中亞難處理含砷含碳金精礦的提金試驗研究

關鍵詞：難處理金精礦；脫硫；脫砷；脫碳；濃酸浸出；氰化浸出中圖分類號：TD953 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500(2025)06-0001-06DOI:10.3969/j.issn.1008-9500.2025.06.001

Experimental Study on Gold Extraction from Refractory Arsenic and Carbon Containing Gold Concentrates in Central Asia

JINRangong，GAOChong，RENKun，HUANGHaihui，WANGWeizhen (BGRIMM Technology Group Co.，Ltd.，Beijing100160，China)

Abstract:Gold extraction experiments areconductedonarefractoryarsenicand carboncontaining goldconcentrate from CentralAsia.This typeof gold mineistreatedusing thecommonroastingcyanidemethod，withagoldrecoveryrateof only 84.26% .The main reason is that iron minerals contain ahigh proportionof gold，which makes itimpossible torecover this partofthegold.Basedontheactualconditionsof thelocal industry，atreatmentprocessofroastingdesulfurization， dearsenicanddecarbonization-concentratedacid shearing toremoveencapsulation-cyanideleaching is proposed，which notonlyimproves therecoveryrateof gold，butalsosolvestheproblemoflocalsulfuricacidbeingunabletobeabsorbed. Research has shown that gold concentrate is first subjected to oxidative roasting at atemperature of 600 C for 2 h，then the roasted sand is acid leached at a temperature of 90 C for 2.5h with a sulfuric acid concentration of 50% ，finally，cyanide treatment is performed on the acid leaching residue，resulting ina gold leaching rate of 93.93% ：

Keywords:refractorygoldconcentrate;desulphurization;dearsenic;decarbonization;concentratedacid leaching;cyanide leaching

隨著我國工業走出去的步伐越來越快，資源換項目成果越來越多。國內的裝備制造企業逐漸投入到資源開發中，本項目為國內某電力設備生產企業與中亞某國在上海合作組織峰會上簽署的金礦資源換電力設備項目。企業對當地資源進行前期研究，原礦經選礦富集后，獲得的典型硫化金精礦含有碳、砷等對氰化有害的物質，直接氰化浸出回收率較低，它屬于難處理金精礦。與此同時，由于當地工業基礎薄弱，礦區周邊缺少可以消納大量硫酸的工業，面臨投產即被硫酸憋停的風險。受該企業委托，對此資源進行研究，并根據其地理、附近基礎設施配套等特性進行相關研究及工藝包開發，旨在對資源進行高效、可持續的開發。

1試驗部分

1.1原料成分

試驗原料為金精礦，其主要成分如表1所示。其中，Au含量為 51.73g/t ，Ag含量為 10.10g/t

1.1.1 金精礦主要礦物組成

礦物自動分析儀（Mineral Liberation Analyzer，MLA）由掃描電鏡、能譜儀以及礦物分析系統軟件構成，能夠自動進行礦物成分分析，并對眾多礦物特性進行量化分析[-2]，金精礦成分分析結果如圖1所示。采用掃描電鏡對金精礦進行觀測，結果發現，金屬礦物以黃鐵礦、毒砂為主，次為黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦、磁黃鐵礦、銅礦、輝銻礦和褐鐵礦等礦物。金礦物組成為自然金。脈石礦物以絹云母、綠泥石為主，次為長石、石英和石墨，其他脈石礦物含量較少。鏡下測定及能譜成分分析顯示，金精礦的金屬硫化物含量為 37.95% ，硫化礦物以黃鐵礦為主。脈石礦物含量約占 62.05% ，其主要以硅酸鹽及鋁硅酸鹽礦物存在。

對金精礦分別進行Si面掃描、S面掃描及Si、S、O復合面掃描，背散射電子像（Backscattered Electrons，BSE）顯示，金屬硫化物粒度細小，主要呈單體狀態分布。S、Si、O在金精礦中為主要峰。S、Fe復合峰為以黃鐵礦為主的金屬硫化物；Si、0復合峰為硅酸鹽礦物；Si、O、Al復合峰主要為鋁硅酸鹽類礦物。

采用掃描電鏡觀測金精礦的硫化礦物粒度，結果發現，硫化物粒度較細，絕大多數在 0.053mm 以下，鏡下見到的硫化物單體解離度極高。金精礦中，主要金屬硫化礦物分布特征如圖2所示。

