某含砷金精礦提金工藝試驗研究

秦春彬，劉丹丹，郭建東，劉永勝

(1.煙臺黃金職業學院； 2.山東國大黃金股份有限公司)

引 言

隨著易處理金礦資源日趨減少，難處理金礦石已成為黃金工業生產的主要資源，其中含砷、碳、硫金礦石是難處理金礦石中儲量最大、可回收經濟價值最高的金礦石類型，也是目前研究最多的礦石類型之一。目前，對于含砷碳金精礦預處理方法有焙燒氧化法[1]、兩段焙燒法[2]、微波焙燒法、化學氧化法、生物氧化法等，其中實現工業化應用的主要為兩段焙燒法[3]，其雖然能夠在工藝流程、安全環保、生產成本等方面優于其他工藝，但含砷碳金精礦焙燒操作控制困難，容易過燒或欠燒，使得在氰化過程中碳及其他黏土類“劫金”物質吸附已浸出的金，造成金損失于尾礦中。此外，砷礦物過燒易產生燒結產物，對金造成二次包裹，導致氰化浸金后尾渣金品位仍很高，達6 g/t以上，金回收率并不理想。因此，進一步提高含砷碳金精礦資源回收價值，是黃金冶煉行業亟待攻克的一項共性難題。

本次試驗以提高某含砷金精礦中金回收指標[4]為原則，通過對含砷金精礦采用一級還原焙燒，焙砂二級酸浸，酸浸渣三級氧化焙燒，焙砂氰化浸金工藝，有效提高了金浸出率，為含砷金精礦資源高效利用提供了新的技術方法。

1 原料性質

試驗所用原料是由甘肅某礦山采用浮選工藝處理金礦石產出的含砷金精礦，該金精礦中金屬礦物種類較多，主要為黃鐵礦、毒砂、黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦等，脈石礦物主要有石英、白云石、絹云母、單質碳、有機碳等。鑒定樣中未觀察到顯微顆粒金，屬于微細浸染型金礦石。工藝礦物學研究表明，礦石中主要載金礦物為黃鐵礦、毒砂，其次為硅酸鹽礦物。含砷金精礦化學成分分析結果見表1，金物相分析結果見表2。

表1 含砷金精礦化學成分分析結果

表2 金物相分析結果

從表1可以看出：含砷金精礦中金品位52.80 g/t，銅、鉛、鋅品位分別為0.30 %、0.22 %、0.10 %，銅、鉛、鋅金屬元素回收價值不高。

2 試驗工藝流程及原理

2.1 工藝流程選擇

含砷金精礦采用直接氰化工藝、氧化焙燒—氰化工藝、兩段焙燒—氰化工藝、還原焙燒—酸浸—氧化焙燒—氰化工藝處理，考察金的回收效果。

直接氰化試驗：將含砷金精礦磨至一定粒度(-0.047 mm 占95 %)，用水按液固比2 ∶1在燒杯中調漿，用純堿調節礦漿pH值至9，添加NaCN，在XJT浸出攪拌機上進行浸出，控制NaCN質量分數0.20 %～0.25 %，浸出時間24 h。

氧化焙燒—氰化試驗：焙燒試驗在馬弗爐中進行，將含砷金精礦裝入焙燒盤，料層厚度5～7 mm；當焙燒溫度達到650 ℃時，將焙燒盤轉入馬弗爐，焙燒過程中半開馬弗爐爐門，以保證良好的通風充氧，并不定時攪拌，至焙燒完全；氰化試驗同直接氰化。

兩段焙燒—氰化試驗：一段焙燒時將含砷金精礦干燥后混勻，放置在帶蓋的還原焙燒盤中，當馬弗爐爐溫升至設定溫度550 ℃后，打開爐門，將焙燒裝置轉入馬弗爐中，關閉馬弗爐爐門，焙燒時間2 h；二段焙燒時將焙燒盤蓋拆除，半開馬弗爐爐門，控制焙燒溫度達到650 ℃，并不定時攪拌，焙燒時間2 h；氰化試驗同直接氰化。

還原焙燒—酸浸—氧化焙燒—氰化試驗：還原焙燒條件同兩段焙燒中一段焙燒試驗條件；酸浸過程采用硫酸作為酸浸試劑，硫酸濃度控制在20 %，酸浸液固比3 ∶1，酸浸溫度80 ℃，酸浸時間4 h，酸浸渣烘干后進行氧化焙燒；氧化焙燒試驗條件同兩段焙燒中二段焙燒試驗條件；氰化試驗同直接氰化。

各工藝流程試驗結果見表3。

表3 各工藝流程試驗結果

從表3可以看出：還原焙燒—酸浸—氧化焙燒—氰化金浸出率最高，達到93.60 %，與兩段焙燒—氰化、直接氰化、氧化焙燒—氰化流程相比，金浸出率分別提高6.80百分點、70.40百分點、18.40百分點。因此，適宜采用還原焙燒—酸浸—氧化焙燒—氰化工藝處理該含砷金精礦。

試驗工藝流程見圖1。

圖1 試驗工藝流程

2.2 工藝原理

焙燒能夠徹底破壞黃鐵礦和毒砂的晶體結構，使賦存于黃鐵礦和毒砂晶格中的金裸露出來，并有利于微細粒金的團聚。但是，在焙燒過程中須防止易熔砷酸鹽的生成，避免造成金顆粒的二次包裹。在焙燒過程中發生的氧化分解反應如下：

