迄今为止，世界各国对难浸金矿进行氧化预处理的方法，主要有传统焙烧氧化法，加压氧化法，生物氧化法，硝酸氧化法等。前3种方法均有成功的工艺实践。但传统的焙烧氧化法释放出As2O3，SO2等有毒烟尘污染环境；加压氧化法技术要求严格，设备复杂且材质要求高；生物氧化法条件苛刻，浸出过程冗长。焙烧氧化法是我国难浸金矿预处理的传统工业生产方法，与国外焙烧氧化工艺相比，国内焙烧工艺存在以下两个问题：①焙烧炉都是回转窑，烟尘、烟气量大，收尘和废气处理效果差，环境污染严重。②焙砂氰化提金的回收率低。因此，研究开发适合我国国情，经济有效而又环境许可的预处理工艺对我国黄金工业的发展具有重大意义。
本研究的创新点及特色是有利于环境保护。它的创新之处在于金精矿中的砷、硫在焙烧过程中，不是以烟、尘挥撒到空气中污染环境，而是被外加的固化剂捕收并以其盐的形式固定于焙砂中；同时产出的焙砂极易直接氰化提金；氰化渣也不会对环境产生二次污染。
一、金精矿性质
（一）金精矿的矿物组成
试验所需的金精矿样品取自贵州某金矿选矿厂。通过鉴定，共发现矿物11种（表1）。其中原生金属矿物7种，脉石矿物4种。通过目估半定量测定，金属矿物中以黄铁矿、毒砂、雄黄为主，约占矿物总量的60%；脉石矿物以水云母、石英为主，约占矿物总量的30%；未发现金的独立矿物。
表1 金精矿岩矿鉴定结果 %
（二）金精矿的化学分析
金精矿的多元素化学分析结果见表2。
表2 金精矿的多元素化学分析结果 %
注：Au含量单位为g／t。
从表2可见，该样品化学组分的主要特征是需要回收的目的元素Au含量高；有害组分S，As含量较高，其它Pb，Cu，Zn，Sb，C也有一定的含量。
（三）金精矿的粒度组成
金精矿的粒度组成见表3。
表3 金精矿粒度组成
从表3可见，该金精矿－200目含量占72. 62%。
二、试验试剂
（二）熟石灰[Ca(OH)2]固化剂。利用工业型的生石灰经室内熟化后，用0.5mm的筛子进行筛分，取筛下物（－0.5mm）作为试验所用。
（二）氰化钠浸出剂。用于金的氰化浸出的氰化钠是日本产的工业型产品，试验时配制到NaCN浓度为10%待用。
（三）XG辅助添加剂。工业型，粒度为－0.5mm。
三、固化焙烧－氰化提金试验
（一）Ca(OH)2用量试验
一般认为，固化剂添加量要略大于理论量，但应遵循合理的金浸出率和砷、硫固化率及尽量减低因外加固化剂加入而引起焙砂金品位贫化的原则。Ca(OH)2用量试验的固定条件：固化焙烧为矿样100g，XG添加剂10g，焙烧温度550℃，焙烧时间1.0h，空气流量1.2L/min；焙砂氰化浸出时焙砂细磨7min，浸出液固比=2∶1，NaCN用量4 kg/t，pH=10，浸出时间20.0h。Ca(OH)2变量为矿样质量的60%，70%，80%，90%。试验流程和结果分别见图1，图2。
图1 Ca(OH)2用量试验流程
图2 Ca(OH)2用量试验结果
◆－砷固化率；▲－硫固化率；●－金浸出率
从图2可见，在所选的Ca(OH)2用量范围内，随着固化剂用量增大，砷、硫的固化率在平缓地提高。当达到理论用量（理论用量为矿样质量的80%）以上时，即可获得较理想的砷、硫固化率；相反，焙砂中金的浸出率随着Ca(OH)2用量增加到矿重的80%处时取得最佳值，后又逐渐下降，这可能是由于固化剂添加过多，阻碍载金矿物的完全氧化所致。所以确定Ca(OH)2用量为矿样质量的80%，此时砷、硫的固化率分别为95.76%，95.14%，金的浸出率达82.93%。
