非氰化法浸出某低品位金礦的試驗(yàn)研究

蔣 曼，崔萬(wàn)順，高恩霞，于福順，孫永峰，董風(fēng)芝

(山東理工大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院，山東 淄博 255049)

氰化法浸金是目前從金礦石浸出礦漿中提取金最經(jīng)濟(jì)、成熟的浸金工藝[1-3]。但由于氰化物是劇毒物質(zhì)，而且氰化浸出產(chǎn)生的金屬氰化物組分和其它氰化物組分聚積在尾礦壩中，一但氰化污染物到達(dá)地下水中，就會(huì)引起嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題，因此，需要尋找新的無(wú)毒的，且適應(yīng)性廣的金礦浸出劑以替代氰化物[4]。在常規(guī)氰化法中，一些金屬雜質(zhì)(如銅、砷、銻、鋅和鎳)會(huì)降低氰化物對(duì)金的浸出率，而硫代硫酸鹽非氰化法浸出[5-6]則降低了這些外來(lái)陽(yáng)離子的干擾，同時(shí)以其無(wú)毒、浸出率高、適應(yīng)性廣等特點(diǎn)引起了研究學(xué)者的關(guān)注。為考察非氰化法應(yīng)用于低品位金礦堆浸的可行性，本文進(jìn)行硫代硫酸鹽浸出低品位金礦的試驗(yàn)研究，以期為非氰化法浸出低品位金礦的工業(yè)應(yīng)用提供技術(shù)支持和依據(jù)。

1 試驗(yàn)原料和試驗(yàn)方法

1.1 試驗(yàn)原料

甘肅某金礦品位低、氧化程度高，礦石中金屬礦物主要有磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦和少量黃鐵礦，脈石礦物主要以石英為主，少量白云石、云母、高嶺石等。對(duì)礦石礦物學(xué)定量分析得出礦石非晶質(zhì)礦物占24%，石英占40%，白云石占15%，云母占10%，高嶺石占12%，而黃鐵礦則不到1%。礦石中有用礦物金主要以細(xì)粒自然金和微細(xì)粒包裹金的形式存在，主要賦存于褐鐵礦的孔隙、裂隙中，另外還有少部分賦存在黃鐵礦中，金的嵌布粒度較細(xì)。對(duì)金礦樣品的化學(xué)成分進(jìn)行XRF分析，結(jié)果見表1。

表 1 礦樣化學(xué)成分分析
Tab.1 Chemical composition of ore samples

元素AuCuSPbZnMg含量/%0.5×10-40.016 40.8190.010 90.019 60.724元素KSiAlNaFe含量/%5.6667.623.80.6425.53

1.2 試驗(yàn)方法

礦石中金的嵌布粒度較細(xì)，但礦石裂隙發(fā)育，易于解離，有利于金的浸出，因此本研究采用堆浸提金工藝，考察浸出劑種類、藥劑用量以及浸出時(shí)間等工藝參數(shù)對(duì)堆浸提金的影響規(guī)律。試驗(yàn)取礦樣6 kg (粒度<20 mm)置于聚乙烯反應(yīng)桶中，將配制好的浸出液倒入桶中，固液比為1∶3。試驗(yàn)完畢后定時(shí)取1 mL浸出液，用原子吸收分光光度法分析金含量，并化驗(yàn)浸渣中金含量,計(jì)算金的浸出率。

實(shí)驗(yàn)所用的試劑硫代硫酸鈉、硫代硫酸銨、EDTA、氨水、草酸鈉(氧化劑)、三氯化鐵等均為分析純。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 浸出劑硫代硫酸鈉濃度對(duì)浸出效果的影響

浸出劑濃度是決定金溶解速度的主要參數(shù)，用低濃度浸出劑溶液處理金礦石時(shí)，金的溶解速度隨著浸出劑濃度增加而增大，但濃度過(guò)高時(shí)，會(huì)增加浸出劑的損失和消耗。浸出劑硫代硫酸鈉濃度對(duì)浸出率的影響結(jié)果如圖1所示。

圖1 浸出劑濃度對(duì)浸出效果的影響Fig.1 Effects of concentration on leaching efficiency

從圖1可知，隨著浸出劑濃度增加，浸出率有所增加，但即使浸出劑濃度為1.0 mol/L時(shí)浸出率仍然極低。因此，初步確定浸出劑濃度為0.8 mol/L，繼續(xù)探索其他因素對(duì)浸出效果的影響。

2.2 硫代硫酸鈉作用下浸出時(shí)間對(duì)浸出效率的影響

浸出周期的長(zhǎng)短與顆粒金的粒度及礦石的滲透性等有關(guān)，一般來(lái)說(shuō)，浸出率隨浸出時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。考察浸出時(shí)間分別為1 d、3 d、7 d、15 d條件下的試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

