酸性H2 O2 氧化預處理浮選金精礦及其機理研究

支永祥 唐 云 鄧政斌 李 帥 李宜昌 吳 波

(1.貴州大學礦業學院,貴州 貴陽 550000;2.貴州紫金礦業股份有限公司,貴州 黔西南 562400;3.貴州省非金屬礦產資源綜合利用重點試驗室,貴州 貴陽 550000)

截至2020 年底,我國黃金資源量為14 727.16 t,世界排名第9 位[1-2]。在我國已探明儲量的金礦資源中,難選金礦約占總量的四分之一[3]。自然金與黃鐵礦成礦關系密切,幾乎所有的金礦床中都有黃鐵礦與金共生或伴生,黃鐵礦是金礦床中重要的載金礦物[4]。在難選金礦中,微細浸染型金被黃鐵礦、毒砂等硫化礦包裹而不能與浸金劑接觸反應,阻礙了金的有效浸出[5-6]。欲使難選金礦獲得較理想的回收率,在氰化浸金前需進行氧化預處理,通過一系列氧化反應使載金礦物溶蝕。

目前,工業上傳統的難選金礦預處理方法主要有焙燒法、加壓氧化法、生物氧化法和化學氧化法等[7-8],而傳統的浸金預處理方法雖各具特點但都存在一定的局限性。筆者在高級氧化體系中已經開展了過硫酸鹽體系氧化預處理黃鐵礦試驗,采用Fe2+為引發劑引發過硫酸根產生極具強氧化性的中間體·氧化黃鐵礦,黃鐵礦的氧化預處理取得了較為理想的效果[9-10]。由于氧化預處理中引入鐵鹽,增加了體系中鐵離子的濃度,增大浸渣渣量或消耗更多的浸金劑。鑒于此,本文利用H2O2在酸性條件下氧化預處理浮選金精礦,黃鐵礦是浮選金精礦中最主要的載金礦物,故以黃鐵礦的氧化浸出過程分析浮選金精礦的氧化預處理機理。本文通過分析氧化浸出過程中不同存在形態Fe和S 元素的濃度,以及測定Fenton 反應中產生中間體·OH 的濃度,并結合XPS、XRD 表征和E-pH 分析,揭示酸性H2O2氧化預處理黃鐵礦的機理,為以載金黃鐵礦為主的微細浸染型金礦氧化預處理提供依據。

1 試驗原料及試驗方法

1.1 試 樣

純礦物試驗所用黃鐵礦富塊礦雜質少、結晶較完整,試樣破碎后人工挑選出脈石礦物,通過碎磨后篩分至-0.18 mm,搖床富集得到黃鐵礦純礦物,用瑪瑙研磨機研磨并篩分至0.075 ～0.045 mm,低溫烘干并真空保存,通過半熔重量法分析,其純度94.18%,符合純礦物試驗要求。實際礦石試驗試樣來源于黔西南某微細浸染型金礦浮選金精礦,其化學多元素和礦物組成分析結果如表1、圖1所示。浮選金精礦金品位為13.10 g/t,主要富集于黃鐵礦中。

圖1 浮選金精礦XRD 圖譜Fig.1 XRD spectrum of flotation gold concentrate

表1 浮選金精礦主要化學成分分析結果Table 1 Main chemical composition analysis results of flotation gold concentrate %

1.2 試驗方法

1.2.1 氧化預處理試驗

將黃鐵礦或浮選金精礦與H2O2配制成礦漿于250 mL 錐形瓶中,放入磁力攪拌子并蓋上橡膠塞保證礦漿濃度恒定,錐形瓶置于水浴加熱磁力攪拌器恒溫槽內,實現試驗過程中的攪拌和恒溫。開始氧化浸出反應時計時,定時取樣過濾并分析。對所取溶液中的Fe 離子(Fe2+、Fe3+)、硫氧根離子(SnOx)以及羥基自由基(·OH)濃度進行測定;Fe 離子濃度采用國家標準GB/T 3049—2006進行分析;S2-、及采用碘量法結合分光光度法進行分析[11-12],采用國家標準GB 13580.2 進行分析。氧化浸出試驗結束立即過濾,將浸渣烘干、稱重并計算試樣氧化浸出過程的試樣失重率,對浸渣進行XPS和XRD 表征分析。以浸出液中Fe 浸出率和試樣失重率作為氧化浸出效果的評價指標。

