碳质难处理金矿浸出方法探析

王淑凤　王忠酉

摘要：碳质金矿属于难处理金矿。如果原生矿石的有机碳含量在0.2%以上，就会对氰化提金产生干扰，并伴随“劫金”问题的出现。目前，针对碳质金矿的预处理方法较多，不同的处理方法有着不同的应用优势和劣势。如果选择的预处理方法不恰当，将有可能对金的浸出率产生影响。基于此，本文重点针对碳质难处理金矿的浸出方法进行详细的分析，以供参考。

关键词：碳质金矿；化学氧化；浸出率

DOI：10.12433/zgkjtz.20232137

我国金矿资源非常丰富。但是，在优质金矿开采力度不断加大的情况下，部分企业将目标集中到难处理金矿上。在二十世纪初期，人们已经初步了解了碳质对金浸出的干扰，但是，绝大多数金矿中存在着较多的碳质物，矿石中的碳劫金是碳质金矿处理难度较高的主要原因。在这种情况下，必须对碳质难处理金矿的预处理方法进行深入的研究，探索提高金浸出率的有效方法。经过国内外矿业领域专家学者的多年研究，对碳质金矿进行妥善处理，提高金浸出率的方法主要分为两类：一类是氰化法；另一类是非氰化法。其中，针对氰化法的研究，主要聚焦在以下五种方法：传统焙烧法、微波焙烧法、化学氧化法、生物氧化法和覆盖抑制法。针对非氰化法的研究，主要集中在碳氯浸出法上。

一、氰化法

（一）传统焙烧法

在碳质难处理金矿预处理过程中，传统焙烧法是应用广泛、技术成熟度较高的一种方法，主要应用于含碳包裹型金矿的预处理，具有工艺流程简单、操作过程便捷等优势。在应用传统焙烧法时，需要在650℃～750℃的高温环境下，对金矿石进行直接焙烧，使矿石中的碳质物氧化不再具有吸附性。然后将碳质物包裹的金漏出来，为氰化浸出提供便利。有效应用传统焙烧法，可以明显提高金的浸出率。但是，这种工艺方法的应用会产生较大的能量消耗和资源成本。矿石中除了金、碳质物之外，还掺杂了硫、砷等元素。如果对矿石进行焙烧，将释放出大量的有害气体，对生态环境产生污染。

刘升明等人用传统焙烧法对某碳质难处理金矿进行预处理和氰化浸出，浸出率为92.61%，与未经过处理的金浸出率33.63%相比，存在明显差异。虽然传统焙烧法的应用大幅度提高了金的浸出率，但是产生的高昂成本和生态污染问题限制了其发展。近几年，随着焙烧工艺的发展，已经在传统焙烧工艺的基础上延伸出了富氧焙烧工艺、固化焙烧工艺等多种新型工艺技术。这些技术的应用将有害气体对生态环境的污染降到最低。在降低传统焙烧工艺的应用成本方面，也研究了浮选—氰化浸出法，即先对碎矿进行浮选，然后再对经过浮选的精矿进行焙烧。

（二）微波焙烧法

微波焙烧法是利用波长在1mm～100cm的电磁波，对碳质金矿直接加热处理，使矿石中的碳质物发生氧化反应，失去吸附能力。这是在传统焙烧法的基础上改进而成的工艺技术，具有加热速度快、加热均匀、能耗可控、对生态环境产生污染少等优势。早在二十世纪七十年代，微波焙烧法就已经开始在难处理金矿的预处理中应用。EMR公司利用这一技术对某含碳金矿进行预处理，发现当每吨矿石焙烧产生的能耗为15kW·h时，浸出率在95%以上。另外，有研究成果认为，微波本身就具有选择性加热特性，在加热过程中不用考虑有害气体的释放。目前，贵州、四川等地的金矿企业已经将微波焙烧法应用浮选的脱碳过程中，获得了较好的效果。需要注意的是，这一技术的应用也存在着能量利用效率低的问题，如果进行处理和解决，将会得到更为广泛的应用。

