堆浸法在蘇丹某金礦的應用實踐

康維剛 陳京玉 謝建平 盧邦飛 郭豪坤

（天津華勘集團有限公司 天津 300170）

隨著礦產資源的開發利用，世界范圍內高品位黃金資源逐漸減少，低品位黃金資源的開發利用日益引起人們的高度重視。堆浸作為氰化提金方法之一，由于其建廠投資小，見效快，生產成本低，生產工藝簡單，操作簡便，規模可大可小，機動靈活，適應性強，尤其對低品位氧化礦石，堆浸提金具有獨特的優勢，而被世界各黃金生產企業采用[1-4]。

蘇丹某金礦位于蘇丹共和國北部尼羅河州，地處拜尤達沙漠東部[5]。目前利用的礦石類型主要為褐鐵礦化石英脈金礦石，氧化深度約在地表以下40米～60米，礦石量414.15萬噸，金屬量8.37噸，平均品位2.02g/t，現場采用堆浸法處理工藝，年處理礦石能力10萬t。文中旨在通過對該金礦在國外的生產實踐進行總結，為相關礦山將來走出去，提供參考和借鑒意義。

1 礦石性質

1.1 化學多元素分析

表1 原礦多元素化學分析結果

1.2 礦物組成

該礦石礦物組成比較復雜，礦物種類較多。礦石中金屬礦物主要為赤鐵礦、黃鐵礦、磁鐵礦，其次為鈦鐵礦、鈦赤鐵礦、鈦磁鐵礦和銳鈦礦等。金礦物為自然金，為該礦的目的礦物，除金以外，其它元素均因含量低而無回收價值。

脈石礦物種類較多，主要礦物為石英、黑云母、普通角閃石和碳酸鹽礦物，其次為石榴石、綠泥石、絹云母、普通輝石、長石、白云母、磷灰石及一些粘土礦物等。

礦石中自然金分布較分散，主要以粒狀、圓粒狀、麥粒狀產出，多分布在脈石中，部分包裹在黃鐵礦中和嵌布在黃鐵礦與脈石礦物的粒間，少量嵌布在鈦礦物與其它礦物的粒間，有的粗粒自然金中包裹細粒的鈦鐵礦；自然金粒度極不均勻，主要以粗粒、中粒嵌布為主，細、微粒及次顯微金含量較少。

2 堆浸工藝流程

堆浸法與常規氰化法反應機理基本上是相同的，即在堿性溶液中，裸露金與溶液中的氰化物、氧發生化學反應生成金氰絡合物。含金溶液借助重力作用，自然流到儲液池，并將此溶液送入吸附作業。一般吸附多用活性炭作吸附劑，當活性炭吸附金氰絡合物接近飽和時，即稱載金炭，將載金炭送入解吸作業，貴液再經電解或鋅置換得到金泥，電積金或金泥經冶煉后，就可得到合質金[6]。

該金礦現場實際堆浸工藝流程為：礦石破碎——筑堆——噴淋浸出——吸附——解吸電解——冶煉。如圖1所示。

2.1 破碎工藝

用于堆浸的金礦石通常需要先經過破碎，破碎粒度視礦石性質和金嵌布粒度特性而定，一般堆浸的礦石粒度愈細，礦石結構愈疏松多孔，金的浸出率愈高，生產周期愈短。但堆浸礦石粒度過細，則會導致堆浸滲濾浸出速度減緩，甚至使滲濾浸出過程無法進行，嚴重影響金的浸出率，因此選擇合適的破碎粒度是堆浸能夠順利進行的第一步[7-9]。該金礦堆浸礦石來自礦區各礦段露天采場地表礦，礦石粒度≤500mm，實際生產中，采用兩段一閉路破碎工藝流程，粗碎采用PE600*900顎式破碎機1臺，細碎采用GP100圓錐破碎機1臺，篩分采用2YHA1548圓振篩1臺，最終產品粒度為-20mm。

