含金矿石的机械活化浸出工艺研究

    作为当今最重要的提金方法，氰化法具有工艺成熟、流程简单、回收率高、对矿石适应性强以及成本低等优点。然而，氰化法也有浸出周期过长的不足之处。这主要是因为氰化浸金过程中充当浸出剂的CN^-和O₂由液相扩散到达金粒表面的速度比较慢，从而造成整个过程的反应速度缓慢。

    近年来，机械活化在强化湿法冶金过程中的作用逐渐被人重视。矿物经机械活化后，反应性增强，可大大强化浸出过程。同时，过氧化氢、氨水作为助浸剂在国内外也有研究报道。本研究基于对机械活化浸金工艺的认识，以某含铜浮选金精矿为对象进行了试验研究，旨在对氰化浸金过程中的强化措施进行一些探索，从而为提高浸金效率寻找一些新的突破口。

    一、原料性质与试验研究方法

    氰化浸金试料为某浮选金精矿，Au、Ag品位比较高。浮选金精矿多元素分析结果见表1。此外，较高含量的磁黄铁矿、白铁矿和辉铜矿、斑铜矿分别属于快速氧化铁和氰化易溶铜，对氰化过程有严重危害。

表1  含铜金精矿多元素分析结果(%)

   
    试验中所用试剂主要有氰化钠、生石灰、过氧化氢和氨水。氰化钠为化学纯试剂，使用时配成一定浓度的溶液添加。生石灰为分析纯试剂，经研钵研磨后使用。氨水为化学纯试剂，NH₃含量25%～28%，浓度0.9g/mL。过氧化氢为分析纯试剂，浓度30%左右，密度1.1g/mL。

    本试验的主体设备是XMQ－150×50锥型球磨机和XJT型搅拌机。球磨机的转速112r/min，容积1L，入料粒度要求小于3mm，出料粒度小于0.074mm。辅助设备有pHS－3C型酸度计、真空抽滤机、FH－1型烘箱等。

    试验时，称取原料100g，置于球磨机内，加入适量的生石灰(调pH至l1左右)和一定量的氰化钠和(或)过氧化氢和(或)氨水。然后根据试验要求，磨浸一定时间，浸出后过滤，滤液进行无毒处理，滤饼采用电热干燥箱干燥。采用原子吸收光谱法对浸出渣和滤液进行分析。通过计算确认金属平衡后，按下式计算金的浸出率：

金的浸出率(%)=(1－浸出渣量×渣中金的品位/原矿重量×原矿中金的品位)×100

    二、结果与讨论

    （一）常规氰化法浸金

    称取100g矿样置于球磨机内，加200mL水，磨矿细度至99.50%～200目。然后取出放入搅拌槽内搅拌浸出，浸出条件为NaCN浓度0.25% 、pH值l1左右。试验结果见图1。常规浸金浸出时间比较长，效率比较低，搅拌浸出24h，浸出率才达47.74%。

    （二）机械活化浸出

    根据文献报道，机械活化可以增强矿物的反应性，强化浸出过程。若在氰化浸金中采用机械活化法，或许能解决其浸出时间长的问题。基于此，作者对金的机械活化浸出进行了一定的研究。

    1、基准磨浸试验

    磨浸时间对机械活化浸金的影响见图2。随着磨浸时间的延长，金的浸出率增加。磨浸3 h金浸出率可达53.37% ，比常规浸出24h(浸出率47.74%)高出了5.6% 。这是因为磨浸使矿粒变细，金粒充分暴露，金的总表面积增大，且其表面总是保持新鲜，消除了不溶杂质或固体反应物膜的阻碍作用，CN^-和O₂容易扩散到金粒表面与之反应，使金浸出过程大大强化，提高了浸出效率。

    矿浆浓度对浸金的影响见图3。矿浆浓度对浸金影响较大，随矿浆浓度的减小金浸出率增大。这是因为溶液浓度减小，溶液黏度减小，有利于CN^-和O₂扩散，金浸出率就提高。但提高液固比，就需要大容积的浸出设备，且液固分离困难。所以，在以后的试验中液固比选为2：1。

    氰化物浓度与金浸出率的关系见图4。氰化钠浓度的增大，对金浸出率影响并不明显。据文献报道，氰化浸出剂中氰根浓度与溶解氧浓度的比值为4.6～7.4时，金的溶解速度达最大值。由此可知，在试验所采用的氰化钠浓度范围内，氰化物浓度较氧的浓度高，控制因素是氧浓度，要继续提高金浸出率，就要补充氧化剂。

