貴金屬金的選礦、提取及浸出工藝的研究

摘要：主要介紹了國內(nèi)貴金屬黃金選礦工藝（包括破碎、磨礦、重選、浮選等）的最新進(jìn)展、強(qiáng)化氰化浸出（包括氧化劑、氨氰和加溫加壓、新型設(shè)備強(qiáng)化浸出等）和堆浸工藝、非氰化提取金、難處理礦石的預(yù)處理技術(shù)。

一、黃金現(xiàn)代選礦技術(shù)(破碎、磨礦、重選、浮選等)的最新進(jìn)展

黃金選冶技術(shù)的研究和發(fā)展方向主要包括：對(duì)成熟的技術(shù)工藝進(jìn)行深入研究與改進(jìn)，研究開發(fā)新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備和新藥劑等。國內(nèi)外黃金選冶行業(yè)在理論研究、工藝技術(shù)、新設(shè)備、新藥劑的使用等方面近十幾年來取得了令人矚目的進(jìn)展。

破碎磨礦費(fèi)用約占選冶廠總成本的40％一60％。因此，如何提高破磨效率，降低能耗，減少成本，是促進(jìn)破碎磨礦技術(shù)向前發(fā)展的關(guān)鍵?！岸嗨樯倌ァ笔欠鬯楣こ填I(lǐng)域普遍公認(rèn)的節(jié)能降耗的重要途徑，國內(nèi)外黃金礦山破碎設(shè)備都朝著大破碎比、超細(xì)碎等方向發(fā)展，大多數(shù)選礦廠均降低了入磨粒度，不同程度地提高了球磨機(jī)的處理能力和磨礦效率。西澳大利亞研制出的Wescone破碎機(jī)破碎比更大，能取替典型的兩段磨礦回路中的第一段磨礦。德國Krupp—polysius和KHD Humboldt公司研制的高壓輥磨機(jī)，不僅破碎比高，所需功率比旋轉(zhuǎn)磨機(jī)低，能達(dá)到更好的解離效果。近幾年，振動(dòng)磨礦機(jī)(有效沖擊能達(dá)到磨機(jī)容積的50—60％)。、Krupp Polysius雙向旋轉(zhuǎn)球磨機(jī)(工作效率可達(dá)99．5％)、中心驅(qū)動(dòng)智能節(jié)能磨機(jī)、立式磨機(jī)、塔式磨機(jī)舊1等相繼研制成功，獲得了很好的效果。

重選是砂金礦石的傳統(tǒng)選礦方法，也是目前含有游離金、品位極低的物料進(jìn)行粗選的唯一方法。例如，賴切特多層圓錐選礦機(jī)和螺旋選礦機(jī)，前者已在南非和澳大利亞的一些選廠成功應(yīng)用，最具代表性的是加拿大Lee Mar工業(yè)公司研制開發(fā)的尼爾森選礦機(jī)(Knelson)，與其它設(shè)備相比，對(duì)幾微米的粒級(jí)來說，能夠獲得更高的金回收率，生產(chǎn)能力為40t／h，寓集比可達(dá)1 000。津巴布韋一礦山使用該設(shè)備后，氰化尾渣中可溶金的含量從o．25 g／t降至0．12 g／t。

浮選新藥劑主要研究高效、低用量、低成本、無毒或者少毒混合藥劑”。例如，俄羅斯采用N-N一二乙基氰乙基二硫代氨基甲酸鹽新藥劑代替黃藥浮選輝銅礦和金，大幅度減少了黃鐵礦抑制劑的用量。法國采用鉀黃藥和巰基苯并噻唑浮選含金毒砂礦石，金精礦品位得到提高。Nagarai采用烷基(c8一lO)異羥肟基丙基鈉黃藥和二硫代磷酸鹽組合做捕收劑從礦石巾回收金，金回收率提高了8．4％。利用烯丙基硫代氨基酯與二硫代磷酸鹽組合，回收鉑族金屬和金，貴金屬回收率從單一用藥的75．93％一82．65％提高到88．49％。氰胺公司采用黑藥和N一烯丙基一0一異丁基硫代氨基甲酸酯混合物浮選金銀和鉑族金屬。采用2一巰基苯并噻唑與黃藥混用(3：1)，可顯著提高毒砂和金的回收率。用二甲酚基一硫代磷酸鹽浮選硫化礦，可提高伴生金、銀的回收率。在酸性條件下、高錳酸鉀為氧化劑時(shí)，采用氧化礦捕收劑十二烷基磺酸鈉，從黃鐵礦和毒砂的混合精礦中浮選含金毒砂，效果良好；在中性介質(zhì)中．使用組合抑制劑氯化鈣和腐植酸鈉成功抑制了被Cu2+舌化的鐵閃鋅礦和磁黃鐵礦。

