焙燒方式對含砷金精礦中金、銀浸出率的影響①

胡楊甲， 趙志強， 羅思崗， 趙 杰， 王國強

（礦冶科技集團有限公司 礦物加工科學與技術國家重點實驗室，北京100160）

隨著我國稟賦較好的金礦資源逐漸枯竭，國內各黃金冶煉企業將面臨越來越多的難處理金礦石。 目前難處理金礦石高效提金已成為黃金提取領域的研究熱點。 微細粒含砷金精礦作為典型的難處理礦石，其中大部分金以微細粒或次顯微金形式被包裹，或賦存于黃鐵礦和毒砂的晶格中［1-4］，同時由于精礦中存在大量毒砂，會降低氰化鈉溶液的活性，采用常規細磨-氰化浸出的方法難以獲得較高的浸出率。 因此，這類礦石在氰化浸出前必須經過預處理，將黃鐵礦、毒砂氧化，使包裹其中的金、銀暴露出來，并脫除有害元素砷。目前焙燒是最為成熟的預處理工藝，采用合適的焙燒方式和工藝參數能夠獲得較高的金、銀回收率［5-8］。本文采用焙燒預處理-氰化浸出工藝處理某含砷金精礦，研究了不同焙燒方式對金、銀浸出率的影響。

1 實 驗

1.1 實驗原料

實驗所用礦樣為浮選得到的含砷金精礦，其中金屬礦物主要為黃鐵礦、毒砂以及少量的黃銅礦、方鉛礦，脈石礦物主要有石英、白云石、絹云母。 該金精礦化學成分分析結果見表1，金化學物相分析結果見表2，粒度分析結果見表3。

表1 金精礦主要化學成分分析結果（質量分數）/%

表2 金化學物相分析結果

表3 金精礦粒度分析結果

結果表明，金精礦含砷3.05%，金主要以硫化物（黃鐵礦、毒砂）包裹金形式存在，且大部分金分布在細粒級礦物中。

1.2 實驗方法及設備

1.2.1 焙燒實驗

一段焙燒實驗：稱取200.0 g 金精礦置于瓷舟中（添加劑焙燒實驗中按一定比例加入添加劑混勻），放入升至設定溫度的SX-12-10 箱式電阻爐中，恒溫焙燒至設定時間后取出瓷舟，冷卻至室溫后得到焙砂。

兩段焙燒實驗：稱取200.0 g 金精礦置于瓷舟中，放入升至設定溫度的SX-12-10 箱式電阻爐中，恒溫焙燒至設定時間，完成第一階段焙燒；繼續升溫20 min至設定溫度，恒溫焙燒至設定時間，完成第二階段焙燒；取出瓷舟，冷卻至室溫后得到焙砂。

1.2.2 氰化浸出實驗

稱取一定質量的焙砂洗滌后置于燒杯中，調節礦漿濃度為33%，添加石灰調節礦漿pH 值至11.5 左右，按4.0 kg/t焙砂加入氰化鈉，采用IKA-P4 型攪拌器機械攪拌浸出24 h，浸出完成后過濾，濾渣經多次洗滌后烘干制樣，采用高溫灼燒-王水溶樣-活性炭吸附-解吸-火焰原子吸收光譜法測定濾渣中的金、銀含量。

2 實驗結果與討論

2.1 焙燒預處理-氰化浸出實驗

2.1.1 一段焙燒條件實驗

一段焙燒條件實驗結果見圖1。 由圖1 可知金、銀浸出率隨溫度升高呈先升高后降低趨勢。 在650 ℃下焙燒1.0 h，金浸出率相對較高；焙燒溫度650 ℃、700 ℃條件下，延長焙燒時間金浸出率略有下降。 500～550 ℃溫度范圍內，延長焙燒時間有利于銀的浸出；繼續升高溫度至600 ℃后，延長焙燒時間銀浸出率呈下降趨勢。 實驗結果表明，一段焙燒適宜的焙燒溫度為650 ℃，焙燒時間為1.0 h。

圖1 焙燒溫度和焙燒時間對金、銀浸出率的影響

2.1.2 兩段焙燒條件實驗

為了進一步提高金、銀回收率，進行兩段焙燒實驗，固定第二階段焙燒溫度為650 ℃、焙燒時間為1.0 h，考察第一階段焙燒溫度及焙燒時間對金、銀浸出的影響，結果見圖2。