    2、助浸剂的研究

    为了加快金浸出率，德国Degussa公司在1987年提出了以H₂0₂为氰化浸出的液体氧化剂的PAL工艺。试验通过考察过氧化氢在磨浸中的应用效果发现，见图5。矿浆中加入适量过氧化氢可以大大提高磨浸效率，缩短磨浸时间。但是由于H₂0₂的强氧化性，过量的H₂0₂会将溶液中的CN^-氧化成无用的氰酸盐，降低CN^-的浓度，使金溶解速度减慢，且金浸出后，还有少量的H₂0₂过剩，这些过剩的H₂0₂会将Au(CN)₂^-破坏，导致金的浸出量减少。可见，如何控制好H₂0₂浓度是该法助浸的关键。

    由于矿样中含有大量的黄铜矿，以及少量的斑铜矿和辉铜矿。它们都属于氰化易溶铜，在氰化过程中，既消耗氰化物，又消耗溶解氧，降低了溶液中氰化物和氧的浓度，从而使金溶解速度降低，金浸出率也降低。研究和实践证明：氰－氨体系可从含铜金矿石中选择性浸出金，即氨水与铜反应，而氰根离子CN^-直接与金反应，从而加速了金的溶解。

    矿浆中氨水初始浓度对浸金的影响见图6。从图可知，矿浆中加入适量氨水可以大大提高磨浸效率。这是因为NH₃优先与铜发生络合反应，使得氰根离子直接参与金的浸出反应；又加上Cu(NH₃)₄²⁺的电化学催化作用，提高了金的浸出速度及金的浸出率。但氨浓度过高，使得矿浆pH增大，从而影响金的浸出。

    从以上试验结果可以看出，加入适量的氨水或过氧化氢都有利于金的浸出。如果二者同时加入氰化体系，有可能同时实现二者的助浸作用，进一步提高金的浸出率。

    图7示出了不加助浸剂、只添加过氧化氢以及和氨水联合助浸时，氰化钠初始浓度对氰化浸金的影响。当用H₂0₂助浸时，氰化钠浓度增加，金的浸出率提高。这说明加入H₂0₂后，提高了氧的浓度，扩散速度又受氰根离子浓度控制，所以随着氰化钠浓度的升高金的浸出率升高。联合助浸时，其规律同不使用助浸剂时基本一样，但金的浸出率高出了50%左右。结合过氧化氢助浸下氰化物浓度变化规律说明，铜与氨水反应从而释放出与之反应消耗的氰根离子，氰浓度相应提高，加上Cu(NH₃)₄²⁺的电化学催化作用，所以金的浸出率大大提高。

    （三）磨浸－搅拌浸联合浸金研究

    磨浸2h后，尾矿中金的品位还较高(10.5g/t)，约有30%的金未被浸出。这时，再继续磨浸，金的浸出速率就比较小，浸出率的增加也不明显，而且细化越厉害，矿浆黏度越大，造成贵液与尾渣难以分离。所以，作者提出了磨浸－搅拌浸联合浸出工艺。磨浸－搅拌浸联合浸金试验结果见图8。由边磨边浸1h和只磨1h不加浸出剂的结果对比可知，磨浸对磨浸－搅拌浸联合浸金出影响特别明显。只磨不浸，搅拌浸时金粒表面失去了机械活化作用，矿物反应性剧烈下降，降低了浸金动力学速度，所以金浸出率低。

    从图中还可看出，磨浸2h，搅拌浸出速率最小，磨浸1h，搅拌浸出速率最大。这说明磨浸与矿粒细度有关。当矿粒越细(即磨浸时间越长)，金充分暴露且总表面积增大，浸出速率提高；浸出时间增大，相应浸出率就高(从搅拌时间为零的浸出率可以看出)，因此，磨浸时间越长越好。但当搅拌浸出时，矿粒越细，反而影响金的浸出速率和浸出率。这是由于磨浸时间越长，矿粒越细，杂质离子也溶解越多，搅拌浸出时与CN^-和O₂反应的速度大大削弱了与金的反应，且细化后，黏度增大，从而增大了CN^-和O₂的扩散阻力，所以溶金速度降低。因此，在磨浸－搅拌浸联合采用时，一定要注意磨矿细度，防止过度细化给搅拌浸金带来的危害。

    三、结论

    （一）把机械活化技术应用于氰化浸金中，强化了浸出过程，从而提高了浸出速率，大大缩短了浸出时间。

    （二）在矿浆中加入适量过氧化氢和氨水可以提高金的浸出速率，强化了机械活化浸出效果。

    （三）磨浸－搅拌浸联合浸金，既消除了机械活化浸金时间的不足，又克服了搅拌浸时间长的缺点。大大提高了浸金效率。但在时间匹配方面一定要谨慎。