氰化尾渣壓力氧化—氰化浸出金試驗研究

王宏杰 王凱徽 張浩強

摘要：對含金8.75 g/t的氰化尾渣進行壓力氧化—氰化浸出試驗研究。經工藝礦物學研究可知：氰化尾渣中金礦物粒度微細且主要被硫化礦物包裹，常規氰化浸出難以獲得理想指標。壓力氧化預處理可解決上述問題，使金得到有效回收。通過單因素試驗研究了壓力氧化過程中礦漿濃度、反應壓力、反應溫度、氧化時間及磨礦細度對預處理效果的影響。結果表明：在礦漿濃度12 %、反應壓力3.2 MPa、反應溫度220 ℃、氧化時間2.0 h、磨礦細度-0.045 mm占95 %的最佳條件下，平均金浸出率達到90.75 %。

關鍵詞：氰化尾渣；預處理；壓力氧化；氰化浸出；金

中圖分類號：TF831文章編號：1001-1277（2024）04-0040-04

文獻標志碼：Adoi：10.11792/hj20240409

引 言

隨著金礦資源日益枯竭，低品位、難處理金礦石及氰化尾渣等二次資源成為中國黃金生產原料的主體。氰化浸出法能夠經濟、簡易地從礦石中提取金，具有回收率高、對礦石適應性強等一系列優點，是濕法提金的經典方法［1-2］。然而，在氰化浸出過程中會產生大量氰化尾渣，其含有未被完全浸出的鐵、鋅等有價金屬。由于氰化尾渣形態復雜，采用常規方法回收這些有價金屬較為困難，故將其直接堆棄，造成了資源浪費和環境污染。

近年來，氰化尾渣常作為二次資源被再次利用［3-4］。此類尾渣資源化利用難點在于如何打開包裹金，提高單體解離度。氰化尾渣的資源化利用對于節約土地資源、提高礦產資源利用率，以及對黃金工業行業的可持續發展具有重要意義。目前，難處理金礦石主要預處理方法有焙燒氧化法、壓力氧化法（酸性/堿性）、生物氧化法等［5-10］。相比其他預處理方法，壓力氧化法具有反應速度快、礦石適應性強、金屬回收率高等特點。本文針對某氰化尾渣進行了壓力氧化—氰化浸出金試驗研究，考察了礦漿濃度、反應壓力、反應溫度、氧化時間及磨礦細度對壓力氧化效果的影響，并取得了較好的指標，為后續工業試驗提供技術依據。

1 試驗原料

1.1 化學成分分析

試驗原料為某冶煉廠的氰化尾渣，對其進行化學成分分析，結果見表1。

由表1可知：氰化尾渣中金品位為8.75 g/t、銀品位為5.10 g/t、含鐵19.937 %、含砷5.68 %、含硫17.16 %，主要有價回收金屬元素為金。

1.2 粒度分析

氰化尾渣主要金屬硫化礦物粒度分析結果見表2。

由表2可知：氰化尾渣中黃鐵礦粒度主要分布在0.005～0.037 mm，占78.63 %；毒砂粒度同樣主要分布在0.005～0.037 mm，占72.80 %。

1.3 其他分析

采用MLA結合化學分析考察金礦物嵌布關系，結果表明：該氰化尾渣中金主要為包裹金，占84.90 %。其中，金屬硫化礦物包裹金占81.73 %，脈石礦物包裹金占3.17 %，連生金占12.91 %，劫金物質影響金占2.19 %。金屬硫化礦物占40.29 %，主要為黃鐵礦及毒砂，少量閃鋅礦、黃銅礦、方鉛礦及磁黃鐵礦。金屬氧化礦物占1.03 %，主要為赤鐵礦，少量磁鐵礦、褐鐵礦等。脈石礦物占58.68 %，主要為長石類礦物，其次為云母、石英、角閃石及綠泥石等，少量菱鐵礦、白云石、方解石、磷灰石、金紅石。

1.4 金損失原因

1）脈石礦物包裹金：氰化尾渣中脈石礦物包裹金相對含量為3.17 %，該部分金難以回收。

2024年第4期/第45卷礦業工程礦業工程黃 金

2）劫金物質影響金：氰化尾渣中含有一定量的劫金物質，在浸出過程中容易吸附一定量的金，使金流失。

2 試驗原理與方法

2.1 試驗原理

由工藝礦物學研究結果可知，氰化尾渣中金粒度微細且主要被硫化礦物包裹，常規的氰化浸出難以獲得理想指標。壓力氧化預處理可使礦石中硫化礦物包裹金裸露，預處理過程中使致密的硫化物轉變成氧化物，同時在礦物結構中形成了微小孔隙，這種孔隙結構為金的氰化浸出創造了有利條件，使礦石中金得到有效回收。

