硫氰酸鈉在難處理金礦浸出中的應(yīng)用

朱一民 周振亞 張 凜 谷曉恬 韓躍新

（1.東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院，遼寧 沈陽 110819；2.難采選鐵礦資源高效開發(fā)利用技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心，遼寧 沈陽 110819）

黃金作為一種十分重要的礦產(chǎn)資源，在國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中有著十分重要的作用，各國(guó)也將其作為戰(zhàn)略儲(chǔ)備資源［1］。目前，世界易處理金礦越來越少，難處理金礦已占到世界金礦總儲(chǔ)量的60%～70%，對(duì)難處理金礦資源的合理利用已成為一個(gè)世界性難題［2］。

氰化浸金是工業(yè)上最重要的提金方法，具有生產(chǎn)穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)和回收率高等特點(diǎn)［3-4］。但是，氰化法也存在著浸出速率慢、選擇性差和容易受到銅等雜質(zhì)離子影響的缺點(diǎn)，且氰化物有劇毒，嚴(yán)重?fù)p害環(huán)境和人的身體健康［5-6］。而硫氰酸鹽具有浸金選擇性好、毒性低、浸出時(shí)間短、成本低等優(yōu)點(diǎn)［7］，近年來受到國(guó)內(nèi)外選冶工作者的重視，并做了大量的研究。本文以硫氰酸鈉為浸金藥劑，探究多個(gè)條件因素對(duì)金的浸出率的影響規(guī)律，并對(duì)浸出貴液的總氰濃度進(jìn)行測(cè)定，做出環(huán)保評(píng)價(jià)。

1 試驗(yàn)原料

1.1 試驗(yàn)礦樣

試驗(yàn)所用礦樣來自于加拿大Barrick黃金公司赫姆洛礦區(qū)，是一種石英脈型難處理金礦。原礦的化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1，原礦礦物組成結(jié)果見表2，XRD分析結(jié)果見圖1。

注：Au含量的單位為g/t。

由表1可知，原礦中主要有用元素Au的品位為3.39 g/t，主要有害元素C和S的含量分別為1.83%和1.62%。

由圖1和表2可知：原礦中主要金屬礦物為黃鐵礦，含量為2.63%；主要非金屬礦物為石英、白云母和長(zhǎng)石，含量分別為81.1%、7.98%和3.43%。

1.2 試驗(yàn)藥劑

試驗(yàn)中所用的主要藥劑如表3所示。

2 試驗(yàn)方法

每次取100 g原礦在700℃的馬弗爐中焙燒1 h。獲得的焙砂Au含量3.48%、C含量0.111%、S含量0.12%。

每次稱取焙砂樣品50 g，在300 mL的燒杯中進(jìn)行浸出試驗(yàn)。首先按照試驗(yàn)要求依次調(diào)節(jié)礦漿液固比、pH值等條件，然后加入適量的氧化劑和浸金藥劑，設(shè)置好磁力攪拌器的溫度和轉(zhuǎn)速之后即可開始進(jìn)行攪拌浸出。浸出結(jié)束后，將礦漿倒入布氏漏斗進(jìn)行抽濾，收集第一次過濾所得的液體，即為貴液，接著用清水洗滌濾餅3次得到浸出渣，將浸出渣烘干、制樣、分析，余下留為備樣。浸出試驗(yàn)流程如圖2。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 預(yù)處理方法探索

由于原礦中含有機(jī)碳質(zhì)物，同時(shí)微細(xì)粒的金被黃鐵礦包裹，這些都會(huì)對(duì)浸出過程產(chǎn)生不利影響。為改善浸出效果，在浸出前需對(duì)原礦進(jìn)行預(yù)處理。

分別采用焙燒和化學(xué)氧化法對(duì)原礦進(jìn)行了預(yù)處理。焙燒預(yù)處理使用馬弗爐700℃焙燒1 h后再進(jìn)行浸出；化學(xué)預(yù)氧化法分別使用高錳酸鉀、亞氯酸鈉和過氧化氫等藥劑50 kg/t對(duì)礦漿進(jìn)行氧化，攪拌3 h之后過濾并用清水洗滌5次，脫藥后再進(jìn)行浸出。浸出體系pH值使用NaOH調(diào)節(jié)，浸出試驗(yàn)條件為：磨礦細(xì)度-45 μm含量95%的礦樣50 g，礦漿pH值11～12，硫氰酸鈉用量3 kg/t，過氧化氫用量1 mL，液固比4 mL/g，浸出溫度30℃，浸出時(shí)間24 h，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

由表4可知：原礦直接浸出，浸出效果極差，浸出率僅30.75%；而經(jīng)過高錳酸鉀、亞氯酸鈉和過氧化氫預(yù)氧化后，浸出率均有明顯提高，超過40%；在所有預(yù)處理方法中，焙燒預(yù)處理后再浸出的效果提升最明顯，浸出率達(dá)到80.46%。因此，使用焙燒方法對(duì)原礦進(jìn)行預(yù)處理。