Nanthakumar 等利用微波焙烧法对某低品位碳质金矿进行预处理，结果发现当功率控制在700W时，矿石中的碳质物含量将会减少60%以上，且硫元素也会被氧化。魏明安等人利用微波焙烧法对江西某碳质金矿进行处理，发现碳的脱除率竟然高至98.17%，同时金的浸出率超过90%，就连现场金精矿氰化渣的浸出率也在84%以上。如果不对物料进行搅拌、不制粒，只需要耗时2～5min即可。需要注意的是，在实际的反应过程中，温度控制的难度较大。如果不能严格控制温度指标，最终的处理效果也会受到影响。促进微波焙烧法的应用与发展，还需严格控制反应过程中的温度。贵州某高硫高碳金矿，如果采用常规的浸出方法，金的浸出率几乎为0。而使用微波焙烧法处理，则可以将金的浸出率提高至86.53%。蔡创开等人在对黔南某碳质金矿处理过程中，使用直接氰化法，最终金的浸出率不足17.26%。将R物质加入到金矿，并采取微波焙烧法处理，金的浸出率可以提高至81.22%，R物质属于添加剂，主要作用是吸收微波，辅助微博加热。完成矿石的预处理后，与矿物分离，并得到合理的回收。将添加剂放到微波焙烧法的应用过程中，是一项创新，是未来一段时间内微波焙烧法的研究重点。

（三）化学氧化法

在工业领域中，通常将强氧化剂与碳质物混合，使碳质物钝化，并逐渐丧失其应有的吸附能力，这种方法叫作氯化法或水氯法。具体操作步骤为：先将氯气通入矿浆，与水发生反应，形成具有较强氧化性能的次氯酸。然后利用次氯酸与硫化矿的氧化反应，使矿石中的碳质物钝化。在碳质物钝化的过程中，碳质物表面也会出现羰基结构的有机物薄层，降低劫金问题的出现概率。一般情况下，常用的强氧化剂主要由以下四种：高锰酸钾、臭氧、过氧化氢、次氯酸盐。

与传统的处理工艺相比，闪速氯化技术的应用，不仅将传统33%金的浸出率提高到84%，还明显提高了氯气的实际利用率。中南大学在冬天利用强氧化剂次氯酸钠溶液对碳质金矿进行预处理，待到气候变暖时再进行氰化浸出，尝试在提高金的浸出率的同时，降低相应的工艺成本。通过研究，明确了温度差异对碳质难处理金矿浸出率的影响，为未来碳质金矿的进一步发展提供了全新的发展思路。

次氯酸盐氧化法是一种发展相对成熟的水溶液氯化法，这种方法应用要在中性环境或者弱碱性环境中，通常应用于含较高碳酸盐矿物碳质金矿的处理。方兆珩以贵州某碳质金矿为研究对象，发现如果直接采用氯化提金法，采用全泥浸出，氰化浸出率仅有16%，而利用化学氧化法对碳质金矿预处理，金的氰化浸出率提高至90%。

矿浆电化学氧化法是一种化学氧化法，先对氯化物电解处理，形成次氯酸盐，然后利用次氯酸盐，对碳质金矿氧化处理。经过电化学氧化处理后的碳质金矿，将金的氰化浸出率提高至80%～86%，这种化学氧化法在电解过程中形成的HClO浓度并不高，所以针对碳质金矿的氧化处理时间更长。

FeCl3氯化法是借助氯的强络合能力和三价铁的强氧化性，对碳质金矿预处理，常用于以下两种金矿的预处理：高硫碳质金矿、含铜难处理金矿。张德海在对东北寨难浸金矿进行提金研究时，发现硝酸预处理—氰化工艺的应用，可以将金的浸出率提高至95.80%。

热压氧化还原法的应用，将碳质物对金的氰化浸出率的影响控制到最低。例如，在高温环境中，借助硝酸的强氧化作用，对碳质物进行氧化处理或者钝化处理，以达到提高金的氰化浸出率的目的。结合国内外相关实验研究结果，发现对含碳3.2%的金精矿氧化还原处理，将实验温度控制在180℃～200℃ ，将氧分压控制在0.35～0.70MPa，金的氰化浸出率提高至96%～99%。

（四）生物氧化法

生物氧化法，又叫细菌氧化法，主要是将浸矿细菌及其代谢物粘附到碳质物表面，借助浸矿细菌及其代谢物的特性，使碳质物钝化，并丧失吸附能力，可以有效避免劫金问题，使金的氰化浸出率得到明显提高。与其他预处理方法相比，生物氧化法的应用具有投入成本低、工艺流程简单、对生态环境污染小、保证金的浸出率等优势。目前，已经有很多国内外矿山企业对碳质金矿细菌氧化处理，利用氰化浸出工艺，提高金的回收量。需要注意的是，细菌氧化法的应用，虽然能够对有机碳有效的分解，但是面对无机碳时，只能对其进行钝化处理。利用白腐菌对某碳质金矿预处理，可以将金的浸出率控制到80%以上。

