熊領(lǐng)領(lǐng) 田 靜

(1.河南省黃金資源綜合利用重點實驗室， 河南 三門峽 472000；2.河南中原黃金冶煉廠有限責(zé)任公司， 河南 三門峽 472000)

0 前言

我國黃金產(chǎn)量一直穩(wěn)居世界首位，每年黃金的產(chǎn)量保持在較高的水平，隨著國內(nèi)易處理金礦石的不斷開采利用，資源儲量下降明顯，含碳含砷等難處理金礦資源不斷加大開采力度。我國含砷金礦儲量豐富，近年來，在湖南、云南、貴州、四川、甘肅和新疆等省區(qū)已相繼發(fā)現(xiàn)大中型砷金礦[1]。含砷金礦已成為金礦生產(chǎn)的重要資源，國內(nèi)有一些黃金冶煉企業(yè)將含砷金礦作為主要的生產(chǎn)原料。含砷的金礦石和精礦，由于其中的金與砷黃鐵礦緊密共生、金在礦物中呈細粒浸染狀等緣故而屬于難處理的原料，因此一般都需要進行預(yù)處理[2]。預(yù)處理的實質(zhì)就是通過物理或者化學(xué)方法，去除礦粉中的各種有害雜質(zhì)元素，使金的包裹體充分解離，達到提金浸出藥劑與金的充分接觸，從而提升金的浸出率。

對于這類難處理含砷金精礦的預(yù)處理工藝，目前研究得比較多的有焙燒氧化、加壓氧化、細菌氧化、化學(xué)預(yù)氧化等，其中焙燒氧化法研究和應(yīng)用最廣，工藝也較成熟[3-4]。但是即使是經(jīng)過焙燒法預(yù)處理的含砷精礦，由于容易出現(xiàn)礦物焙燒溫度過高的情況，導(dǎo)致金的二次包裹，影響浸出率，使得尾渣中通常還有5～20 g/t的金，造成資源浪費。有資料指出，當(dāng)?shù)V物中含砷 2%～3%時，采用一段焙燒，焙砂中金的浸出率僅為45%～50%[5]；而采用兩段焙燒可有效脫除金精礦中的砷，對提高金的回收率有更加明顯的效果。因此選擇合適的預(yù)處理工藝，最大程度地提高金的回收率是此類難處理金精礦的研究重點。

本文針對某含砷金精礦進行了有價金屬回收工藝研究，選用了兩種焙燒氧化預(yù)處理手段，以期最大程度地提高金的回收率，同時還對金精礦中的銅回收工藝進行研究。實驗獲得了較好的效果，可為其他含砷金精礦處理提供工藝參考。

1 實驗原料

實驗研究所用的含砷金精礦來自某高砷金礦企業(yè)，礦粉粒度較細(-75 μm占85%以上)，實驗前進行了烘干處理。其多元素分析結(jié)果見表1。

表1 含砷金精礦多元素分析結(jié)果 %

注：*單位為g/t。

從表1中可以看出，實驗原料含砷金精礦中含金34 g/t，含銀72.3 g/t，含砷3.54%，屬于高砷金精礦；此外還含有1.55%的銅，具有一定的回收價值；另外還含有0.32%的鉛和0.07%的鋅，基本不具備回收價值。

2 實驗原理及方法

本研究主要針對含砷金精礦進行預(yù)處理，預(yù)處理工藝步驟分為一段焙燒或兩段焙燒，焙燒后的焙砂進行酸浸回收其中的銅。預(yù)處理后的渣再進行氰化提金銀，以考察不同的預(yù)處理工藝對金浸出率的影響。

2.1 實驗原理

含砷金精礦中的砷主要附存在FeAsS中，另有一定量砷存在于FeS2[6]。采用一段焙燒工藝，精礦中的金屬硫化物被氧化生成金屬氧化物和二氧化硫，F(xiàn)eS2在較高氧化氣氛下反應(yīng)生成 Fe2O3，F(xiàn)e2O3則與砷迅速反應(yīng)，形成穩(wěn)定的鐵砷化合物，反應(yīng)原理如下：

