金礦堆浸工藝十大問題剖析
本文闡述了低品位金礦石堆浸工藝中影響金的回收率的因素，并逐個進行剖析，力求尋找出金礦堆浸的最佳工藝條件，充分利用低品位金礦資源，增加礦山的經濟效益。
0概述
隨著黃金選冶技術的發(fā)展，對低品位金礦的開發(fā)利用日益引起人們的重視。堆浸提金工藝已成為處理低品位含金氧化礦石的有效方法。因其投資和生產費用均低于氰化法，用于處理低品位含金氧化礦石、廢石堆及丟棄的含金尾礦等均有顯著經濟效益，故堆浸工藝在黃金生產中廣為推廣。國內外均有不少成功的范例。美國是采用堆浸提金工藝處理低品位含金氧化礦石最早且收益最好的國家之一。據統(tǒng)計，目前堆浸礦山，金的年產量已達到100t，占美國黃金總產量的35%以上。
津巴布韋有350多個尾礦處理廠，大部分都是采用堆浸和滲濾浸出工藝。生產證明，按當時金價98.6元/g計算，即使尾礦含金品位低至0.5g/t，只要堆場生產能力達到1.5萬t/堆以上，礦山就能盈利。
我國采用堆浸工藝起步較晚，80年代初才開始用于工業(yè)生產。目前河南、河北、陜西、云南、貴州、內蒙古、吉林、遼寧、湖南、新疆等省相繼用該工藝處理低品位金礦石，據不完全統(tǒng)計，僅河南省從1982年至1993年就堆浸了100多萬t礦石，生產規(guī)模也從每堆幾百t到幾千t，甚至萬t以上。堆浸的含金礦石類型有:石英脈、蝕變
巖、角礫巖、斑巖、硅化碳酸鹽、鐵帽及熱液變質巖等類型的氧化礦石。1988年陜西雙王金礦(角礫巖型)進行了萬t堆浸工業(yè)試驗,1988～
1992年新疆薩爾布拉克金礦(砂礫巖型)做了10萬t堆浸工業(yè)試驗、哈巴河縣賽都金礦(石英脈型及破碎蝕變巖型)進行了2萬t制粒堆浸工業(yè)試驗，均取得較好效果。當前，我國堆浸礦山的生產指標為:浸出率平均65～70%，總回收率60%～65%，成本55～68元/t礦。
堆浸法雖具有工藝簡單、流程不復雜、基建投資少、操作容易、成本低和見效快的優(yōu)點，但影響該工藝的生產指標及經濟效益的因素是很多的，若處理不好仍有虧損的可能。現(xiàn)就影響黃金堆浸工藝的十大問題剖析如下：
1、礦石結構及其物理化學性質
就一般而言，礦石結構疏松，裂隙發(fā)育者，則其滲透性都較好，有利于氰化物溶液對礦石內部的滲透和擴散，使金得到充分的溶解，因此，其浸出速度較快。如湖南新邵縣高家坳金礦屬泥質砂巖型，礦石滲透性良好，對該礦作生產調試時，曾進行過測試，當噴淋浸出后第二天取樣化驗，結果貴液含金濃度為4g/m³以上，已超過吸附要求(吸附要求貴液濃度> 1.0g/m³)。反之，如果礦石結構致密或含粘土較高，則不利于浸出，不但浸出速度慢，而且浸出率也較低。如河南靈寶樊岔金礦為含金石英脈型，該礦于1988年進行過7萬t級堆浸工業(yè)試驗，終因礦石致密，滲透性差，浸出率低(40%左右)而失敗。由此可見，礦石結構對堆浸影響極大。
如礦石中含有炭質物料，將會妨礙溶液進入被其包裹的礦石顆粒中，從而嚴重地阻礙金的溶解，并且具有活性的炭能吸附已溶金，致使金隨尾礦流失。
礦石中如含有銅、鉛、鋅、砷、鐵等非貴金屬的化合物，也影響金的溶解、如用鋅置換貴液，則其效果較差，且會增加氰化物的消耗。
另外，如果氰化溶液中的硫離子濃度達到5× 10^－7，則會降低金的溶解速度，黃藥和二硫代磷酸鹽等浮選劑也會降低金的溶解速度。
金顆粒大小與其溶解速度有關，不同粒度的金顆粒在0.12%氰化鈉溶液中的溶解時間見表l。
2、礦石粒度
礦石粒度的大小對浸出率的影響很大，一般而言，粒度愈小，則所需浸出時間愈短，而浸出率也愈高，如圖1和圖2所示。
