氰化提金尾渣矿物特性与热性质研究

张朝晖 刘佰龙 巨建涛 马红周 闫东娜

（西安建筑科技大学冶金学院，西安 710055）

氰化提金尾渣矿物特性与热性质研究

张朝晖 刘佰龙 巨建涛 马红周 闫东娜

（西安建筑科技大学冶金学院，西安 710055）

对金精矿焙烧预处理氰化进行了矿物特性与热性质研究，由光谱半定量分析、化学分析、X衍射分析、物相分析等方法确定尾渣中主要化学组成、矿物组成及铁的物相等，由热损失-微分热损失-差示扫描量热法联用分析尾渣的热性质。结果表明，提金尾渣除了氧化铁、二氧化硅等主要组元外，还含有一定的金、银、铅等有价元素，回收价值极高。为尾渣磨矿、磁化焙烧、磁选工艺的选择以及综合利用提供了理论基础。

提金尾渣；化学组成；物相组成；热分析

自从上世纪80年代从国外引进焙烧预处理技术后，含硫金精矿处理有了突飞猛进的发展。焙烧预处理工艺能够综合回收金、银、铜和硫等多种元素，使金精矿冶炼行业快速发展。目前，采用焙烧预处理氰化提金工艺的黄金冶炼厂20余家，日处理金精矿规模达6 kt以上[1]。

大量的氰化尾渣不但占用土地，而且氰渣粉尘对空气造成污染，氰渣中的重金属还会污染水体。氰化尾渣以前多被用作废弃矿井的填充物，近年来人们开始开发回收其中的有价金属，把氰化尾渣作为二次资源进行综合利用，充分利用它的内在价值[2]。

尾渣的应用决定于其组成和物理化学等特性[3-4]。在尾渣的综合利用研究方面，尽管我国进行了大量试验研究工作，但对氰化提金尾渣综合回收利用，应针对不同的矿石类型和生产条件来确定、选用不同的回收方法。尾渣中金的品位，因原料、工艺的不同，综合回收方法略有差异[5]。

研究氰化提金尾渣的物化性质及其矿物特性，是研究尾渣综合回收的先决步骤，也是尾渣中各金属分离方法的依据，对选取综合回收工艺具有重要的意义。

1 材料和准备

焙烧预处理金精矿是目前我国最主要的黄金冶炼方法，本次研究选用灵宝某黄金冶炼公司金精矿焙烧预处理氰化提金尾渣为原材料进行实验。

氰化提金尾渣为粉末状，粒度很细、含水分高。在120℃恒温下对尾渣进行干燥3 h，烘干水分混匀，装袋备用。

2 结果及分析

2.1 尾渣光谱半定量全分析

半定量分析主要是根据定量分析的原理和元素的特征谱线的强度比，判断试样中元素的大致含量。采用摄谱法对氰化提金尾渣进行光谱半定量分析，结果见表1和表2。

表1 红渣光谱半定量全分析结果之一Tab 1 Semiquantitative spectral analysis results of extraction tailings

从表1和表2可见，氰化提金尾渣中除了主要的二氧化硅、氧化铁外，还含有一定的铅等有价值元素，回收价值较高；同时有害杂质磷、硫、砷等，对尾渣的综合利用有不利的影响。

表2 红渣光谱半定量全分析结果之二Tab 2 Semiquantitative spectral analysis results of extraction tailings

2.2 尾渣主要元素化学分析

对铁、金、银、铅进行定性元素化学分析可知，该红渣铁和铅的质量分数分别为33.9%和3.47%，金和银的质量分数分别为1.30、39.80 g/t，回收价值较高。

2.3 粒度分布分析

采用粒度分析仪对提金尾渣进行粒度分布分析，S.S.A为3.61 m2/mL，其余粒度特征参数见表3，粒度分布见图1。

表3 粒度特征参数Tab 3 Characteristic parameter of granularity μm

图1 粒度分布Fig 1 Particle size distribution

由图1可知，尾渣粒度较细，主要集中在0.5～10 μm。赤铁矿一般分布在 50～150 μm，包裹有细小石英颗粒。尾渣中矿物嵌布粒度微细，脉石矿物组成较复杂，选矿指标较低。