（二）焙烧温度试验
不同的金精矿因其物质组分及固化剂类别不同有其各自适宜的焙烧温度。温度试验固定条件：焙烧时固化剂Ca(OH)2用量为矿样质量的80%，焙烧恒温时间1.0h；焙砂浸出固液比=2∶1，NaCN用量4kg/t，pH=10，浸出时间20.0h；其它固定条件同3.1。焙烧温度变量分别为450，500，550，600，650℃。试验流程见图1，试验结果见图3。
图3 焙烧温度试验结果
◆－砷固化率；▲－硫固化率；●－金浸出率
从图3可见，在选择的温度范围内，砷、硫固化率随温度的升高而缓慢增加，当温度达到550℃以上时，固化率基本保持不变。而焙烧温度对金浸出率的影响是很明显的。温度过低，氧化速度慢，毒砂、黄铁矿未能完全分解氧化，达不到破坏矿物结构及晶格包裹目的；温度过高，焙烧产物Fe2O3等烧结，金被重新包裹于焙烧产物中，形成二次物理包裹，从而导致金浸出率降低。当温度在550℃C时金浸出率达到最理想状态。综合考虑，选定的焙烧温度为550℃，此时金的氰化浸出率为82.29%，砷、硫固化率分别为95.09%，94.43%。
（三）XG辅助添加剂用量试验
在前面的试验中，砷、硫的固化率都令人满意，只是金的浸出率较低，即使强化了一些氰化条件，如延长浸出时间和焙砂细磨等均未达到预期目的。该金精矿硫、砷含量较高，尤其是硫组分，它是固化剂的最大消耗者，大量的硫酸钙生成，不利于金的浸出；同时矿样中尚含有锑、铅等有害成分，也对金的浸出有影响。从许多焙烧条件的探索试验中发现，在固化焙烧中配入一定量的XG辅助添加剂，对金的浸出效果的影响比较明显，因此进行了XG的用量试验。固定Ca(OH)2用量为矿样质量的80010，焙烧温度为550℃，焙砂细磨时间为10 min，其它条件同3.2节。XG变量分别为矿样质量的10%，15%，20%，25%。试验流程见图1，试验结果见图4。
图4 XG辅助添加剂用量试验结果
从图4可见，在所选定的XG辅助添加剂用量范围内，随着XG辅助添加剂用量的增加，金的浸出率也逐渐提高。当XG用量超过矿样质量的20%时，金的浸出率却又缓慢降低。究其原因在于XG用量加大，反应速度加快、更加剧烈，焙砂出现烧结现象，焙砂的疏松性能逐渐下降。因此确定XG的最佳用量为矿样质量的20%。此时焙砂中金的浸出率达到88. 24%。
（四）焙烧时间试验
XG辅助添加剂用量为矿样质量的20%，其他试验固定条件同XG辅助添加剂用量条件试验。焙烧时间变量为0.5，1.0，1.5，2.0 h。试验流程见图1，试验结果见图5。
图5 焙烧时间试验结果
从图5可见，在选择的时间范围内，当焙烧时间在1.0～1.5h之间时，金精矿中主要载金矿物毒砂与黄铁矿分解氧化很完全，焙砂的孔隙度增大，金颗粒与氰化液的接触程度高，金的浸出率在88%以上。但增加焙烧时间，金的浸出率有所下降，这可能是由于焙烧过程出现烧结造成的。所以选定焙烧时间为1.0 h较适宜，此时金的氰化浸出率为88.51%。
（五）空气流量试验
在一些文献中，有关空气流量对砷、硫固化率影响的结论不一，本试验则主要考察空气流量对金的浸出率有无影响，试验条件除空气流量变动及最佳焙烧时间为1.0 h外，其它固定条件同3.4节，试验结果见表4。
表4 空气流量与金浸出率关系
