硝酸预氧化法提金—稀硝酸、氯化钠氧化浸出金

    大约100多年前，人们抛弃了金浸出用酸和氯气氧化法，但现在酸处理工艺又引起人们的兴趣。该工艺从硫化物矿石中回收金和银的单段系统反应快，不需要采用大的或昂贵的装置或特殊加压设备，它取消了焙烧和随后的氰化浸出步骤，是一种直接回收金的简单方法，已在某些国家获得若干专利。
    1)工艺的发展概况
    英国对稀硝酸和氯化钠氧化浸出金工艺进行了最初的实验研究。由于英国没有大量难浸出金矿石可供处理，所以与澳大利亚的公司建立了联系。这个公司在西澳大利亚Kalgoorlir有一个炭浆厂和一个小型实验室。对各种不同类型的矿石、精矿和尾矿进行试验后，认为对易浸矿石，这种新的酸处理工艺并不比传统的氰化法优越。但是，对很多硫化物矿石的试验结果表明，这种新工艺很有希望，因此集中研究这种硫化物矿物的处理。
    最初曾研究了稀硝酸和氯化钠对纯金试样的作用。在温度为95~100℃的10%氯化钠溶液和35%硝酸溶液中，15min内小金块完全溶解，而25%硝酸溶液溶解金约需30min,研究表明，试样表面的腐蚀速度为0.6kg/（m²·min)，这些结果可用来确定在硫化物侵蚀后为溶解暴露的金所需要的残余硝酸量。
    通常与金共生的硫化物的实际硝酸氧化比化学反应式表明的更为复杂，金属硫化物与硝酸的反应产生硫酸盐、NO和水。但是，在有氯化钠存在条件下发生副反应，例如形成硝基离子及易溶解金的亚硝酰氯。在这种高度氧化的介质中，其他矿石成分（如砷和锑）也被氧化而使问题更为复杂。所有这些意味着每一种矿石破碎和磨矿后必须立即进行分析，至少每天进行几次，以确保矿石性质不发生严重变化。
    因此，用于反应的实际硝酸量不可能精确地等于根据原来矿石或精矿中存在的硫化物的化学计算量。必须加入过量的硝酸，但是，这并不意味着硝酸的浪费。
    2)实验室实验
    实验用的矿粉为0.050 mm粒度，每批150g,玻璃瓶内装有搅拌器和冷凝器，附有温度计插口和细磨矿石加入口。用电阻丝加热玻璃瓶，冷凝器有一组吸附装置，第一个容器有一个把逸出的氧化亚氮氧化为NO₂的空气入口。
    首先加热氯化钠和硝酸，然后搅拌器开始搅拌，随着温度的增加逐渐加入细磨的矿石。
    采用高硫化物矿石和精矿时，通常在35~40℃之间开始放热反应。当瓶内温度上升到95~100℃时停止加热。
    在酸性溶液中提取金的氯化物，经过试验，用炭处理时，金从溶液中以金属元素的形式沉积。美国矿务局试验结果表明，从氯化物溶液中吸附的金量为每吨炭519 370 g,而在硝酸盐溶液中吸附的银量为每吨炭115 070 g,炭从氰化物溶液中吸附的金量为62 200 g/t,吸附银量为31 100g/t。英国伦敦帝国大学进行的研究说明在酸性溶液中金盐与其他金属分离的问题。
    应该指出，细碎黄铁矿能从酸性溶液中迅速地提取金，所以完全除去硫化物是很重要的。
    3)中间试验厂
    中间试验厂是采用黑色聚乙烯的两组蛇形管，一组长100 m，另一组长250 m。管子破裂压力为2.8 MPa（工作压力在1.05~1.4 MPa之间）。管径为25 mm，管壁厚度为6.3mm。管子以0.9 m的半径盘绕起来，插入ф2 100mm的槽中。采用钛管连接。热交换器是蒸气加热的钛蛇管。该系统有两台隔膜泵。
    用磨至0.050 mm的1 kg精矿（矿浆浓度为30%~60%固体，泵送速度50~100 L/h)进行试验。硝酸质量分数在7%~15%之间变化，金从氧化物和硫化物的混合精矿中的回收率达95%。为比较起见，在45℃下，用碱性氰化物进行几个试验，金回收率约为80%。
    在试验期间，矿浆是通过一个三通阀门放到一个大的Buchner陶瓷过滤机过滤，使过滤的工艺残渣与含金的酸溶液分离，然后洗涤过滤机。滤液泵到两个ф75mm×18 000mm的、装有活性炭玻璃管的吸附柱内，使金沉积在炭上。由于滤液含有硫酸铁，可能还有砷酸盐或锑酸盐，故不再循环使用。在这种规模上，不再用浸没燃烧法回收任何多余的硝酸盐，但需在生产中检测滤液以确定硝酸盐的含量。返回工厂的同时，处理的矿浆经由冷凝器下面的三通返回到第一台容器，使NO逸到第一个洗涤塔，同时喷入空气使NO氧化为NO₂，以便溶解。用燃烧炭的方法回收金，由于这种炭可以吸附很高的金量，所以这是一种经济的方法。如果存在银的话，就会沉淀出多余金锭（一种金、银合金）。也可以用电解或其他方法回收金，但是，燃烧炭是最简单的方法，同时还可以回收吸附在炭上的残余硝酸盐。
    英国剑桥矿业学院证实硝酸的回收率超过90%,金的回收率较高。剑桥矿业学院列出了一些矿物试验的结果见表1。

