某含砷金精矿提金工艺试验研究

秦春彬，刘丹丹，郭建东，刘永胜

(1.烟台黄金职业学院； 2.山东国大黄金股份有限公司)

引 言

随着易处理金矿资源日趋减少，难处理金矿石已成为黄金工业生产的主要资源，其中含砷、碳、硫金矿石是难处理金矿石中储量最大、可回收经济价值最高的金矿石类型，也是目前研究最多的矿石类型之一。目前，对于含砷碳金精矿预处理方法有焙烧氧化法[1]、两段焙烧法[2]、微波焙烧法、化学氧化法、生物氧化法等，其中实现工业化应用的主要为两段焙烧法[3]，其虽然能够在工艺流程、安全环保、生产成本等方面优于其他工艺，但含砷碳金精矿焙烧操作控制困难，容易过烧或欠烧，使得在氰化过程中碳及其他黏土类“劫金”物质吸附已浸出的金，造成金损失于尾矿中。此外，砷矿物过烧易产生烧结产物，对金造成二次包裹，导致氰化浸金后尾渣金品位仍很高，达6 g/t以上，金回收率并不理想。因此，进一步提高含砷碳金精矿资源回收价值，是黄金冶炼行业亟待攻克的一项共性难题。

本次试验以提高某含砷金精矿中金回收指标[4]为原则，通过对含砷金精矿采用一级还原焙烧，焙砂二级酸浸，酸浸渣三级氧化焙烧，焙砂氰化浸金工艺，有效提高了金浸出率，为含砷金精矿资源高效利用提供了新的技术方法。

1 原料性质

试验所用原料是由甘肃某矿山采用浮选工艺处理金矿石产出的含砷金精矿，该金精矿中金属矿物种类较多，主要为黄铁矿、毒砂、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿等，脉石矿物主要有石英、白云石、绢云母、单质碳、有机碳等。鉴定样中未观察到显微颗粒金，属于微细浸染型金矿石。工艺矿物学研究表明，矿石中主要载金矿物为黄铁矿、毒砂，其次为硅酸盐矿物。含砷金精矿化学成分分析结果见表1，金物相分析结果见表2。

表1 含砷金精矿化学成分分析结果

表2 金物相分析结果

从表1可以看出：含砷金精矿中金品位52.80 g/t，铜、铅、锌品位分别为0.30 %、0.22 %、0.10 %，铜、铅、锌金属元素回收价值不高。

2 试验工艺流程及原理

2.1 工艺流程选择

含砷金精矿采用直接氰化工艺、氧化焙烧—氰化工艺、两段焙烧—氰化工艺、还原焙烧—酸浸—氧化焙烧—氰化工艺处理，考察金的回收效果。

直接氰化试验：将含砷金精矿磨至一定粒度(-0.047 mm 占95 %)，用水按液固比2 ∶1在烧杯中调浆，用纯碱调节矿浆pH值至9，添加NaCN，在XJT浸出搅拌机上进行浸出，控制NaCN质量分数0.20 %～0.25 %，浸出时间24 h。

氧化焙烧—氰化试验：焙烧试验在马弗炉中进行，将含砷金精矿装入焙烧盘，料层厚度5～7 mm；当焙烧温度达到650 ℃时，将焙烧盘转入马弗炉，焙烧过程中半开马弗炉炉门，以保证良好的通风充氧，并不定时搅拌，至焙烧完全；氰化试验同直接氰化。

两段焙烧—氰化试验：一段焙烧时将含砷金精矿干燥后混匀，放置在带盖的还原焙烧盘中，当马弗炉炉温升至设定温度550 ℃后，打开炉门，将焙烧装置转入马弗炉中，关闭马弗炉炉门，焙烧时间2 h；二段焙烧时将焙烧盘盖拆除，半开马弗炉炉门，控制焙烧温度达到650 ℃，并不定时搅拌，焙烧时间2 h；氰化试验同直接氰化。

还原焙烧—酸浸—氧化焙烧—氰化试验：还原焙烧条件同两段焙烧中一段焙烧试验条件；酸浸过程采用硫酸作为酸浸试剂，硫酸浓度控制在20 %，酸浸液固比3 ∶1，酸浸温度80 ℃，酸浸时间4 h，酸浸渣烘干后进行氧化焙烧；氧化焙烧试验条件同两段焙烧中二段焙烧试验条件；氰化试验同直接氰化。

各工艺流程试验结果见表3。

表3 各工艺流程试验结果

从表3可以看出：还原焙烧—酸浸—氧化焙烧—氰化金浸出率最高，达到93.60 %，与两段焙烧—氰化、直接氰化、氧化焙烧—氰化流程相比，金浸出率分别提高6.80百分点、70.40百分点、18.40百分点。因此，适宜采用还原焙烧—酸浸—氧化焙烧—氰化工艺处理该含砷金精矿。

试验工艺流程见图1。

图1 试验工艺流程

2.2 工艺原理

焙烧能够彻底破坏黄铁矿和毒砂的晶体结构，使赋存于黄铁矿和毒砂晶格中的金裸露出来，并有利于微细粒金的团聚。但是，在焙烧过程中须防止易熔砷酸盐的生成，避免造成金颗粒的二次包裹。在焙烧过程中发生的氧化分解反应如下：

