某金矿石提金工艺试验研究

匡 晨，李黎婷，张恒星，郭金溢，迟晓鹏，池荷婷

(1.低品位难处理黄金资源综合利用国家重点实验室； 2.厦门紫金矿冶技术有限公司； 3.福州大学紫金矿业学院)

引 言

难处理金矿资源种类繁多，采用全泥氰化法难以直接浸金，通常其难浸的原因有：矿石中的金以黄铁矿、毒砂等矿物包裹金形式存在，金与氰化物溶液无法直接接触浸出；矿石中存在耗氰耗氧矿物，会大量消耗溶液中的氰化物和溶解氧，从而影响金的氧化与浸出；矿石中存在“劫金”物质，其会吸附已溶解的金，使金损失于氰化尾矿中等[1-2]。因此，必须在氰化浸出前对难处理金矿石进行预处理，目前预处理方法有焙烧氧化法、酸性加压氧化法、生物氧化法、碱性常压氧化法等。其中，焙烧氧化法是在一定温度下，利用空气或氧气氧化分解硫、砷矿物使包裹的金暴露出来，其优势在于处理速度快，适应性强，副产品可回收利用，适于处理碳质金矿石[2]。酸性加压氧化法是在高温高压富氧条件下，利用酸分解矿石中硫、砷矿物使金暴露出来，其优势是反应速度快，硫、砷矿物分解彻底，氰化金浸出率高[3-4]。碱性常压氧化法是利用物理与化学综合分离的方法在常压下对难处理金矿石进行强化碱浸预处理，达到氧化硫、砷矿物的目的，其不同于酸性加压氧化法，碱性常压氧化法具有投资成本低，维护费用少的优点[2]。

本文研究了焙烧氧化、酸性加压氧化及碱性常压加温氧化3种预处理工艺对某金矿石氰化浸出的影响，为难处理金矿石中金的高效回收提供技术支撑。

1 矿石性质

1.1 化学成分及矿物组成

某金矿石中有价金属元素为金，品位为8.61 g/t，有机碳品位较低，为0.064 %，铜、铅、锌等元素品位也较低。矿石化学成分分析结果见表1，矿石矿物组成分析结果见表2。

表1 某金矿石化学成分分析结果

由表2可知：矿石中硫化矿物主要是黄铁矿，相对含量为4.15 %，少量辉锑矿、闪锌矿，微量毒砂、黄铜矿；碳酸盐矿物主要是白云石、方解石,相对含量为35.77 %；石英相对含量为49.20 %；硅酸盐矿物主要为长石类矿物，相对含量为4.67 %；云母相对含量为4.25 %。

1.2 黄铁矿解离情况

MLA鉴定结果表明：黄铁矿是矿石中最主要的硫化矿物，其单体解离度为85.4 %，粒度分布在0～75 μm；黄铁矿富连生体解离度为4.73 %，中等富连生体解离度为2.54 %，粒度主要分布在10～75 μm；黄铁矿贫连生体解离度为7.33 %，粒度主要分布在0～38 μm；黄铁矿主要与脉石矿物连生。

1.3 金矿物嵌布特征

采用3 kg样品进行富集，共查找到12颗金矿物，根据能谱成分划分，9颗为银金矿，3颗为含银自然金，粒度分布在20～60 μm，其中11颗为解离的单体(见图1-a))，1颗与毒砂及脉石矿物连生(见图1-b))。

矿石中的金主要以硫化矿物包裹金形式存在，分布率为55.71 %；其次为裸露金，分布率为31.92 %；脉石矿物包裹金分布率为12.37 %(见表3)。裸露金主要为连生金，仅见少量解离金，解离金粒度为10～60 μm。矿物种类为银金矿、含银自然金。

图1 金矿物嵌布特征

表3 矿石中金矿物嵌布状态分析结果

2 试验结果与讨论

2.1 全泥氰化浸出

全泥氰化浸出条件：试验样品300 g，磨矿细度-74 μm 约占80 %，矿浆浓度35 %，用氧化钙调节pH，氰化过程中保持pH值为10.5～11.0，浸出时间72 h，氰化钠初始质量浓度1 g/L，氰化过程中每隔一段时间测定CN-质量浓度，补加氰化钠；浸出结束后液固分离。全泥氰化浸出试验结果见表4。

