某含砷金精礦提金工藝試驗研究

秦春彬，劉丹丹，郭建東，劉永勝

(1.煙臺黃金職業(yè)學院； 2.山東國大黃金股份有限公司)

引 言

隨著易處理金礦資源日趨減少，難處理金礦石已成為黃金工業(yè)生產(chǎn)的主要資源，其中含砷、碳、硫金礦石是難處理金礦石中儲量最大、可回收經(jīng)濟價值最高的金礦石類型，也是目前研究最多的礦石類型之一。目前，對于含砷碳金精礦預(yù)處理方法有焙燒氧化法[1]、兩段焙燒法[2]、微波焙燒法、化學氧化法、生物氧化法等，其中實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用的主要為兩段焙燒法[3]，其雖然能夠在工藝流程、安全環(huán)保、生產(chǎn)成本等方面優(yōu)于其他工藝，但含砷碳金精礦焙燒操作控制困難，容易過燒或欠燒，使得在氰化過程中碳及其他黏土類“劫金”物質(zhì)吸附已浸出的金，造成金損失于尾礦中。此外，砷礦物過燒易產(chǎn)生燒結(jié)產(chǎn)物，對金造成二次包裹，導(dǎo)致氰化浸金后尾渣金品位仍很高，達6 g/t以上，金回收率并不理想。因此，進一步提高含砷碳金精礦資源回收價值，是黃金冶煉行業(yè)亟待攻克的一項共性難題。

本次試驗以提高某含砷金精礦中金回收指標[4]為原則，通過對含砷金精礦采用一級還原焙燒，焙砂二級酸浸，酸浸渣三級氧化焙燒，焙砂氰化浸金工藝，有效提高了金浸出率，為含砷金精礦資源高效利用提供了新的技術(shù)方法。

1 原料性質(zhì)

試驗所用原料是由甘肅某礦山采用浮選工藝處理金礦石產(chǎn)出的含砷金精礦，該金精礦中金屬礦物種類較多，主要為黃鐵礦、毒砂、黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦等，脈石礦物主要有石英、白云石、絹云母、單質(zhì)碳、有機碳等。鑒定樣中未觀察到顯微顆粒金，屬于微細浸染型金礦石。工藝礦物學研究表明，礦石中主要載金礦物為黃鐵礦、毒砂，其次為硅酸鹽礦物。含砷金精礦化學成分分析結(jié)果見表1，金物相分析結(jié)果見表2。

表1 含砷金精礦化學成分分析結(jié)果

表2 金物相分析結(jié)果

從表1可以看出：含砷金精礦中金品位52.80 g/t，銅、鉛、鋅品位分別為0.30 %、0.22 %、0.10 %，銅、鉛、鋅金屬元素回收價值不高。

2 試驗工藝流程及原理

2.1 工藝流程選擇

含砷金精礦采用直接氰化工藝、氧化焙燒—氰化工藝、兩段焙燒—氰化工藝、還原焙燒—酸浸—氧化焙燒—氰化工藝處理，考察金的回收效果。

直接氰化試驗：將含砷金精礦磨至一定粒度(-0.047 mm 占95 %)，用水按液固比2 ∶1在燒杯中調(diào)漿，用純堿調(diào)節(jié)礦漿pH值至9，添加NaCN，在XJT浸出攪拌機上進行浸出，控制NaCN質(zhì)量分數(shù)0.20 %～0.25 %，浸出時間24 h。

氧化焙燒—氰化試驗：焙燒試驗在馬弗爐中進行，將含砷金精礦裝入焙燒盤，料層厚度5～7 mm；當焙燒溫度達到650 ℃時，將焙燒盤轉(zhuǎn)入馬弗爐，焙燒過程中半開馬弗爐爐門，以保證良好的通風充氧，并不定時攪拌，至焙燒完全；氰化試驗同直接氰化。

