低酸浸銅、高酸除雜兩段酸浸提高金銀回收率工藝研究

邱建森

（紫金銅業(yè)有限公司，福建省銅綠色生產(chǎn)及伴生資源綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 上杭 364204）

某黃金冶煉廠200t/d處理復(fù)雜難選冶金精礦工藝流程由于金精礦礦源種類多，有價(jià)有害元素含量分布不均衡，為穩(wěn)定生產(chǎn)，對高有害雜質(zhì)的礦源采用配入總量控制，均衡投入的配礦技術(shù)，同時(shí)利用漿式進(jìn)料焙燒技術(shù)，通過焙燒—氰化提金、煙氣制酸、酸浸液萃取—電積回收銅，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益及社會效益，且具有操作簡便，適應(yīng)性強(qiáng)，回收率高，尤其是銀、銅、硫可得到綜合回收等特點(diǎn)，針對銀浸出率遠(yuǎn)低于行業(yè)先進(jìn)水平的情況，該廠通過調(diào)整生產(chǎn)系統(tǒng)焙燒工藝控制參數(shù)，強(qiáng)化金精礦焙燒過程中的硫酸化焙燒，銀浸出率從55%～60%提高至65%～70%，但金浸出率從約97%下降至約94%，而制酸工序凈化工段稀酸廢水中硫酸濃度也從約2%～5%上升至8%～15%，增加了廢水的環(huán)保處理成本，如何在保證銀浸出率達(dá)到70%的行業(yè)先進(jìn)水平的情況下，進(jìn)一步降低氰化尾渣的金含量，提高金氰化浸出率，成為生產(chǎn)實(shí)際中亟待解決的技術(shù)難題之一。

研究和實(shí)踐表明：提高酸浸過程中的硫酸酸度對金銀氰化浸出具有顯著積極意義。金精礦經(jīng)焙燒后，生成疏松多孔的焙砂，基本打開了硫鐵礦和毒砂等對金的包裹，有利于金的氰化浸出，但生成的鐵的氧化物較致密，部分微細(xì)粒金處于被包裹狀態(tài)，無法經(jīng)氰化提出。通過對焙砂進(jìn)行強(qiáng)化酸浸，可促進(jìn)將焙砂中的氧化物等溶于酸浸液中，進(jìn)一步解除氧化物對金的包裹，大幅降低氰化尾渣中的金含量，提高金的浸出率，獲得了較高的金回收率[1]。何燁等對于含砷較高的金礦，每噸焙砂的濃硫酸用量為2t（一般情況下，焙砂酸浸時(shí)硫酸濃度約為20g/l，即硫酸質(zhì)量濃度（液計(jì)）約為2%，下同），金的氰化浸出率可達(dá)97．86%[1]；郭持皓等針對高銅金精礦，焙砂在一段弱酸（3g/L H2SO4）、二段強(qiáng)酸（150g/L H2SO4）處理后進(jìn)行氰化浸出，金浸出率高達(dá)99.14%[2]；廖元杭針對菲律賓某含銅含砷難處理金精礦，焙砂酸浸時(shí)將初始酸度提高至60g/l處理進(jìn)行氰化浸出，金浸出率為88.5%[3]。

本文將一段酸浸工序優(yōu)化設(shè)計(jì)為一段低酸浸銅、二段高酸除雜兩段酸浸工藝，在一段低酸浸銅（常規(guī)酸浸）工序的基礎(chǔ)上，主要探索了二段高酸除雜過程中硫酸濃度、酸浸溫度、酸浸時(shí)間、礦漿濃度、過濾洗滌效果等條件因子的影響，結(jié)果表明：優(yōu)化后的酸浸工藝可提高金氰化浸出率1.5%～5%，提高銀氰化浸出率2%～6%，技術(shù)指標(biāo)穩(wěn)定；具有多重積極作用，項(xiàng)目效益顯著。

1 樣品來源及礦物性質(zhì)

某黃金冶煉廠采用焙燒—酸浸—氰化浸出工藝從復(fù)雜難選冶金精礦中回收金、銀、銅及有效硫，在焙燒生產(chǎn)工藝的調(diào)整過程中，加強(qiáng)了金精礦硫酸化焙燒的程度，從而使得銀氰化浸出率從55%～60%提高至65%～70%，但金氰化浸出率從約97%下降至約94%，銅浸出率基本不變，生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)情況見表1。

