提高含砷金精矿二段焙砂金浸出率的研究

王 威，高照国，曹耀华，刘红召，张 博

(1.中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所，河南 郑州 450006 ； 2.河南省黄金资源综合利用重点实验室，河南 郑州 450006；3.多金属矿评价与综合利用重点实验室，河南 郑州 450006)

提高含砷金精矿二段焙砂金浸出率的研究

王 威1,2,3，高照国1,2,3，曹耀华1,2,3，刘红召1,2,3，张 博1,2,3

(1.中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所，河南 郑州 450006 ； 2.河南省黄金资源综合利用重点实验室，河南 郑州 450006；3.多金属矿评价与综合利用重点实验室，河南 郑州 450006)

本文以某含砷金精矿二段焙烧焙砂为研究对象，针对焙砂中金主要被赤铁矿包裹的特点，采用硫酸溶液+助浸剂浸出的方法对包裹金进行有效解离，使包裹金充分暴露，达到提高金浸出率的效果。研究了硫酸浓度，酸浸温度，助浸剂加入量等因素对铁浸出率的影响及对酸浸渣氰化过程金浸出率的影响。在最佳工艺条件下，该工艺比工业生产常用的二段焙砂→酸洗→氰化金浸出率提高12%左右。

含砷金精粉；二段焙砂；酸浸；助浸剂

随着金矿资源的大规模开采，易处理金矿资源日渐枯竭,难选金矿特别是含砷金矿的提金工艺研究已经受到人们的广泛关注[1]。我国含砷金矿储量丰富，已成为金矿生产的重要资源。近年来，在湖南、云南、贵州、四川、甘肃、新疆等省区已相继发现大中型砷金矿[2]。含砷的金矿石和精矿，由于其中的金与砷黄铁矿紧密共生、金在矿物中呈细粒浸染状等缘故而属于难处理的原料,因此一般都对它们先进行氧化预处理。对于这类难处理的金矿，目前研究得比较多的氧化预处理方法有焙烧[4-5]、加压氧化[6]、细菌氧化[7-8]、化学预氧化[9]等，其中焙烧法研究和应用得最广，工艺也较成熟。经焙烧法处理后，金的氰化浸出率通常有较大提高，但是氰渣中金含量仍较高，部分高达10g/t以上。如何通过采用低成本的预处理方法，进一步降低尾渣的含金量，是目前提金研究和生产实际中亟待解决的技术难题之一。许多科研工作者在进一步提高含砷金矿中金的回收率方面也进行了大量的研究。常耀超等[10]采用预先碱浸→二段焙烧→磨矿→氰化提金工艺处理山东某含锑、砷金精矿，金浸出率达到86.3%，较常规提金工艺提高了38%左右。薛光等[11]以山东某黄金冶炼厂含砷金精矿为研究对象，在第二段焙烧过程中加入添加剂SR，提高第一段焙烧残留的黄铁矿、砷黄铁矿分解率，可使金的氰化浸出率提高4.65%。何烨等[12]对某黄金冶炼厂的二段焙砂进行强化酸浸，解离了氧化铁等对金的包裹，提高了金的浸出率，但是该工艺酸浸温度和酸耗较高。本文针对二段焙砂中金主要被赤铁矿包裹的特点，采用酸浸法解离赤铁矿包裹金，在酸浸过程中添加铜粉做为助浸剂，在较低的酸浸温度和酸耗条件下达到了对赤铁矿包裹金的有效解离，提高了金的浸出率。

1 矿样性质

含砷金精矿二段焙砂是由某黄金冶炼公司提供。矿样呈砖红色，粒度-200目含量约为85%，主要组成矿物为：赤铁矿、石英、云母，少量的黄铁矿和毒砂，以及微量的自然金等矿物。金主要以次显微状态赋存在赤铁矿和脉石矿物中。

该精矿的主要化学组成见表1，主要矿物相对含量见表2。

表1 二段焙砂主要化学成分分析结果/%

注：*单位为g/t。

表2 二段焙砂中主要矿物的相对含量/%

2 试验方法

酸浸：向烧杯加入一定量的不同浓度的硫酸溶液，恒温水浴锅(TDA型)加热至设定温度后，搅拌条件下加入二段焙砂和助浸剂。浸出一定时间后，过滤，将酸浸渣洗至中性，烘干(101-3AB型)。

