化尾渣二次回收金現(xiàn)狀與進(jìn)展

氰化尾渣大量排放不僅造成資源的大量流失，同時(shí)還需要大量的資金投入在后期的尾礦庫(kù)管理維護(hù)，嚴(yán)重地制約著企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。所以，對(duì)于黃金尾礦資源，大力研發(fā)金礦和黃鐵礦等其他單礦物的低污染選礦技術(shù)、氰化尾渣二次綜合利用技術(shù)有重要的現(xiàn)實(shí)意義[14]。

2.1 浮選法

采用浮選法進(jìn)行尾渣中金的回收時(shí)，一般是先使其富集在精礦中，再進(jìn)行回收利用?？梢砸劳羞x礦廠原有的設(shè)備資源進(jìn)行回收。一方面可以節(jié)約設(shè)備的損耗及藥劑的用量，另一方面也避免了尾渣轉(zhuǎn)運(yùn)帶來(lái)的麻煩[15-16]。

河南省吉家洼金礦采用全泥氰化炭漿法工藝選金流程，隨著開(kāi)采深度的不斷加深，礦石氧化程度減輕，氰化回收率較低，導(dǎo)致氰化尾渣中約有20%的金無(wú)法回收[17]。尾渣中存在的自然顆粒較小，一般浸染在黃鐵礦毒砂和脈石中，結(jié)晶顆粒在0.01～0.074 mm，粗粒級(jí)金顆粒較少，微細(xì)粒金較多。由于氰化物可以較強(qiáng)的抑制黃鐵礦等含金礦物，因此為了消除這種抑制作用，采用在礦漿中加入HS藥劑，同時(shí)改善充氣條件，能很好的改善浮選作業(yè)條件，使氰離子的濃度降低至0.03%，有利于金的回收；最終對(duì)處理后氰化尾渣采用浮選工藝，獲得了品位為39.6 g/t，回收率為41.0%的金精礦。

貴州某金礦中包裹金占比90%以上，采用常壓中溫化學(xué)預(yù)氧化-氰化提金工藝不能有效回收金，尾礦的平均品位為1.52 g/t[18]。根據(jù)工藝礦物學(xué)分析，金主要貯存于碳質(zhì)物中，約占全部金的93%，黃鐵礦中金約占比15%，其他形式金約占比2%。碳質(zhì)物有細(xì)碎活性炭和有機(jī)碳，二者中含金比例為3∶7。采用氰化提金工藝后的浸渣，細(xì)粒度為0.045 mm占90%以上，金主要吸附在炭末中。由于原礦式中含炭較多，加之在浸過(guò)程中，部分活性炭被磨損，導(dǎo)致尾礦庫(kù)中漂浮著較多粒度小于0.74 mm的炭末，從而使金流失。由于炭末和黃鐵礦均具有較好的可浮性，可用浮選的方法回收，在礦漿中適當(dāng)添加硫酸銅可活化黃鐵礦，并促進(jìn)丁基黃藥對(duì)黃鐵礦和丁銨黑藥對(duì)金的捕收效果，從而提高金礦物的可浮性[19]。最終可以得到金的品位高于20 g/t，回收率高于70%。

林海[20]等以含金量為1.5 g/t、銀為173.83 g/t、鐵為25.57%、銅為0.85%的氰化尾渣為原料，氰化尾渣中主要金屬礦物為黃鐵礦，其次為黃銅礦，少量為方鉛礦、閃鋅礦等；脈石礦物主要是石英，少量綠泥石、云母、長(zhǎng)石、 高嶺石等。采用混合浮選-分離浮選的工藝，綜合回收尾渣中的金、銀、銅等有價(jià)元素，將金、銀富集到銅精礦中，經(jīng)過(guò)分析后得知，銅精礦中金、銀的回收率分別為82.13%和79.80%。尾礦中金和銀的品位僅為0.5 g/t和12.08 g/t，由此可以說(shuō)明，采用浮選法處理氰化尾渣可以達(dá)到綜合利用礦產(chǎn)資源的目的。

2.2 濕法

大部分尾渣中的金都是與脈石礦物包裹連生的，濕法處理的方法是將金解離成單體。因氰化尾渣性質(zhì)的不同，濕法又可以分為酸浸-浸出法、氧化-浸出法和細(xì)磨-浸出法等[21]。

張福元[22]等以含金量為2.10 g/t、銀為63.70 g/t、鐵為28.40%的氰化尾渣為原料，采用酸浸-氰化工藝，在礦漿濃度為35%、硫酸過(guò)剩系數(shù)為1.3、反應(yīng)溫度為100℃、反應(yīng)時(shí)間為2.5 h的條件下將氰化尾渣進(jìn)行硫酸浸鐵。鐵的浸出率為97.80%，之后將浸鐵渣氰化浸出，得到浸出產(chǎn)品中金、銀的浸出率分別為86.20%和80.20%。

翟毅杰[23]等以含金量為2.21 g/t、銀為40.40 g/t、鐵為22.91%的氰化尾渣為原料。尾渣中鐵以黃鐵礦形式存在，金、銀以微細(xì)粒狀態(tài)被黃鐵礦包裹其中。尾渣中金屬礦物主要是黃鐵礦，脈石礦物主要以石英為主，其次還有少量金云母和地開(kāi)石。以高錳酸鉀為氧化劑對(duì)氰化尾渣進(jìn)行氧化浸出，在一定的浸出條件下，有效的破壞了硫化物對(duì)金、銀的包裹，鐵的浸出率可達(dá)92.82%，浸出渣中金、銀含量分別為4.25 g/t和76.92 g/t。