表1 強(qiáng)化硫酸化焙燒調(diào)整前后技術(shù)指標(biāo)變化情況

分析金精礦強(qiáng)化硫酸化焙燒后金氰化浸出率下降可能是由于強(qiáng)化硫酸化焙燒時(shí)，沸騰爐內(nèi)氧相對含量降低，導(dǎo)致金精礦焙燒時(shí)氧化不充分，多孔疏松的三氧化鐵生產(chǎn)相對減少，致密性的四氧化三鐵生成相對增加，而致密性的四氧化三鐵對金的包裹在低酸的溶液中難以打破，增加了氧化物包裹金的比例，因而在氰化浸出過程中，阻礙了CN-與Au的充分接觸，從而使這部分金難以浸出。而調(diào)整后氰化尾渣金物相分析結(jié)果驗(yàn)證了上述分析，調(diào)整后氰化尾渣物相分析結(jié)果見表2。

表2 調(diào)整后氰化尾渣物相分析結(jié)果

由于銅浸出率相對穩(wěn)定，因此主要考察二段高酸除雜的工藝條件，以現(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)酸浸工藝控制參數(shù)為一段低酸浸銅工藝參數(shù)（礦漿濃度約40%、硫酸控制pH=1.0，酸浸溫度90℃，酸浸時(shí)間1.5h），取生產(chǎn)系統(tǒng)酸浸工序所得的酸浸渣為低酸浸銅渣作為試驗(yàn)研究的主要對象，渣中主要金屬礦物為鐵氧化物，所占比例約76%，以三氧化二鐵為主；主要非金屬礦物為脈石，所占比例約24%，以石英為主，其次含少量長石、方解石等，其相關(guān)元素檢測結(jié)果見表3。

表3 低酸浸銅渣元素檢測結(jié)果

2 試驗(yàn)

試驗(yàn)主要探索高酸除雜過程中硫酸濃度、酸浸溫度、酸浸時(shí)間、礦漿濃度等條件因子對金銀氰化浸出效果的影響，同時(shí)考察一段低酸浸銅過濾洗滌效果、二段高酸除雜過濾洗滌效果對技術(shù)指標(biāo)的影響，開展50kg、150kg級的中試擴(kuò)大規(guī)模試驗(yàn)，并跟蹤驗(yàn)證探索工藝參數(shù)的平穩(wěn)性，。

2.1 二段高酸除雜試驗(yàn)

（1）二段高酸除雜試驗(yàn)條件：取適量低酸浸銅渣，采用清水調(diào)漿成礦漿濃度40%，硫酸初始濃度10%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，按液計(jì)），酸浸溫度90℃，酸浸時(shí)間2h后過濾，洗滌至中性。

（2）常規(guī)氰化試驗(yàn)條件：取適量高酸除雜酸浸渣，采用清水調(diào)成礦漿濃度40%，碳酸鈉調(diào)節(jié)pH值10～11，氰化鈉濃度2‰，氰化時(shí)間48h后過濾，洗滌至中性。

（3）空白試驗(yàn)條件：取適量的低酸浸銅渣，采用清水調(diào)成礦漿濃度40%，碳酸鈉調(diào)節(jié)pH值10～11，氰化鈉濃度2‰，氰化時(shí)間48h后過濾，洗滌至中性。

2.1.1 硫酸初始濃度試驗(yàn)

取適量低酸浸銅渣，分別控制硫酸初始濃度2.5%、5%、10%，其余試驗(yàn)條件同2.1，試驗(yàn)結(jié)果見圖1。

圖1 硫酸初始濃度試驗(yàn)結(jié)果

從圖1可知，適當(dāng)提高高酸除雜時(shí)的硫酸初始濃度對金銀氰化浸出有利，當(dāng)硫酸初始濃度達(dá)到10%時(shí)，金銀氰化浸出效果趨于平緩，因此硫酸初始濃度選擇以10%為宜。

2.1.2 酸浸溫度試驗(yàn)

取適量低酸浸銅渣，硫酸初始濃度10%，以酸浸溫度為變量，其余試驗(yàn)條件同2.1，試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖2 酸浸溫度試驗(yàn)結(jié)果

