低酸浸铜、高酸除杂两段酸浸提高金银回收率工艺研究

邱建森

（紫金铜业有限公司，福建省铜绿色生产及伴生资源综合利用重点实验室，福建 上杭 364204）

某黄金冶炼厂200t/d处理复杂难选冶金精矿工艺流程由于金精矿矿源种类多，有价有害元素含量分布不均衡，为稳定生产，对高有害杂质的矿源采用配入总量控制，均衡投入的配矿技术，同时利用浆式进料焙烧技术，通过焙烧—氰化提金、烟气制酸、酸浸液萃取—电积回收铜，取得了较好的经济效益及社会效益，且具有操作简便，适应性强，回收率高，尤其是银、铜、硫可得到综合回收等特点，针对银浸出率远低于行业先进水平的情况，该厂通过调整生产系统焙烧工艺控制参数，强化金精矿焙烧过程中的硫酸化焙烧，银浸出率从55%～60%提高至65%～70%，但金浸出率从约97%下降至约94%，而制酸工序净化工段稀酸废水中硫酸浓度也从约2%～5%上升至8%～15%，增加了废水的环保处理成本，如何在保证银浸出率达到70%的行业先进水平的情况下，进一步降低氰化尾渣的金含量，提高金氰化浸出率，成为生产实际中亟待解决的技术难题之一。

研究和实践表明：提高酸浸过程中的硫酸酸度对金银氰化浸出具有显著积极意义。金精矿经焙烧后，生成疏松多孔的焙砂，基本打开了硫铁矿和毒砂等对金的包裹，有利于金的氰化浸出，但生成的铁的氧化物较致密，部分微细粒金处于被包裹状态，无法经氰化提出。通过对焙砂进行强化酸浸，可促进将焙砂中的氧化物等溶于酸浸液中，进一步解除氧化物对金的包裹，大幅降低氰化尾渣中的金含量，提高金的浸出率，获得了较高的金回收率[1]。何烨等对于含砷较高的金矿，每吨焙砂的浓硫酸用量为2t（一般情况下，焙砂酸浸时硫酸浓度约为20g/l，即硫酸质量浓度（液计）约为2%，下同），金的氰化浸出率可达97．86%[1]；郭持皓等针对高铜金精矿，焙砂在一段弱酸（3g/L H2SO4）、二段强酸（150g/L H2SO4）处理后进行氰化浸出，金浸出率高达99.14%[2]；廖元杭针对菲律宾某含铜含砷难处理金精矿，焙砂酸浸时将初始酸度提高至60g/l处理进行氰化浸出，金浸出率为88.5%[3]。

本文将一段酸浸工序优化设计为一段低酸浸铜、二段高酸除杂两段酸浸工艺，在一段低酸浸铜（常规酸浸）工序的基础上，主要探索了二段高酸除杂过程中硫酸浓度、酸浸温度、酸浸时间、矿浆浓度、过滤洗涤效果等条件因子的影响，结果表明：优化后的酸浸工艺可提高金氰化浸出率1.5%～5%，提高银氰化浸出率2%～6%，技术指标稳定；具有多重积极作用，项目效益显著。

1 样品来源及矿物性质

某黄金冶炼厂采用焙烧—酸浸—氰化浸出工艺从复杂难选冶金精矿中回收金、银、铜及有效硫，在焙烧生产工艺的调整过程中，加强了金精矿硫酸化焙烧的程度，从而使得银氰化浸出率从55%～60%提高至65%～70%，但金氰化浸出率从约97%下降至约94%，铜浸出率基本不变，生产技术指标情况见表1。

表1 强化硫酸化焙烧调整前后技术指标变化情况

分析金精矿强化硫酸化焙烧后金氰化浸出率下降可能是由于强化硫酸化焙烧时，沸腾炉内氧相对含量降低，导致金精矿焙烧时氧化不充分，多孔疏松的三氧化铁生产相对减少，致密性的四氧化三铁生成相对增加，而致密性的四氧化三铁对金的包裹在低酸的溶液中难以打破，增加了氧化物包裹金的比例，因而在氰化浸出过程中，阻碍了CN-与Au的充分接触，从而使这部分金难以浸出。而调整后氰化尾渣金物相分析结果验证了上述分析，调整后氰化尾渣物相分析结果见表2。

