硫鐵礦燒渣綜合回收有價金屬的研究

李益斌，郭持皓，孫彥文，王 軍

（礦冶科技集團有限公司，北京 100160）

硫鐵礦是生產硫酸的主要原料，硫酸生產過程會產生大量硫鐵礦燒渣。工業上，每生產1 t 硫酸產生0.8～0.9 t 硫鐵礦燒渣[1]，大量堆存的燒渣不僅會占用大量土地，而且會污染環境[2-3]。硫鐵礦燒渣富含鐵，同時含有少量的金、銀、銅等有價金屬[4-6]，其鐵含量為50%～60%，主要以Fe2O3、Fe3O4的形式存在[7-8]。硫鐵礦燒渣作為二次資源，是一種很好的綜合利用原料。本文針對硫鐵礦燒渣，采用酸浸-氰化工藝，綜合回收金、銀、銅等有價金屬，實現硫鐵礦燒渣有價金屬的綜合回收利用。

1 試驗部分

1.1 試驗原料

試驗原料為硫鐵精礦焙燒后的燒渣，主要成分如表1 所示。

表1 硫鐵礦燒渣多元素分析結果

1.2 試驗設備和試劑

主要試驗設備有精密電動攪拌器、水浴鍋、氰化滾瓶、抽濾設備和恒溫干燥箱。主要試劑有硫酸、氫氧化鈉（NaOH）、碳酸鈉（Na2CO3）和氰化鈉（NaCN）等。

1.3 試驗方法

1.3.1 酸浸試驗

取燒渣50 g 置于燒杯中，用硫酸進行浸出，液固比為3∶1，浸出時間為2 h，控制不同的硫酸濃度，浸出過濾后干燥稱重，分析酸浸渣中Cu、As 含量，計算Cu、As 的浸出率。

1.3.2 氰化試驗

取酸浸渣30 g 置于氰化滾瓶中，在常溫下進行氰化浸出，浸出液固比為1.5∶1.0。用NaOH、Na2CO3調節礦漿pH，使其保持在10.0～10.5，滾瓶滾動4 h，再加入NaCN 溶液。依次加入不同量的NaCN 溶液，浸出一段時間。浸出完畢后，浸出渣過濾、洗滌并干燥。分析氰化渣中Au、Ag 含量，計算Au、Ag 的浸出率。

2 結果與討論

2.1 酸浸試驗

酸浸試驗主要涉及兩部分內容，一是酸濃度試驗，二是浸出溫度試驗。

2.1.1 酸濃度試驗

取燒渣50 g，按液固比3∶1 加入硫酸溶液，控制不同酸度，在常溫下浸出2 h，考察硫酸濃度對砷、銅浸出率的影響，試驗結果如表2 所示。

表2 硫酸濃度對砷、銅浸出率的影響

由表2 可知，砷和銅的浸出率隨著硫酸濃度的增加略有增加，但整體浸出率不高。硫酸濃度為100 g/L 時，銅的浸出率較高，為7.98%。從回收銅的角度考慮，確定添加硫酸的濃度為100 g/L。

2.1.2 浸出溫度試驗

取燒渣50 g，按液固比3∶1 加入硫酸溶液，硫酸濃度為80 g/L，在不同的溫度下浸出2 h，考察不同溫度對砷、銅浸出率的影響，試驗結果如表3所示。

由表3 可知，砷和銅的浸出率均隨溫度的升高而升高，砷和銅的浸出率在60～80 ℃溫度區間迅速提高。溫度為80 ℃時，砷和銅的浸出率分別為33.99%、28.26%。因此，硫酸浸出的溫度選定為80 ℃。

表3 浸出溫度對砷、銅浸出率的影響

綜合硫酸浸出試驗結果，確定硫酸濃度100 g/L、溫度80 ℃作為硫酸浸出條件，砷和銅的浸出率分別可達25.77%、38.98%，由于焙燒渣的砷含量明顯很低，砷浸出率低并不影響最后的酸浸試驗結果。