表4 全泥氰化浸出试验结果

由表4可知：在磨矿细度-74 μm约占80 %，氰化浸出72 h条件下，金浸出率为29.2 %，氰化尾渣金品位为6.10 g/t；该金矿石直接全泥氰化浸出可浸性较差，说明需要对其进行预处理，提高金的可浸性。该结果与金矿物嵌布状态分析结果中裸露金分布率(31.92 %)较为接近。

2.2 焙烧氧化—细磨—氰化浸出

2.2.1 磨矿细度

焙烧氧化条件：矿样450 g，平铺在瓷舟中，在650 ℃下焙烧3 h；焙烧结束后，焙砂自然冷却至室温，称量。

氰化浸出条件：称量焙砂400 g，其中200 g维持磨矿细度-74 μm约占80 %，剩余200 g细磨至磨矿细度-10 μm约占80 %；调节矿浆浓度为35 %，用氧化钙调节pH，氰化过程中保持pH值为10.5～11.0，浸出时间72 h，氰化钠初始质量浓度1 g/L，氰化过程中每隔一段时间测定CN-质量浓度，补加氰化钠；浸出结束后液固分离。磨矿细度对金浸出效果的影响见表5。

表5 磨矿细度对金浸出效果的影响

由表5可知：当磨矿细度-74 μm约占80 %时，金浸出率为85.1 %，氰化尾渣金品位为1.40 g/t；当焙砂细磨至-10 μm约占80 %时，金浸出率为88.5 %，氰化尾渣金品位为1.08 g/t。矿石焙烧后，金浸出率从29.2 %提高到85.1 %，氰化钠耗量从1.92 kg/t降到0.63 kg/t；这是因为试验样品中金主要以硫化矿物包裹金形式存在，在高温下焙烧可使细粒金的包裹体氧化脱硫，形成裂缝和孔隙状的焙砂，金得以裸露出来[5]，从而能与氰化钠溶液反应，提高金浸出率。焙砂再磨后，金浸出率提高3.4百分点，氰化尾渣金品位降至1.08 g/t，氰化钠耗量稍有增加；说明提高磨矿细度有利于增加矿石中金的解离度，从而提高金浸出率，故磨矿细度选择-10 μm约占80 %为宜。

2.2.2 焙烧温度

焙烧氧化条件：矿样350 g，平铺在瓷舟中，分别在400 ℃、500 ℃、550 ℃、600 ℃下焙烧3 h；焙烧结束后，焙砂自然冷却至室温，称量。

细磨—氰化浸出条件：称量焙砂100 g，细磨至-10 μm 约占80 %，调节矿浆浓度为35 %，用氧化钙调节pH，氰化过程中保持pH值为10.5～11.0，浸出时间48 h，氰化钠初始质量浓度2 g/L，氰化过程中不补加氰化钠；浸出结束后液固分离。焙烧温度对金浸出效果的影响见表6。

表6 焙烧温度对金浸出效果的影响

由表6可知：金矿石在不同焙烧温度下进行焙烧氧化—细磨—氰化浸出，当焙烧温度大于500 ℃时，金浸出率大于89 %；当焙烧温度为400 ℃时，金浸出率较低，为78.3 %。若焙烧温度过高，易产生结块，产生新的包裹体，降低金浸出率；若焙烧温度过低，硫氧化不完全，导致硫脱除率和金浸出率较低[6]。因此，选择焙烧温度550 ℃较佳。

2.3 酸性加压氧化—氰化浸出

酸性加压氧化条件：矿样200 g，调节矿浆浓度33.3 %，用50 %的硫酸调节终点pH 值为1.5，常温下反应1.5 h；将酸化后的矿浆转入高压釜内，补加水调节矿浆浓度至15 %；升温至200 ℃后开始充氧，控制反应温度为220 ℃，氧分压为0.8 MPa，反应时间为1 h；加压氧化结束后氧化矿浆在90 ℃恒温水浴槽内转型3 h；转型结束后液固分离，转型渣烘干用于氰化浸出试验。