試樣中Fe 浸出率(ηFe)和試樣失重率分別采用式(1)和式(2)計算:

式中,cFe為浸出液中鐵離子濃度,mol/L;V為溶液體積,mL;MFe為鐵相對原子質量,g/mol;m為預處理前黃鐵礦純礦物的質量,g;ωFe為黃鐵礦純礦物中鐵的質量分數,%。

1.2.2 氧化預處理浸出液中·OH 的測定

H2O2氧化預處理黃鐵礦過程中,H2O2與Fe2+構成Fenton 試劑,Fenton 反應生成強氧化性的·OH,見反應式(3)。試驗以性能較穩定的亞甲基藍(MB)作為·OH 捕獲劑,·OH 與MB 能夠快速生成無色羥化亞甲基藍(MB—OH),見反應式(4),采用分光光度法檢測·OH 對MB 的降解情況,在反應時間內生成·OH 的濃度計算見式(5)。通過光譜掃描可知MB溶液在664 nm 具有最大的吸光度,因此·OH 測定波長設為664 nm,擬合工作曲線為y=0.184 6x-0.028 5,R2=0.999。

2 試驗結果與討論

2.1 黃鐵礦氧化預處理機理分析

2.1.1 黃鐵礦在不同體系中氧化預處理

在黃鐵礦礦漿濃度10 g/L 條件下,不同氧化預處理體系對Fe 浸出率的影響如圖2所示。黃鐵礦在去離子水(H2O)中緩慢氧化生成FeSO4和H2SO4,FeSO4與H2O2反應又生成Fe2(SO4)3和H2O,同時黃鐵礦與H2SO4反應再生成FeSO4和H2S2,氧化預處理120 min,Fe 浸出率僅有1.11%。黃鐵礦在初始濃度0.12 mol/L 稀硫酸(H2O+H2SO4)中氧化過程亦是如此,H2SO4的加入使黃鐵礦氧化速率小幅提升,氧化120 min,Fe 浸出率為5.61%。黃鐵礦在初始濃度1.76 mol/L H2O2中Fe 浸出率為29.98%,在H2O2初始濃度1.76 mol/L 以及H2SO4初始濃度0.12 mol/L 的酸性過氧化氫(H2O2+H2SO4)中Fe 浸出率高達80.11%。較前2 個體系,后2 個體系中黃鐵礦氧化效果明顯較好,H2O2屬于強氧化劑可以氧化黃鐵礦,加入H2SO4使H2O2和Fe3+具有更強的氧化能力[13]。此外,H2O2與Fe2+組合為Fenton 試劑并發生反應生成具有強氧化性的·OH,并有O2、·O-2和·HO2等氧化性物質伴隨著生成,黃鐵礦在這些氧化劑共同作用下循環氧化。發生的反應見式(6)～式(16)。

圖2 不同體系對黃鐵礦氧化預處理的影響Fig.2 Effects of different systems on pyrite oxidation pretreatment