李紹卿[24]等以含金量為6.80 g/t的氰化尾渣為原料，加入助浸劑細(xì)磨預(yù)處理-氰化浸出的工藝對(duì)該尾渣進(jìn)行處理。在助浸劑含量為3000 g/t的條件下，對(duì)氰化尾渣與助浸劑進(jìn)行細(xì)磨10～30 min，其后再進(jìn)行氰化浸出，金的浸出率超過(guò)90%。

2.3 火法

與濕法回收金的方法不同，火法的目的是為了改善尾渣中金的貯存狀態(tài)，在焙燒過(guò)程中加入硫化鈉、碳酸鈉等，使被包裹在脈石礦物中的金解離成單體態(tài)，或是載金礦物分解為疏松多孔的結(jié)構(gòu)，提高金的浸出率[25-26]。

Liu Bai long[27]等以含金量為1.30 g/t的氰化尾渣為原料，采用磁化焙燒-氰化浸金的工藝。在焙燒溫度為750℃、還原劑添加量為6%的條件下焙燒1.25 h，鐵的磁化率可達(dá)到86.27%，經(jīng)磁化焙燒后被赤鐵礦包裹的金充分裸露，焙砂進(jìn)行氰化浸出，金浸出率可達(dá)46.14%。

黃海輝[28]等以含金量為10.36 g/t、銀為22.47 g/t的氰化尾渣為原料，尾渣中的主要金屬礦物為自然金、赤鐵礦、赤鐵礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦；脈石礦物主要為石英、云母、綠泥石、長(zhǎng)石等。采用氯化焙燒-水浸-氰化工藝。在 NaCl用量為10%、焙燒溫度為500℃的條件下焙燒60 min，其后將礦渣進(jìn)行氰化浸出，金、銀的浸出率可達(dá)66.41%和40.18%。

2.4 其他方法

近些年，環(huán)保型浸金藥劑的研發(fā)取得了一定的進(jìn)展，為解決氰化鈉的使用對(duì)環(huán)境污染所造成的影響，已經(jīng)研究出新型藥劑替代氰化鈉。

李和付等[29]采用環(huán)保藥劑“金蟬”來(lái)處理夏家店金礦，并與氰化鈉的處理效果進(jìn)行比較?！敖鹣s”藥劑用量為200 g/t時(shí)，金浸出率為88.55%，與NaCN浸金的浸出率(88.73%)基本相同；當(dāng)“金蟬”藥劑用量為300 g/t時(shí)，可獲得金浸出率為89.87%的良好指標(biāo)，明顯優(yōu)于最佳條件下NaCN浸金效果(88.73%)。用“金蟬”取代氰化鈉后，可以明顯的提高浸出指標(biāo)。此外，由于“金蟬”的低毒性，可以替代氰化鈉在環(huán)保和安全等方面提供更多的方便。

郭鵬志等[30]采用環(huán)保選礦藥劑“金蟬”對(duì)老撾瑯勃拉邦省巴烏縣帕奔碳酸鹽類型金礦進(jìn)行了浸出試驗(yàn)，研究結(jié)果表明在控制磨礦細(xì)度小于0.074 mm的占90%以上，礦漿濃度為40%，石灰用量為3 kg/t，堿預(yù)處理時(shí)間為2 h，“金蟬”用量為600 g/t，浸出時(shí)間24 h時(shí)的條件下，金的浸出率可以達(dá)到96.40%，比氰化鈉浸出時(shí)的浸出率提高了1.4%，且藥劑用量相對(duì)降低為200 g/t，浸出時(shí)間相對(duì)縮短為12 h以上。且尾渣中氰化物、銅、鉛、鋅、砷的浸出毒性測(cè)量值在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限值范圍之內(nèi)，可以直接進(jìn)行外排處理。

3 結(jié)論

(1)氰化尾渣回收金，各種方法各有長(zhǎng)短，應(yīng)根據(jù)具體尾渣中各種金屬礦物、脈石礦物的成分、含量與細(xì)度，通過(guò)持續(xù)不斷的試驗(yàn)，并開(kāi)展合理的技術(shù)、環(huán)保與經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，從而采取適合于自身的具體氰化尾渣回收工藝。

(2)目前，國(guó)內(nèi)外每一種方法都存在一定的局限性，浮選法回收金成本低、藥劑環(huán)保，但其適應(yīng)性較差，不能應(yīng)用到各個(gè)地區(qū)的氰化尾渣，未能得到廣泛推廣；濕法回收金雖可以獲得較好的指標(biāo)，對(duì)原礦適應(yīng)強(qiáng)，但成本較高，對(duì)設(shè)備要求嚴(yán)格，尤其是浸出后產(chǎn)生的廢液對(duì)環(huán)境也有一定的危害；火法回收金較其他方法，對(duì)包裹金的處理具有一定的優(yōu)勢(shì)，為后續(xù)的浸出作業(yè)創(chuàng)造良好條件，但能耗太大，工藝較為復(fù)雜；其他回收金的方法中以新型環(huán)保藥劑的研發(fā)為主，雖對(duì)環(huán)境影響較小，但藥劑用量較大，整體浸出率低于氰化浸出。