2.4 尾渣物相分析

氰化提金尾渣肉眼观察为红色，细粒浸染状构造，粉末状。

2.4.1 X衍射分析

为了确定尾渣中主要物相的组成和含量，采用PHI-5400型X衍射分析仪（XRD）分析。该仪器在X射线物相定性分析基础上，根据样品中某一物相的衍射线积分强度正比于其含量，对经过吸收校正后的衍射线强度进行计算以确定物相的含量。其结果见表4。

表4 红渣X衍射矿物分析结果Tab 4 X diffractometer analysis results of extraction tailings

从表4结果中可以看出，该尾渣主要矿物组成是赤铁矿，脉石主要为石英和金云母，其次为白榴石、滑石粉和烧石膏。赤铁矿质量分数约为34.90%，具有很高的回收价值。

2.4.2 含铁物相分析

尾渣中含全铁质量分数高达33.9%，分析尾渣含铁物相对铁的回收方法选择有一定的意义。尾渣含铁物相分析结果见表5。

表5 尾渣含铁物相分析结果Tab 5 Fe phase analysis results of extraction tailings

从尾渣含铁物相分析结果可以看出，尾渣全铁品位为35.55%，含铁相主要以赤褐铁、碳酸铁、硅酸铁和黄铁矿4种形式存在，分布比较集中，主要以赤褐铁为主，占到总铁的93.39%。

金精矿焙烧预处理过程中，一般采用650℃左右高温氧化焙烧金精矿，赤褐铁在高温下主要以赤铁矿（Fe2O3）形式存在，且在氧化条件下，铁主要为3价铁形态，2价铁含量很少。

若软纯铁的磁吸力为100.0，那么弱磁性矿物如菱铁矿、赤铁矿、褐铁矿的磁吸力分别只有1.8、1.3、0.8[6]。因而，该氰化提金尾渣具有弱磁性矿物（赤、褐铁矿）的特点。

针对尾渣中强磁选可回收的铁有赤、褐铁中的铁和碳酸铁中的铁，占有率达96.74%左右。尾渣中赤铁矿品位低，嵌布粒度细，磨矿过程中很难使赤铁矿与脉石全部单体解离，总存在大量的连生体颗粒。强磁选过程中，连生体大多会被回收进入磁性产品中，降低了精矿品位，难以获得合格精矿。

为获得品位较高，合格的含铁精矿，建议采用磁化焙烧-湿式弱磁选法，湿式弱磁选法指标稳定，国内已有成熟的生产经验可供参考[7]。

2.5 尾渣热分析

尾渣组成复杂，在加热过程中会在发生分解、脱水、氧化、还原和升华等物理化学变化而出现质量变化，发生质量变化的温度及质量变化百分数随着物质的结构及组成而异，因而可以利用物质的热重曲线来研究物质的热变化过程[8]。

对尾渣进行热分析，检测尾渣因受热而引起的各种物理、化学变化。采用德国瑞驰公司的STA409PC/PG热分析仪，利用热损失-微分热损失-差示扫描量热法（TG-DTG-DSC）热分析联用技术，对氰化提金尾渣在10℃/min升温速率条件下进行了热分析，结果见图2。

图2 尾渣TG-DTG-DSC曲线Fig 2 TG-DTG-DSC curves of extraction tailings

由图2和可知，尾渣从40～188℃出现吸热效应，其中在75.8℃时产生第1个吸热峰，在此区间尾渣失水，失量约为3.50%。

在188～1 200℃为放热区间，在此区间尾渣发生晶型转变和固相反应等，晶型转变和固相反应不影响尾渣质量。188～630℃，尾渣失量，尤其在290.33℃时，失量速率最大，主要脱除水分、结构水、烧石膏脱水等，失量达17.86%。