2.1.2 黃鐵礦氧化預處理過程中Fe 離子濃度變化

分別測定了H2O2和H2O2+H2SO4體系中黃鐵礦氧化預處理浸出過程中Fe2+和Fe3+濃度變化,結果如圖3所示。在H2O2體系中,隨著黃鐵礦氧化浸出時間增加,浸出液中Fe2+和Fe3+濃度均持續升高,Fe2+濃度始終高于Fe3+濃度,當反應80 min 后Fe2+濃度開始下降,而Fe3+濃度仍持續增長;溶液中Fe 離子來自于黃鐵礦氧化溶解,且Fe2+和Fe3+可相互轉化,前80 min Fe2+生成速率大于Fe3+生成速率,黃鐵礦氧化以H2O2和·OH 氧化為主;80 min 后,隨著Fe2+和H2O2濃度逐漸降低,Fenton 反應新生成·OH 數量隨之減少,Fe3+氧化黃鐵礦逐漸替代H2O2和·OH 對黃鐵礦的氧化。在H2O2+H2SO4體系中,Fe2+和Fe3+濃度同樣隨浸出時間延長而持續升高,相較于H2O2體系,H2O2+H2SO4體系中Fe3+濃度遠大于Fe2+濃度;氧化120 min 時,2 個體系中Fe2+濃度相近;H2O2+H2SO4體系中黃鐵礦氧化主要生成Fe3+。因此,H2O2+H2SO4體系中黃鐵礦主要被酸性H2O2、Fe3+以及·OH 氧化。

圖3 黃鐵礦氧化浸出過程中Fe 離子濃度的變化Fig.3 Variation of Fe ion concentration during oxidation leaching of pyrite

2.1.3 黃鐵礦氧化預處理過程中S 存在形態變化

為了探究H2O2和H2O2+H2SO4體系中黃鐵礦氧化預處理浸出液中S 的存在形式,分別測定了氧化預處理浸出液中S2-、的含量。首先測定黃鐵礦浸出液中S2-、含量,黃鐵礦氧化預處理120 min 時取樣過濾。在14 個50 mL 容量瓶中,依次加入20.00 mL KH2PO4-Na2HPO4緩沖溶液、0.50 mL EDTA 溶液、2.00 mL 碘標準溶液,并在兩個體系中分別加入一定體積的浸出液,充分反應后加入3.00 mL 淀粉溶液,定容至刻度線并搖勻,顯色10 min,加入浸出液體積對吸光度影響見表2。

表2 不同體積浸出液與碘-淀粉混合液的吸光度Table 2 Absorbance of different volumes of leaching solution and iodine starch mixture

當浸出液中存在S2-、或時,能使碘-淀粉溶液吸光度降低。由表2 可知,隨著加入的浸出液體積增大,H2O2和H2O2+H2SO4體系吸光度均未減小,與沒有加氧化預處理浸出液的碘-淀粉混合液吸光度大小相同(約為0.5)。因此,黃鐵礦在H2O2和酸性H2O2氧化預處理過程中S 均未以S2-、和的形式進入溶液。由于H2O2+H2SO4體系中添加了H2SO4,因此僅測定H2O2體系下黃鐵礦預處理浸出液中的含量。根據標準GB 13580.2計算黃鐵礦在H2O2體系中氧化預處理浸出的濃度隨時間的變化關系,如圖4所示。濃度隨氧化預處理時間增大而升高,氧化預處理120 min,濃度為665 μg/mL。綜上,黃鐵礦在H2O2氧化預處理過程中生成了H2SO4,黃鐵礦中S 以形式存在于溶液中。

圖4 H2O2 氧化預處理體系中濃度與時間的關系Fig.4 Relationship between concentration and time in H2O2 oxidation pretreatment system

2.1.4 不同氧化預處理體系中·OH 濃度測定

根據1.2.2 中試驗方法測定黃鐵礦氧化預處理浸出過程中·OH 濃度變化情況,在H2O2初始濃度0.88 mol/L、H2SO4初始濃度0.12 mol/L和礦漿濃度5 g/L 的條件下,分別探究了8.10 mg/L 的MB 溶液在H2O2、H2O2+H2SO4、H2O+H2SO4、H2O+FeS2、H2O2+FeS2及H2O2+FeS2+H2SO4體系中的降解情況,結果如圖5所示。

圖5 不同氧化預處理體系降解MB 情況及生成·OH 濃度Fig.5 Degradation of MB and concentration of generated ·OH in oxidation pretreatment system