从表4可见，当空气流量从0.5L/min增加到5.0L/min时，固化焙烧产生的焙砂质量基本保持不变，可以说明在此范围内空气流量对硫、砷固化率基本上没有明显的影响。同时得到，空气流量变化时，焙砂中金的浸出率比较理想，且基本保持不变。综合考虑，空气流量取值为1.2L/min。
在确定了固化焙烧各因素的最佳组合之后，寻找较佳的焙砂氰化浸出条件以提高金的浸出率又成为整个工艺的另一个较重要的环节，因为焙砂氰化浸金的效果直接关系到加熟石灰焙烧工艺是否可行。分析焙烧工艺特点，焙砂的细磨、氰化浸出时间、氰化钠用量等因素都将对金的浸出率有不同程度影响。在氰化浸出阶段试验研究中，有必要对各种因素进行详细考察。
（六）焙砂细磨试验
要提高焙砂中金的浸出率，焙砂细磨是比较有效的手段之一。焙砂细磨时间试验的固定条件∶固化焙烧最佳条件Ca(OH)2用量为80%矿样质量，XG用量为20%矿样质量，焙烧温度为550℃，空气流量1.2L／min，焙烧时间1.0h；焙砂氰化浸出时液固比=2∶1，NaCN用量4kg/t焙砂，pH=10，浸出时间20.0h。焙砂细磨时间变量分别为7，10，13min。试验流程见图1，试验结果见图6。
图6 焙砂细磨时间试验结果
从图6可见，细磨对提高金浸出率的作用比较明显。筛析经水浸泡20 min的未磨焙砂，其-400目含量达72.20%，而筛析中发现筛上物多为褐红色、致密状的赤铁矿(Fe2O3)。磨矿能暴露被覆盖的金，增加金粒的比表面积。随着细磨时间增长，达10 min以上时，金的浸出率缓慢提高，从试验要求及生产上考虑，确定最佳焙砂细磨时间为10 min，即细磨焙砂- 400目含量占97.72%。此时金浸出率为88.88%。
对细磨后焙砂进行充气搅拌预处理，目的是使焙烧过程中生成的极少量CaS，CaSO3，AsxSy充分氧化，消除它们可能存在的降低金的氰化浸出率及增加NaCN用量的影响。试验表明充气搅拌时间1h即可。
（七）氰化浸出时间试验
氰化浸出时间与焙砂细磨时间有很大关系，确定焙砂细磨时间为10min，其它固定条件见3.6节焙砂细磨时间试验，氰化浸出时间变量为8，14，20，26，32h。试验流程见图1，试验结果见图7。
图7 焙砂氰化浸出时间试验结果
从图7可见，随着氰化浸出时间的增加，焙砂中金的浸出率也随着提高，当浸出时间超过20h时，金的浸出率变化不大，故确定氰化浸出时间为20h。金的浸出率为88.42%。
（八）氰化钠用量试验
将试验的其它条件都固定在最佳状态下，进行NaCN调优试验。试验的固定条件：固化焙烧最佳条件为Ca(OH)2用量为80%矿样质量，XG用量为20%矿样质量，焙烧温度为550℃，空气流量为1.2L/min，焙烧时间为1.0h；焙砂氰化浸出液固比=2∶1，NaCN用量4 kg/t，pH=10，浸出时间20.0 h。NaCN用量分别为2，3，4，5 kg/t。试验结果见图8。
图8 NaCH用量试验结果
从图8可见，随着NaCN用量增加，金的浸出率也在平稳地提高，在NaCN用量为3 kg/t以上时，金浸出率变化极小。这是由于焙烧比较完全，细磨焙砂又经过充气搅拌预处理，金精矿中对氰化有害的成分已消除，由图8可确定，NaCN用量为3 kg/t较为适宜。此时，金浸出率为88. 33%。
（九）氰化浸出液固比试验
图9曲线显示数据为焙砂细磨10 min，氰化钠用量3 kg/t，氰化时间20 h时，不同液固比情况下金的浸出情况。
图9 浸出液固比试验结果