氰化浸出条件：转型渣100 g，磨矿细度-74 μm约占80 %，控制液固比为2调节矿浆浓度，用20 %石灰乳调节pH，氰化过程中保持pH值为10.5～11.0，浸出时间24 h，氰化钠初始质量浓度1 g/L，氰化过程中不补加氰化钠；浸出结束后液固分离。酸性加压氧化—氰化浸出试验结果见表7。

表7 酸性加压氧化—氰化浸出试验结果

由表7可知：该金矿石经酸性加压氧化—氰化浸出，金浸出率为97.9 %，氰化尾渣金品位为0.18 g/t；说明酸性加压氧化预处理能高效地将硫化矿物氧化分解，使被硫化矿物包裹的金充分暴露，从而更好地与氰化钠反应，提高金浸出率。

2.4 碱性常压加温氧化—氰化浸出

2.4.1 Na2CO3+CaO用量

碱性常压加温氧化条件：矿样300 g，细磨至-10 μm 约占80 %，调节矿浆浓度25 %，在80 ℃下加入不同比例Na2CO3+CaO，充气预氧化24 h。

氰化浸出条件：预氧化矿浆冷却后加入氰化钠浸出24 h，氰化钠初始质量浓度0.5 g/L，氰化过程中不补加氰化钠；浸出结束后液固分离。Na2CO3+CaO用量对金浸出效果的影响见表8。

表8 Na2CO3+CaO用量对金浸出效果的影响

由表8可知：采用碱性常压加温氧化—氰化浸出工艺，在高温作用下硫化矿物发生氧化反应，使金解离暴露。预处理Na2CO3+CaO用量从(95+45)kg/t降到(75+45)kg/t时，金浸出率变化较小，均高于80 %。若药剂用量继续下降到(65+45)kg/t，金浸出率下降至78.8 %，故选择Na2CO3+CaO用量(75+45)kg/t较佳。

2.4.2 磨矿细度

碱性常压加温氧化条件：矿样400 g，其中200 g维持磨矿细度-74 μm约占80 %，剩余200 g细磨至-10 μm约占80 %；调节矿浆浓度25 %，在80 ℃下加入Na2CO375 kg/t、CaO 45 kg/t，充气预氧化24 h。

氰化浸出条件：预氧化矿浆冷却后加入氰化钠浸出24 h，氰化钠初始质量浓度0.5 g/L，氰化过程中不补加氰化钠；浸出结束后液固分离。磨矿细度对金浸出效果的影响见表9。

表9 磨矿细度对金浸出效果的影响

由表9可知：在磨矿细度-74 μm约占80 %、Na2CO3+CaO用量为(75+45)kg/t时，金浸出率为73.1 %。相较于磨矿细度-10 μm约占80 %，在相同的预处理时间、药剂用量和温度下，金浸出率低7.6百分点；说明提高该矿石磨矿细度，有利于增加金的解离度，从而保证金的浸出指标。

3 结 论

1)某金矿石中有价金属元素为金，品位为8.61 g/t，其主要以硫化矿物包裹金的形式存在，分布率为55.71 %。矿石中硫化矿物主要是黄铁矿，少量辉锑矿、闪锌矿，微量毒砂、黄铜矿；脉石矿物主要有石英、白云石、磷灰石、方解石等。

2)直接采用全泥氰化浸出工艺，金浸出率仅为29.2 %。采用焙烧氧化—细磨—氰化浸出工艺，在磨矿细度-10 μm约占80 %条件下，金浸出率为90.8 %，氰化尾渣金品位为0.79 g/t。采用酸性加压氧化—氰化浸出工艺，金浸出率为97.9 %，氰化尾渣金品位为0.18 g/t。采用碱性常压加温氧化—氰化浸出工艺，在磨矿细度-10 μm约占80 %条件下，金浸出率为80.7 %，氰化尾渣金品位为1.55 g/t。综合考虑，在保证金浸出率的同时减少设备投资和药剂成本，选择焙烧氧化—细磨—氰化浸出工艺较优。