1.2試驗原理

1.2.1含硫精礦焙燒原理

焙燒的氧化作用可使礦石中載金硫化物氧化分解，使致密的硫化物轉變成氧化物，在礦物結構中形成微小空隙。這種孔隙結構的氧化礦物為金的氰化浸出創造有利條件，使這部分金得到有效回收。焙燒過程發生多種化學反應，如式（1）至式（12）所示。

區，夏季溫熱、干旱，冬季寒冷，比較干燥。年溫差較大，溫度為 -18～40°C 。

細菌預氧化在高溫下難以存活，低溫下繁殖緩慢，同時其處理周期較長，不適合大規模金精礦處理。加壓預氧化對礦石的適應性強，但是投資較高，操作維護要求嚴格。焙燒處理法設備、工藝成熟，脫除硫砷碳效果好[5-。綜合經濟性等因素，工藝以焙燒氧化法為主。

2.1.1焙燒溫度條件試驗

根據焙燒條件，每次稱取金精礦 50g ，焙燒時間為 120min 。分別在不同的溫度條件下（550、600、650、 700^qC ）進行焙燒試驗，探究金精礦的最佳焙燒溫度。在試驗過程中，每隔 5min 打開馬弗爐門，小心攪動樣品，以保證樣品能夠焙燒完全。焙燒試驗完成后，取出焙砂，冷卻后稱重，計算金精礦焙燒質量損失，分析焙砂中碳、硫和砷元素[7-9]。不同焙燒溫度下，有害元素脫除率變化如圖3所示。

1.2.2 酸浸原理

含砷金精礦的焙砂中，部分金被赤鐵礦和鐵酸鹽包裹，在氰化提金過程中，被包裹的金無法與氰化鈉溶液有效接觸，從而影響金的浸出率。為提高金的浸出率，要先采用硫酸酸浸的方法對包裹金的赤鐵礦和鐵酸鹽進行解離。硫酸酸浸解離過程發生多個化學反應，如式（13）至式（15）所示。

Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂(SO₄)₃+3H₂O

Fe₃O₄+4H₂SO₄=Fe₂(SO₄)₃+FeSO₄+4H₂O

1.2.3 氰化浸出原理

在有氧的條件下，金可以與 NaCN 反應形成絡合物，從而實現金的提取，如式（16）所示。

4Au+8NaCN+O₂+2H₂O=4Na[Au(CN)₂]+4NaOH (16)

2試驗結果與討論

2.1焙燒脫除碳、砷、硫試驗

對于含硫、砷金精礦，將其中的含硫物質脫除一般是預處理的首要步驟[3-4]。目前，含硫精礦預氧化法主要有3種，即沸騰焙燒、加壓氧化和細菌浸出。本項目金精礦處理規模為 200t/d_c 。自身有含有一定的碳，業主提供的地質報告顯示，隨著開采深度的增加，原礦的碳含量有增加的趨勢。當地屬溫帶大陸性氣候

由試驗結果可知，當焙燒時間為 ^2h 時，改變焙燒溫度會引起金精礦中有害元素脫除率發生變化，其對硫元素的脫除率影響較小，而對碳、砷元素的脫除率影響較大。當焙燒溫度超過 600^°C 時，硫、碳元素均能有較好的脫除效果。

隨著溫度的升高，砷元素的脫除率逐漸增大，焙燒溫度為 700^qC 時，脫砷率達到最大值，但考慮能耗，脫碳率和脫硫率變化不大，建議選擇 600^°C 作為金精礦焙燒的最佳溫度，此時硫、碳、砷脫除率分別為 97.97% 、 98.89% 和 93.38% 。

2.1.2焙燒時間條件試驗

根據焙燒條件，每次稱取金精礦 50g ，焙燒溫度為 600^°C 。分別在不同的時間條件下（1.0、1.5、2.0、2.5h ）進行焙燒試驗，探究金精礦的最佳焙燒時間。在試驗過程中，每隔 5min 打開馬弗爐門，小心攪動樣品，以保證樣品能夠焙燒完全。焙燒試驗完成后，取出焙砂，冷卻后稱重，計算金精礦焙燒質量損失，分析焙砂中碳、硫和砷元素。不同焙燒時間條件下，焙砂中有害元素脫除率的變化如圖4所示。

圖4不同焙燒時間條件下碳、硫和砷的脫除率變化由試驗結果可知，焙燒溫度為 600°C 時，隨著焙燒時間的增加，焙砂中碳、硫元素的脫除率無較大變化。而砷的脫除率在焙燒時間小于 ^2h 時變化較大，焙燒時間超過 ^2h 后，變化很小。綜合考慮能耗及生產效率等因素，最佳焙燒時間取 2h 。