4FeS2+11O2→2Fe2O3+8SO2

(1)

As2O3+Fe2O3+O2→2FeAsO4

(2)

采用一段焙燒處理含砷金精礦，由于砷生成不揮發(fā)的砷酸鹽留在焙砂中，不能完全脫砷，且鐵砷化合物會嚴重抑制金的浸出。兩段焙燒工藝，是將含砷金精礦先在一段爐缺氧條件下進行焙燒，F(xiàn)eS2生成Fe3O4，物料中的砷揮發(fā)；之后再進行二段氧化焙燒，使鐵充分氧化，金與緊密結(jié)合的硫化礦物和其他礦物分離，在氰化物浸出時獲得較高的浸出率[7]，反應(yīng)原理如下：

12FeAsS+29O2→6As2O3+4Fe3O4+12SO2

(3)

3FeS2+8O2→Fe3O4+6SO2

(4)

3FeS+5O2→Fe3O4+3SO2

(5)

2FeAsS+3FeS2→5FeS+As2S3

(6)

2As2S3+9O2→6SO2+As4O6

(7)

2.2 實驗方法

1)一段焙燒預(yù)處理。稱取一定量的含砷金精礦置于焙燒盤中，放入加熱至一定溫度的馬弗爐中，焙燒一段時間，焙燒結(jié)束后將焙燒盤取出，焙砂制樣分析。

2)兩段焙燒預(yù)處理。稱取一定量的含砷金精礦置于焙燒盤中，放入加熱至一定溫度(500 ℃、550 ℃、600 ℃)的馬弗爐中，低溫密閉焙燒一段時間，將馬弗爐溫度升高至設(shè)定溫度后(600 ℃、650 ℃、700 ℃)，再氧化焙燒一段時間，焙燒結(jié)束后將焙燒盤取出，焙砂制樣分析。

3)酸浸處理。將焙燒獲得的焙砂按照一定的液固比進行調(diào)漿，按照一定的酸度加入硫酸，升溫至指定溫度后，反應(yīng)一段時間，固液分離后渣樣送分析。

4)氰化浸出。將酸浸渣按液固比進行調(diào)漿，用碳酸鈉調(diào)節(jié)礦漿pH，待pH值穩(wěn)定后，加入氰化鈉，控制氰化鈉濃度，氰化浸出一段時間，過濾、洗滌、烘干，制樣送分析。

5)結(jié)果計算。以金的氰化浸出率為例，其余均按照渣中元素含量進行相應(yīng)的脫除率和浸出率的計算，金的氰化浸出率按下式進行計算。

ψ(Au)=(mAu原-mAu渣)/mAu原×100%

(8)

式中：ψ(Au)——金的氰化浸出率，%；

mAu原——原礦中金含量，g；

mAu渣——渣礦中金含量，g。

3 實驗結(jié)果與討論

3.1 一段焙燒實驗結(jié)果

實驗根據(jù)目前金精礦冶煉企業(yè)所采用焙燒制度進行焙燒實驗，焙燒主要是實現(xiàn)脫砷、脫硫以及銅礦物的硫酸化過程，一段焙燒和兩段焙燒實驗結(jié)果分別如圖1和圖2所示。

圖1 高砷金精礦一段焙燒實驗結(jié)果

圖2 高砷金精礦兩段焙燒實驗結(jié)果

1)從圖1中可以看出，對高砷金精礦進行一段焙燒，隨著焙燒溫度的升高，砷和硫的脫除率也隨之增加，硫的脫除率基本都在97%以上；當(dāng)焙燒溫度達到650 ℃時，砷的脫除率達到70%，進一步升高焙燒溫度，砷的脫除率增加并不明顯；當(dāng)焙燒溫度為750 ℃時，砷的脫除率達到72%，但焙砂中砷含量超過1.15%，脫砷效果較差。