由圖5(a)可知,經過30 min 的降解,MB 在H2O+FeS2、H2O+H2SO4、H2O2和H2O2+H2SO4體系中的濃度分別為8.00、7.86、7.66和6.176 mg/L,MB 濃度分別降低了0.10、0.24、0.48和1.93 mg/L,MB 并未得到有效降解,原因是這4 個系統中并未同時存在Fenton 試劑(Fe2+和H2O2),沒有發生Fenton 反應,上述體系中均未生成·OH(如圖5(b)),因此不能有效地氧化降解MB。由圖5(c)可知,經過10 min 的降解,MB 在H2O2+FeS2和H2O2+FeS2+H2SO4體系中的濃度分別為0.45、2.09 mg/L,MB 濃度分別降低了7.65和6.01 mg/L;與圖5(a)中4 個體系相比,圖5(c)中MB 的降解效果得以顯著提升,由于這2 個體系中均滿足Fenton 反應發生的條件,Fenton 反應產生的·OH 與MB 生成無色的MB-OH(如圖5(d))。另外,圖5(c)中H2O2+FeS2體系中MB 的降解效果優于H2O2+FeS2+H2SO4體系,表明加入H2SO4在一定程度上抑制了MB 的降解,因為H2SO4的加入使體系中的Fe2+濃度降低,Fenton 反應受到抑制。

2.1.5 黃鐵礦氧化預處理前后XPS 分析

黃鐵礦在H2O2+H2SO4體系中具有較高的氧化浸出率,對該體系中黃鐵礦氧化渣進行XPS 分析,結果如圖6所示。

圖6 黃鐵礦及其氧化預處理渣XPS 譜圖Fig.6 XPS spectra of pyrite and its oxidized slag

由圖6 可知,黃鐵礦及氧化渣均在結合能為708、532、284和163 eV 處出現光譜峰,分別為Fe 2p3/2、O 1s、C 1s和S 2p3/2 光電子能譜特征峰。為了探究黃鐵礦及氧化渣表面的元素特征,對Fe 2p3/2、S 2p3/2和O 1s 進行了分峰擬合。

由圖6(b)可知,分峰擬合后黃鐵礦及氧化渣中的S 2p3/2 均在結合能162.6、164.0和168.3 eV 處出現特征峰,其中結合能162.6 eV 處峰面積最大,此處結合能對應的物質為黃鐵礦,雖然黃鐵礦在氧化體系中溶解,但其氧化渣的主要成分仍然是黃鐵礦,并沒有生成其他固相物質,這與XRD 分析結果吻合。S 2p3/2 譜圖在結合能164.0 eV 處出現特征峰,推測氧化渣表面覆蓋有、S0或兩者均存在[14-15],文獻表明、S0在同一體系中可以互相轉化[16-17],但S0亦可在酸性H2O2溶液中溶解,因此,164.0 eV 處出現的特征峰主要是產生的。在結合能168.3 eV處出現較小特征峰,主要是氧化渣表面覆蓋的產生的[15,18]。圖6(c)是黃鐵礦及氧化渣Fe 2p3/2的分峰擬合,氧化預處理浸出前后Fe 2p3/2 譜圖極其相似,擬合峰結合能主要出現在707.2和719.9 eV處,前者主要是黃鐵礦結構中Fe和S 形成Fe(Ⅱ)S產生的,后者主要由Fe(Ⅲ)S 產生[18]。由O 1s 的分峰擬合圖可知(圖6(d)),擬合峰結合能出現在530.7 eV 處,該處峰由SiO2產生,說明黃鐵礦純礦物中含有石英。其主要反應式見式(17)～式(19)。