氰化：取烘干后的酸浸渣，在浸出搅拌器(XJTII型)按固液比1∶1.5 调浆，氢氧化钠为调整剂，调至pH 10～11，NaCN 用量为8kg/t，氰化48 h，反应结束后，洗涤至中性，烘干后，测量尾渣中的金含量。

3 试验原理

含砷金精粉两段焙烧焙砂中部分金被赤铁矿包裹，在浸金过程中被包裹的金由于无法与氰化钠溶液有效接触而影响金的浸出率。为提高金的浸出率，采用硫酸+助浸剂浸出法对包裹金的赤铁矿进行解离。

硫酸解离过程的主要化学反应方程式如式(1)所示。加入助浸剂铜，铜与硫酸铁反应，方程式如式(2)所示。

Fe2O3+3H2SO4= Fe2(SO4)3+3H2O

(1)

Cu + Fe2(SO4)3= CuSO4+ 2FeSO4

(2)

由于铜与硫酸铁反应消耗了体系中的硫酸铁，降低了硫酸铁的浓度，促使反应式(1)向右进行，从而提高铁的浸出率和浸出速度。

4 结果与讨论

4.1 探索试验

探索试验以某含砷金精矿二段焙烧为原料，比较了“弱酸酸浸-氰化”，“强酸酸浸-氰化”和“添加助浸剂酸浸-氰化”工艺金的氰化率，结果见表3。

表3 探索试验结果

由探索试验结果可以看出：在其他条件相同的情况下，铜粉的加入大幅提高了金的浸出率，在达到相近金浸出率的条件下，加入铜粉做为助浸剂酸浸-氰化工艺的能耗和酸耗都较低。

4.2 正交试验

根据探索试验结果以及试验过程中涉及的影响因素，设计4因素4水平正交试验表，表4给出了正交试验条件及金浸出率结果，表5给出了正交试验的极差分析。

由正交试验结果和极差分析可知，在固定液固比的试验条件下，影响金浸出率最主要的因素是酸浓度，其次是铜粉加入量、反应时间和反应温度。

4.3 各条件因素对金浸出率的影响

根据正交试验结果，对各影响因素影响进行进一步试验，确定最佳工艺条件。

4.3.1 酸度影响试验

固定试验条件：液固比为1.5∶1，浸出温度80℃，浸出时间2h，铜粉加入量为矿重23.4%；氰化条件：氰化时间48h，氰化钠用量10kg/t，pH 10～11，矿浆浓度40%。酸度影响试验结果见图1。

表4 正交试验结果

表5 正交试验的极差

图1 硫酸浓度对金氰化浸出率的影响

从图1中结果可以看出，随着酸浓度的增加，金浸出率呈增长趋势，当酸浓度高于43.56%时，金浸出率增长程度较小。 综合考虑酸用量成本及后续酸浸液处理问题，选择硫酸浓度43.56%为最佳酸度。

4.3.2 助浸剂入量影响试验

固定试验条件：酸浓度为43.56%，液固比为1.5∶1，浸出温度80℃，浸出时间2h；氰化条件：氰化时间48h，氰化钠用量10kg/t，pH 10～11，矿浆浓度40%。铜粉加入量影响试验结果见图2。

从图2可以看出，随着铜粉加入量的增加，金的浸出率呈先增加后降低的趋势。铜粉的加入可以促进酸浸过程中赤铁矿的溶解，然而，过量的铜粉会对氰化浸金造成不利影响。由图2可知，当铜粉加入量为矿重23.4%时，金的浸出率达到最大值，因此选择铜粉加入量最佳值为矿重23.4%。

4.3.3 酸浸温度优化条件试验

固定试验条件：液固比为1.5∶1，酸浓度为43.56%，浸出时间2h，铜粉加入量为矿重23.4%；氰化条件：氰化时间48h，氰化钠用量10kg/t，pH 10～11，矿浆浓度40%。酸浸温度影响试验结果见图3。

图2 铜粉加入量对氰化金浸出率的影响

图3 酸浸温度对金氰化浸出率的影响

从图3可以看出，随着酸浸温度的增加，金的浸出率呈增长趋势。当酸浸温度达到80℃后，金的浸出率几乎没有增加，因此选择酸浸温度为80℃。

4.3.4 酸浸时间影响试验

固定试验条件：液固比为1.5∶1，酸浓度为43.56%，浸出温度80℃，铜粉加入量为矿重23.4%；氰化条件：氰化时间48h，氰化钠用量10kg/t，pH 10～11，矿浆浓度40%。酸浸时间优化条件试验结果见图4。