從圖2可知，酸浸溫度對金浸出有較大影響，當(dāng)酸浸溫度90℃時(shí)對增強(qiáng)金銀氰化浸出效果更加顯著，因此酸浸溫度以90℃為宜。

2.1.3 酸浸時(shí)間試驗(yàn)

取適量低酸浸銅渣，硫酸初始濃度10%，酸浸溫度90℃，以酸浸時(shí)間為變量，其余試驗(yàn)條件同2.1，試驗(yàn)結(jié)果見圖3。

圖3 酸浸時(shí)間試驗(yàn)結(jié)果

從酸浸時(shí)間試驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)酸浸時(shí)間達(dá)到2h時(shí)，高酸除雜對金銀氰化浸出的影響趨于平緩，因而酸浸時(shí)間以2h為宜。

2.1.4 礦漿濃度試驗(yàn)

取適量低酸浸銅渣，以礦漿濃度為變量，硫酸初始濃度10%，酸浸溫度90℃，酸浸時(shí)間2h，其余試驗(yàn)條件同2.1，試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

圖4 礦漿濃度試驗(yàn)結(jié)果

從礦漿濃度試驗(yàn)結(jié)果看，適當(dāng)提高礦漿濃度對金浸出有利，而且若礦漿濃度上升，可減少礦漿水的加入量，從而可增加高酸除雜結(jié)束后的洗水量，進(jìn)一步保證高酸除雜礦漿的洗滌效果，但考慮到若礦漿濃度過大，可能導(dǎo)致機(jī)械攪拌難以攪動，引發(fā)電機(jī)溫度過高而損壞設(shè)備，因此結(jié)合生產(chǎn)設(shè)備因素，礦漿濃度以45%為宜。

2.1.5 綜合條件試驗(yàn)

從上述試驗(yàn)可知，高酸除雜最佳工藝參數(shù)為：礦漿濃度45%，硫酸初始濃度10%，酸浸溫度90℃，酸浸時(shí)間2h，取取適量低酸浸銅渣進(jìn)行高酸除雜最佳工藝參數(shù)的平行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 礦漿濃度試驗(yàn)結(jié)果

從表4可知，探索得的高酸除雜最佳工藝參數(shù)較為穩(wěn)定，可提高金浸出率約4%，銀浸出率約10%，且試驗(yàn)效果重現(xiàn)性較好。

2.2 過濾洗滌對金銀氰化浸出效果的影響

考慮銅萃取系統(tǒng)日處理能力以及環(huán)保廢水處理量的制約因素，試驗(yàn)探索了一段低酸浸銅過濾洗滌和二段高酸除雜過濾洗滌對金銀氰化浸出效果的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：

過濾洗滌方案對金銀氰化浸出效果影響較小，但低酸浸銅結(jié)束后礦漿若直接過濾未經(jīng)洗滌后進(jìn)入高酸除雜工序，會夾帶較高的銅，而直接過濾后加入1倍洗水、2倍洗水、洗至中性后所夾帶的銅含量基本相當(dāng)，因此低酸浸銅洗滌方案為直接過濾后加入1倍礦漿水洗滌，高酸除雜洗滌方案為過濾結(jié)束后依次采用加1.1倍礦漿水的清水洗滌、3.2倍礦漿水的清水洗滌。

2.3 小結(jié)

低酸浸銅、高酸除雜兩段酸浸工藝的最佳工藝參數(shù)為：低酸浸銅（礦漿濃度約40%、硫酸控制pH=1.0，酸浸溫度90℃，酸浸時(shí)間1.5h）直接過濾后加1倍礦漿水的清水洗滌，然后按礦漿濃度45%，硫酸初始濃度10%，酸浸溫度90℃，酸浸時(shí)間2h進(jìn)行高酸除雜，過濾結(jié)束后依次采用加1.1倍礦漿水的清水洗滌、3.2倍礦漿水的清水洗滌；最后常規(guī)氰化48h，可比未經(jīng)高酸除雜處理的提高金浸出率約4%，銀浸出率約10%。

2.4 中試擴(kuò)大試驗(yàn)

為了驗(yàn)證高酸除雜工藝參數(shù)及洗滌方案在擴(kuò)大規(guī)模試驗(yàn)時(shí)的效果，分別進(jìn)行50kg、150kg級中試擴(kuò)大試驗(yàn)，并與空白小試試驗(yàn)進(jìn)行對比。試驗(yàn)結(jié)果見圖5。