表2 调整后氰化尾渣物相分析结果

由于铜浸出率相对稳定，因此主要考察二段高酸除杂的工艺条件，以现有生产系统酸浸工艺控制参数为一段低酸浸铜工艺参数（矿浆浓度约40%、硫酸控制pH=1.0，酸浸温度90℃，酸浸时间1.5h），取生产系统酸浸工序所得的酸浸渣为低酸浸铜渣作为试验研究的主要对象，渣中主要金属矿物为铁氧化物，所占比例约76%，以三氧化二铁为主；主要非金属矿物为脉石，所占比例约24%，以石英为主，其次含少量长石、方解石等，其相关元素检测结果见表3。

表3 低酸浸铜渣元素检测结果

2 试验

试验主要探索高酸除杂过程中硫酸浓度、酸浸温度、酸浸时间、矿浆浓度等条件因子对金银氰化浸出效果的影响，同时考察一段低酸浸铜过滤洗涤效果、二段高酸除杂过滤洗涤效果对技术指标的影响，开展50kg、150kg级的中试扩大规模试验，并跟踪验证探索工艺参数的平稳性，。

2.1 二段高酸除杂试验

（1）二段高酸除杂试验条件：取适量低酸浸铜渣，采用清水调浆成矿浆浓度40%，硫酸初始浓度10%（质量分数，按液计），酸浸温度90℃，酸浸时间2h后过滤，洗涤至中性。

（2）常规氰化试验条件：取适量高酸除杂酸浸渣，采用清水调成矿浆浓度40%，碳酸钠调节pH值10～11，氰化钠浓度2‰，氰化时间48h后过滤，洗涤至中性。

（3）空白试验条件：取适量的低酸浸铜渣，采用清水调成矿浆浓度40%，碳酸钠调节pH值10～11，氰化钠浓度2‰，氰化时间48h后过滤，洗涤至中性。

2.1.1 硫酸初始浓度试验

取适量低酸浸铜渣，分别控制硫酸初始浓度2.5%、5%、10%，其余试验条件同2.1，试验结果见图1。

图1 硫酸初始浓度试验结果

从图1可知，适当提高高酸除杂时的硫酸初始浓度对金银氰化浸出有利，当硫酸初始浓度达到10%时，金银氰化浸出效果趋于平缓，因此硫酸初始浓度选择以10%为宜。

2.1.2 酸浸温度试验

取适量低酸浸铜渣，硫酸初始浓度10%，以酸浸温度为变量，其余试验条件同2.1，试验结果见图2。

图2 酸浸温度试验结果

从图2可知，酸浸温度对金浸出有较大影响，当酸浸温度90℃时对增强金银氰化浸出效果更加显著，因此酸浸温度以90℃为宜。

2.1.3 酸浸时间试验

取适量低酸浸铜渣，硫酸初始浓度10%，酸浸温度90℃，以酸浸时间为变量，其余试验条件同2.1，试验结果见图3。

图3 酸浸时间试验结果

从酸浸时间试验结果可知，当酸浸时间达到2h时，高酸除杂对金银氰化浸出的影响趋于平缓，因而酸浸时间以2h为宜。

2.1.4 矿浆浓度试验

取适量低酸浸铜渣，以矿浆浓度为变量，硫酸初始浓度10%，酸浸温度90℃，酸浸时间2h，其余试验条件同2.1，试验结果见图4。

图4 矿浆浓度试验结果

从矿浆浓度试验结果看，适当提高矿浆浓度对金浸出有利，而且若矿浆浓度上升，可减少矿浆水的加入量，从而可增加高酸除杂结束后的洗水量，进一步保证高酸除杂矿浆的洗涤效果，但考虑到若矿浆浓度过大，可能导致机械搅拌难以搅动，引发电机温度过高而损坏设备，因此结合生产设备因素，矿浆浓度以45%为宜。

2.1.5 综合条件试验

从上述试验可知，高酸除杂最佳工艺参数为：矿浆浓度45%，硫酸初始浓度10%，酸浸温度90℃，酸浸时间2h，取取适量低酸浸铜渣进行高酸除杂最佳工艺参数的平行试验，试验结果见表4。

表4 矿浆浓度试验结果

从表4可知，探索得的高酸除杂最佳工艺参数较为稳定，可提高金浸出率约4%，银浸出率约10%，且试验效果重现性较好。

2.2 过滤洗涤对金银氰化浸出效果的影响

考虑铜萃取系统日处理能力以及环保废水处理量的制约因素，试验探索了一段低酸浸铜过滤洗涤和二段高酸除杂过滤洗涤对金银氰化浸出效果的影响，结果发现：

过滤洗涤方案对金银氰化浸出效果影响较小，但低酸浸铜结束后矿浆若直接过滤未经洗涤后进入高酸除杂工序，会夹带较高的铜，而直接过滤后加入1倍洗水、2倍洗水、洗至中性后所夹带的铜含量基本相当，因此低酸浸铜洗涤方案为直接过滤后加入1倍矿浆水洗涤，高酸除杂洗涤方案为过滤结束后依次采用加1.1倍矿浆水的清水洗涤、3.2倍矿浆水的清水洗涤。

