焙烧方式对含砷金精矿中金、银浸出率的影响①

胡杨甲， 赵志强， 罗思岗， 赵 杰， 王国强

（矿冶科技集团有限公司 矿物加工科学与技术国家重点实验室，北京100160）

随着我国禀赋较好的金矿资源逐渐枯竭，国内各黄金冶炼企业将面临越来越多的难处理金矿石。 目前难处理金矿石高效提金已成为黄金提取领域的研究热点。 微细粒含砷金精矿作为典型的难处理矿石，其中大部分金以微细粒或次显微金形式被包裹，或赋存于黄铁矿和毒砂的晶格中［1-4］，同时由于精矿中存在大量毒砂，会降低氰化钠溶液的活性，采用常规细磨-氰化浸出的方法难以获得较高的浸出率。 因此，这类矿石在氰化浸出前必须经过预处理，将黄铁矿、毒砂氧化，使包裹其中的金、银暴露出来，并脱除有害元素砷。目前焙烧是最为成熟的预处理工艺，采用合适的焙烧方式和工艺参数能够获得较高的金、银回收率［5-8］。本文采用焙烧预处理-氰化浸出工艺处理某含砷金精矿，研究了不同焙烧方式对金、银浸出率的影响。

1 实 验

1.1 实验原料

实验所用矿样为浮选得到的含砷金精矿，其中金属矿物主要为黄铁矿、毒砂以及少量的黄铜矿、方铅矿，脉石矿物主要有石英、白云石、绢云母。 该金精矿化学成分分析结果见表1，金化学物相分析结果见表2，粒度分析结果见表3。

表1 金精矿主要化学成分分析结果（质量分数）/%

表2 金化学物相分析结果

表3 金精矿粒度分析结果

结果表明，金精矿含砷3.05%，金主要以硫化物（黄铁矿、毒砂）包裹金形式存在，且大部分金分布在细粒级矿物中。

1.2 实验方法及设备

1.2.1 焙烧实验

一段焙烧实验：称取200.0 g 金精矿置于瓷舟中（添加剂焙烧实验中按一定比例加入添加剂混匀），放入升至设定温度的SX-12-10 箱式电阻炉中，恒温焙烧至设定时间后取出瓷舟，冷却至室温后得到焙砂。

两段焙烧实验：称取200.0 g 金精矿置于瓷舟中，放入升至设定温度的SX-12-10 箱式电阻炉中，恒温焙烧至设定时间，完成第一阶段焙烧；继续升温20 min至设定温度，恒温焙烧至设定时间，完成第二阶段焙烧；取出瓷舟，冷却至室温后得到焙砂。

1.2.2 氰化浸出实验

称取一定质量的焙砂洗涤后置于烧杯中，调节矿浆浓度为33%，添加石灰调节矿浆pH 值至11.5 左右，按4.0 kg/t焙砂加入氰化钠，采用IKA-P4 型搅拌器机械搅拌浸出24 h，浸出完成后过滤，滤渣经多次洗涤后烘干制样，采用高温灼烧-王水溶样-活性炭吸附-解吸-火焰原子吸收光谱法测定滤渣中的金、银含量。

2 实验结果与讨论

2.1 焙烧预处理-氰化浸出实验

2.1.1 一段焙烧条件实验

一段焙烧条件实验结果见图1。 由图1 可知金、银浸出率随温度升高呈先升高后降低趋势。 在650 ℃下焙烧1.0 h，金浸出率相对较高；焙烧温度650 ℃、700 ℃条件下，延长焙烧时间金浸出率略有下降。 500～550 ℃温度范围内，延长焙烧时间有利于银的浸出；继续升高温度至600 ℃后，延长焙烧时间银浸出率呈下降趋势。 实验结果表明，一段焙烧适宜的焙烧温度为650 ℃，焙烧时间为1.0 h。

图1 焙烧温度和焙烧时间对金、银浸出率的影响

2.1.2 两段焙烧条件实验

为了进一步提高金、银回收率，进行两段焙烧实验，固定第二阶段焙烧温度为650 ℃、焙烧时间为1.0 h，考察第一阶段焙烧温度及焙烧时间对金、银浸出的影响，结果见图2。