圖2 浸出時(shí)間對(duì)浸出效果的影響Fig.2 Effects of leaching time on leaching efficiency

從圖2可知，隨著浸出時(shí)間延長(zhǎng)，浸出率有所增加，但即使浸出15 d浸出率仍然極低，其原因是由于礦石粒度粗，顆粒金被脈石包裹，浸出液的滲透性較差，因此會(huì)降低浸出效果。但是由于礦場(chǎng)條件限制，無(wú)法實(shí)現(xiàn)較細(xì)的堆浸粒度，因此需要通過(guò)優(yōu)化其他浸出因素提升浸出效果。

2.3 硫代硫酸鈉作用下助浸劑對(duì)浸出效率的影響

浸出過(guò)程中助浸劑同樣起到重要作用，常用助浸劑有EDTA、氨水以及硫脲。試驗(yàn)條件：金礦試樣量6 kg，礦漿按礦樣與浸出劑固液比1∶3混合，浸出劑硫代硫酸鈉濃度0.5 mol/L，浸出時(shí)間為7 d。不同助浸劑對(duì)浸出率的影響見表2。

表2 助浸劑對(duì)浸出效果的影響
Tab.2 Effects of leaching agents on leaching efficiency

助浸劑浸出率/%無(wú)3.949EDTA2.508氨水3.173氯化鐵5.694EDTA、氨水、氯化鐵、硫脲18.548

從表2可知，單獨(dú)添加EDTA、氨水以及氯化鐵時(shí)浸出率無(wú)明顯變化，將EDTA、氨水、氯化鐵以及硫脲混合添加后，金的浸出率有明顯增加，但浸出率仍然較低，因此初步確定EDTA、氨水、氯化鐵以及硫脲做混合助浸劑。

2.4 硫代硫酸鹽浸出劑種類對(duì)浸出效率的影響

由于硫代硫酸鈉作用下的浸出率極低，即使對(duì)浸出影響因素進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整，仍未能達(dá)到較好的浸出效果，因此調(diào)整浸出劑，對(duì)比不同硫代硫酸鹽對(duì)浸出效果的影響。選用硫代硫酸銨、硫代硫酸鈣做浸出劑，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 浸出劑種類對(duì)浸出效果的影響
Tab.3 Effects of leaching agents on leaching efficiency

浸出劑硫代硫酸鈉硫代硫酸鈣硫代硫酸銨浸出率/%3.1734.56325.55

從表3可知，硫代硫酸銨做浸出劑時(shí)浸出率增加顯著，因此初步確定硫代硫酸銨做浸出劑。在相同的濃度下，硫代硫酸銨表現(xiàn)出比硫代硫酸鈣和硫代硫酸鈉更好的浸出效果。其原因是由于硫代硫酸銨可以與多種金屬離子絡(luò)合，從而浸出更多的硫化礦物，而這將會(huì)減少硫化礦物自身之間的相互作用，以及硫代硫酸鹽/硫代硫酸金類物質(zhì)和硫化礦物之間的相互作用[7]，因此減少了浸出過(guò)程的鈍化，金的回收率也就得以提高了。

2.5 浸出工藝優(yōu)化

對(duì)硫代硫酸銨做浸出劑條件下浸出工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化以提高浸出效果。為考察助浸劑對(duì)浸出效果的影響，將助浸劑分為兩組：一組為EDTA、氨水、三氯化鐵；另一組為硫脲、氨水、草酸鈉、三氯化鐵。試驗(yàn)結(jié)果見表4。

從表4可知，硫代硫酸銨做浸出劑時(shí)，與未添加助浸劑相比，添加助浸劑后浸出率明顯提高。當(dāng)添加硫脲、氨水、草酸鈉、三氯化鐵時(shí)，浸出率可達(dá)到85.37%，增加顯著，得到了較好的浸出指標(biāo)。其原因是由于硫脲是一種具有還原性質(zhì)的有機(jī)配合劑，金能強(qiáng)烈地與硫脲形成配位陽(yáng)離子而迅速溶解進(jìn)入溶液中。因此硫代硫酸銨與硫脲協(xié)同作用下浸金，可明顯提升浸出效果。

表4 助浸劑對(duì)浸出效果的影響
Tab.4 Effects of leaching agents on leaching efficiency

助浸劑浸出率/%無(wú)25.55EDTA、氨水、三氯化鐵47.207草酸鈉、氨水、三氯化鐵、硫脲85.37

3 結(jié)論

1)對(duì)甘肅某低品位金礦進(jìn)行的堆浸試驗(yàn)可知，選用硫代硫酸銨做浸出劑，硫脲等做助浸劑，浸出效果顯著。該方法可將低品位金礦中的金回收，同時(shí)避免了氰化浸出法所產(chǎn)生的氰化物污染。

2)當(dāng)硫代硫酸銨濃度為0.5 mol/L，草酸鈉(氧化劑)、三氯化鐵、硫脲做添加劑，濃度分別為12.5 mmol/L、5 mmol/L、5 mmol/L，固液比=1∶3，氨水調(diào)節(jié)pH=10時(shí)，金浸出率可達(dá)到85.37%，浸出效果較好。

3)浸出過(guò)程中約50%～60%的硫代硫酸鹽被消耗，下一步將對(duì)其消耗的原因和減少其消耗的方法進(jìn)行探索研究。