近些年來，在浮選技術(shù)和聯(lián)合工藝方面也有一定的發(fā)展。例如，采用電位控制硫化礦和貴金屬的浮選，用氮?dú)獯婵諝饪梢詼?zhǔn)確控制礦漿電位。金礦物浮選時(shí)，鐵硫化礦物和砷礦物都能得到較好的抑制。又例如，在碳酸鈉介質(zhì)中，充入空氣，可有效提高砷黃鐵礦的可浮性；高強(qiáng)度調(diào)漿能夠使細(xì)粒金的回收率大約提高24％，浮選速率至少加快2—3倍，使金精礦品位提高50％；銅、硫分離時(shí)，往礦漿中充氣5～30 min，在石灰介質(zhì)中，利用空氣中的氧抑制黃鐵礦。

二、強(qiáng)化氰化浸出過程的國內(nèi)外研究概況

2．1 氧化劑強(qiáng)化浸出過程

一般的浸出過程(例如氰化物浸金、硫脲浸金、琉酸浸銅、濕法冶鋅等)中，氧化劑起著重要的作用。在炭漿法與炭浸法提金工藝中．最佳的氰氧比約為lO．5 NaCN：1．0 ，而浸出過程中往往缺少氧氣或者氧化劑，因此，具有代表性的強(qiáng)化浸出工藝過程的方法是在浸出過程中使用或者添加氧化劑，例如，過氧化物、次氯酸鈉、鉛鹽等。71。由此，延伸出加氧炭浸工藝和加氧樹脂浸工藝。氧化劑能有效地提高金、銀的浸出率，特別是對(duì)礦石中含耗氰化物的硫化物礦石效果更加顯著．氧化劑可以大大加快浸出速度、縮短浸出周期、降低氰化物用量、提高浸出指標(biāo)。

南非一金礦采用雙氧水助浸，浸出6 h，達(dá)到原工藝浸出24h所能達(dá)到的浸出率，而且浸渣中金含景從1．1 g／t下降到0．3 g／t，金浸出率達(dá)73％，提高12％。我們?cè)趪鴥?nèi)外首次提出“供氧體”這一概念和供氧體理論觀點(diǎn)，并首次成功地應(yīng)用于國內(nèi)企業(yè)的生產(chǎn)，這個(gè)理淪觀點(diǎn)與新技術(shù)對(duì)黃金行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步起到了一定的技術(shù)支撐和促進(jìn)作用。例如，“提高內(nèi)蒙撰山子金礦金浸出率的研究”課題就是成功地應(yīng)用這一理論的代表，它使該礦金的浸出率提高6．8％，劇毒氰化物用量減少23．17％，截止2000年9月已創(chuàng)利潤669萬多元。此外，我們還負(fù)責(zé)采用供氧體技術(shù)提高山東新城金礦、阿希金礦等企業(yè)的生產(chǎn)指標(biāo)，結(jié)果金的浸出率都提高2％一8％、劇毒氰化物用量減少10％一20％。該技術(shù)被國家黃金局主持的鑒定會(huì)議鑒定為國內(nèi)領(lǐng)先水平，部分成果為國際領(lǐng)先，獲得了2001年度云南省科委科技進(jìn)步獎(jiǎng)，已經(jīng)為企業(yè)創(chuàng)造了2000多萬元的經(jīng)濟(jì)效益，其環(huán)境效益和社會(huì)效益也十分明顯。