2.2 氰化試驗

氰化試驗涉及三部分內容，一是氰化鈉添加量試驗，二是氰化時間試驗，三是活性炭吸附時間試驗。

2.2.1 氰化鈉添加量試驗

取酸浸渣30 g 置于氰化滾瓶中，在常溫下進行氰化浸出，浸出液固比為1.5∶1.0。首先用NaOH、Na2CO3調節礦漿pH，使其保持在10.0～10.5，氰化滾瓶滾動4 h，然后加入NaCN 溶液，依次加入1 kg/t、2 kg/t、3 kg/t、4 kg/t 的NaCN，浸出24 h，考察氰化鈉添加量對金、銀浸出率的影響，試驗結果如表4所示。

表4 氰化鈉用量對金、銀浸出率的影響

由表4 可知，金和銀的浸出率隨著氰化鈉用量的增加逐漸增加，當氰化鈉用量為3 kg/t 時，金的浸出率為76.37%，銀的浸出率為63.84%。當氰化鈉的用量大于3 kg/t 時，隨著氰化鈉用量的增加，金、銀的浸出率增加較小。經綜合考慮，氰化鈉的添加量選定為3 kg/t。

2.2.2 氰化時間試驗

取酸浸渣30 g 置于氰化滾瓶中，在常溫下進行氰化浸出，浸出液固比為1.5∶1.0。首先用NaOH、Na2CO3調節礦漿pH，使其保持在10.0～10.5，氰化滾瓶滾動4 h，然后加入NaCN 溶液，加入3 kg/t 的NaCN，依次浸出12 h、24 h、36 h、48 h，考察氰化時間對金、銀浸出率的影響，試驗結果如表5 所示。

表5 氰化時間對金、銀浸出率的影響

由表5 可知，金和銀的浸出率隨著氰化時間的延長逐漸增加，當氰化時間為36 h 時，金的浸出率為78.16%，銀的浸出率為67.90%，其后隨著氰化時間的延長，金的浸出率增加較小。從經濟性角度考慮，確定氰化時間為36 h。

2.2.3 活性炭吸附時間試驗

取酸浸渣30 g 置于氰化滾瓶中，在常溫下進行氰化浸出，浸出液固比為1.5∶1.0。首先用NaOH、Na2CO3調節礦漿pH，使其保持在10.0～10.5，氰化滾瓶滾動4 h，然后加入NaCN 溶液，加入3 kg/t 的NaCN，浸出24 h。浸出完畢后，浸出渣過濾、洗滌并干燥。浸出液加入活性炭進行吸附，活性炭用量為10 g/L，吸附時間分別為6 h、12 h、18 h、24 h，考察吸附時間對金、銀吸附率的影響，試驗結果如表6所示。

表6 吸附時間對金、銀吸附率的影響

由表6 可知，金和銀的吸附率隨著時間的延長逐漸增加，當吸附時間為24 h 時，金、銀的吸附率達到最大。此時，金的吸附率為83.33%，銀的吸附率為81.48%。因此，確定活性炭的吸附時間為24 h。

3 結論

本文采用酸浸-氰化工藝處理硫鐵礦燒渣。酸浸試驗結果表明，硫酸濃度為100 g/L，浸出溫度為80 ℃時，砷和銅的浸出率分別為25.77%、38.98%，浸出效果最佳。在最佳酸浸條件下，對酸浸渣進行氰化試驗。結果發現，氰化鈉用量為3 kg/t，氰化時間為36 h 時，金的浸出率為78.16%，銀的浸出率為67.90%，氰化處理效果最佳。當活性炭吸附時間為24 h 時，吸附后液含金量小于1 mg/L，含銀量為2.5 mg/L，金、銀的吸附率分別為83.33%、81.48%。研究表明，該工藝對硫鐵礦燒渣的處理效果較好，可以實現有價金屬的綜合回收。