早在二十世纪八十年代，生物氧化法开始应用到工业领域中。1986年，南非费尔尤金矿山细菌处理厂正式投入运行时，就将细菌氧化处理法应用到难处理金矿的处理中。澳大利亚的Wilun矿山直接使用微生物氧化处理技术，将金的浸出率在原先基础上提高13%，将生产成本降低10%，投入成本节省20%。陈勃伟等人对某高劫金难处理碳质金矿处理，由于碳质金矿的劫金指数约2.52g/t，劫金能力为105.93g/t，决定使用生物氧化法预处理，最终金的浸出率提高至82.77%。R·K·阿曼克瓦赫等人，利用多毛链霉菌对碳质金矿处理，破坏含碳基质，将金的浸出率控制到94.7%。Amankwah 等人选择两段细菌，对碳质金矿进行预处理。第一段使用矿质化能营养细菌，对硫化物过氧化和破坏，第二段使用多毛链霉菌对含碳基质分解。最终发现，对矿浆浓度降低、提高对矿浆温度，可以为碳基质的去除创造有利条件。当实验温度为23℃ ，矿浆浓度为20%，经过细菌处理14d后，碳基质的去除率提高59.4%。当矿浆浓度为5%，经过细菌处理14d后，碳基质的去除率提高到76%。当实验温度提高至45℃时，碳基质的去除率提高到85%。与此同时，由于此次实验使用的是分批体系，研究人员预测，如果使用连续体系，缩短停留时间，碳基质的去除率将会进一步提高，对经过两段处理的碳质金矿提金，发现金的氰化浸出率提高到94.7%。

与其他方法相比，生物氧化法的应用对生态环境友好，不会在浸出过程中释放出SO2和As2O3等有害气体，无须投入较高的成本，整个操作过程非常安全、简便、洁净。但是，这一方法的应用也存在明显劣势，即氧化速度过慢，对于矿浆浓度、酸碱度和温度要求较高。

（五）覆盖抑制法

覆盖抑制法指的是利用抑制剂对碳质物表面处理，使碳质物表面形成静电斥力，以达到抑制碳质物吸附能力，避免劫金现象出现。一开始，人们只是发现加入适量，碳基质劫金现象的发生概率会明显降低。1970年，加拿大最早将煤油作为抑制剂应用到石墨型碳质金矿的处理中，后来又发现水杨酸、多羟基芳烃衍生物等也能够抑制碳质物的吸附能力，并降低劫金现象的出现概率，提高碳质金矿中金的浸出率。

王槐山等人将煤油作为抑制剂，明显提高了金的浸出率。需要注意的是，煤油无法与水相融，且应用过程中会对周围的生态环境产生严重的污染。但是，其研制出来的WGY新型抑制剂，不仅能够让碳质物在短时间内丧失吸附能力，还可以直接从碳质物中完成金的置换，金的浸出率在原来基础上提高25%。与此同时，试验结果标明碳质物对经氰络合物的吸附是可逆的，抑制剂的吸附性越强，越能够从碳质物中将金氰络合物置换出来。

二、非氰化法

碳氯浸出法，是将浸出工艺与碳吸附工艺结合在一起的提金方法。在碳氯浸出法的应用过程中，氯源主要发挥两种作用：氧化作用和络合浸金作用。氯气会对活性炭氧化或钝化处理，虽然碳氯浸过程形式较多但是工作人员会选择先氯化处理，再加入活性炭。这样既能够对矿石中的原生有机碳钝化处理，又不会对活性炭的活性产生影响，还可以保证金的浸出率，并使金吸附到活性炭上。碳质物和硫化物的氧化处理与金的浸出、金的回收实现同步。如果没有活性炭，在ClO-浓度下降之后，矿石中的有机碳就会被活化，并将金吸附到碳质物上。在应用碳氯法时，需要将NaClO3的浓度控制到水溶液氯化法以上。吴敏杰等人针对载金炭电镜分析，发现碳氯浸出环境中，金会以单质的形式吸附到碳上，由此明确解吸难度可能高于标准Zadra法。另外，在碳氯浸过程中，虽然活性碳的活性并不会完全消失，但是其活性却会受到一定的抑制，其对于金的吸附能力无法充分发挥。

三、结语

在碳质难处理金矿中，大多有活性碳质物和有机酸，这些物质的存在，会对氰化提金产生干扰，降低金的浸出率。必须要根据实际情况，对物质进行妥善的处理，不同的浸出方法有着不同的应用优势与劣势，只有选择合适的浸出方法，才能够降低各种物质的干扰，提高金的浸出率。

参考文献：

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