2．2氨氰和加溫加壓強(qiáng)化浸出工藝

氨氰浸金工藝?yán)?是在氰化時(shí)加入氨，使其在形成Au(cN)f的同時(shí)，生成銅氨配離子cu(NH3)n或者Cu(NH。)。2+等．從而有利于金的浸出和銅沉淀形成，減少氰化物的無益消耗。：某金礦采用氨氰浸金技術(shù)處理含銅金礦石(含銅0．35％)，在氰化鈉用量降低的情況下，金回收率提高6．38％，Cu+和氨達(dá)到一適當(dāng)比例時(shí)，金的浸出速率明顯提高，表明這一過程符合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的規(guī)律。金在加溫加壓條件下，能迅速溶解，浸出時(shí)間僅15—30 min，金的浸出率高，可處理復(fù)雜的含金礦石和難浸礦石，減少氧和氰化物的損耗。

2．3新型浸出設(shè)備強(qiáng)化浸出過程

浸出槽有機(jī)械攪拌槽和空氣攪拌槽，氰化廠一般采用機(jī)械攪拌槽，而且采用雙葉輪攪拌槽以及大直徑低速葉輪攪拌槽，以提高礦漿混合效率。例如，塔式磨浸機(jī)邊磨邊浸，強(qiáng)化氰化浸出效果，縮短浸出時(shí)問，金浸出率提高了8％，氰化尾渣金品位降至(0．2～0．3)g／t．平均降低了O．2 g／t。英國DaDr Mckee炭漿槽，與普通炭漿槽相比，體積減少80％，炭濃度從259／L提高到1259／L，每級(jí)礦漿停留時(shí)間從60 rain減少到10一12 min，而且廠房高度降低，生產(chǎn)成本低，電耗少，易于清洗和維修。

三、強(qiáng)化堆浸工藝的研究與實(shí)踐

堆浸是最便宜、方便、投資省的提金工藝。目前，堆浸技術(shù)向縱深化方向發(fā)展，在堆浸工藝研究、工程設(shè)計(jì)、施工設(shè)計(jì)、生產(chǎn)控制、環(huán)保措施、經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)等方面都積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。國際上較大型的堆浸廠有秘魯?shù)腨anncocha金屬堆浸廠和美國內(nèi)華達(dá)州的Round Mountain礦堆浸廠。我國最大的堆浸廠是福建紫金山金礦，年處理礦石260萬t，人浸礦石品位(1．4—1．7)g／t，浸出率70％。

通過制粒技術(shù)，使?jié)B透性差、含泥質(zhì)多的礦石及尾礦能夠進(jìn)行堆浸提金。制粒過程中使用一種輔助劑．可獲得高質(zhì)量的制粒。一般采用建筑石膏、結(jié)晶蘇打、波特蘭水泥和石灰等作為粘結(jié)劑，碳酸鈉不適宜作粘結(jié)劑組分，建筑石膏作為粘結(jié)劑時(shí)，其工藝指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較好¨1|。在噴淋方式上．采用浸沒式加熱器加熱溶液，可以在一30一一450C的氣候條件下仍能正常生產(chǎn)；為了解決碳酸鈣結(jié)垢，采用氫氧化鈉代替石灰調(diào)節(jié)pH值。對(duì)氰化液加溫，溫度控制在20～80℃之問，比在12℃條件下，金的浸出速度加快l倍，金浸出率提高了7．87％。采用中間浸出工藝可以提高堆浸指標(biāo)、降低氰化物用量．提高金回收率。

