砷金精矿的氧化焙烧

与毒砂（FeAsS）共生的金矿床，经浮选产出的精矿含有大量砷，通常先经焙烧脱砷后，再用氰化法处理。

砷金精矿的焙烧通常在沸腾焙烧炉内进行，挥发的砷经布袋收尘以白砒（As₂O₃）形式回收，硫以二氧化硫形式回收。其总反应式为：

2FeAsS＋5O₂ As₂O₃＋Fe₂O₃＋2SO₂

从焙烧炉烟气冷却液中除去砷的方法是将溶液pH调整至9，此时砷和其他重金属即沉淀。加入亚铁或三价铁盐使砷沉淀同样有效。前苏联采用通氯和加硫酸亚铁相结合（与净化含氰废液相似）的方法除去含砷溶液的砷也有效。

根据И.А.日什可夫等的资料，砷金精矿在450～1100℃焙烧时，砷、硫的脱除率列于下表。从下表中看出，焙烧温度为530℃时，砷、硫的脱除率分别为98%和94%；而炉温由530℃提高到1100℃时，砷、硫脱除率的上升幅度却不大。说明毒砂的焙烧脱砷并不需要很高的温度。И.А.日什可夫等还指出：在较低温度下焙烧砷金矿产出的焙砂中，残留的砷多为各种铁砷酸盐。这类砷酸盐在加温至940℃以上时，便可分解成Fe₂O₃和As₂O₃。

表  不同焙烧温度砷硫的脱除率

沸腾焙烧过程中生成的As₂O₃具有很强的挥发性，当温度高于120℃时即开始升华进入炉气中。但由于炉内氧化剂（空气及易被还原的SO₃和Fe₂O₃等）的作用，会使尚未挥发的As₂O₃氧化生成挥发性小的As₂O₅。随着炉温的增高，三价砷更易氧化成五价砷。当炉料中存在碱金属氧化物时，生成的五价砷便与碱金属氧化物化合成砷酸盐：

As₂O₃＋3CaO＝Ca₃（AsO₄）₂

因此，炉料中含有碱金属氧化物会使焙砂中的砷含量增高。为了提高砷的脱除率，可往炉料中加入少量还原剂（如炭粉等）促使五价砷还原成三价后挥发掉，以降低焙砂中的含砷量。

由此可见，高价砷的生成和还原程度，与焙烧温度、炉内气氛和炉气排出速度及炉料中碱金属含量等因素有关。为了控制前三个因素，砷金矿的焙烧多分两段进行。即先在550～650℃且空气供应不足的弱氧化气氛中脱砷，后在略高的温度和空气过剩的强氧化气氛中脱硫，以提高砷的挥发率，降低焙砂中的含砷量。这种处理方法也符合美国一专利所遵循的原则，即砷金矿的焙烧脱砷“在很多情况下，宜于在焙烧过程中残留一部分未被氧化的硫，以创造砷进入气相的理想条件”。

砷金矿沸腾焙烧脱砷存在的另一个主要问题是金的损失。金的沸点高（2860℃），金矿石在不高于1300℃的通常条件下熔炼，金的“挥发”损失是微不足道的。但在砷金矿焙烧时，尽管温度较低，金的损失却很大。这主要是由于砷的存在，在高于700℃温度下焙烧时，砷与金会生成低沸点的砷金合金而挥发。当焙烧温度低于650℃时，含砷矿物则会首先分解挥发出砷，而不会生成易挥发的砷金合金，从而可减少金的挥发损失。根据早期实践，将砷金矿直接加进温度802℃的焙烧炉中焙烧时，由于温度过高，焙砂中金的损失可达33.7%，这样的损失率是相当惊人的。随着焙烧工艺的改进，金的这种损失逐渐降低。据1961年加拿大黄刀金矿的沸腾焙烧实践，金在烟尘中的损失为5.5%。1969年前苏联外贝加尔达拉松矿床的沸腾焙烧实践表明，焙砂中金的回收率为96.1%～97%，产出的商品白砒中含金l～2g∕t。

综合上述情况可以认为：砷金矿的沸腾焙烧脱砷，最好在弱氧化气氛中和较低的温度（650℃）下进行，更不应将炉料直接加入高温炉中焙烧，且炉料中应配入少量还原剂。如果需预先制团、制粒后焙烧，则应尽量不使用含氧化钙等碱金属物质作粘结剂。

黄金洞金矿为难处理的含砷金矿之一。自然金呈显微粒级，80%以上包裹于黄铁矿和毒砂等硫化矿物中。经浮选产出的精矿含金100g∕t，砷、硫含量都在20%左右。该矿曾于1975年和1978年分别采用隧道窑和回转窑进行焙烧，虽可实现S、As的部分脱除，但效果不佳，且回收的白砒销售困难。后又进行多种试验，效果都不能令人满意。为探索焙烧－氯化法提金对此精矿的效果，在湖南冶金研究所等单位的参与下，该矿首先用MOM导数图仪对精矿进行了热差分析，测得DTG曲线在515（变化范围435～535）℃和550（变化范围535～655）℃处各有一吸热峰值。根据黄铁矿的分解温度低于毒砂的特点及测定的重量损失推断：该精矿中黄铁矿和毒砂的特征分解温度分别为515℃和550℃，毒砂的最高热分解温度为655℃。

当试验采用655℃对此精矿进行氧化焙烧2h后，焙砂中S、As残存量分别降至0.45%和0.26%，达到了很好的水平。将此焙砂进行液氯化法浸出，金的浸出率达到93%。