根據化學成分及粒度分析結果，該氰化尾渣采用酸性壓力氧化預處理，可能發生的化學反應如下：

4FeS2+15O2+2H2O2Fe2（SO4）3+2H2SO4，

2FeAsS+7O2+H2SO4+2H2O

2H3AsO4+Fe2（SO4）3，

Fe2（SO4）3+3H2OFe2O3↓+3H2SO4，

Fe2（SO4）3+2H2O

2Fe（OH）SO4↓+H2SO4，

Fe2（SO4）3+2H3AsO4

2FeAsO4↓+3H2SO4，

3Fe2（SO4）3+14H2O

2（H3O）Fe3（SO4）2（OH）6+5H2SO4，

M2SO4+3Fe2（SO4）3+12H2O

2MFe3（SO4）2（OH）6+6H2SO4 （M為金屬陽離子）。

壓力氧化預處理是復雜的化學反應過程，不同的氧化條件會生成不同的化合物，影響后續金的氰化浸出工藝。試驗主要研究壓力氧化預處理對氰化尾渣提金效果的影響，氧化效果以壓力氧化—氰化浸出金浸出率為標準。氧化渣采用氰化浸出工藝進一步處理。

2.2 試驗方法

每組試驗稱取一定量前期混勻制備好的試驗原料，先進行調漿處理，然后加入到反應釜中，按照試驗要求的礦漿濃度加入對應體積水，進行壓力氧化預處理，后經固液分離、洗滌烘干，得到氧化渣。稱取一定量氧化渣，采用氫氧化鈉調整礦漿pH后進行氰化浸出，氰化渣經固液分離、洗滌至礦漿pH值7～8后烘干，混勻得到浸渣。取樣分析，計算金浸出率，以金浸出率表征壓力氧化預處理效果。壓力氧化—氰化浸出試驗流程見圖1。

3 結果與討論

3.1 礦漿濃度

壓力氧化預處理固定條件為磨礦細度-0.045 mm占95 %、反應壓力3.2 MPa、反應溫度220 ℃、氧化時間2.5 h。礦漿濃度分別選取10 %、12 %、14 %、16 %、20 %，考察礦漿濃度對壓力氧化效果的影響。所得氧化渣進行氰化浸出。氰化浸出條件為礦漿濃度33 %、礦漿pH值11、氰化鈉用量10 kg/t氧化渣、活性炭用量20 g/L礦漿、浸出時間24 h。試驗結果見圖2。

由圖2可知：礦漿濃度在10 %～12 %時，金浸出率逐步升高；礦漿濃度高于12 %時，金浸出率逐步降低。這是由于礦漿濃度在10 %時，氰化尾渣與氧氣接觸不夠充分，壓力氧化預處理進行不徹底；而從礦漿濃度12 %～20 %可以看出，礦漿濃度較低時，反應體系黏度越小，越有利于表面擴散，反應進行較為徹底。因此，選擇礦漿濃度為12 %較為合理。

3.2 反應壓力

壓力氧化預處理固定條件為磨礦細度-0.045 mm占95 %、礦漿濃度12 %、反應溫度220 ℃、氧化時間2.5 h。反應壓力分別選取2.8 MPa、3.0 MPa、3.2 MPa、3.4 MPa，考察反應壓力對壓力氧化效果的影響。所得氧化渣按上述氰化浸出條件進行后續試驗。試驗結果見圖3。

由圖3可知：隨著反應壓力的提高，金浸出率提高。反應壓力提高到3.2 MPa后，金浸出率基本趨于穩定。理論上反應壓力越高，溶液含氧量越高，越有利于促進硫化礦物的氧化。但是，反應壓力提高到一定程度，含氧量不再是影響反應的主要因素，因此再提高反應壓力對硫化礦物的氧化效果微乎其微。綜上所述，選擇3.2 MPa的反應壓力較為合理。

3.3 反應溫度

壓力氧化預處理固定條件為磨礦細度-0.045 mm占95 %、礦漿濃度12 %、反應壓力3.2 MPa、氧化時間2.5 h。反應溫度分別選取190 ℃、200 ℃、210 ℃、220 ℃、230 ℃，考察反應溫度對壓力氧化效果的影響。所得氧化渣按上述氰化浸出條件進行后續試驗。試驗結果見圖4。