但在生產實踐中，若細粒級含量過多(指－0.074mm含量超過35%以上)，則會影響浸出率(一般降低3～5%左右)。這是因為細粒級過多會使礦堆表面結板而形成溝流、影響溶液滲透之故。
從圖2中8mm粒度的曲線可以看出，靈湖石英脈摩棱巖型含金礦石，金的浸出率為41.1%,樊岔石英脈型為52.7%，河南毛塘斑巖型金礦為62.8%,湖北大冶鐵帽型金礦為73%，上管蝕變巖金礦地表氧化礦為91.4%?？梢姡V石粒度外，礦石類型也是影響金浸出率的重要因素之一。
3、原礦中粘土含量
原礦中粘土含量的多少對浸出有明顯的影響。研究證明，當粘土被氰化溶液潤濕以后，體積會膨脹。其體積增大率達２５～30%。這將
導致礦堆孔隙度及溶液滲透速度的降低。如圖3所示，當粘土含量從15%增加到60%時，溶液的滲透速度從25cm/d降到0.4cm/d，而浸出時間則從15d增至125d。
對粘土含量高的礦石而言，溶液滲透速度隨浸出時間的變化而變化，如圖4所示。當浸出第10d時，溶液滲透速度達到最大值6L/t礦·d。其后則由于粘土礦物的膨脹，而礦堆孔隙度降低，故溶液滲透速度減至3.5～4L/t礦·d。
4 pH值
在浸出過程中，氰化溶液必須保持一定的堿度，以防止氰化物分解。因此，pH值要控制在9.5～11之間，如果過高，則金的溶解速度會相應地降低，如湖南高家坳金礦，1993年生產期間，由于筑堆時對石灰用量控制不嚴，pH值達12以上，致使礦石表面形成一層薄膜，從而影響了金的溶解速度，延長了浸出時間。
pH值對金溶解速度的影響如圖5所示。從圖中可以看出，用石灰做保護堿，當pH> 11.5時，對金的溶解有明顯的抑制作用。這是由于在高pH值時，在礦石表面生成過氧化鈣薄膜而阻止其與氰化物反應之故。
5、氰化物濃度
金銀溶解速度與氰化物濃度的關系如圖6所示。
從圖中可以看出，當氰化物濃度在0.05%以下時，金、銀的溶解速度隨著氰化物濃度的增大而直線上升，若繼續(xù)提高濃度則金、銀的溶解度僅緩慢上升而已，直至氰化物濃度增大到0.1%時為止。當濃度超過0.1%以上時，金、銀的溶解速度便逐漸下降。因此，在實際生產中必須注意到，并非氰化物濃度愈高，金、銀的溶解速度愈快。而金、銀在低濃度氰化物溶液中其溶解速度較快的原因，是氧在其中的溶解速度及其在稀溶液中擴散速度均較大所致。氧在低濃度氰化物溶液中的溶解度幾乎是恒定不變的，所以，用低濃度氰化物溶液浸出礦石時，金、銀的溶解速度均很大，但各種非金屬礦的溶解度卻很小，這樣，氰化物的消耗量可以減少到最低限度。湖南高家坳金礦堆浸廠進行生產調試時，采用低濃度氰化溶液噴淋浸出。結果證明，在低濃度溶液中((0.03%～0.08%)金溶解速度較快，噴淋后第二天貴液含金濃度便達到吸附要求。不但速度快，而且大大地降低氰化物的用量，據計算，處理一噸原礦消耗氰化鈉僅135g/t（廣西鑫寶礦業(yè)龍?zhí)两鸬V為100g/t左右），用量為國內同類型堆浸礦山的1/3～1/4，低于國外的先進水平。
關于氰化物濃度與金的溶解速度的關系問題，筆者認為:當氰化物濃度低時，金的溶解速度只取決于氰化物溶液的濃度。反之，當氰化物濃度高時，金溶解速度與氰化物濃度無關，而取決于氧的濃度。在不同氰化物濃度下，金的浸出率隨時間長短而變化，即如果要求達到同樣的浸出率，低濃度時所需時間可能長些，如圖7所示。當氰化物濃度為0.025%時，達到80%的浸出率需要25d，而氰化物濃度為0.1%時，要達到上述的浸出率只需5d。所以，在實際生產中必須全面權衡氰化物消耗量、浸出時間和成本等諸方面相關因素統(tǒng)一考慮。