2)從圖2中可以看出，隨著一段焙燒溫度的增加，砷的脫除率均增加明顯，硫的脫除率變化較慢，當(dāng)一段焙燒溫度為550 ℃時，砷的脫除率可達到80%以上，進一步增加一段焙燒時間，砷的脫除率可達90%以上；當(dāng)一段焙燒溫度為600 ℃、二段焙燒溫度為700 ℃時，砷的脫除率達到93%，此時焙砂中的砷含量為0.29%，脫砷效率較高。

3.2 酸浸實驗結(jié)果

將焙燒獲得的焙砂進行酸浸以回收其中的銅，按照液固比3∶1進行調(diào)漿，加入硫酸控制pH<0.5，升溫至75 ℃，浸出2 h后過濾洗滌濾渣，渣樣烘干后送樣分析。一段焙燒和兩段焙燒酸浸實驗結(jié)果分別如圖3和圖4所示。

圖3 一段焙燒焙砂酸浸實驗結(jié)果

圖4 兩段焙燒焙砂酸浸實驗結(jié)果

1)從圖3中可以看出，隨著一段焙燒溫度的升高，銅的浸出率呈升高趨勢，基本都達到了較好的浸出效果，但是當(dāng)焙燒溫度升高至750 ℃時，銅的浸出率稍有降低。

2)從圖4中可以看出，隨著焙燒溫度的升高，銅的浸出率有所增加，但是增加幅度有限，隨著焙燒溫度進一步升高，銅的浸出率稍有下降?？赡苁怯捎诒簾郎囟冗^高，造成了焙燒獲得的硫酸銅相分解導(dǎo)致，造成銅的浸出率有所降低。整體來說一段焙燒和兩段焙燒對銅的浸出率影響不明顯，銅都達到了較好的浸出效果，說明無論采用兩段還是一段焙燒工藝基本不影響銅的回收。

3.3 氰化浸出實驗結(jié)果

對一段焙燒和兩段焙燒酸浸后的酸浸渣進行氰化浸出以提取其中的貴金屬，實驗結(jié)果分別如圖5和圖6所示。

圖5 一段焙燒酸浸渣氰化浸出實驗結(jié)果

圖6 兩段焙燒酸浸渣氰化浸出實驗結(jié)果

1)從圖5中可以看出，一段焙燒酸浸處理后進行氰化浸出，金的浸出率普遍在80%左右，銀的浸出率在55%～60%，浸出率均較低，氰渣中的金還有6.9 g/t，銀36 g/t，一段焙燒酸浸處理后，金銀的回收率都偏低。

2)從圖6中可以看出，經(jīng)過兩段焙燒酸浸處理后，金的回收率可接近90%，普遍比一段焙燒酸浸的金的浸出率要高，氰渣中含金4.4 g/t，含銀32 g/t，說明經(jīng)過兩段焙燒處理后，能顯著提高金的浸出率，但銀的浸出率增加不明顯。

綜上所述，兩段焙燒預(yù)處理方法對含砷金精礦有價元素回收效果優(yōu)于一段焙燒，兩段焙燒氰化浸出工藝是處理含砷金精礦最有效的工藝方法之一。

4 結(jié)論

本文對比研究了一段焙燒與兩段焙燒兩種焙燒氧化預(yù)處理方式對含砷金精礦砷的脫除與有價金屬回收效果的影響，得出如下結(jié)論：

1)含砷金精礦兩段焙燒的脫砷效果要優(yōu)于一段焙燒。

2)對高砷金精礦一段焙燒和兩段焙燒獲得的焙砂進行酸浸提銅，結(jié)果表明銅的浸出率均較高，達到了93%以上，實現(xiàn)了銅的回收。

3)對一段焙燒和兩段焙燒獲得的焙砂經(jīng)酸浸提銅后，氰化浸出提金銀，發(fā)現(xiàn)兩段焙燒后氰化尾渣中的金浸出率明顯高于一段焙燒，金含量可由最初的34 g/t降至4.4 g/t，這說明兩段焙燒氰化浸出工藝是處理含砷金精礦最有效的工藝方法之一。