化学氧化分解法曾广泛地研究过氯气、次氯酸钠、臭氧、过一硫酸、硝酸和碱等氧化剂在低温,常压和搅拌下对矿石或精矿进行预先处理以除去碳、砷、硫等。
一、氯化法
广东莲花山钨矿的精选尾砂为高砷多金属硫化矿,经氧压-盐酸浸出Co、Ni、Cu后,浸渣粒度92% -200目,含As、S各14%左右,Au 9g∕t。金主要嵌布在毒砂的粒间和裂隙中,粒度最大者75μm,最小者0.5μm,70.59%呈单体或连生体,29.41%为包裹金。采用鼓风氰化炭浆法试验,NaCN耗量12kg∕t,氰化浸出时间16~24h,金的浸出率只57%~68%,渣含金仍达3.3~4.5g∕t。后改用氧气作氧化剂,在其他条件相同下氰化16h,金的浸出率提高到90%~94%,渣含金降至0.5~0.9g∕t。将NaCN耗量降至8kg∕t,金的浸出率仍达84%~87%,渣含金1.l~1.4g∕t。
美国卡琳(Carlin)金矿和杰里特狭谷(Jerrit Canyon)金矿都是含碳、砷的黄铁矿金矿床。相当一部分金呈微细浸染状赋存于易氧化的球形黄铁矿中,影响矿石氰化浸出金的主要矿物是碳和大多数难氧化的载金立方体黄铁矿及单斜晶体毒砂。这些矿物的氧化需要很强的氧化剂,故采用通氯气氧化法。且卡琳金矿属最难处理的矿石之一,若只采用氯气进行预处理,氯气消耗量可能超过极限达200kg∕t矿石,故在通氯气氧化前还要增加一段在Na2CO3液中充气氧化作业。采用两段氧化法比单一氯化法可节约氯气,降低成本。
二、硝化法
硝化法是添加硝酸或亚硝酸对原料进行预处理的方法。
硝化法的另一种工艺是加拿大湿化学(Hydrochem)公司1982年研制成功的硝基(Nitrox)法。它比阿塞诺法晚一年,也是针对含砷难处理矿提出的。该法的优点是在常压下用空压机供入空气以替代氧气进行氧化处理。作业于密封釜中在常压供风和温度85~90℃、HNO3 160g∕L、Ca(NO3)2形式的NO3- 100g∕L、固液比1∶5、精矿粒度80% -200目、控制氧化还原电位(对甘汞电极)750mV条件下浸出~1h,Fe、As、S及其他杂质几乎全部分解。氧化渣以脉石、石膏、S°为主,可加石灰中和过滤后送氰化,也可不经中和只滤出酸液后氰化。金的氰化浸出率可提高至90%以上,银的浸出率也很高。由于精矿氧化失重量大,渣量少,可以采用过滤机过滤,渣中古有石膏沉淀有利于过滤作业。As以碱式砷酸铁沉淀于渣中。但由于氧化处理过程中可能有50%的S会生成S°而妨碍氰化作业和生成的石膏在制浆反应器中结垢等一些问题和困难,已见文献只报道过5kg/h规模的微型中试,1988年9月才完成10t∕d规模示范厂的设计及投资和生产用费估算。该示范厂拟用来氧化处理含As 10.8%、Fe 27%、S 23.2%、Au 29.6g∕t的精矿。
三、碱浸法
平江金矿3#脉为石英脉型低硫化物矿,99%的金包裹于毒砂和黄铁矿中,其中86%呈次显微粒级,13%为可见金粒。矿石为混合矿,其中氧化矿占12%。矿石含Au 4.05g∕t、Ag1.5g∕t、As 0.79%、Fe 2.58%。将矿石破碎至90% -320目直接氰化36h,金的浸出率只有25.93%。而将相同的矿粉先用含NaOH 3%的溶液,在固液比1∶2和常温常压下搅拌预处理32h,固液分离后加水洗涤3次,再于含NaCN 0.05%、固液比1∶2的浸液中搅拌氰化24h,金的浸出率提高到92.59%~95.06%。碱浸液和洗液加石灰使As呈CaAsO4沉淀后,砷的除去率达86.39%~89.12%。
四、过一硫酸法
使用H2SO5代替Cl2氧化处理难浸含金硫化矿的方法是加拿大安大略省研究基金会发明的。此法适于处理含金磁黄铁矿和毒砂,而对黄铁矿实质上不起分解作用,使得它的应用范围受到限制。且H2SO5需在生产现场制备,使总投资和生产费用大大提高。
五、Nl113催化氧化法
在H2SO4介质中加入软锰矿,添加催化剂N113,可在常压和100℃条件下分解毒砂和黄铁矿。过程中加入的软锰矿(或经氧化焙烧的碳酸锰)可转化为硫酸锰产品。N113不但价廉,且反应后生成的还原物又很容易被MnO2或O2氧化再生。
试验所用原料为龙山金矿的砷锑硫金精矿经FeCl3浸出脱锑和NaS浸出脱硫的浸渣,其主要组分为As 9.74%、S 16.87%、Fe 20.31%、Sb 0.072%、Au 76g∕t、Ag 5g∕t。通过条件试验选择的最佳脱砷条件为温度100℃、H2SO4 400g∕L、N113 15g/L、固液比1∶5、MnO2加入量为理论量的1倍、浸出时间4h,砷的浸出率稳定在95.5%~99.7%。脱砷硫浸出渣用多硫化钠浸出,金的浸出率大于98.5%。
此法用于砷硫共存的体系中,砷的脱除率远大于硫,可以通过条件控制选择性脱砷使之与黄铁矿分离。在缺乏锰矿资源的地区,可改在密封条件下供氧以代替MnO2。