图2 第一阶段焙烧温度和焙烧时间对金、银浸出率的影响

由图2 可知，焙砂中金、银浸出率随第一阶段焙烧温度上升呈先升高后降低趋势。 焙烧温度低于550 ℃时，延长焙烧时间，金、银浸出率升高；焙烧温度600 ℃时，延长焙烧时间，金、银浸出率反而下降。 因此，选择第一阶段焙烧温度为550 ℃、焙烧时间为2.0 h。

2.1.3 添加剂条件实验

焙烧过程参数控制非常重要，焙烧温度过低，硫化物氧化反应不彻底，金、银不能完全暴露出来；焙烧温度过高，物料温度不易控制，会导致硅氧化物、铁氧化物二次包裹金、银，出现“过烧”现象，影响金、银浸出［9-10］。 为进一步提高金、银回收率，进行添加剂（NaXY + YC-1）焙烧实验，焙烧过程主要化学反应有［11-12］：

对以上化学反应进行了热力学分析，通过计算其ΔGθ-T关系式［11-12］，得到吉布斯自由能和温度的关系图如图3 所示。

图3 添加剂焙烧过程主要化学反应的ΔGθ-T 图

分析图3 可知，从热力学角度分析焙烧过程中以上反应均可进行。 通过添加NaXY（一种碱性盐），可消耗焙烧过程中产生的活性硅氧化物和铁氧化物等酸性物质，避免由于局部温度过高引起的硅氧化物和铁氧化物包裹。 另外添加剂YC-1（一种氧化剂）有助于硫化物的氧化，这些都有利于减少二次包裹金、银的生成，提高金、银浸出率。 同时由于添加剂焙烧后生成Na3AsO4，可通过水洗脱除砷。

添加剂焙烧实验采用一段焙烧工艺，固定焙烧温度650 ℃、焙烧时间1.0 h，考察NaXY 和YC-1 用量对金、银氰化浸出率的影响。

添加剂YC-1 用量为20 kg/t 时，NaXY 用量实验结果如图4 所示。 由图4 可见，采用添加剂焙烧后，银浸出率大幅度提高，金浸出率也逐步提高，NaXY 用量大于100 kg/t 时，金、银浸出率变化趋缓。 综合考虑，适宜的添加剂NaXY 用量为100 kg/t，此时金和银浸出率分别达到93.56%和62.45%。

图4 添加剂NaXY 用量对金、银浸出率的影响

添加剂NaXY 用量为100 kg/t 时，YC-1 用量实验结果如图5 所示。 由图5 可见，随着YC-1 添加剂用量增加，金、银浸出率呈先上升后下降趋势，YC-1 用量从20 kg/t 增加至30 kg/t 时，金浸出率变化不大，银浸出率反而呈下降趋势。 综合考虑，适宜的YC-1 添加剂用量为20 kg/t。

图5 添加剂YC-1 用量对金、银浸出率的影响

2.2 焙烧方式对比分析

不同焙烧方式的优化条件实验结果对比见表4。由表4 可知，采用添加剂焙烧后，金、银浸出率得到明显提升，分别达到93.56%和62.45%。

表4 不同焙烧方式的优化条件实验结果对比

实验结果表明，3 种焙烧方式处理后硫脱除率都达到95%以上，一段焙烧和两段焙烧对砷的脱除率相对较差，采用添加剂焙烧优势明显。 采用添加剂焙烧-氰化浸出工艺，As、S 大部分进入烟气中，部分进入洗水中，洗水可通过化学方法除As、S 后回用。 氰化浸出渣中还含有少量的Au、Ag、Fe 等金属，回收经济价值不大。

3 结 论

1） 金精矿中金主要以硫化物（黄铁矿、毒砂）包裹金形式存在，采用常规细磨-氰化浸出工艺，金浸出率较低。

2） 采用常规焙烧方式，金浸出率均未达到90%，银浸出率低于50%。 采用添加剂（NaXY 100 kg/t+YC-1 20 kg/t）焙烧，在650 ℃条件下焙烧1.0 h，金浸出率达到93.56%，银浸出率达62.45%。

3） 添加YC-1 可加快硫化物氧化反应速率，添加NaXY 可消耗焙烧过程中生成的活性硅氧化物和铁氧化物，降低二次包裹金、银的生成，因此银浸出率大幅提高，金浸出率也有所提高。 此外添加NaXY 焙烧后生成Na3AsO4，有利于砷的脱除。