2.3 小结

低酸浸铜、高酸除杂两段酸浸工艺的最佳工艺参数为：低酸浸铜（矿浆浓度约40%、硫酸控制pH=1.0，酸浸温度90℃，酸浸时间1.5h）直接过滤后加1倍矿浆水的清水洗涤，然后按矿浆浓度45%，硫酸初始浓度10%，酸浸温度90℃，酸浸时间2h进行高酸除杂，过滤结束后依次采用加1.1倍矿浆水的清水洗涤、3.2倍矿浆水的清水洗涤；最后常规氰化48h，可比未经高酸除杂处理的提高金浸出率约4%，银浸出率约10%。

2.4 中试扩大试验

为了验证高酸除杂工艺参数及洗涤方案在扩大规模试验时的效果，分别进行50kg、150kg级中试扩大试验，并与空白小试试验进行对比。试验结果见图5。

图5 中试扩大试验结果

从图5可知，50kg、150kg中试扩大试验金银浸出效果都达到预期效果，试验过程中还考察了高酸除杂分级洗涤的水酸平衡，结果见表5。

表5 高酸除杂分级洗涤水酸平衡结果/mg.L-1

从表5可知，50kg、150kg中试扩大试验结果与小试试验结果基本相当，高酸除杂浸出矿浆过滤结束后，分别采用、3.2倍矿浆水的清水进行分级洗涤，其中滤液中硫酸浓度约为8%、初期滤液中硫酸浓度约为2%，末期滤液中硫酸含量小于1g/L。其中初期洗液硫酸含量刚好可符合该黄金冶炼厂低酸浸铜阶段的硫酸需求量，因而可将初期洗液返回至低酸浸铜阶段进行浸出。

2.5 跟踪验证试验

为了探明工艺参数的稳定性，分别取6批次不同时期低酸浸铜渣，其金、银含量见表6。

取上述样品，分别按试验探索得的高酸除杂工艺参数及洗涤方案处理后常规氰化48h，并与空白试验对比，试验结果分别见图6、图7。

图6 高酸除杂对不同样品金浸出率的影响

图7 高酸除杂对不同样品银浸出率的影响

图8 推荐工艺流程示意图

从跟踪验证试验看，采用高酸除杂处理后，金银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%，银氰化浸出率提高2%～6%，表明该工艺技术是成熟、稳定的。

3 推荐工艺流程

工艺流程说明：酸浸浓密机底流矿浆过滤后加入1倍矿量的清水洗涤后，引入制酸工序的全部稀酸用于高酸除杂，经矿浆浓度约45%，硫酸初始浓度约10%，酸浸温度90℃，搅拌时间2h的高酸除杂处理后过滤，滤液（硫酸浓度约8%）全部开路处理，然后依次采用加1.1倍矿浆水的清水洗涤、3.2倍矿浆水的清水洗涤。

该工艺充分利用余热锅炉提供的蒸汽为高酸除杂工序提供温度保障，高酸除杂所需硫酸利用制酸废水，减少了项目投资；所得到的初期洗液硫酸含量刚好可符合该黄金冶炼厂低酸浸铜阶段的硫酸需求量，可循环至水淬槽进行低酸浸铜；末期洗液循环至酸浸浓密机一起进入铜萃取系统，以稀释萃原液硫酸含量从10g/L～15g/L至5g/L～8g/L，从而提高铜萃取率，未增加现有萃取系统的处理量，也未增加环保废水处理的压力。。

4 结论

（1）低酸浸铜高酸除杂两段酸浸提高金银回收率的最佳工艺为：常规低酸浸铜过滤后加1倍矿浆水的清水洗涤，然后按矿浆浓度45%，硫酸初始浓度10%，酸浸温度90℃，酸浸时间2h进行高酸除杂，过滤结束后依次采用加1.1倍矿浆水的清水洗涤、3.2倍矿浆水的清水洗涤；最后常规氰化48h。

（2）优化工艺可提高金浸出率1.5%～5%，提高银浸出率2%～6%，提高了贵金属金银的资源利用率，表明低酸浸铜、高酸除杂两段酸浸工艺在工艺技术上是可行的。