2.1.6 黃鐵礦氧化預處理前后XRD 分析

對黃鐵礦以及H2O2、H2O2+H2SO4體系氧化預處理黃鐵礦60 min 后的氧化渣進行了XRD 分析,結果如圖7所示。2 個體系的氧化渣中均只檢測到黃鐵礦和雜質石英晶型特征峰,并未檢測到其他固相生成物的特征峰。黃鐵礦氧化過程中會生成較多Fe3+,Fe3+具有很強的水解能力并生成FeOOH 或Fe(OH)3,見反應式(20)和(21)。由2.1.3 可知體系中還存在大量的,而在實際礦山環境中,Fe3+易發生反應生成KFe3(SO4)2(OH)6,見反應式(22)。KFe3(SO4)2(OH)6是礦山廢水中常見的二次礦物[19],但在氧化預處理渣中未檢測到FeOOH、Fe(OH)3和KFe3(SO4)2(OH)6等水解產物的特征峰,由于黃鐵礦氧化預處理后使體系呈酸性,一方面,酸(H+)能夠抑制Fe3+水解,使反應(20)和(21)不能朝正向進行;另外,Fe3+水解生成熱力學不穩定的FeOOH,而且酸性體系中水電離受到抑制,導致OH-濃度較低。通過XRD 半定量分析,H2O2體系下氧化渣中黃鐵礦含量為85.6%、石英為14.4%,而H2O2+H2SO4體系下氧化渣中黃鐵礦含量為78.9%、石英為21.1%。結果表明氧化渣中黃鐵礦含量低于浸出前的,而石英含量升高,且H2O2+H2SO4體系氧化預處理黃鐵礦效果優于H2O2體系,說明酸性H2O2體系能有效氧化黃鐵礦。

圖7 黃鐵礦及其氧化渣的XRD 譜圖Fig.7 XRD spectra of pyrite and its oxidized slag

2.1.7 黃鐵礦氧化預處理過程E-pH 分析

金屬在水溶液氧化腐蝕過程中,平衡電位與溶液pH 值關系分為3 種類型:僅與電極電位有關(只有電子交換)、僅與溶液pH 值有關(無電子參與反應)或與兩者均有關。H2O2+FeS2體系中氧化預處理過程可能存在物質的標準生成吉布斯自由能(ΔrG?)如表3所示[20]。

表3 H2O2+FeS2 體系中各物質狀態以及ΔrG?值Table 3 States of substances in H2O2 + FeS2 system and ΔrG?value kJ/mol

濕法冶金反應過程可用通式(23)表示[21]:

當反應只有電子交換且與pH 值無關時,m=0;反應只與pH 值有關而與電位無關時,Z=0。根據電化學與熱力學之間的關系:

根據能斯特方程式(24)可簡化為:

在常溫常壓下,設各離子的活度系數為1,將T=298.15 K 代入H2O2+FeS2體系中各反應的E-pH 計算式。其中:

根據表3 及式(25)計算,即可繪制出H2O2+FeS2體系的E-pH 圖,如圖8所示。黃鐵礦在酸性H2O2溶液中可以被氧化溶解,在氧化過程中若要生成S0,則黃鐵礦應處于酸度極強的溶液環境中,并且S0穩定區域很小。在黃鐵礦氧化渣的XPS和XRD 表征分析中并未檢測到S0,盡管黃鐵礦氧化屬于產酸反應,但其生成酸不足以使體系達到生成S0的酸度,因此黃鐵礦氧化初期S 以SO2-4 形式穩定存在于溶液中,隨著反應的進行,當體系pH＜2 時,S 將以形式存在于溶液中。在H2O2體系中Fe2+濃度高于Fe3+,原因是H2O2體系酸度未達到Fe3+穩定存在的強度。而在H2O2+H2SO4體系中,由于H2SO4的加入使溶液酸度大幅度增強,氧化還原電位也有所升高(E?=1.776 V),Fe3+可以穩定存在于溶液中且濃度大于Fe2+濃度。在H2O2+H2SO4體系中E和Fe3+濃度均高于H2O2體系,因此黃鐵礦在H2O2+H2SO4體系中Fe 浸出率高于H2O2體系。此外,當體系處于微酸或堿性環境時,黃鐵礦溶解的Fe3+將發生水解生成Fe(OH)3沉淀,而浸金需要在堿性環境中完成。因此,建議含金礦石氧化預處理后應進行脫水,其脫出的水在氧化預處理系統中循環使用,降低預處理中H2SO4用量,同時也減少鐵離子進入浸金作業,避免了后續浸金過程對堿的過度消耗或減少浸金劑的用量。