圖1 蘇丹某金礦堆浸工藝流程圖

2.2 堆浸場地

堆浸場地應選擇在場地坡緩，開闊地界，挖方與填方工程量盡可能少[10]，要盡量利用地形，以減少泵送和運輸皮帶，節省投資和減少能耗[11]。該金礦礦區地勢平緩，屬沙漠、戈壁地貌，海拔高度在330～380m之間，高差很小。溝系不發育，地面缺乏經常性流水活動，地形凸起處多為基巖出露，低凹處被風成沙覆蓋[12]。基于上述特點，堆浸場地選擇在距離破碎線不遠的季節性河流河床邊上，該區域面積廣闊，地勢平緩，土石方施工量少。其中初期堆場建設大小為200m×100m，堆場中間設置貴液集液溝，兩邊堆場坡度按照3%～4%施工。

變異系數是利用標準差和平均數的比值來計算的，以此反映研究數據的離散程度，對市轄區經濟和縣域經濟發展差異進行對比。

2.3 底墊選擇及鋪設

鋪設底墊既可以保證礦堆穩固，又可以收集浸出液，防止滲漏，因此堆浸底墊的質量如何，是堆浸成敗的關鍵因素之一。工業上最常使用的底墊主要有三種：粘土、膨潤土；瀝青、混凝土；高密度聚乙稀薄膜（HDPE）[13]。鑒于該金礦礦區屬熱帶沙漠氣候，炎熱干燥，年平均氣溫超過30℃，粘土類材料缺乏，混凝土基建成本較高，而高密度聚乙稀薄膜（HDPE）因具有優良的耐環境應力開裂性能，抗低溫、抗老化、耐腐蝕性能，以及較大的使用溫度范圍(-60℃～+60℃)，較長的使用壽命(50年)，運輸和施工方便，相對成本較低，近些年受到較廣泛使用，因此現場堆浸場底墊選用一次性HDPE薄膜形式。

堆浸場地經推土機平整，壓路機壓實后，撿出表面裸露的尖銳的礫石、樹枝等，防止刺穿底墊，造成跑冒滴漏問題。然后鋪設HDPE薄膜，薄膜外形尺寸長×寬×厚為100m×6m×1.0mm，薄膜之間搭接約15cm～20cm，然后利用自動爬行焊機進行焊接。底墊上方鋪設一層厚度≥50cm的河沙，防止設備在上面行走筑堆時破壞底墊。

2.4 筑堆

為充分避免礦堆被機械碾壓，減少礦石離析作用，保持礦堆自然成堆后的良好滲透性，現場采用倒退式筑堆法[14]。破碎后的礦石經由移動式皮帶機運至堆場附近，然后采用前裝式裝載機進行倒運筑堆，筑堆高度約3m，單堆規模一般為5000～13000噸不等。為充分利用堆場場地，現場采用多層法（或疊加式）筑堆方式[15-16]。當在單個堆場區域完成筑堆工作，并噴淋結束后，統一對礦堆進行平整，平整后的層高會降到2.5m以下，然后繼續在該層上面堆筑第二層。該種筑堆方式的優點在于：相對于直接堆棄節省場地，相對于撤堆重新堆筑新堆，節約運輸成本和堆場建設成本，在舊堆上面繼續筑堆可充分延長舊堆噴淋時間，提高浸出率。堆場最終堆筑4層，堆高約10m。

2.5 調堿

堿性介質是決定氰化物能否溶金及溶金速率的關鍵因素之一，在噴淋中使用工業燒堿(NaOH)或石灰，可排除礦石中酸性物質和部分有害元素，提高金的浸出率，更重要的是對氰化鈉進行保護，防止水解，減少氰化鈉損耗，使浸金反應能夠正常進行[17-18]。現場調堿過程主要分為三個階段，即洗堆、調堿和浸出。洗堆時間大約4d～7d，通過洗堆可將礦堆內礦泥洗出，使礦堆形成自然水道，提高滲透性；調堿階段時間一般為7d，當礦堆出水pH值達到10以上時，開始添加氰化鈉浸出，現場實際生產表明該金礦堆浸pH值控制在10.5～11.5區間較為合適。

2.6 噴淋浸出

噴淋設備包括輸液泵（貧液泵）、主管、支管和噴頭[19]。主管與泵的出口相連，支管連接在主管兩側形成魚刺排列，該金礦現場采用旋轉搖擺式噴頭，噴淋半徑4～6m，噴淋強度為15～20L/m2·h。