微生物氧化堆浸，金浸出率從未生物氧化前的零提高到50％以上。礦石直接氰化堆浸60 d，金的回收率為43．4％、銀為18．6％。采用微生物顱氧化，堆浸60d，可以提高礦石中貴金屬的回收率．金回收率為68．4％、銀為26．3％。童雄等人開發(fā)出了一種強(qiáng)化堆浸過程的新技術(shù)，可以縮短堆浸和攪拌浸出的周期(或者時(shí)間)，降低生產(chǎn)成本，提高金和銀的浸出指標(biāo)，而且該技術(shù)應(yīng)用方便、價(jià)格非常便宜，可以比較方便的提供氧源，在某種程度上可以消除雨季、有害雜質(zhì)、泥質(zhì)物的不利影響。該技術(shù)被國家黃金局主持的鑒定會(huì)議鑒定為國內(nèi)領(lǐng)先水平、部分成果為國際領(lǐng)先，已經(jīng)成功地應(yīng)用于內(nèi)蒙、山東、新疆等地的國內(nèi)企業(yè)．對(duì)黃金行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步起到了一定的技術(shù)支撐和促進(jìn)作用。

四、非氰化法提金工藝研究與實(shí)踐

氰化物法是提取金銀礦石和物料的最常見和最穩(wěn)定的方法。但是，也存在著浸出時(shí)問(浸出周期)長(堆浸l周至1年、攪拌浸出為24—72 h)，對(duì)有機(jī)碳、銻、砷、銅、鋅等有害元素相當(dāng)敏感，從而引起金、銀浸出率的顯著降低、生產(chǎn)成本大幅度提高，特別是．該法氰化物有劇毒，對(duì)環(huán)境危害相當(dāng)大。因此．如何提高金、銀浸出率、降低成本、找到替代劇毒氰化物的無毒或毒性較小的新技術(shù)和新工藝是一個(gè)重要的研究課題。：非氰化法浸出劑有硫脲、氧氣、溴、碘、氨、硫代硫酸鹽、硫代氰酸鹽、石硫合劑等。

(I)硫脲法。該法在酸性條件下，溶金速度快、無毒性、選擇性比氰化物好、剝‘賤金屬雜質(zhì)不敏感，在處理一些含金物料，例如陽極泥、含金鈾礦酸浸渣和硫酸燒渣等有一定的優(yōu)越性，但藥劑耗量高、浸出設(shè)備易腐蝕、缺乏從硫脲溶液中回收金的有效方法。1997年有人發(fā)現(xiàn)亞硫酸鈉能夠在一定程度上抑制堿性硫脲的不可逆分解，促進(jìn)金的溶解，可以實(shí)現(xiàn)從含金廢料中選擇性溶金；認(rèn)為硅酸鈉是堿性硫脲提金的高效穩(wěn)定劑。王云燕等采用堿性硫脲法提金，發(fā)現(xiàn)硅酸鈉的加入提高了金的溶解電流，對(duì)金的溶解具有明顯的促進(jìn)作用，而且具有一定的選擇性。

(2)鹵素及其鹵鹽法。該法所采用的試劑主要是氯、澳、碘、氯鹽、碘化物、溴化物等．例如，氯氣、次氯酸鹽、氯酸鹽、K試劑、Geobrom3400、Bio—D試劑等氧化劑。氯在浸出過程中既作為氧化劑，又作為絡(luò)合劑生成AuCl3，鹵離子是Au+和Au2+的強(qiáng)配位體。氯化浸出法適合于處理含砷碳質(zhì)物金礦石、銻燒渣、重選金精礦、含砷黃鐵礦金礦石等。溴化法是替代氰化法提金的最有前途的浸出工藝之一，其優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，浸出率高，浸出速度快，無毒，無腐蝕，藥劑可循環(huán)使用，從貴液中回收金方便等。困外研究碘化物法較多，使用碘一碘化物溶液浸出，可以獲得比氰化物法更高的金浸出率，從碘一碘化物溶液中直接電積金也是可能的。

(3)腈化物法。該法采用丙二腈(又稱?；杈?、氰基乙酰胺和乙腈三種腈化物提取金。在處理碳質(zhì)金礦石時(shí)，腈化物法金浸出率遠(yuǎn)高于氰化法；在處理氧化礦石和硫化礦石時(shí)，其金浸出率與氰化物浸出?樣有效，但是．其價(jià)格較高。

