氰化尾渣氯化焙燒提金工藝及經(jīng)濟性研究

李大江，郭持皓，袁朝新，梁東東

（北京礦冶科技集團有限公司，北京 100070）

黃金冶煉過程中產生大量的氰化尾渣，由于氰化尾渣中有殘留的氰化浸出劑，屬于危險固體廢物，其堆存、運輸、處置等管理環(huán)節(jié)要求嚴格，為企業(yè)帶來不小的環(huán)保和經(jīng)濟壓力。而氰化尾渣中一般都含有一定量的金、銀等貴金屬及鉛、鋅、銅、鐵等賤金屬，有一定的經(jīng)濟價值。因此，氰化尾渣綜合回收利用一直是國家政策扶持的重點，也是行業(yè)的研究熱點。

一般氰化尾渣可通過選礦富集-焙燒、再磨離解、磁化焙燒-磁選等預處理手段提升金銀的氰化浸出率。但對于精礦焙燒氰化尾渣，其中未能浸出而留在燒渣中的金一般處于被脈石和赤鐵礦包裹的狀態(tài)，人們很難通過上述方法對金銀實現(xiàn)有效回收[1]。

高溫氯化焙燒技術是一種從冶煉尾渣中回收金銀及其他有價金屬的綜合回收利用技術，具有回收率高、綜合回收效果好、不產生二次危廢渣等特點，對焙燒氰化尾渣具有較好的處理效果。該技術是將尾渣與氯化劑混合制球，經(jīng)干燥后在1 000℃以上的溫度下進行焙燒，渣中有色金屬與貴金屬發(fā)生氯化反應并揮發(fā)而與脈石礦物分離。氯化揮發(fā)物經(jīng)收集后回收貴金屬與其他有價金屬。高溫氯化焙燒提金技術近年來發(fā)展迅速，目前已在國內多家黃金冶煉廠完成了工業(yè)應用的實踐，運行情況良好[2]。

本文針對南方某黃金冶煉廠焙燒氰化尾渣進行了高溫氯化焙燒試驗，并在試驗回收率的基礎上結合運行成本進行初步經(jīng)濟分析，驗證高溫氯化焙燒工藝的技術經(jīng)濟可行性。

1 提金試驗

1.1 試驗原料

成分分析表明，焙燒氰化尾渣中含Au 8.7g/t、Ag 23.8g/t，其他化學成分含量為：As 0.48%、S 0.46%、Fe 30.56%、C 0.22%、Cu 0.25%、Pb 0.36%、Zn 0.43%。

按照研究資料，該焙燒氰化尾渣在分別采用磁化還原焙燒（焙燒溫度700℃，還原劑煤）、高酸浸出等預處理手段后金氰化浸出率仍在50%以下，收效甚微[3-4]。

1.2 氯化焙燒試驗

氰化尾渣取樣并配入氯化鈣、膨潤土，混勻后在圓盤制粒機內制成10～15 mm粒球，之后在干燥箱中烘干，利用高溫馬弗爐進行氯化焙燒試驗。試驗結束后取出粒球冷卻，分析渣中金、銀含量，計算得出金、銀的揮發(fā)率。試驗分別考察了焙燒溫度、焙燒時間、氯化劑用量及種類等因素對金、銀揮發(fā)率的影響。

1.2.1 焙燒溫度

尾渣取樣并配入6%氯化鈣，焙燒反應時間90 min，控制馬弗爐溫度在900～1 250℃下進行氯化焙燒試驗。

結果顯示，金、銀揮發(fā)率隨著焙燒溫度升高而提高。溫度高于1 050℃時，揮發(fā)率基本穩(wěn)定不再上升，球團在1 200℃以上時開始黏結。因此，合理的氯化焙燒溫度應為1 050℃。

1.2.2 焙燒時間

尾渣取樣并配入6%氯化鈣，焙燒溫度1 050℃，控制馬弗爐焙燒時間分別在40～120 min進行氯化焙燒試驗。

試驗結果顯示，金、銀揮發(fā)率隨著焙燒時間的增加而提高。反應時間在90 min以上時，揮發(fā)率趨于穩(wěn)定不再上升。因此，合理的氯化焙燒時間應為90 min。

1.2.3 氯化劑用量

氯化焙燒溫度1 050℃，焙燒時間90 min，控制氯化鈣添加量在3%～8%的情況下進行氯化焙燒試驗。

試驗結果顯示，金、銀揮發(fā)率隨著氯化鈣用量的增加而提高。氯化鈣用量在6%以上時，揮發(fā)率基本穩(wěn)定不再提升。因此，合理的氯化劑添加量應為6%。