噴淋時間采取靈活掌握方式，新堆剛開始噴淋時可選擇噴1h停1h，或噴2h停1h，隨著貴液品位下降，逐漸調節為噴1h停2h、噴1h停3h等。生產實踐表明，氰化鈉配制濃度以最初0.1%為最佳，隨著貴液品位逐漸降低，噴淋溶液氰化鈉濃度也逐漸調低，最低控制在0.05%左右，直到浸出結束。

2.7 吸附

吸附工藝采用活性炭吸附，小型吸附柱串聯形式，共分2個系列，每個系列包括4個吸附柱，每柱裝炭量為500Kg，吸附率一般為95%，吸附貧液經補加氫氧化鈉和氰化鈉后循環利用。

2.8 解吸電解

解吸電解采用500Kg/批次常溫常壓解吸電解工藝流程，解析液由5%NaCN和2%NaOH配制而成，溫度控制在110℃左右，解吸電解時間一般為36～40h，最終解吸電解率為95%。

2.9 冶煉

冶煉采用酸洗+烘干+石墨坩鍋熔煉工藝，首先利用鹽酸預處理從陰極板剪下來的鋼綿，待鋼綿完全溶解后，利用清水洗滌殘渣，直到洗至中性為止，然后利用硝酸加溫至85℃以上除雜提純，金泥經烘干后按比例加入硼砂、碳酸鈉和硝石進行冶煉，獲得合質金錠，金錠成色為900‰～960‰，最終冶煉回收率為98%。

3 生產實踐

該金礦實際生產中部分礦堆堆浸數據如表2所示。

表2 礦堆堆浸數據

由表2可知，該金礦礦石實際入堆品位介于1.44-1.96g/t，平均入堆品位為1.72g/t，屬于低品位礦石。生產實踐表明，堆浸尾渣品位主要控制在0.25～0.55g/t，浸出率控制在71.65～86.11%。氰化鈉用量平均為300g/t，保護堿用量為400g/t，礦堆噴淋周期一般在2個月到4個月不等。

以堆A為例，繪制了該類型礦石浸出曲線，如圖2所示，在噴淋浸出過程貴液中金含量出現了2次高峰，由于洗堆和調堿作業為氰化鈉浸出提供了良好的環境，因此自添加氰化鈉藥劑后，貴液中金含量就迅速得到提高，在浸出第5天達到第一次高峰，該階段主要浸出表面裸露金和大裂隙間的微細粒金，第二次高峰出現在20天，主要浸出粗粒金、微裂隙金等，之后貴液中金含量逐漸降低，直到浸出接近完全，貴液中金含量穩定在0.2g/m3左右，觀察一段時間后，貴液金含量不再變化，可停止噴淋作業。

圖2 堆A浸出曲線

該金礦堆浸特點

①由于該區域地處沙漠丘陵地帶，天氣高溫炎熱，無地下水源，距離尼羅河水源地較遠，大約有10km，因此合理利用水資源可減少水力輸送成本，通過生產實踐表明，采取作業用水零排放，減少高溫時間噴淋，增加夜間噴淋時間等手段，可大大減少新水補給量。

②礦堆偏析現象解決：采用人工在堆頂滲水較差區域插孔，可輔助礦堆形成新的水道；前期噴淋結束后利用挖機進行翻堆，然后繼續噴淋，可一定程度上解決礦堆偏析現象。

③噴淋浸出保護堿采用工業燒堿，有效減少了管路及噴頭結垢現象，同時由于燒堿用量少，當地采購成本低于石灰，在一定程度上降低了藥劑使用成本。

④單堆筑完后，在礦堆四周堆筑約50cm厚一層卵石，可最大程度上減少垮堆和溝流問題產生。

⑤堆浸現場具有場地寬闊、易選擇、礦石運距短、堆高易控制、不拆堆、尾渣就地堆棄等優點。

4 結論

1）蘇丹某金礦資源儲量高，礦石中的礦物組成較復雜，礦物種類較多，但目的礦物主要為金，其他元素均因含量低而無回收價值。

2）堆浸生產實踐表明，該金礦采用兩段一閉路破碎、移動皮帶運輸、裝載機后退式筑堆、氰化鈉噴淋浸出，處理粒度為-20mm以下，金品位約為1.72g/t的低品位礦石，浸出率可達78.24%。