3.2 浸出試驗(yàn)

3.2.1 硫氰酸鈉用量試驗(yàn)

硫氰酸鈉用量試驗(yàn)所用礦樣磨礦細(xì)度為-45 μm含量95%，使用NaOH溶液調(diào)節(jié)浸出體系pH值，加入過氧化氫1 mL，液固比4 mL/g，浸出溫度30℃，浸出時(shí)間24 h，進(jìn)行硫氰酸鈉用量試驗(yàn)。結(jié)果如圖3所示。

由圖3可知，硫氰酸鈉的用量由1 kg/t增加至4 kg/t，金的浸出率變化趨勢(shì)為先增加后降低，在硫氰酸鈉用量為3 kg/t時(shí)，金的浸出率最高，為89.66%。因此，選擇硫氰酸鈉用量為3 kg/t。

3.2.2 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

調(diào)節(jié)礦漿pH值至預(yù)定pH值，在硫氰酸鈉用量3 kg/t，過氧化氫用量1 mL，液固比4 mL/g，浸出溫度30℃，浸出時(shí)間24 h，磨礦細(xì)度-45 μm含量分別為65%、75%、85%和95%條件下，進(jìn)行磨礦細(xì)度試驗(yàn)，結(jié)果如圖4所示。

由圖4可知：磨礦細(xì)度對(duì)金的浸出率影響較大；隨著磨礦細(xì)度從-45 μm占65%增加到-45 μm占95%，金的浸出率呈現(xiàn)出先增加后小幅降低的趨勢(shì)，浸出渣金品位先迅速降低后緩慢升高；在磨礦細(xì)度-45 μm含量為85%時(shí)，金浸出率達(dá)到最大值，為86.49%，浸出渣金品位達(dá)到最小值，為0.47 g/t。故使用硫氰酸鈉浸金的最佳磨礦細(xì)度是-45 μm含量為85%，后續(xù)試驗(yàn)保持磨礦細(xì)度為-45 μm含量85%。

3.2.3 pH值試驗(yàn)

保持磨礦細(xì)度為-45 μm含量85%，在硫氰酸鈉用量3 kg/t，過氧化氫用量1 mL，液固比4 mL/g，浸出溫度30℃，浸出時(shí)間24 h條件下進(jìn)行pH值試驗(yàn)?？疾靝H值對(duì)金的浸出率的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

由圖5可知：pH值對(duì)金的浸出率有較大的影響；在pH值為4～11.5的條件下，隨pH升高，金的浸出率顯著增加，浸出渣金品位逐漸降低；pH值大于11.5時(shí)，金的浸出率明顯下降，浸出渣金品位增加；使用硫氰酸鈉浸金時(shí)，最佳pH值為11.5，此時(shí)金的浸出率達(dá)到最大值85.43%，浸出渣金品位達(dá)到最小值0.51 g/t。在后續(xù)試驗(yàn)中保持pH值為11.5。

3.2.4 液固比試驗(yàn)

調(diào)節(jié)礦漿pH為11.5，在磨礦細(xì)度為-45 μm含量85%，硫氰酸鈉用量3 kg/t，過氧化氫用量1 mL，浸出溫度30℃，浸出時(shí)間24 h條件下進(jìn)行液固比試驗(yàn)?？疾煲汗瘫葘?duì)金的浸出率的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。

對(duì)圖6分析可知：液固比對(duì)金的浸出效果影響較顯著；隨著液固比的增加，金的浸出率呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，浸出渣金品位先降低后增加；液固比4 mL/g為浸金效果最佳條件，此時(shí)金的浸出率達(dá)到最大值84.77%，浸出渣金品位達(dá)到最小值0.53 g/t。后續(xù)試驗(yàn)保持液固比為4 mL/g。

3.2.5 浸出溫度試驗(yàn)

調(diào)節(jié)礦漿pH值為11.5，保持液固比為4 mL/g，磨礦細(xì)度為-45 μm含量85%，硫氰酸鈉用量為3 kg/t，在過氧化氫用量1 mL，浸出時(shí)間為24 h的條件下進(jìn)行浸出溫度試驗(yàn)?？疾旖鰷囟葘?duì)金浸出效果的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖7所示。

分析圖7可知：浸出溫度對(duì)硫氰酸鈉浸金效果有較大影響；浸出溫度由25℃升高至30℃時(shí)，金的浸出率快速增長(zhǎng)，浸出渣金品位快速下降；浸出溫度由30℃升高至55℃的過程中，金的浸出率緩慢增加，增幅逐漸變小，浸出渣金品位緩慢下降；浸出溫度為55℃時(shí)浸出效果最佳，但考慮到溫度升高能耗也將增加。綜合考慮，選擇浸出溫度為45℃，此時(shí)金的浸出率為86.49%，浸出渣金品位為0.47 g/t。

3.2.6 浸出時(shí)間試驗(yàn)