圖8 H2O2+FeS2 體系中E-pH 圖Fig.8 E-pH diagram of H2O2+FeS2 system

2.2 浮選金精礦氧化預處理條件試驗

在浮選金精礦粒度0.075 ～0.045 mm、攪拌速度500 r/min和氧化預處理時間2 h 的條件下,考察H2O2體系中氧化預處理溫度、礦漿濃度、H2SO4初始濃度以及H2O2初始濃度對浮選金精礦預處理效果的影響。

2.2.1 氧化預處理溫度試驗

H2O2初始濃度1.76 mol/L、H2SO4初始濃度0.12 mol/L和礦漿濃度100 g/L,探究氧化預處理溫度對浮選金精礦氧化預處理效果的影響,結果如圖9所示。隨著氧化預處理溫度的升高,Fe 浸出率和試樣失重率均先增加后降低,適當升高溫度有利于H2O2與浮選金精礦中黃鐵礦發生氧化還原反應,但隨著氧化預處理溫度升高(＞30 ℃),H2O2分解速率逐漸加快,氧化預處理效果有所下降。當氧化預處理溫度在10 ～30 ℃時,Fe 浸出率和試樣失重率分別為65.73%～85.26%和27.65%～40.02%。

圖9 溫度對浮選金精礦浸出率及失重率的影響Fig.9 Influence curve of temperature on leaching rate and weight loss rate of gold concentrate

2.2.2 礦漿濃度試驗

在H2O2初始濃度1.76 mol/L、H2SO4初始濃度0.12 mol/L和氧化預處理溫度20 ℃條件下,探究礦漿濃度對浮選金精礦氧化預處理效果的影響,結果如圖10所示。

圖10 礦漿濃度對浮選金精礦浸出率及失重率的影響Fig.10 Influence curve of pulp concentration on leaching rate and weight loss rate of gold concentrate

從圖10 可以看出,隨著礦漿濃度的增加,浮選金精礦中Fe 浸出率和試樣失重率均隨之降低。當礦漿濃度為100 g/L 時,Fe 浸出率和試樣失重率分別為85.76%和40.37%;當礦漿濃度升至250 g/L 時,Fe浸出率和試樣失重率分別降至12.81%和5.55%。

2.2.3 H2SO4 初始濃度試驗

在H2O2初始濃度1.76 mol/L、氧化預處理溫度20 ℃和礦漿濃度100 g/L 條件下,探究H2SO4初始濃度對浮選金精礦氧化預處理效果的影響,結果如圖11所示。

圖11 H2SO4 初始濃度對浮選金精礦浸出率及失重率的影響Fig.11 Influence curve of initial concentration of H2SO4 on leaching rate and weight loss rate of gold concentrate

從圖11 可以看出,隨著H2SO4初始濃度的增加,Fe浸出率和試樣失重率均隨之增加。當H2SO4初始濃度為0.03 mol/L 時,Fe 浸出率和試樣失重率分別為15.50%和5.11%;當H2SO4濃度升至0.18 mol/L 時,Fe 浸出率和試樣失重率分別增至89.34%和41.39%。

2.2.4 H2O2 初始濃度試驗

在氧化預處理溫度20 ℃、礦漿濃度100 g/L和H2SO4初始濃度0.12 mol/L 條件下,探究H2O2初始濃度對浮選金精礦預處理效果的影響,結果如圖12所示。

圖12 H2O2 初始濃度對浮選金精礦浸出率及失重率的影響Fig.12 Effect of initial concentration of H2O2 on leaching rate and weight loss rate of gold concentrate

從圖12 可以看出,隨著H2O2初始濃度的增加,Fe 浸出率和試樣失重率均隨之增加。當H2O2初始濃度為0.44 mol/L 時,Fe 浸出率和試樣失重率分別為19.25%和9.67%;當礦漿濃度升至1.77 mol/L時,Fe 浸出率和試樣失重率分別升至83.75%和38.88%。