對此條件下的焙砂進行氰化浸出試驗。氰化過程中，礦漿濃度保持在 40% ，活性炭加入量為 20g/L 溶液，CaO加人量為 20kg/t 焙砂，NaCN加入量為 18kg/t 酸浸渣，氰化反應時間和活性炭吸附時間均為 36h ，待到達設定時間后，固液分離，分析氰化渣的金含量，計算金浸出率（ 84.26% ）。為進一步提高浸出率，對焙砂中的金分布進行化學物相考察[10-11]，焙砂中的鐵礦物包裹金含量約為 10.69% ，它是主要的難容金，結果如表2所示。

2.2酸浸條件試驗

含硫金精礦焙燒產生的含有 SO₂ 煙氣經收塵-凈化-轉化－吸收后可制成硫酸，但是項目所在國工業基礎較弱，缺少可以消納硫酸的工業配套。由此利用自產硫酸對焙砂進行再處理，將包裹金的鐵礦物打開，既可以消納硫酸，又可以提高金浸出率。本文延續此思路對焙砂進行濃硫酸浸出處理。

濃硫酸浸出溶解鐵酸鹽的機理是一個涉及酸解、氧化還原及結構破壞的復雜過程，具體取決于鐵酸鹽的種類（如磁鐵礦、赤鐵礦等）及反應條件（溫度、濃度、時間）[12-13]。其主要溶解機理分為3部分。一是表面質子化與晶格破壞。濃硫酸的高濃度 H⁺ 迅速吸附于磁鐵礦表面，質子化 0^2- 形成 OH^- ，削弱 Fe-O 鍵，導致晶格松動，如式（17）所示。二是鐵離子釋放與硫酸鹽形成。釋放的 Fe²⁺ 、 Fe³⁺ 與 SO₄^2- 結合，生成硫酸亞鐵（ pH 值小于2）和硫酸鐵，如式（18）、式（19）所示。三是濃硫酸的氧化作用。在高溫下，濃硫酸分解形成 SO₃ ，進一步釋放強氧化性，如式（20）所示。 SO₃ 將部分 Fe²⁺ 氧化為 Fe³⁺ ，自身還原為 SO₂ ，如式（21）所示。

Fe₃O₄+8H⁺?Fe²⁺+2Fe³⁺+4H₂O

Fe²⁺+SO₄^2-?FeSO₄

2Fe³⁺+3SO₄^2-?Fe₂(SO₄)₃

2H₂SO₄?2SO₃+2H₂O

FeSO₄+SO₃?Fe₂(SO₄)₃+SO₂↑

取上述焙砂，進行硫酸加熱浸出條件研究，探索條件包括最佳的酸浸時間、酸浸溫度、酸浸濃度、酸浸液固比以及最佳洗水液固比，確定金精礦提金過程的最佳酸浸條件。

2.2.1 酸浸時間條件試驗

根據硫酸浸出試驗條件，取焙砂 37.5g ，硫酸濃度控制在 50% ，液固比為4，浸出溫度為 90^qC ，酸浸時間分別為 1.0，1.5，2.0，2.5，3.0，4.0，6.0，8.0h 待浸出完成后，洗滌、抽濾，烘干后獲得酸浸渣，然后對酸浸渣進行氰化。

根據氰化浸出試驗條件，將8組烘干的酸浸渣各取 20g 進行氰化浸出，氰化過程中，礦漿濃度保持在 40% ，活性炭用量為 20g/L ，CaO用量為 20kg/t NaCN 用量為 18kg/t ，氰化反應時間和活性炭吸附時間均為 36h ，待到達設定時間后，固液分離，分析氰化渣中金含量，計算金浸出率，試驗結果如圖5所示。

由試驗結果可知，在所測試的浸出時間范圍內，金精礦中金的浸出率隨酸浸時間的增加而增加，但增速逐漸放緩，當酸浸時間超過 2.5h 后，金的浸出率基本保持恒定，因此建議金精礦的酸浸時間取 2.5h

此時金浸出率為 93.25% 。

2.2.2 酸浸溫度條件試驗

根據硫酸浸出試驗條件，取焙砂 37.5g ，硫酸濃度控制在 50% ，液固比為4，酸浸時間為 2.5h ，酸浸溫度分別為 30，50，70，90°C ，待浸出完成后，洗滌、抽濾并烘干，獲得酸浸渣進行氰化浸出。