兩段焙燒—氰化試驗：一段焙燒時將含砷金精礦干燥后混勻，放置在帶蓋的還原焙燒盤中，當馬弗爐爐溫升至設(shè)定溫度550 ℃后，打開爐門，將焙燒裝置轉(zhuǎn)入馬弗爐中，關(guān)閉馬弗爐爐門，焙燒時間2 h；二段焙燒時將焙燒盤蓋拆除，半開馬弗爐爐門，控制焙燒溫度達到650 ℃，并不定時攪拌，焙燒時間2 h；氰化試驗同直接氰化。

還原焙燒—酸浸—氧化焙燒—氰化試驗：還原焙燒條件同兩段焙燒中一段焙燒試驗條件；酸浸過程采用硫酸作為酸浸試劑，硫酸濃度控制在20 %，酸浸液固比3 ∶1，酸浸溫度80 ℃，酸浸時間4 h，酸浸渣烘干后進行氧化焙燒；氧化焙燒試驗條件同兩段焙燒中二段焙燒試驗條件；氰化試驗同直接氰化。

各工藝流程試驗結(jié)果見表3。

表3 各工藝流程試驗結(jié)果

從表3可以看出：還原焙燒—酸浸—氧化焙燒—氰化金浸出率最高，達到93.60 %，與兩段焙燒—氰化、直接氰化、氧化焙燒—氰化流程相比，金浸出率分別提高6.80百分點、70.40百分點、18.40百分點。因此，適宜采用還原焙燒—酸浸—氧化焙燒—氰化工藝處理該含砷金精礦。

試驗工藝流程見圖1。

圖1 試驗工藝流程

2.2 工藝原理

焙燒能夠徹底破壞黃鐵礦和毒砂的晶體結(jié)構(gòu)，使賦存于黃鐵礦和毒砂晶格中的金裸露出來，并有利于微細粒金的團聚。但是，在焙燒過程中須防止易熔砷酸鹽的生成，避免造成金顆粒的二次包裹。在焙燒過程中發(fā)生的氧化分解反應(yīng)如下：

當焙燒溫度過高和氧氣過剩時，會生成易熔砷酸鹽：

二級酸浸主要是消除還原焙燒過程中生成的砷酸鹽、部分氧化鐵對金顆粒的包裹，提高金的裸露程度，同時該過程能夠使未反應(yīng)完全的硫鐵礦、砷硫鐵礦得到有效裸露。

三級氧化焙燒主要是針對一級還原焙燒及二級酸浸過程反應(yīng)不完全的仍然包裹金顆粒的硫鐵礦、砷硫鐵礦、碳及其他包裹金的物質(zhì)。

3 結(jié)果與討論

3.1 一級還原焙燒

固定還原焙燒時間2 h，主要考察還原焙燒溫度對含砷金精礦砷脫除率、硫脫除率的影響。還原焙燒溫度試驗結(jié)果見表4。

表4 還原焙燒溫度試驗結(jié)果

從表4可以看出：砷和硫的脫除率隨著還原焙燒溫度的升高而提高；當還原焙燒溫度為550 ℃時，砷脫除率達到91.13 %；繼續(xù)升高還原焙燒溫度，砷脫除率基本不變。為盡可能減少易熔砷酸鹽的生成，綜合砷的脫除效果，選擇最佳還原焙燒溫度為550 ℃。

3.2 二級酸浸

在一定濃度硫酸介質(zhì)中，As2O5、FeAsO4、Fe3O4等都可以發(fā)生溶解，從而可減少此類物質(zhì)對金顆粒的包裹，試驗主要考察硫酸濃度、酸浸時間、液固比對砷溶解脫除的影響。

3.2.1 硫酸濃度

試驗條件：還原焙砂質(zhì)量500 g，液固比3 ∶1，酸浸溫度80 ℃，酸浸時間4 h，硫酸濃度為變量。試驗結(jié)果見表5。從表5可以看出：提高硫酸濃度有利于砷的浸出，同時有利于鐵的浸出，酸浸渣砷品位0.20 %左右時，硫酸濃度為20 %可滿足要求。