2.2.5 正交試驗

為了提高浮選金精礦氧化預處理效果,進行了浮選金精礦氧化預處理正交試驗。以溫度、礦漿濃度、H2SO4初始濃度、H2O2初始濃度為考察因素(依次為因素A、B、C、D),每個因素各取3 個水平,采用正交表安排試驗。在浮選金精礦氧化預處理過程中,Fe浸出率與試樣失重率具有相同的變化趨勢,因此,采用Fe 浸出率評價浮選金精礦的預處理效果。正交試驗因素水平表見表4,試驗結果列于表5。

表4 正交試驗的因素與水平表Table 4 Factors and levels of orthogonal trial

表5 正交試驗結果Table 5 Orthogonal trial results

極差R表示對應影響因素對氧化預處理的影響程度。對表5 結果進行極差分析,結果見表6。

表6 正交極差分析結果Table 6 Orthogonal trial range analysis results

由表6 可知,各因素對浮選金精礦氧化預處理中Fe 浸出率影響顯著程度為B＞C＞D＞A。A2B1C3D3為較優水平組合。按照A2B1C3D3組合條件對浮選金精礦進行氧化預處理試驗,獲得的浮選金精礦Fe 浸出率為95.33%,試樣失重率為51.42%。

在溫度30℃,礦漿濃度10%,H2SO4和H2O2初始濃度分別為0.18、1.76 mol/L 的條件下,對浮選金精礦進行氧化預處理2 h 后,再加入10 kg/t 的NaOH、10 kg/t 的浸金劑浸出2 h,獲得的金浸出率為92.69%,而未經預處理的浮選金精礦中金浸出率僅有11.68%。浮選金精礦經過酸性H2O2氧化預處理可大幅度提高金回收率,因此,酸性H2O2體系是一種有效的難選金礦氧化預處理方法。

3 結 論

(1)黃鐵礦氧化預處理浸出液中Fe 離子濃度隨著反應進行而增高,H2O2氧化預處理體系中Fe2+濃度高于Fe3+,H2O2+H2SO4氧化預處理體系中Fe3+濃度高于Fe2+;Fe2+與H2O2發生Fenton 反應生成了·OH,黃鐵礦被酸性H2O2、Fe3+和·OH 等共同氧化;H2O2氧化預處理體系中S 以SO2-4 形式存在,H2O2+H2SO4氧化預處理體系中S 以或的形式存在。黃鐵礦氧化預處理渣XPS和XRD 分析表明:氧化預處理渣中主要成分仍是黃鐵礦與少量石英,較未氧化前,氧化預處理渣中黃鐵礦含量降低,石英含量升高,氧化預處理體系中沒有其他固相物生成。E-pH 圖解釋了Fe和S 在氧化預處理體系中的存在形式。

(2)酸性H2O2氧化預處理浮選金精礦試驗結果表明:浮選金精礦中Fe 浸出率、試樣失重率與H2O2初始濃度、H2SO4初始濃呈正相關,與礦漿濃度呈負相關,隨著預處理溫度升高,浮選金精礦中Fe 浸出率和試樣失重率也隨之升高,但隨著溫度升高,H2O2分解速率加快,H2O2濃度降低,浮選金精礦中Fe 浸出率和試樣失重率隨之降低。

(3)正交試驗得出浮選金精礦氧化預處理最優條件為:溫度30 ℃、礦漿濃度10%、H2SO4初始濃度0.18 mol/L 以及H2O2初始濃度1.76 mol/L,在最優的氧化預處理條件下浮選金精礦Fe 浸出率為95.33%、試樣失重率為51.42%。浮選金精礦經最優條件氧化預處理后進行非氰化浸出,金浸出率達到92.69%,未經氧化預處理的浮選金精礦浸出率僅有11.68%。酸性H2O2氧化法是一種有效的難選金礦預處理方法。