(4)生物制劑法。即微生物能夠浸出金，它與微生物細(xì)胞成分蛋白質(zhì)、微生物的代謝產(chǎn)物氨基酸(甘氨酸、組氨酸、天冬氨酸等)有關(guān)ⅢJ。蛋白質(zhì)和金形成帶負(fù)電的復(fù)合物，這種復(fù)合物通過氨基酸基團(tuán)的氮原子連接，生成穩(wěn)定的金絡(luò)合物。

(5)煤金團(tuán)聚法。該法是利用浮選藥劑改善金顆粒表面的疏水性特征．通過攪拌過程中的碰撞作用，使疏水的金粒進(jìn)入團(tuán)聚體中。，載金團(tuán)聚體經(jīng)過次循環(huán)、富集和灰化，所得焙灰經(jīng)過熔煉或者其他方法處理得到成品金。

(6)多硫化物法和石硫合劑法。該法采用硫磺和石灰反應(yīng)生成的試劑浸出金銀，它們對(duì)金離子有很強(qiáng)的絡(luò)合能力，在合適的氧化荊(例如高錳酸鉀等)配合下，或者借助于多硫離子自身的歧化，能夠有效的溶解金、銀。

五、難處理金礦石的預(yù)處理工藝研究與實(shí)踐

目前，世界黃金的總產(chǎn)量已有1／3左右是產(chǎn)自于難浸金礦，因此，難選冶技術(shù)的研究與開發(fā)一直被美國、南非、澳大利亞、加拿大等國所重視，目前所應(yīng)用的預(yù)處理工藝基本上是由國國開發(fā)研究并率先在工業(yè)中加以利用的。這些工藝的開發(fā)應(yīng)用，也使圍外大部分已探明的難處理資源基本E都能得到經(jīng)濟(jì)合理、安全環(huán)保的開發(fā)利用。

目前，已經(jīng)開發(fā)應(yīng)用或正在研究的預(yù)處理技術(shù)有焙燒工藝、加壓氧化工藝、細(xì)菌氧化工藝、化學(xué)氧化工藝(例如硝酸氧化法、硫酸法、氯化法、次氯酸鹽法、堿法等)等。從國外預(yù)處理工藝的發(fā)展趨勢和應(yīng)用程度分析，焙燒氧化、加壓氧化工藝和細(xì)菌氧化這三種預(yù)處理工藝將會(huì)成為未來難處理金礦的基本工藝技術(shù)。

(1)焙燒法。早期的焙燒工藝使用多膛爐焙燒、回轉(zhuǎn)窯焙燒、馬弗爐焙燒，近十幾年來又研究開發(fā)兩段沸騰焙燒和原礦循環(huán)沸騰爐焙燒。世界各地新建焙燒氧化廠十多座，有代表性的應(yīng)用礦山有美國的Jerritt Canyou和Big Spring以及南非的NewConsoi等金礦。焙燒工藝的優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)性相對(duì)較強(qiáng)(可處理含碳質(zhì)的難浸金礦)，操作費(fèi)用相對(duì)較低，當(dāng)含硫80％以上時(shí)，很容易自燃進(jìn)行，并且當(dāng)?shù)V石t1-I含銅時(shí)，可綜合回收銅。其缺點(diǎn)是對(duì)操作參數(shù)和給料成分變化比較敏感，容易造成過燒或者欠燒，久燒時(shí)礦石中的硫和砷礦物分解不充分，過燒時(shí)焙砂}l：現(xiàn)局部燒死、焙砂的孑L隙形成二次包裹，導(dǎo)致金的浸出率下降。，再者焙燒會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的大氣污染與環(huán)境污染。此外，與之相配套的煙氣治理成本較高。因此，該工藝將會(huì)受到濕法預(yù)處理工藝的挑戰(zhàn)。最近幾年國外正在研究熱解(氧化焙燒)法、閃速焙燒法和微波焙燒法等更加有效的焙燒技術(shù)，但是，日前還處于試驗(yàn)研究階段。