圖5 中試擴(kuò)大試驗(yàn)結(jié)果

從圖5可知，50kg、150kg中試擴(kuò)大試驗(yàn)金銀浸出效果都達(dá)到預(yù)期效果，試驗(yàn)過程中還考察了高酸除雜分級洗滌的水酸平衡，結(jié)果見表5。

表5 高酸除雜分級洗滌水酸平衡結(jié)果/mg.L-1

從表5可知，50kg、150kg中試擴(kuò)大試驗(yàn)結(jié)果與小試試驗(yàn)結(jié)果基本相當(dāng)，高酸除雜浸出礦漿過濾結(jié)束后，分別采用、3.2倍礦漿水的清水進(jìn)行分級洗滌，其中濾液中硫酸濃度約為8%、初期濾液中硫酸濃度約為2%，末期濾液中硫酸含量小于1g/L。其中初期洗液硫酸含量剛好可符合該黃金冶煉廠低酸浸銅階段的硫酸需求量，因而可將初期洗液返回至低酸浸銅階段進(jìn)行浸出。

2.5 跟蹤驗(yàn)證試驗(yàn)

為了探明工藝參數(shù)的穩(wěn)定性，分別取6批次不同時(shí)期低酸浸銅渣，其金、銀含量見表6。

取上述樣品，分別按試驗(yàn)探索得的高酸除雜工藝參數(shù)及洗滌方案處理后常規(guī)氰化48h，并與空白試驗(yàn)對比，試驗(yàn)結(jié)果分別見圖6、圖7。

圖6 高酸除雜對不同樣品金浸出率的影響

圖7 高酸除雜對不同樣品銀浸出率的影響

圖8 推薦工藝流程示意圖

從跟蹤驗(yàn)證試驗(yàn)看，采用高酸除雜處理后，金銀氰化浸出率普遍均有一定程度的提高，其中金氰化浸出率提高1.5%～5%，銀氰化浸出率提高2%～6%，表明該工藝技術(shù)是成熟、穩(wěn)定的。

3 推薦工藝流程

工藝流程說明：酸浸濃密機(jī)底流礦漿過濾后加入1倍礦量的清水洗滌后，引入制酸工序的全部稀酸用于高酸除雜，經(jīng)礦漿濃度約45%，硫酸初始濃度約10%，酸浸溫度90℃，攪拌時(shí)間2h的高酸除雜處理后過濾，濾液（硫酸濃度約8%）全部開路處理，然后依次采用加1.1倍礦漿水的清水洗滌、3.2倍礦漿水的清水洗滌。

該工藝充分利用余熱鍋爐提供的蒸汽為高酸除雜工序提供溫度保障，高酸除雜所需硫酸利用制酸廢水，減少了項(xiàng)目投資；所得到的初期洗液硫酸含量剛好可符合該黃金冶煉廠低酸浸銅階段的硫酸需求量，可循環(huán)至水淬槽進(jìn)行低酸浸銅；末期洗液循環(huán)至酸浸濃密機(jī)一起進(jìn)入銅萃取系統(tǒng)，以稀釋萃原液硫酸含量從10g/L～15g/L至5g/L～8g/L，從而提高銅萃取率，未增加現(xiàn)有萃取系統(tǒng)的處理量，也未增加環(huán)保廢水處理的壓力。。

4 結(jié)論

（1）低酸浸銅高酸除雜兩段酸浸提高金銀回收率的最佳工藝為：常規(guī)低酸浸銅過濾后加1倍礦漿水的清水洗滌，然后按礦漿濃度45%，硫酸初始濃度10%，酸浸溫度90℃，酸浸時(shí)間2h進(jìn)行高酸除雜，過濾結(jié)束后依次采用加1.1倍礦漿水的清水洗滌、3.2倍礦漿水的清水洗滌；最后常規(guī)氰化48h。

（2）優(yōu)化工藝可提高金浸出率1.5%～5%，提高銀浸出率2%～6%，提高了貴金屬金銀的資源利用率，表明低酸浸銅、高酸除雜兩段酸浸工藝在工藝技術(shù)上是可行的。