1.2.4 氯化劑種類

尾渣取樣并配入6%氯化劑，焙燒溫度1 050℃，焙燒時間90 min，分別采用氯化鈣和氯化鈉作為氯化劑，進行氯化焙燒試驗。

試驗結果顯示，兩種氯化劑對金、銀揮發(fā)率基本沒有影響，揮發(fā)率基本一致。

1.2.5 綜合試驗

綜合以上各影響因素，試驗在氯化鈣添加量6%，氯化焙燒溫度1 050℃，焙燒時間90 min下取得最佳揮發(fā)率：金揮發(fā)率97.4%，銀揮發(fā)率63%。渣含金0.23 g/t左右，含銀8.8 g/t。經(jīng)重復試驗證明，揮發(fā)率指標具有較好的重現(xiàn)性。

2 技術經(jīng)濟評估

2.1 處理成本評估

根據(jù)試驗及應用實踐，高溫氯化焙燒工藝流程：尾渣與氯化鈣混料制球—球團干燥—回轉窯氯化焙燒—煙氣洗滌—氯化物富集回收—鐵粉置換—金銀精煉，焙燒球團為一般固廢，含鐵量高，可以進行外售[5-6]。根據(jù)工藝流程特點以及已投產工業(yè)運行數(shù)據(jù)，人們可以估算工藝成本（處理規(guī)模300 t渣/d），如表1所示。

表1 高溫氯化焙燒工藝運行成本估算

從表1可以看出，高溫氯化焙燒工藝運行成本中燃料動力費用比例最高，表明能耗較高。

2.2 經(jīng)濟效益評估

按照氯化焙燒試驗中，金的氯化揮發(fā)率97.4%，根據(jù)目前氯化焙燒工業(yè)運行實踐數(shù)據(jù)，從氯化物回收到貴金屬精煉回收率按85%計，金的總回收率α=82.79%。

分析氰化尾渣品位對不同工藝方案經(jīng)濟效益的影響。以尾渣中金品位X為自變量，取金價a=260元/g，參考當?shù)厥袌鰞r，尾渣計價系數(shù)取x=52%，尾渣成本B=52%·260·X=135.2X元/t渣；產品銷售收入Q=α·260·X=215.3X元；根據(jù)估算，氯化焙燒運行成本A=503.8元/t尾渣。

將上述數(shù)據(jù)代入并簡化，則在尾渣金不計價的情況下，每噸尾渣毛利潤為P1=Q-A=215.3X-503.8元；尾渣計價系數(shù)為52%時，每噸尾渣毛利潤為P2=Q-B-A=80.1X-503.8元。

根據(jù)計算結果可知，對于高溫氯化焙燒提金工藝，當氰化尾渣金不計價時，渣中金品位X大于2.3g/t時可以實現(xiàn)盈利；當尾渣金計價系數(shù)為52%時，渣中金品位大于6.3 g/t時可以實現(xiàn)盈利。而本文試驗采用的氰化尾渣金品位8.7 g/t，采用高溫氯化焙燒提金工藝在經(jīng)濟上是完全可行的。

3 結論

對南方某冶煉廠焙燒氰化尾渣進行高溫氯化焙燒提金試驗，筆者考察了焙燒溫度、反應時間、氯化劑用量及種類對金銀揮發(fā)率的影響，并在綜合試驗條件中得到金最佳揮發(fā)率97.4%。同時，根據(jù)試驗數(shù)據(jù)和相關生產運行數(shù)據(jù)，估算工藝運行成本，對高溫氯化焙燒工藝進行初步技術經(jīng)濟評估。結果表明，當氰化尾渣金不計價時，渣中金品位X大于2.3 g/t時可以實現(xiàn)盈利，當尾渣金計價系數(shù)為52%時，渣中金品位大于6.3 g/t時可以實現(xiàn)盈利。

針對本試驗中的焙燒氰化尾渣，高溫氯化焙燒技術不僅可實現(xiàn)危險固廢無害化，并且能有效回收其中貴金屬和其他有價金屬，經(jīng)濟效益明顯，是較為適宜的處理工藝。但是，高溫氯化焙燒提金工藝目前尚存在流程較長、能耗較高、金屬氯化物回收率偏低等不足之處，這是未來優(yōu)化改進、提升技術競爭力的發(fā)展方向。