當焙燒溫度過高和氧氣過剩時，會生成易熔砷酸鹽：

二級酸浸主要是消除還原焙燒過程中生成的砷酸鹽、部分氧化鐵對金顆粒的包裹，提高金的裸露程度，同時該過程能夠使未反應完全的硫鐵礦、砷硫鐵礦得到有效裸露。

三級氧化焙燒主要是針對一級還原焙燒及二級酸浸過程反應不完全的仍然包裹金顆粒的硫鐵礦、砷硫鐵礦、碳及其他包裹金的物質。

3 結果與討論

3.1 一級還原焙燒

固定還原焙燒時間2 h，主要考察還原焙燒溫度對含砷金精礦砷脫除率、硫脫除率的影響。還原焙燒溫度試驗結果見表4。

表4 還原焙燒溫度試驗結果

從表4可以看出：砷和硫的脫除率隨著還原焙燒溫度的升高而提高；當還原焙燒溫度為550 ℃時，砷脫除率達到91.13 %；繼續升高還原焙燒溫度，砷脫除率基本不變。為盡可能減少易熔砷酸鹽的生成，綜合砷的脫除效果，選擇最佳還原焙燒溫度為550 ℃。

3.2 二級酸浸

在一定濃度硫酸介質中，As2O5、FeAsO4、Fe3O4等都可以發生溶解，從而可減少此類物質對金顆粒的包裹，試驗主要考察硫酸濃度、酸浸時間、液固比對砷溶解脫除的影響。

3.2.1 硫酸濃度

試驗條件：還原焙砂質量500 g，液固比3 ∶1，酸浸溫度80 ℃，酸浸時間4 h，硫酸濃度為變量。試驗結果見表5。從表5可以看出：提高硫酸濃度有利于砷的浸出，同時有利于鐵的浸出，酸浸渣砷品位0.20 %左右時，硫酸濃度為20 %可滿足要求。

表5 硫酸濃度對砷浸出的影響

3.2.2 酸浸時間

試驗條件：還原焙砂質量500 g，液固比3 ∶1，硫酸濃度20 %，酸浸溫度80 ℃，酸浸時間為變量。試驗結果見表6。從表6可以看出：延長酸浸時間能夠提高砷浸出率，當酸浸時間為4 h時，砷浸出率為64.29 %；繼續延長酸浸時間，砷浸出率變化不大。綜合考慮，酸浸時間4 h為宜。

表6 酸浸時間對砷浸出的影響

3.2.3 液固比

試驗條件：還原焙砂質量500 g，硫酸濃度20 %，酸浸時間4 h，酸浸溫度80 ℃，液固比為變量。試驗結果見表7。從表7可以看出：增加液固比能夠提高砷浸出率，當酸浸液固比為3 ∶1時，酸浸渣砷品位為0.20 %；繼續增加液固比，酸浸渣砷品位基本不變。綜合考慮，液固比3 ∶1為宜。

表7 液固比對砷浸出的影響

3.3 三級氧化焙燒—氰化試驗

氧化焙燒試驗條件：將酸浸渣樣品干燥后盛放于焙燒盤中，在馬弗爐溫度達到設定溫度后，將酸浸渣轉移至馬弗爐中，焙燒2 h，焙燒后得到焙砂。

氰化試驗條件：將焙砂磨礦至-0.047 mm占95 %，液固比2 ∶1，純堿調節pH值至9，添加NaCN，在XJT浸出攪拌機上進行浸出，控制NaCN質量分數0.20 %～0.25 %，浸出時間24 h。

試驗結果見表8。從表8可以看出：氧化焙燒溫度由630 ℃升高至650 ℃，氧化焙燒硫脫除率和金浸出率均呈上升趨勢；當焙燒溫度高于650 ℃后，硫脫除率有所升高，但金浸出率卻出現明顯下降趨勢。綜合各種因素，選擇氧化焙燒溫度650 ℃為佳。

表8 氧化焙燒溫度對硫脫除率與氰化金浸出率的影響

3.4 綜合驗證試驗

通過一系列條件試驗，得到最優條件：還原焙燒溫度550 ℃，焙燒時間2 h；酸浸硫酸濃度20 %，酸浸時間4 h，液固比3 ∶1，酸浸溫度80 ℃；氧化焙燒溫度650 ℃，焙燒時間2 h；氰化磨礦細度-0.047 mm占95 %，液固比2 ∶1，純堿調節pH值至9，NaCN質量分數0.20 %～0.25 %，浸出時間24 h。綜合驗證試驗結果見表9。從表9可以看出：在綜合條件下，氧化焙燒硫、砷的脫除率分別為99.02 %、97.46 %，氰渣金品位為3.38 g/t，金浸出率為93.60 %。

表9 綜合驗證試驗結果

4 結 論

1)某含砷金精礦采用直接氰化，金浸出率較低，僅為23.20 %，因此必須對該金精礦進行適宜的預處理，脫除黃鐵礦、毒砂等硫化礦物，打開金顆粒包裹。

2)采用還原焙燒—酸浸—氧化焙燒—氰化工藝可獲得較好指標，金浸出率達到93.60 %，比氧化焙燒—氰化、兩段焙燒—氰化工藝分別提高18.40百分點、6.80百分點，為含砷金精礦中金的高效回收提供了新的技術方法，對黃金冶煉企業工藝技術水平提升具有積極作用。