由圖4可知：在190 ℃～220 ℃，隨著反應溫度提高，氧化渣的金浸出率明顯提高。查閱文獻可知，反應溫度低于120 ℃時，黃鐵礦存在生成S0的反應，生成的S0會形成薄膜將金包裹，影響金的浸出，因此壓力氧化預處理過程中應盡量避免S0的生成。一般來說，溫度超過S0熔點（118 ℃）后，S0會隨著反應溫度的升高逐步減少，有利于金的后續浸出。需要注意的是，S0在高酸情況下較易形成。另一方面，浸出過程受界面化學反應控制，升高反應溫度能提高反應速率，增加金浸出率，但在氣-固-液三相體系中，較高反應溫度會在一定程度上降低液相中氣體的溶解度，從而影響反應速率。因此，超過220 ℃后，金浸出率沒有太大提高。綜上所述，選擇220 ℃的反應溫度較為合理。

3.4 氧化時間

壓力氧化預處理固定條件為磨礦細度-0.045 mm占95 %、礦漿濃度12 %、反應壓力3.2 MPa、反應溫度220 ℃。氧化時間分別選取1.0 h、1.5 h、2.0 h、2.5 h、3.0 h、3.5 h、4.0 h，考察氧化時間對壓力氧化效果的影響。所得氧化渣按上述氰化浸出條件進行后續試驗。試驗結果見圖5。

由圖5可知：當氧化時間小于2.0 h時，隨著氧化時間增加，氧化渣金浸出率隨之提高。氧化時間超過2.0 h后，金浸出率趨于平穩，說明反應進行較為徹底。因此，選擇氧化時間為2.0 h。

3.5 磨礦細度

壓力氧化預處理固定條件為礦漿濃度12 %、反應壓力3.2 MPa、反應溫度220 ℃、壓力氧化時間2.0 h。磨礦細度分別選取-0.045 mm占80 %、85 %、90 %、95 %、96 %，考察磨礦細度對壓力氧化效果的影響。所得氧化渣按上述氰化浸出條件進行后續試驗。試驗結果見圖6。

由圖6可知：隨著磨礦細度增加，氧化渣金浸出率先提高后下降。一方面，硫化礦物集合體以細粒

為主，礦石細化后能夠使硫化礦物充分暴露，有利于反應過程中將硫化物轉化為氧化物，將硫化礦物包裹金暴露出來，從而提高金浸出率；另一方面，金呈微細粒結構或次顯微結構產出，礦石細化也有利于微粒金浸出。但是，在實際生產時，需要考慮物料沉降速度等因素。因此，-0.045 mm占95 %是較為合理的磨礦細度。

3.6 綜合條件試驗

在反應壓力3.2 MPa、反應溫度220 ℃、氧化時間2.0 h、磨礦細度-0.045 mm占95 %、礦漿濃度12 %條件下進行壓力氧化—氰化浸出試驗。綜合條件試驗結果見表3。

由表3可知：在此條件下進行2組綜合條件試驗，確定最終壓力氧化效果，平均金浸出率為90.75 %，平均浸渣金品位為1.05 g/t。

4 結 論

1）由工藝礦物學研究結果可知，氰化尾渣中金礦物粒度微細且主要被硫化礦物包裹，常規氰化浸出難以獲得理想指標，壓力氧化預處理可解決上述問題，使金得到有效回收。

2）在礦漿濃度12 %、反應壓力3.2 MPa、反應溫度220 ℃、氧化時間2.0 h、磨礦細度-0.045 mm占95 %條件下進行壓力氧化預處理，氧化渣采用氰化浸出工藝提金，平均金浸出率為90.75 %。

［參 考 文 獻］

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Experimental study on pressure oxidation-cyanide leachingprocess to leach gold from cyanide tailings residue

Abstract：An experimental study was conducted on the pressure oxidation-cyanide leaching of cyanide tailings residue containing 8.75 g/t gold.Through mineralogical studies，it was found that the gold minerals in the cyanide tailings residue were fine-grained and mainly encapsulated by sulfide minerals，making it difficult to achieve ideal indicators through conventional cyanide leaching.Pressure oxidation pretreatment can address this issue，enabling effective gold recovery.The effects of slurry concentration，reaction pressure，reaction temperature，oxidation time，and grinding fineness on the pretreatment performance during pressure oxidation were studied through single-factor experiments.The results showed that under the optimal conditions of 12 % slurry concentration，3.2 MPa reaction pressure，220 ℃ reaction temperature，2.0 h oxidation time，and grinding fineness of -0.045 mm accounting for 95 %，the average gold leaching rate reached 90.75 %.

Keywords：cyanide tailings residue;pretreatment;pressure oxidation;cyanide leaching;gold