当焙烧温度过高和氧气过剩时，会生成易熔砷酸盐：

二级酸浸主要是消除还原焙烧过程中生成的砷酸盐、部分氧化铁对金颗粒的包裹，提高金的裸露程度，同时该过程能够使未反应完全的硫铁矿、砷硫铁矿得到有效裸露。

三级氧化焙烧主要是针对一级还原焙烧及二级酸浸过程反应不完全的仍然包裹金颗粒的硫铁矿、砷硫铁矿、碳及其他包裹金的物质。

3 结果与讨论

3.1 一级还原焙烧

固定还原焙烧时间2 h，主要考察还原焙烧温度对含砷金精矿砷脱除率、硫脱除率的影响。还原焙烧温度试验结果见表4。

表4 还原焙烧温度试验结果

从表4可以看出：砷和硫的脱除率随着还原焙烧温度的升高而提高；当还原焙烧温度为550 ℃时，砷脱除率达到91.13 %；继续升高还原焙烧温度，砷脱除率基本不变。为尽可能减少易熔砷酸盐的生成，综合砷的脱除效果，选择最佳还原焙烧温度为550 ℃。

3.2 二级酸浸

在一定浓度硫酸介质中，As2O5、FeAsO4、Fe3O4等都可以发生溶解，从而可减少此类物质对金颗粒的包裹，试验主要考察硫酸浓度、酸浸时间、液固比对砷溶解脱除的影响。

3.2.1 硫酸浓度

试验条件：还原焙砂质量500 g，液固比3 ∶1，酸浸温度80 ℃，酸浸时间4 h，硫酸浓度为变量。试验结果见表5。从表5可以看出：提高硫酸浓度有利于砷的浸出，同时有利于铁的浸出，酸浸渣砷品位0.20 %左右时，硫酸浓度为20 %可满足要求。

表5 硫酸浓度对砷浸出的影响

3.2.2 酸浸时间

试验条件：还原焙砂质量500 g，液固比3 ∶1，硫酸浓度20 %，酸浸温度80 ℃，酸浸时间为变量。试验结果见表6。从表6可以看出：延长酸浸时间能够提高砷浸出率，当酸浸时间为4 h时，砷浸出率为64.29 %；继续延长酸浸时间，砷浸出率变化不大。综合考虑，酸浸时间4 h为宜。

表6 酸浸时间对砷浸出的影响

3.2.3 液固比

试验条件：还原焙砂质量500 g，硫酸浓度20 %，酸浸时间4 h，酸浸温度80 ℃，液固比为变量。试验结果见表7。从表7可以看出：增加液固比能够提高砷浸出率，当酸浸液固比为3 ∶1时，酸浸渣砷品位为0.20 %；继续增加液固比，酸浸渣砷品位基本不变。综合考虑，液固比3 ∶1为宜。

表7 液固比对砷浸出的影响

3.3 三级氧化焙烧—氰化试验

氧化焙烧试验条件：将酸浸渣样品干燥后盛放于焙烧盘中，在马弗炉温度达到设定温度后，将酸浸渣转移至马弗炉中，焙烧2 h，焙烧后得到焙砂。

氰化试验条件：将焙砂磨矿至-0.047 mm占95 %，液固比2 ∶1，纯碱调节pH值至9，添加NaCN，在XJT浸出搅拌机上进行浸出，控制NaCN质量分数0.20 %～0.25 %，浸出时间24 h。

试验结果见表8。从表8可以看出：氧化焙烧温度由630 ℃升高至650 ℃，氧化焙烧硫脱除率和金浸出率均呈上升趋势；当焙烧温度高于650 ℃后，硫脱除率有所升高，但金浸出率却出现明显下降趋势。综合各种因素，选择氧化焙烧温度650 ℃为佳。

表8 氧化焙烧温度对硫脱除率与氰化金浸出率的影响

3.4 综合验证试验

通过一系列条件试验，得到最优条件：还原焙烧温度550 ℃，焙烧时间2 h；酸浸硫酸浓度20 %，酸浸时间4 h，液固比3 ∶1，酸浸温度80 ℃；氧化焙烧温度650 ℃，焙烧时间2 h；氰化磨矿细度-0.047 mm占95 %，液固比2 ∶1，纯碱调节pH值至9，NaCN质量分数0.20 %～0.25 %，浸出时间24 h。综合验证试验结果见表9。从表9可以看出：在综合条件下，氧化焙烧硫、砷的脱除率分别为99.02 %、97.46 %，氰渣金品位为3.38 g/t，金浸出率为93.60 %。

表9 综合验证试验结果

4 结 论

1)某含砷金精矿采用直接氰化，金浸出率较低，仅为23.20 %，因此必须对该金精矿进行适宜的预处理，脱除黄铁矿、毒砂等硫化矿物，打开金颗粒包裹。

2)采用还原焙烧—酸浸—氧化焙烧—氰化工艺可获得较好指标，金浸出率达到93.60 %，比氧化焙烧—氰化、两段焙烧—氰化工艺分别提高18.40百分点、6.80百分点，为含砷金精矿中金的高效回收提供了新的技术方法，对黄金冶炼企业工艺技术水平提升具有积极作用。