根據氰化浸出試驗條件，將4組烘干的酸浸渣各取 20g 進行氰化浸出。氰化過程中，礦漿濃度保持在 40% ，活性炭用量為 20g/L ，CaO用量為 20kg/t NaCN用量為 18kg/t ，氰化反應時間和活性炭吸附時間均為 36h 。待到達設定時間后，固液分離，分析氰化渣金含量，計算金浸出率，試驗結果如圖6所示。

由試驗結果可知，隨著酸浸溫度的升高，金的浸出率增加，當酸浸溫度為 90^qC 時，金的浸出率達到最大值，為 92.70% 。浸出溫度超過 90^qC 時，升高溫度會大量增加浸出液的蒸發，給實際生產帶來困難，且升溫帶來的浸出率增長趨勢逐漸平緩，因此最佳浸溫度取 90^qC 。

2.2.3 酸浸硫酸濃度條件試驗

根據硫酸浸出試驗條件，取焙砂 37.5g ，液固比控制在4，酸浸時間為 2.5h ，酸浸溫度為 90^qC ，酸浸硫酸濃度分別為 30% 、 40% 、 50% 和 60% 。待浸出完成后，洗滌、抽濾并烘干，獲得酸浸渣后進行氰化試驗。

根據氰化浸出試驗條件，將4組烘干的酸浸渣各取 20g 進行氰化浸出。氰化過程中，礦漿濃度保持在 40% ，活性炭用量為 20g/L ，CaO用量為 20kg/t NaCN 用量為 18kg/t ，氰化反應時間和活性炭吸附時間均為 36h 。待到達設定時間后，固液分離，分析氰化渣金含量，計算金浸出率，試驗結果如圖7所示。

由試驗結果可知，隨著硫酸濃度的增加，氰化渣的金浸出率增加，當酸浸濃度為 60% 時，金浸出率最高，為 94.76% 。試驗發現，當硫酸濃度為 60% 時，溶液呈漿狀，攪拌困難，對開展工業化生產不利。而硫酸濃度為 50% 時，無此現象，因此酸浸硫酸濃度取 50% 。

2.2.4 酸浸液固比條件試驗

根據硫酸浸出試驗條件，取焙砂 37.5g ，酸浸時間為 2.5h ，酸浸溫度為 90^qC ，酸浸硫酸濃度為50% ，液固比分別為2、3、4、5、6和7。待浸出完成后，洗滌、抽濾并烘干，獲得酸浸渣并進行氰化試驗。

根據氰化浸出試驗條件，將6組烘干的酸浸渣各取 20g 進行氰化浸出。氰化過程中，礦漿濃度保持在 40% ，活性炭用量為 20g/L ，CaO用量為 20kg/t 用量為 18kg/t ，氰化反應時間和活性炭吸附時間均為 36h 。待到達設定時間后，固液分離，分析氰化渣金含量，計算金浸出率，試驗結果如圖8所示。

由試驗結果可知，隨著酸浸液固比的增加，氰化渣的金浸出率逐漸增大。液固比超過5后，金浸出率的上升趨勢變緩，基本保持恒定，因此最佳酸浸液固比取5。此時，金的浸出率為 93.93% 。

對該條件下的酸浸渣進行金化學物相分析，如表3所示。結果顯示，裸露金占比為 92.48% ，鐵礦物包裹金含量為 5.19% 。由此可見，酸浸處理可有效打開鐵礦物包裹。

3結論

本文以該中亞含砷碳難處理金精礦為研究對象，開展提金試驗。結果表明，金精礦在 600^°C 溫度下進行一段氧化焙燒，焙燒時間為 ^2h ，可得到較理想的脫硫率、脫碳率和脫砷率，三者分別為 98.01% /98.91% 和 92.04% 。礦漿濃度為 40% ，CaO加入量為20kg/t ，NaCN加人量為 18kg/t ，氰化反應時間為 36h 時，對焙砂進行浸出試驗，金浸出率為 84.26% 。為獲得更高的金浸出率，對焙砂進行濃硫酸浸出處理，根據試驗條件，酸浸時間為 2.5h ，酸浸溫度為 90^°C ，硫酸濃度為 50% ，液固比為4。對此條件下酸浸渣進行氰化試驗，金浸出率為 93.93% 。對焙砂和酸浸渣中金的化學物相進行相關研究，鐵礦物包裹金的比例分別為 10.69% 與 5.19% ，表明酸浸處理對打開鐵礦石包裹金有顯著效果。

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