    在Redhill的HMC工艺中心研究所处理的大量矿石来自威尔士（采金区已是Snowdonia国家公园的一部分，禁止作业）。矿石的性质：在砂砾丘内赋存的矿体中，最普遍的矿物是石英。绿泥石的包裹体内通常含有Fe₂0₃，也含有白云母。黄铜矿、磁黄铁矿含金量也很丰富。砷黄铁矿与金和磁化物的集合体共生。Fe与As+S之比几乎总是为1:2。典型的试样含钻3.3%，镍0.1%，砷31.43%。
    除了碲化物—金集合体外，不存在别的金，集合体是最难处理的矿体。据认为，在HMC工艺中心金和银的回收率达到90%以前，尚没有人进行过适宜的化学浸出研究。
    矿物集合体中有辉钻砷矿（CoAsS），方黄铜矿（CuSFe₄S₅），银黝铜矿（3Cu₂SSb₂S₃），浓红银矿（3Ag₂SSb₂ S₃），Attoite（PbTe），碲银矿（AgTe），叶碲金矿（Pb₅AuTeSb₃S_5~8。）。
    4)蛇形管工艺的可行性
    以一个5t/h的工厂为例（1年生产340天，1年处理矿石3.4万吨），若以中间试验厂的标准设备为基础，假定有合适的通道和平整的场地，包括一个供给发电机、空压机和加热器的9t蒸汽锅炉车间，投资费为90万美元。硝酸回收系统和简单的浸没燃烧设备是按英国的价格计算的。如果计算一个野外新厂（从采矿开始、破碎、磨矿设备、厂房和处理量为5t/h的金银回收车间），投资不超过200万美元。
    根据中间工厂的数据，设计5t/h大致费用见表2。如果包括采矿、磨矿、运输和柴油燃料的话，估计在澳大利亚这些费用为5~6美元。

    因此，对于5t/h的小厂，该厂处理黄铁矿含量高的矿石或精矿可以取总费用在48~53美元/t。如果矿石更为复杂，即砷黄铁矿含量高，那么要增加材料成本，可以用石灰处理法固定砷，这也涉及到产生过量硫酸和把硫酸铁转为氢氧化铁（或氧化铁）的问题。但是必须说明，实验室试验期间没有碰到产生硫的问题。
    所以，如果含金10g/t的精矿中的金有90%被浸出，按目前金锭价格350美元/盎司计，可保证在这种小型蛇形管厂有较高的利润。
    最后，不应忽略在塑料管内用碱性氰化法处理非硫化物或低硫化物矿石和槽矿的成功经验。