調(diào)節(jié)礦漿pH值為11.5，保持液固比為4 mL/g，磨礦細(xì)度為-45 μm含量85%，硫氰酸鈉用量3 kg/t，在過氧化氫用量1 mL，浸出溫度45℃條件下進(jìn)行浸出時(shí)間試驗(yàn)，考察浸出時(shí)間對(duì)浸出效果的影響，結(jié)果如圖8所示。

由圖8可知：浸出時(shí)間對(duì)硫氰酸鈉體系中金的浸出效果影響較大；隨著浸出時(shí)間的延長(zhǎng)，金的浸出率先快速升高后趨于平穩(wěn)，浸出渣金品位先快速降低后趨于平穩(wěn)；浸出時(shí)間為36 h時(shí)浸出效果最佳，但浸出時(shí)間延長(zhǎng)，單位時(shí)間處理量降低，浸出成本升高。考量時(shí)間成本和浸出效率，選擇24 h為后續(xù)試驗(yàn)的浸出時(shí)間，此時(shí)浸出渣中金品位及金的浸出率分別為0.38 g/t和89.08%。

3.2.7 過氧化氫用量試驗(yàn)

調(diào)節(jié)礦漿pH值為11.5，保持液固比為4 mL/g，磨礦細(xì)度為-45 μm含量85%，硫氰酸鈉用量3 kg/t，在浸出溫度45℃，浸出時(shí)間24 h的條件下進(jìn)行過氧化氫用量試驗(yàn)，考察過氧化氫用量對(duì)浸出效果的影響，結(jié)果如圖9所示。

由圖9可知：過氧化氫用量對(duì)硫氰酸鈉體系浸出效果有較大的影響；隨著過氧化氫用量的增加，金的浸出率先顯著提高后緩慢降低，浸出渣金品位先顯著下降后緩慢增加；當(dāng)過氧化氫用量為0.9 mL時(shí)，浸出渣中金品位達(dá)到最小值0.33 g/t，此時(shí)金的浸出率達(dá)到最大值90.52%。因此，硫氰酸鈉浸金體系的最佳過氧化氫用量為0.9 mL。

3.3 焙砂性質(zhì)分析

為查明焙燒預(yù)處理方法顯著提高浸出率的原因，探究焙砂中各元素含量與礦物組成，對(duì)焙砂進(jìn)行多元素分析、XRD分析，結(jié)果分別見表5、圖10。

注：Au含量的單位為g/t。

將焙砂的多元素分析與XRD分析結(jié)果與原礦對(duì)比可知：焙砂中C與S元素含量明顯降低，同時(shí)其他元素沒有明顯的變化，XRD圖譜中黃鐵礦的峰消失而赤鐵礦的峰出現(xiàn)。這說明在高溫下，原礦中的碳質(zhì)物和硫化物被氧化，黃鐵礦經(jīng)過焙燒后被空氣氧化為赤鐵礦。

為查明焙砂主要元素的賦存狀態(tài)，對(duì)焙砂進(jìn)行SEM和EDS檢測(cè)，結(jié)果如圖11、圖12所示。

由圖11、圖12可以看出，S元素的掃描圖中已經(jīng)沒有明顯的亮斑，說明焙砂中S元素含量降低明顯，結(jié)合Fe元素和O元素掃描圖可以看出Fe和O分布在一起，可以得出結(jié)論：黃鐵礦在經(jīng)過焙燒后變成赤鐵礦。

3.4 浸出渣分析

為探究焙砂在浸出體系中的穩(wěn)定性，判斷其是否會(huì)溶出雜質(zhì)離子而對(duì)浸出過程造成不利影響，對(duì)浸出渣進(jìn)行了XRD和XRF分析，結(jié)果如圖13、表6所示。

通過對(duì)比焙砂與浸出渣的元素組成與XRD圖譜可知，礦樣的元素組成和礦物組成除了Au以外沒有變化，說明在最優(yōu)浸出條件下，焙砂可以穩(wěn)定存在，不會(huì)因?yàn)槿芪g產(chǎn)生雜質(zhì)離子進(jìn)而影響浸金效果，也不會(huì)影響從貴液中回收金。

4 結(jié) 論

（1）以硫氰酸鈉為浸金藥劑，在藥劑用量為3 kg/t、磨礦細(xì)度-45 μm含量85%、pH值11.5、液固比4 mL/g、浸出溫度45℃、過氧化氫用量0.9 mL、浸出時(shí)間24 h的條件下，能得到金浸出率90.52%、浸出渣金品位0.33 g/t的指標(biāo)，說明浸金藥劑硫氰酸鈉的浸金效果良好。

（2）經(jīng)過焙燒后，原礦中碳質(zhì)物和硫化礦（主要為黃鐵礦）被氧化，原本被微細(xì)粒包裹的自然金被解離，同時(shí)解除了碳質(zhì)物對(duì)金絡(luò)合離子的吸附，使金的浸出率大大提高。

（3）在浸出過程中，焙砂中除Au以外的元素均能穩(wěn)定存在，不會(huì)因?yàn)槿芪g而產(chǎn)生雜質(zhì)離子影響金的浸出與回收。