高銅載金炭過硫酸鹽法脫銅試驗研究

陳淑萍

（紫金礦業集團股份有限公司 低品位難處理黃金資源綜合利用國家重點試驗室，福建 上杭 364200）

目前，對銅金品位較低的含銅氧化或半氧化金礦石，大多采用堆浸技術回收金。但對于堆浸工藝，若礦石中銅含量較高，則銅在氰化浸金過程中會消耗大量氰化物且形成銅氰絡離子，使活性炭中銅含量升高，金吸附性能下降，而且載金炭中金的解吸較為困難，金回收成本增加。目前，高銅載金炭脫銅方法有氰化法［1－2］、氨浸法［3］、酸法［4－5］等。但氰化法、氨浸法都存在操作環境差、生產安全管理和操作要求嚴格，酸法存在稀酸腐蝕設備嚴重的問題，為此，試驗研究了采用過硫酸鹽法從高銅載金炭中脫銅，為低品位金礦資源的開發利用提供一種可供選擇的方法。

1 試驗部分

1．1 試驗原料、試劑及儀器

試驗原料：試驗所用高銅載金炭取自紫金礦業紫金山金銅礦，其中金、銅、鈣質量分數分別為4．17mg／g、57．5kg／t、6．40kg／t。

試驗試劑：過硫酸鹽（分析純），ZJ988萃取劑（工業級），稀釋劑磺化煤油（工業級），蒸餾水、硫酸（分析純）。

試驗儀器：電子分析天平，酸度計（PAH－3C），恒溫振蕩器（SHZ－82）等。

1．2 試驗方法

1．2．1 高銅載金炭脫銅

量取一定體積蒸餾水于燒杯中，然后依次加入一定量脫銅劑，攪拌均勻。將一定質量高銅載金炭緩慢加入到盛有脫銅劑的燒杯中，將燒杯放入設定溫度的振蕩器中，開始振蕩，到達反應所需時間后停止振蕩，過濾、洗滌，定容后的溶液測定金、銅、鈣質量濃度，脫銅炭測定金、銅、鈣質量分數。

1．2．2 脫銅液中銅的萃取、反萃取

銅的萃取在分液漏斗中進行。將含銅料液與有機相混合，振蕩一定時間后靜置分相，水相、油相分別分析；負載有機相用稀硫酸溶液反萃取，振蕩一定時間后靜置分相，水相、油相分別送分析。

2 試驗結果及討論

2．1 脫銅試劑的選擇

選擇鹽類脫銅劑的一個重要原則是使載金炭中的一價銅轉化為二價銅。過硫酸鹽、重鉻酸鈉、FeC13·6H2O、Fe2（SO4）3、NaClO等在一定條件下均可將Cu（Ⅰ）氧化為Cu（Ⅱ）并將其轉入溶液，但FeC13、Fe2（SO4）3氧化浸出后，還原產物二價鐵進入溶液會影響后續工序，而NaClO不易儲存，含重鉻酸鈉的廢水處理要求嚴格，所以都不宜大量使用。過硫酸鹽在熱、光、過渡金屬催化等條件下激活可產生強氧化性的硫酸根自由基二價硫酸根［6］，易與銅離子結合，因此，過硫酸鹽是較為合適的氧化脫銅劑。

2．2 過硫酸鹽脫銅機制

過硫酸鹽的催化氧化反應如下：

2．3 過硫酸鹽脫銅優化試驗

采用正交試驗法進行脫銅試驗，用相應方法對試驗結果進行分析。

正交試驗：試驗采用5因素4水平正交設計，主要考察脫銅時間、溫度、過硫酸銨用量、液炭體積質量比、振蕩強度對脫銅率的影響，同時也考察載金炭中鈣的脫除指標。正交試驗因素水平及試驗結果見表1。

表1 正交試驗因素水平及試驗結果

由表1看出：脫銅率最高的是4號試驗，為89．13%；最低的是1號試驗，為18．45%。R值分析結果表明，影響脫銅率的因素效應大小依次為液炭體積質量比＞過硫酸銨質量濃度＞溫度＞振蕩強度＞時間，說明液炭體積質量比和振蕩強度對脫銅率影響較大。最佳條件為：液炭體積質量比9∶1，振蕩強度160次／min，過硫酸銨質量濃度40g／L，溫度25℃，反應時間6h。

同時，由表1看出，過硫酸鹽法對鈣的脫除率不是很高，最高只有63%。直接選優水平組合以脫銅為主，在最佳條件下進行綜合驗證試驗，結果見表2。

表2 過硫酸鹽脫銅綜合條件試驗結果

由表2看出：采用過硫酸鹽脫銅，最佳條件下，銅脫除率在89%以上，金損失率很低，較好地實現了載金炭中銅與金的有效分離；鈣脫除率50%左右，少量鈣的存在對金回收率的影響不是很大。鹽法脫銅比酸浸脫銅、氨浸脫銅及氰化脫銅對環境更友好。

2．4 脫銅液循環利用及回收銅

2．4．1 脫銅液循環利用

為了減少脫銅溶液處理量，降低生產成本，將脫銅液按最佳脫銅條件進行多次循環利用，考察脫銅液中銅的富集情況及對載金炭的脫銅率。試驗條件：液炭體積質量比9∶1，反應時間6h，過硫酸鹽質量濃度40g／L。試驗結果見表3。可以看出，隨循環次數增加，載金炭脫銅率逐步降低。脫銅液的循環利用可減少溶液處理量，但脫銅液循環1次后需要開路處理。

表3 脫銅液循環利用試驗結果

2．4．2 從脫銅液中回收銅

對過硫酸鹽法脫銅溶液及脫銅炭洗滌液的混合溶液，采用溶劑萃取法回收銅。脫銅液pH＝1．78，主要成分見表4。

表4 脫銅液主要成分分析結果 g／L

為了簡化操作，采用一級萃取、一級反萃取連續循環萃取銅。

萃取條件：脫銅溶液pH＝1．78，銅質量濃度4．36g／L，萃取相比Vo／Va＝1．5／1，有機相組成15%ZJ988＋85%煤油，混合時間3min。

反萃取條件：反萃取相比Vo／Va＝1／1，硫酸質量濃度200g／L，混合時間3min。反萃取后的空載有機相返回萃取。

試驗結果見表5。

表5 萃取—反萃取銅的試驗結果

由表5看出，采用一級萃取、一級反萃取連續循環試驗，銅反萃取率達92．99%，萃取率為97．71%，試驗指標較好。若利用常規兩級逆流萃取、一級反萃取工藝，銅的萃取指標會更好。

3 結論

采用過硫酸鹽法從載金活性炭上脫銅，在液炭體積質量比9∶1、反應時間6h、溫度25℃、過硫酸鹽質量濃度40g／L、振蕩強度160次／min條件下，脫銅率達89%以上，而金幾乎不被浸出，較好地實現了銅與金的分離，同時也脫除了部分鈣。脫銅溶液中的銅可采用萃取—電積工藝加以回收，實現資源綜合利用。該方法特別適用于銅金礦山已有的銅濕法處理工藝，能因地制宜，無需另外投資，具有較好的經濟效益。鹽法脫銅工藝流程短，藥劑用量少，處理時間短，銅脫除率高，環境友好，具有較好的應用前景。

［1］陳淑萍，伍贈玲．高銅載金炭脫銅試驗研究［J］．黃金，2011，32（1）：47－49．

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