圖2 第一階段焙燒溫度和焙燒時間對金、銀浸出率的影響

由圖2 可知，焙砂中金、銀浸出率隨第一階段焙燒溫度上升呈先升高后降低趨勢。 焙燒溫度低于550 ℃時，延長焙燒時間，金、銀浸出率升高；焙燒溫度600 ℃時，延長焙燒時間，金、銀浸出率反而下降。 因此，選擇第一階段焙燒溫度為550 ℃、焙燒時間為2.0 h。

2.1.3 添加劑條件實驗

焙燒過程參數控制非常重要，焙燒溫度過低，硫化物氧化反應不徹底，金、銀不能完全暴露出來；焙燒溫度過高，物料溫度不易控制，會導致硅氧化物、鐵氧化物二次包裹金、銀，出現“過燒”現象，影響金、銀浸出［9-10］。 為進一步提高金、銀回收率，進行添加劑（NaXY + YC-1）焙燒實驗，焙燒過程主要化學反應有［11-12］：

對以上化學反應進行了熱力學分析，通過計算其ΔGθ-T關系式［11-12］，得到吉布斯自由能和溫度的關系圖如圖3 所示。

圖3 添加劑焙燒過程主要化學反應的ΔGθ-T 圖

分析圖3 可知，從熱力學角度分析焙燒過程中以上反應均可進行。 通過添加NaXY（一種堿性鹽），可消耗焙燒過程中產生的活性硅氧化物和鐵氧化物等酸性物質，避免由于局部溫度過高引起的硅氧化物和鐵氧化物包裹。 另外添加劑YC-1（一種氧化劑）有助于硫化物的氧化，這些都有利于減少二次包裹金、銀的生成，提高金、銀浸出率。 同時由于添加劑焙燒后生成Na3AsO4，可通過水洗脫除砷。

添加劑焙燒實驗采用一段焙燒工藝，固定焙燒溫度650 ℃、焙燒時間1.0 h，考察NaXY 和YC-1 用量對金、銀氰化浸出率的影響。

添加劑YC-1 用量為20 kg/t 時，NaXY 用量實驗結果如圖4 所示。 由圖4 可見，采用添加劑焙燒后，銀浸出率大幅度提高，金浸出率也逐步提高，NaXY 用量大于100 kg/t 時，金、銀浸出率變化趨緩。 綜合考慮，適宜的添加劑NaXY 用量為100 kg/t，此時金和銀浸出率分別達到93.56%和62.45%。

圖4 添加劑NaXY 用量對金、銀浸出率的影響

添加劑NaXY 用量為100 kg/t 時，YC-1 用量實驗結果如圖5 所示。 由圖5 可見，隨著YC-1 添加劑用量增加，金、銀浸出率呈先上升后下降趨勢，YC-1 用量從20 kg/t 增加至30 kg/t 時，金浸出率變化不大，銀浸出率反而呈下降趨勢。 綜合考慮，適宜的YC-1 添加劑用量為20 kg/t。

圖5 添加劑YC-1 用量對金、銀浸出率的影響

2.2 焙燒方式對比分析

不同焙燒方式的優化條件實驗結果對比見表4。由表4 可知，采用添加劑焙燒后，金、銀浸出率得到明顯提升，分別達到93.56%和62.45%。

表4 不同焙燒方式的優化條件實驗結果對比

實驗結果表明，3 種焙燒方式處理后硫脫除率都達到95%以上，一段焙燒和兩段焙燒對砷的脫除率相對較差，采用添加劑焙燒優勢明顯。 采用添加劑焙燒-氰化浸出工藝，As、S 大部分進入煙氣中，部分進入洗水中，洗水可通過化學方法除As、S 后回用。 氰化浸出渣中還含有少量的Au、Ag、Fe 等金屬，回收經濟價值不大。

3 結 論

1） 金精礦中金主要以硫化物（黃鐵礦、毒砂）包裹金形式存在，采用常規細磨-氰化浸出工藝，金浸出率較低。

2） 采用常規焙燒方式，金浸出率均未達到90%，銀浸出率低于50%。 采用添加劑（NaXY 100 kg/t+YC-1 20 kg/t）焙燒，在650 ℃條件下焙燒1.0 h，金浸出率達到93.56%，銀浸出率達62.45%。

3） 添加YC-1 可加快硫化物氧化反應速率，添加NaXY 可消耗焙燒過程中生成的活性硅氧化物和鐵氧化物，降低二次包裹金、銀的生成，因此銀浸出率大幅提高，金浸出率也有所提高。 此外添加NaXY 焙燒后生成Na3AsO4，有利于砷的脫除。