从图9可见，液固比在正常范围内对金浸出率影响不大，最适宜液固比在2∶1～3∶1之间。此时，金浸出率在88.0%～89.0%之间，这样的液固比能保持相对高的氰化钠浓度，加速了金的浸出并降低了氰化钠的消耗。
（十）焙烧浸出最佳综合条件的验证试验
通过前面对各种影响氰化的因素进行详细的试验研究及分析之后，找到了各因素与金浸出率之间的关系，并由此确定了各因素最佳条件。现以各因素最佳条件组合进行焙砂氰化浸出的最终综合条件试验。为了获得更加可靠的金的浸出指标，进行了两组平行验证试验，取其平均值来计算最终综合条件试验结果。金的浸出率也分别以焙砂的理论浸出率及实际浸出率两种形式表示。综合条件验证试验的结果如表5所示。
表5 焙砂氰化浸出综合条件试验结果
从表5可见，氰化渣金品位比较稳定，试验结果重现性好，指标可靠。故确定了焙烧氰化提金阶段最佳条件：焙砂细磨10 min(即- 400目占97.72%)，氰化钠用量3 kg/t，氰化液固比2∶1，氰化时间20 h。
（十一）试验研究最终的工艺流程
通过对该金精矿进行固化焙烧及氰化提金两个阶段中的影响因素所进行的条件试验，试验数据的筛选，试验的工艺流程的调优以及最佳综合条件试验的验证，确定了该金精矿固化焙烧－氰化提金工艺的试验研究的最终工艺流程见图10，工艺流程的技术指标见表6和表7。
表6 固化焙烧中砷、硫固化率
注：FAs，Fs分别为焙砂中砷、硫的固化率，%；FAu为焙砂中金的分布率，%。
表7 工艺流程中金的作业回收率及总回收率 %
表6中指标为在最佳综合条件下进行3组平行验证试验（焙砂质量分别为219.0，219.5，218.0 g）的平均值，试验结果很稳定，砷、硫固化率十分理想。
图10 固化焙烧－氰化提金试验研究最终的工艺流程
在金精矿固化焙烧过程中，金有少量(1.86%)挥发，由于是实验室小型试验，无法对挥发的金做回收试验。而在生产过程中，可在对废气、粉尘处理的同时综合回收挥发的金，提高整个工艺流程的金总回收率。
四、结论
（一）工艺矿物学研究表明，金主要以次显微金存在于毒砂、黄铁矿晶格中，含有对氰化有害的铜、锑、铅矿物、碳物质，具有“物理”及“化学”两方面的难处理性。
（二）仅加熟石灰固化焙烧结果表明，砷、硫固化率都比较理想，但金的氰化浸出率仍较低。在固化焙烧中配入适量的XG添加剂，在保持高的砷、硫固化率的同时，金的氰化浸出率有明显提高。适量的XG能缩短焙烧时间，降低熟石灰用量，有利于焙烧后续的氰化作业的操作。其原因可能是加快反应速度、提高了焙砂孔隙度、与金属生成可溶性的盐、并与气氛中SO2生成硫酸盐。在一定的空气流量范围内，砷、硫固化率，金的浸出率变化不大。固化焙烧条件试验获得的最佳焙烧条件：熟石灰80%矿样质量、XG 20%矿样质量、焙烧温度550℃、空气流量1.2L/min、焙烧时间1.0h。
（三）氰化前对焙砂进行细磨十分必要，其目的是进一步暴露焙砂中被覆盖的金粒，增加金粒的比表面积，有利于金的有效浸出及缩短氰化浸出时间。氰化浸出最佳条件：焙砂细磨至- 400目占97.72%，氰化钠用量3 kg/t，液固比2∶1，浸出时间20 h。
（四）综合考虑我国难浸金矿深加工技术进展，加熟石灰固化焙烧法较适合于高砷高硫含碳金精矿的氧化预处理。
（五）本研究获得了砷固化率97.56%，硫固化率96.10%，金浸出率88.12%的较好指标。
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