(2)熱壓氧化法。熱壓氧化法在拉美國家被認(rèn)為是最有效的頂處理工藝，它分為酸性熱壓氧化和堿性熱壓氧化兩種。前者適用于碳酸鹽含量高、硫化物含量低(<20％)的難處理金礦石。因fni，相比較而青，酸性熱壓氧化工藝的應(yīng)用較為廣泛，它是基1二在高溫高壓下．黃鐵礦、毒砂等硫化礦物與氧發(fā)生反應(yīng)，使礦物結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，在酸性介質(zhì)和高溫、高壓下，使被包裹的金暴露出來，達(dá)到氰化浸金的目的。1985年，美國麥克勞林提金廠首次應(yīng)用酸性熱壓氧化預(yù)處理工藝以來，美國、加拿大、巴西和巴布新加坡等國家先后建立了近1 0座應(yīng)用該工藝的提會(huì)廠．這些提金廠大多數(shù)為日處理1 000 t以上的大捌原礦熱壓氧化工藝。例如，美國的Gold StrikeGetehell，該工藝對(duì)難處理金精礦也是比較有效的。巴西的Sao Renton、希臘的OlypiaS、巴布皿新幾內(nèi)亞的Porgora和加拿大的Campbell金礦則是處理金精礦的代表。熱壓氧化工藝的優(yōu)點(diǎn)在于黃鐵礦和毒砂的氧化產(chǎn)物都是可溶的。因此．無論金顆粒多么細(xì)都會(huì)被解離，因而金的回收率較高，許多難處理金精礦經(jīng)加壓浸出后，浸出率高達(dá)98％以上，同時(shí)該工藝可以直接處理原礦，這對(duì)于不易浮選富集的金礦石而言更加有效

?(3)微生物氧化法。微生物氧化預(yù)處理技術(shù)是利用微生物的作用，將包裹在硫化礦物中的金顆粒暴露出來，從而為下一步的提取創(chuàng)造條件心6。。國外的研究與實(shí)踐進(jìn)行的比較好，國內(nèi)近些年研究也較多，2000年底，在煙臺(tái)黃金冶煉廠建成了13處理50 t的細(xì)菌氧化提金廠；萊州黃金冶煉廠引進(jìn)澳大利亞技術(shù)，也建成了細(xì)菌氧化提金廠。我們?cè)诘推肺?、難處理銅礦、金礦和金精礦、鎳礦石、鋅礦石和鋅精礦等也進(jìn)行了很好的研究工作，取得了滿意的技術(shù)指標(biāo)；我們的優(yōu)良菌種已經(jīng)被-一·磐著名的企業(yè)、科研單位和高校采用，都取得了預(yù)期的理想指標(biāo)。某低品位、高鎂、高鐵鎳礦石的微生物浸出，氧化浸出4個(gè)月．鎳的浸出率達(dá)到60％，在成本相當(dāng)?shù)那闆r下，比常規(guī)細(xì)菌浸出率高5％一8％。

(4)化學(xué)氧化法。電化學(xué)氧化法是利用電極反應(yīng)氧化黃鐵礦或砷黃鐵礦，使礦物生成砷酸鐵和硫酸鐵，從而解離金。硝酸氧化法有兩種工藝，即Redox和Nitrox法。水氯化或者次氯酸鹽氧化是碳質(zhì)難處理金礦石的有效處理方法，對(duì)卡林型碳質(zhì)金礦石用次氯酸鈉預(yù)處理后，金的氰化浸出率由不經(jīng)預(yù)處理直接氰化時(shí)的6％一32％提高到90％以一卜。云南鎮(zhèn)源冬瓜林金礦浮選精礦進(jìn)行超細(xì)磨、堿浸預(yù)處理后．金的氰化浸出率超過78％。硫酸要有效地氧化砷黃鐵礦、實(shí)現(xiàn)金的單體解離，其適宜的分解條件為：硫酸與礦粉質(zhì)量比為3，反應(yīng)溫度240—2600C，分解時(shí)間2～3 h。

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