表5 硫酸濃度對砷浸出的影響

3.2.2 酸浸時間

試驗條件：還原焙砂質(zhì)量500 g，液固比3 ∶1，硫酸濃度20 %，酸浸溫度80 ℃，酸浸時間為變量。試驗結(jié)果見表6。從表6可以看出：延長酸浸時間能夠提高砷浸出率，當酸浸時間為4 h時，砷浸出率為64.29 %；繼續(xù)延長酸浸時間，砷浸出率變化不大。綜合考慮，酸浸時間4 h為宜。

表6 酸浸時間對砷浸出的影響

3.2.3 液固比

試驗條件：還原焙砂質(zhì)量500 g，硫酸濃度20 %，酸浸時間4 h，酸浸溫度80 ℃，液固比為變量。試驗結(jié)果見表7。從表7可以看出：增加液固比能夠提高砷浸出率，當酸浸液固比為3 ∶1時，酸浸渣砷品位為0.20 %；繼續(xù)增加液固比，酸浸渣砷品位基本不變。綜合考慮，液固比3 ∶1為宜。

表7 液固比對砷浸出的影響

3.3 三級氧化焙燒—氰化試驗

氧化焙燒試驗條件：將酸浸渣樣品干燥后盛放于焙燒盤中，在馬弗爐溫度達到設(shè)定溫度后，將酸浸渣轉(zhuǎn)移至馬弗爐中，焙燒2 h，焙燒后得到焙砂。

氰化試驗條件：將焙砂磨礦至-0.047 mm占95 %，液固比2 ∶1，純堿調(diào)節(jié)pH值至9，添加NaCN，在XJT浸出攪拌機上進行浸出，控制NaCN質(zhì)量分數(shù)0.20 %～0.25 %，浸出時間24 h。

試驗結(jié)果見表8。從表8可以看出：氧化焙燒溫度由630 ℃升高至650 ℃，氧化焙燒硫脫除率和金浸出率均呈上升趨勢；當焙燒溫度高于650 ℃后，硫脫除率有所升高，但金浸出率卻出現(xiàn)明顯下降趨勢。綜合各種因素，選擇氧化焙燒溫度650 ℃為佳。

表8 氧化焙燒溫度對硫脫除率與氰化金浸出率的影響

3.4 綜合驗證試驗

通過一系列條件試驗，得到最優(yōu)條件：還原焙燒溫度550 ℃，焙燒時間2 h；酸浸硫酸濃度20 %，酸浸時間4 h，液固比3 ∶1，酸浸溫度80 ℃；氧化焙燒溫度650 ℃，焙燒時間2 h；氰化磨礦細度-0.047 mm占95 %，液固比2 ∶1，純堿調(diào)節(jié)pH值至9，NaCN質(zhì)量分數(shù)0.20 %～0.25 %，浸出時間24 h。綜合驗證試驗結(jié)果見表9。從表9可以看出：在綜合條件下，氧化焙燒硫、砷的脫除率分別為99.02 %、97.46 %，氰渣金品位為3.38 g/t，金浸出率為93.60 %。

表9 綜合驗證試驗結(jié)果

4 結(jié) 論

1)某含砷金精礦采用直接氰化，金浸出率較低，僅為23.20 %，因此必須對該金精礦進行適宜的預(yù)處理，脫除黃鐵礦、毒砂等硫化礦物，打開金顆粒包裹。

2)采用還原焙燒—酸浸—氧化焙燒—氰化工藝可獲得較好指標，金浸出率達到93.60 %，比氧化焙燒—氰化、兩段焙燒—氰化工藝分別提高18.40百分點、6.80百分點，為含砷金精礦中金的高效回收提供了新的技術(shù)方法，對黃金冶煉企業(yè)工藝技術(shù)水平提升具有積極作用。