其中在362.45℃时出现1个小的吸热峰，尾渣失重，可能是尾渣脱除结晶水、铅熔化吸热或者烧石膏脱水吸热。

在630～719℃，尾渣质量稍增，可能是尾渣中的少量铅、2价铁或其他组分被氧化导致；820℃以后，放热明显减少，应该是尾渣中石英从α-SiO2转变成β-SiO2、赤铁矿从 α-Fe2O3转变成 γ-Fe2O3等反应吸热所致。

在848.42℃时又出现1个吸热峰，尾渣失量，说明可能是尾渣中氧化铅挥发或者其他组分分解挥发；在1 059.06℃时的吸热峰，失量，可能是滑石脱除结构水生产顽火辉石和石英，金云母脱除结构水生产镁橄榄石、白榴石和MgO等，失量达6.18%。

3 结论

通过对氰化提金尾渣的矿物特性和热性质分析，得出以下结论：

1）尾渣化学组成除了氧化铁、二氧化硅等主要组元外，还含有一定的金、银、铅等有价元素，回收价值极高；主要物相是二氧化硅、赤铁矿和金云母，铁含量较高，全铁的质量分数可达33.9%；含铁物相主要存在形式为赤铁矿，是全铁的93.39%，其余铁的物相有碳酸铁、硅酸铁和黄铁矿等，以弱磁性矿物为主。

2）尾渣呈粉末状，嵌布粒度微细，脉石矿物组成较复杂，选矿指标较低。

3）通过热分析，尾渣主要有2个失量峰，630℃以下失量组分主要为尾渣脱水，其中在290.33℃使失量速率最大；在719～1 200℃时，尾渣失量主要为脉石的分解挥发；在630～719℃时，出现微小的增量，说明尾渣中有少量组分被氧化。

4）该实验的分析结果为尾渣磨矿、磁化焙烧、磁选工艺的选择以及综合利用提供了理论基础。

[1]南君芳,李林波,杨志祥.金精矿焙烧预处理冶炼技术[M].北京：冶金工业出版社,2009.

[2]姬冲.氰化尾渣提金及制备纳米铁红的研究[D].济南：山东科技大学,2005.

[3]J Waligora,D Bulteel,P Degrugilliers,et al.Chemical and mineralogical characterizations of LD converter steel slags[J].Materials Characterization,2010,61：39-48.

[4]Liming Lu,Mark Ward,Alex Mclean.Chemical Analysis of Powdered MetallurgicalSlags by X-ray Fluorescence Spectrometry[J].ISIJ International,2003,43（12）：1940-1946.

[5]张大铸.综合回收氰化尾渣及尾液的探讨[J].有色金属：选矿部分,2002（5）：24-27.

[6]L M Hennies.Mechanisms Involved in Themal Cominution[J].Proceedings of the X V Ⅲ I M C,1995（1）：203-205.

[7]邱俊,吕宪俊,陈平,等.铁矿选矿技术[M].北京：化学工业出版社,2009：154-156.

[8]刘振海,畠山立子.分析化学手册：第8分册 热分析[M].北京：化学工业出版社,2000.

Mineralogical Characteristic and Thermal Properties on Cyaniding Extraction Tailings of Gold

Zhang Chaohui,Liu Bailong,Ju Jiantao,Ma Hongzhou,Yan Dongna
（Xi'an University of Architecture and Technology,Xi'an,710055）

In this study,the mineralogical characteristic and thermal properties of roasting pretreatment and cyaniding extraction ofgold concentrate tailings were discussed.The tailing was then characterized by means of semi-quantitative analysis,chemical analysis,X-ray diffraction analysis and phase analysis to identify the main chemical composition,phase composition and phase composition of iron.The thermal property of tailing was researched by the TG analysis combined with the method of DSC.The selection and utilization of tailings grinding,magnetic roasting,and magnetic separation process can be provided by the results.

extraction tailings;chemical composition;phase compositions;thermal analysis

O657

A DOI10.3969/j.issn.1006-6829.2010.06.005

2010-10-13