氰化尾渣低溫锍化捕金試驗研究

彭煜華，楊瑋嬌，王海北，孫留根，張正陽，楊永強

（礦冶科技集團有限公司，北京 100160）

氰化法目前仍然是黃金生產的主要方法[1]，該工藝會產生與原礦幾乎等量的氰化尾渣，氰化尾渣也成為黃金冶煉行業的主要危險固體廢棄物，但其也是一種寶貴的二次資源[2]。目前從氰化尾渣中提金和回收有價金屬的方法有預處理-氰化法、造锍捕金法、高溫氯化法等[3]。其中，預處理-氰化法金回收率較低（50%）[4]；造锍捕金法對氰化尾渣的金品位要求較高；高溫氯化法處理氰化尾渣的回收率高，但是焙燒溫度較高（1 200 ℃）[5]，回轉窯內結圈嚴重。針對上述技術缺點，本研究采用低溫锍化捕金法處置氰化尾渣，即氰化尾渣經混料、造粒、干燥后進行焙燒，焙燒所得球團進行水淬、磨礦，經過一粗、二掃、二精和浮選，得到精礦產品。

1 試驗部分

1.1 試驗原料

試驗所用原料為含金3 g/t 左右的氰化尾渣代表性礦樣，其能譜分析如圖1 所示，主要含有Fe、Si、Al、Mg、Na、Ca、K、S 等，其他元素含量很低。本次試驗樣品混配品位為3 ～4 g/t，最終試驗樣品的Au 品位為3.35 g/t 左右。分析表明，試驗原料的絕大部分金以次顯微金形態存在，主要被鐵的氧化物所包裹，少部分屬于可氰化金，估計是存留于氰化尾渣中的殘液堆存-風化過程中析出的超顯微金。

圖1 氰化尾渣綜合樣能譜

1.2 試驗原理

金為親硫元素，在原生條件下經常與黃鐵礦、黃銅礦和毒砂等硫化礦物共生。火法煉銅過程中，多金屬硫化物形成的銅锍（即冰銅）可以充分捕集金、銀、鉑和鈀等稀貴金屬。低溫锍化捕金法是利用氯化物的低熔點特性使硫化物體系在低于其熔點的情況下呈熔融狀態，對金等貴金屬進行捕集。

1.3 試驗方案

影響尾渣有價金屬回收率的主要因素包括氯化劑種類、焙燒溫度、焙燒時間、焦炭用量（還原劑）、硫化銅精礦用量等。針對這些影響因素，分別進行條件試驗，試驗的焙燒時間均為90 min，膨潤土、硫酸鈣使用量分別為1%和2%。試驗方案主要分為4 部分。一是氯化劑種類試驗。硫化銅精礦用量為0.5%，焦炭用量為6%，焙燒溫度為800 ℃或1 000 ℃，開展氯化劑種類試驗，考察二水氯化鈣（CaCl2·2H2O）和氯化銅（CuCl2）用量（6%）的影響。二是焙燒溫度條件試驗。硫化銅精礦用量為0.5%，焦炭用量為6%，采用二水氯化鈣（20%）作為氯化劑，開展焙燒溫度條件試驗，考察焙燒溫度的影響。低溫條件下，焙燒溫度分別取650 ℃、700 ℃、750 ℃和800 ℃；中高溫條件下，焙燒溫度分別取850 ℃、900 ℃、950 ℃和980 ℃。三是焦炭用量條件試驗。硫化銅精礦用量為0.5%，采用二水氯化鈣（20%）作為氯化劑，焙燒溫度取980 ℃，開展焦炭用量條件試驗，考察焦炭用量的影響。焦炭用量分別取3%、4%、5%、6%、8%、10%和12%。四是硫化銅精礦用量條件試驗。采用二水氯化鈣（20%）作為氯化劑，焦炭用量為6%，焙燒溫度取980 ℃，開展硫化銅精礦用量條件試驗，考察硫化銅精礦用量的影響。硫化銅精礦用量分別取0.0%、0.1%、0.3%、0.5%和0.7%。

