难浸金矿提金扩大试验

    黔西南州已探明可开采的金矿金储量为150t，但由于矿石高砷高硫，金的品位较低，大都在12g/t以下，金常以显微或亚显微颗粒存在于毒砂、硫化物和硅酸盐基体内的细粒浸染的包裹体中。致使矿石直接细磨采取氰金的方法，金的浸出率一般都在60%以下，典型的难浸金矿石金的浸出率在20%左右。采用直接浸金-方面造成有限的金资源被浪费，另一方面氰化物的耗量过高，影响企业社会经济效益。为此，对贵州黔西南地区某矿山高砷高硫难浸金矿通过焙烧固砷固硫预处理后，再采用氧化剂强化氰金，并进行了扩大试验。

    一、试验方法

    （一）试验原料

    试验原料为贵州黔西南州的某矿山难浸金矿，含Au 11.8g/t、Ag 2.13g/t，其他化学成分（%）：S 15.22、As 3.54、Fe 37.65、Cu 0.032、Pb 0.022、C 1.37、Ca0 2.88、Si0₂ 36.87、A1₂0₃ 3.45。物相分析表明该金矿主要是硫化物（49.15%）和硅酸盐包裹（45.34%），游离金和碳酸盐包裹占极小部分。

    （二）扩大试验工艺流程及设备

    1、工艺流程（图1）

    2、试验设备

    主要试验设备见表1。

表1  主要设备

    二、试验理论分析

    （一）热力学分析

    氰化浸金在没有氧气存在条件下，氰化钠在水中的溶解度极其缓慢，所以在氰化浸金过程中需要氧化剂。其反应见下式：

4Au＋8NaCN＋O₂＋2H₂O→4NaAu（CN）₂＋4NaOH  （1）

    通过热力计算得该反应的反应常数为：

logK=16.935n（Φ₀₁＋0.54）

    式中Φ₀₁为氧化剂电位。

    要使氰金反应在热力学上可行，须使logK＞0，由此氧化剂的电位必须满足Φ₀₁＞-0.54V。

    因此，从热力学角度来看，只要某种氧化剂的氧化电位大于－0.54V，氰化浸金过程就可以自发进行，试验采用H₂O₂代替空气中氧气，主要是由于空气中氧气在溶液中的溶解度很低，而H₂O₂的电位是0.95V，加入H₂O₂强化氰金的溶解过程，能明显提高金的浸出率，同时节约了氰化钠的用量。H₂O₂作氧化剂的反应见下式：

2Au＋4NaCN＋H₂O₂→2NaAu（CN）₂＋2NaOH  （2）

    其反应的K=10^50.5，所以，反应不仅能自发进行，而且反应很彻底。

    （二）动力学分析

    金与氰化钠溶液的相互作用是在固液两相界面上碱液中进行的非均相反应。整个过程在动力区和扩散区混合进行，对于金的氰化溶解反应，反应的平衡常数具有很大的值，反应物向溶液中扩散一般进行得相当快，因而并不限制浸出过程的速度。试验时采用焙烧预处理后湿磨至－0.1mm，浸出时强烈搅拌，使固液充分接触，能缩短反应时间。反应受扩散速度和化学反应速度控制。在金的电化学溶解过程，一般认为化学反应速度较快，其溶解速度受扩散过程控制，氰化溶金速度主要取决于溶液中CN^－和氧扩散速度。由菲克定律通过计算，当金溶解速度达到平衡时，金的溶解速度达到最大值，单纯的提高溶液中氰化物或溶解氧浓度均无法使金的溶解速度达到最大值，只有同时控制两者的浓度，才能使氰化浸金的速度达到最大值，试验证明两者的浓度比在4～6时，金的溶解速度达最大值，与理论相吻合。

    三、试验结果及分析

    （一）焙烧温度对浸出率的影响

    不同温度下的试验浸出时氰化钠的加入量为2kg/t，液固比3︰1，双氧水250g/t。试验结果见图2。

    从图2可以看出焙烧温度在800℃时浸出率是87%，达到最高；当温度低于650℃，浸出率明显降低，这是由于硫化物包裹金没有被打开，致使该物相中的金不能够被浸出；当温度高于850℃，浸出率更加明显降低，这是由于温度过高，难浸金矿石过烧，重新形成二次包裹，金会包裹在焙烧形成的不透性物相中，致使金不能够被浸出。所以最理想焙烧温度是800℃。

    （二）焙烧粒度对浸出率的影响

    氰化钠的加入量2kg/t、液固比3︰1、双氧水250g/t、焙烧温度为800℃。不同粒度下的浸出率分别是：－0.25mm 86.42%、－10mm 79.88%、1～4mm 64.51%、5～9mm 42.37%、10～13mm 36.76%。

    可以看出随着焙烧粒度的增加浸出率浸出率明显下降，这是由于粒度过大，矿石不能充分焙烧，包裹金不能完全打开，导致金的浸出率降低。从反应动力学理论上来讲，粒度越细，焙烧越充分，浸出反应越快，但粒度过细给破碎工艺增加了人工费用、设备投资、能耗，同时由于粒度过细在焙烧过程中富氧脱硫时，风机抽力会带走一部分矿粉，使焙烧损耗大。试验综合各种因素，选择－0.1mm在工业化时较经济合理。

    （三）氧化剂对浸出率的影响

    由热力学分析可知只要某种氧化剂的氧化电位大于－0.54V，氰化浸金过程就可以自发进行，在氰化钠的加入量2kg/t、液固比3︰1、双氧水250g/t、焙烧粒度－0.1mm、焙烧温度800℃的条件下进行试验。不同氧化剂的金浸出率分别是：双氧水87. 64%、高锰酸钾68. 43%、过氧化钠49.00%、空气42.83%、高锰酸钾＋过氧化钙82.79%、重铬酸钾83. 64%、硝酸铅65.68%、过氧化钙73.42%、双氧水十硝酸铅58.34%。可以看出采用H₂0₂和K₂Cr₂O₇、高锰酸钾＋过氧化钙作氧化剂试验金的浸出率较高，但由于K₂Cr₂O₇和高锰酸钾＋过氧化钙市场价格贵，所以工业化生产时选择H₂O₂作氧化剂既使金的浸出率较高，又能降低成本。

    （四）NaCN的用量对金浸出率的影响

    试验条件：焙烧脱硫温度800℃、液固比3︰1、[CN^-]/[O₂]=5、双氧水250g/t，试验结果如图3所示。理论上浸出1克金需要0.49克氰化钠，但实际需要氰化钠远远大于理论量。这是由于矿石中含有大量的耗氰物质，同时为了加快金的浸出速度要使氰化物浓度在0.05%～0.1%。从图3可以看出处理该矿山的金矿石每克金所需氰化钠最佳用量是200克。

    四、结论

    （一）难浸金矿通过固砷固硫焙烧预处理后，采用氧化剂强化氰金，金的浸出率达到85%以上，工艺流程简单；

    （二）处理该矿山难浸金矿石最佳工艺参数：氰化钠浓度0.05%～0.1%、氰化钠用量200g、液固比3︰1、[CN^－］/［O₂］=5、焙烧温度800℃。