图4 酸浸时间对金氰化浸出率的影响

从图4可以看出，当酸浸时间再2h以内时，金氰化浸出率呈增长趋势，继续延长酸浸时间，金氰化浸出率趋于稳定。因此，选择酸浸时间为2h。

4.3.5 液固比优化条件试验

固定试验条件：浸出温度80℃，浸出时间2h，酸浓度为43.56%，铜粉加入量为矿重23.4%；氰化条件：氰化时间48h，氰化钠用量10kg/t，pH 10～11，矿浆浓度40%。液固比优化条件试验结果见图5。

从图5可以看出，随着酸浸液固比的增加，金的浸出率呈增长趋势，当酸浸液固比达到1.5∶1时，继续增加液固比，金氰化浸出率趋于稳定。因此，选择酸浸液固比为1.5∶1。

图5 酸浸液固比对金氰化浸出率的影响

4.4 全流程对比试验

由条件试验可知，二段焙砂→硫酸+助浸剂→氰化浸金的最佳试验条件为硫酸浓度为43.56%，浸出温度80℃，铜加入量为理论值的70%，浸出时间为2h，浸出液固比1.5∶1。在最佳工艺条件下进行二段焙砂→硫酸+助浸剂→氰化浸金和工业生产常用的二段焙砂→酸洗→氰化浸金工艺全流程试验对比，二段焙砂→酸洗→氰化浸金试验条件为硫酸浓度为5g/L，酸洗温度85℃，浸出时间2h，浸出液固比2.5∶1。由对比试验结果可看出，在最佳工艺条件下，二段焙砂→硫酸+助浸剂→氰化浸金比工业生产常用的二段焙砂→酸洗→氰化金浸出率提高约12%。

表6 浸金全流程对比试验

5 结论

本文针对含砷金矿氰化尾渣中金含量较高的现状，在对某含砷金精矿二段焙砂进行化学分析、矿物组成及金赋存状态分析的基础上，针对二段焙砂中金主要被赤铁矿包裹的特点，采用二段焙砂→硫酸溶液+助浸剂浸出→氰化工艺对该样品进行研究。主要研究了硫酸浓度，助浸剂铜加入量，酸浸温度等因素对金氰化浸出率的影响。确定了最佳工艺条件为：硫酸浓度为43.56%，浸出温度80℃，铜粉加入量为矿重23.4%，浸出时间为2h，浸出液固比1.5∶1。在最佳工艺条件下，对该含砷金精矿两段焙砂的金氰化浸出率达到89.0%以上，比工业生产常用的二段焙砂→酸洗→氰化金浸出率提高约12%。

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The research on enhancing gold leaching rate from a arsenic-containing gold concentrate with two-stage roasting calcine

WANG Wei1,2,3，GAO Zhao-guo1,2,3，CAO Yao-hua1,2,3，LIU Hong-zhao1,2,3，ZHANG Bo1,2,3

(1.Zhengzhou Institute of Multipurpose Utilization of Mineral Resources，China Academy of Geological Sciences，Zhengzhou 450006,China;2.Comprehensive Utilization Key Laboratory of Gold Resource in Henan Province，Zhengzhou 450006,China；3.Key Laboratory for Polymetallic Ores’ Evaluation and Utilization，Ministry of Land and Resources，Zhengzhou 450006,China)

In this paper，the experiments were investigated to enhance the gold leaching rate from a two stages roasting calcine of arsenic-containing gold concentrate.Due to the calcine’s property that major of gold was wrapped up by hematite，the method that sulphuric acid + helper leaching agent was used to dissociate gold being wrapped up was adopted，which could make gold being wrapped up exposed plenarily，and then enhanced the leaching rate of gold.The effect of sulphuric acid concentration，leaching temperature and the amount of helper leaching agent addition etc.on the iron leaching rate and the leaching rate of gold for cyanide process from the acid leaching residue.Under the optimum process conditions，compared to the two stages roasting calcine-pickling-cyanide leaching process，the gold leaching rate of this process increased about 12%.

arsenic-containing gold concentrate；two stages roasting calcine；acid leaching；helper leaching agent

2014-07-22

地质调查工作项目“典型矿区共伴生矿产综合利用技术研究”资助(编号：12120114021901)。

王威(1983-)，男，河南沈丘人，助理研究员，博士，主要从事金属矿资源综合利用研究。E-mail：wangwei4034@163.com。

TF831

A

1004-4051(2015)07-0104-04