2 試驗結果分析

2.1 氯化劑種類試驗

從圖2 和圖3 可以看出，氯化銅做氯化劑時，金和銅的回收率均較低，但是其粗選精礦中金和銅的品位都很高，這可能是因為氯化銅熔融狀態較二水氯化鈣弱，但是可以提供有效的金屬吸附還原活性位點。相比之下，二水氯化鈣是更合適的氯化劑，因為二水氯化鈣體系更易呈熔融狀態，動力學條件好。

圖2 金屬回收率隨氯化劑種類的變化（焙燒溫度800 ℃）

圖3 金屬回收率隨氯化劑種類的變化（焙燒溫度1 000 ℃）

2.2 焙燒溫度條件

由圖4 和圖5 可知，在中高溫條件下，隨著焙燒溫度從850 ℃升高到980 ℃，金和銅的回收率均在不斷上升，而在低溫條件下，隨著焙燒溫度的上升，金和銅的回收率呈現先升高后降低的趨勢，溫度為700 ℃時，金和銅的回收率分別為93.12%和92.48%，整體來看，低溫條件下的回收效果要好于中高溫條件。這可能意味著中高溫條件和低溫條件下金屬的回收有不同的機理。

圖4 中高溫條件下金屬回收率和粗選精礦中金屬品位的變化

圖5 低溫條件下金屬回收率的變化

2.3 焦炭用量條件試驗

從圖6 和圖7 可以看出，隨著焦炭用量的增加，金和銅的回收率逐漸增加，這是因為焦炭可以將包裹金的鐵類礦物還原。晶格的變化導致這類礦物破碎，釋放出被包裹的金單質。隨著焦炭用量的增加，金和銅在粗選精礦中的品位逐漸降低，因為焦炭用量增加使得殘留炭量增加，浮選過程會將焙砂中更多的礦物帶入精礦，對精礦品位和回收率都有一定影響。當焦炭用量為8%時，隨著焦炭用量的增加，金的回收率上升緩慢。焦炭用量過高時，過強的還原性氣氛會產生更多的低價鐵氧化物，它們較易氯化，從而消耗大量氯化劑，過多氧化亞鐵（FeO）會使焙燒料燒結，不利于金屬氯化物的擴散。

2.4 硫化銅精礦用量條件試驗

從圖8 和圖9 可以看出，隨著硫化銅精礦用量的提高，銅的回收率不斷上升，在適當范圍內，金的回收率也在提高。不加硫化銅精礦時，金的回收率為86.17%，硫化銅精礦用量為尾渣量的0.3%以上時，金的回收率在90%左右。由圖9 可知，隨著硫化銅精礦用量的增加，粗選精礦中銅的品位不斷升高，金的品位在一定范圍內也在提升。繼續增加硫化銅精礦的用量，金的品位下降，這可能是因為隨著硫化銅精礦加入量的增大，銅單質增多，部分銅附著在雜質礦物表面，浮選過程將雜質帶入精礦，從而降低金和銀的精礦品位。

圖8 硫化銅精礦用量對金屬回收率的影響

圖9 硫化銅精礦用量對粗選精礦中金屬品位的影響

3 結論

二水氯化鈣作為氯化劑，其金屬回收效果優于氯化銅，二水氯化鈣用量為6%～25%時，隨著用量的增加，金屬回收率逐漸降低。焙燒溫度為850 ～980 ℃時，隨著溫度的升高，金屬回收率不斷升高；焙燒溫度為650 ～800 ℃時，隨著溫度的升高，金屬回收率先升高后降低，在700 ℃達到最高，金和銅的回收率分別為93.12%和92.48%。還原劑焦炭用量為3%～12%時，隨著焦炭用量的增加，金屬回收率逐漸上升，但精礦中金屬品位逐漸降低。隨著硫化銅精礦用量的提高，銅的回收率不斷上升。