根據堆浸生產經驗，當處理金礦時，氰化物濃度應控制在0.03～0.08%的范圍內，銀為0.1%～0.15%。
6、礦堆高度
礦堆高度取決于礦石的性質，一般滲透性好的礦石，礦堆可以高一些，否則反之。目前我國堆浸礦山平均高為2～4m，國外為4～8m，但隨著筑堆設備的改造和更新，堆高己達10～18m。美國已對一個61m高的礦堆進行了試驗，這表明對某些礦石適于筑高堆浸出。礦堆究竟多高才合適，可通過試驗來確定。生產實踐表明，礦堆太高會影響其下部礦石的供氧量及滲透性，從而會降低浸出率。
礦堆高度直接影響成本，但隨著礦堆的增高，底墊費用及管理費也相應的減少。實驗室柱浸試驗數(shù)據表明，礦柱高度增加，將會導致浸出率的降低。堆高從6.1 m增至18.3m，堆浸費用可降低3～3.5元/t礦，但浸出率也將降低5%左右。兩者熟優(yōu)，礦山可進行核算。
為了減少生產費用，筆者建議采用階梯式堆浸法較為合理。我國吳家林金礦曾用于生產獲得了成功。該法就是充分利用地形的自然坡度修建堆場，如圖8所示。即第一堆噴淋浸出結束后不必卸堆，可在原堆的基礎上繼續(xù)堆礦，只要底墊不破，可連續(xù)堆3～5層，堆高可達15～25m。
7、噴淋強度
實踐表明：適當增大噴淋強度，可以縮短浸出時間，提高浸出率，見圖9。同時加強了溶液與礦石之間的相對運動，起到強化擴散作用。
我國堆浸礦山的噴淋強度為8～12L/m²·h，國外為10～20L/m²·h。噴淋強度大，雖然具有一定優(yōu)點，但由于氰化溶液與空氣接觸機會增多，而氰化物的氧化、損失也隨之增加。故噴淋強度過高對生產是不利的。
噴淋強度對貴液濃度(含金品位)的影響如圖10所示。當噴淋強度大于11.5L/m²·h時，貴液濃度明顯下降。隨著噴淋強度的增高，金濃度與雜質總濃度比(C_AU/ΣC雜質)則減少，見表2。
8、浸出時間
浸出率隨浸出時間的延長而增加。浸出周期的長短與金的嵌布特性、礦石粒度及滲透性有關。軟高嶺土礦(I、Ⅱ)和軟石灰、片巖(I、Ⅱ)的金浸出率與浸出時間的關系如圖11所示。從圖11中可知，軟石灰、片巖的滲透性良好，故浸出速度快、時間短，浸出率高。現(xiàn)場堆浸的時間通常為實驗室柱浸試驗時間的3～6倍。
根據1993年對湖南高家坳金礦堆浸進行測定結果表明:浸出第10d,浸出液含金占最終浸出總金量的35％，第15d占50%以上，至第20d達最高峰，占最終浸出金量的90%。這時由大部分的金已被浸出，故20d以后浸出液含金量開始趨于平緩狀態(tài)，見圖12。生產證明，如原礦中金品位為2.0～3.5g/t，規(guī)模5000～7000t/堆，堆 高為3.5～4. 5m，則浸出時間30～35d即可完成(不包括筑堆、洗礦和卸堆)。
9溶液中的氧
巴爾斯基等人用氮、氧及其混合氣體于0.1%氰化鈉溶液中，在不同氧濃度的情況下，測定金的溶解速度見表3。從表中可以看出，金的溶解速度隨氧濃度的增高而加快。
氧在水中的溶解度隨溫度和液面上氧分壓的變化而變化，主要取決于所處海拔標高下當?shù)氐拇髿鈼l件，水中的氧濃度最大在5～l０mg/L的范圍內。
含金礦石在進行堆浸氰化時，其他礦物和有機物等同樣要消耗溶液中的溶解氧。因此，在氰化過程中，氧的總消耗量通常會超過反應時理論上所需氧量的幾百倍，甚至上千倍。所以，在堆浸過程中，適當?shù)匮a充氧是有利的。
礦堆鼓氣浸出試驗結果如表4。從表中可知，向礦堆鼓入空氣，可提高金的溶解速度。溶液中的不必飽和，而浸出時間明顯縮短。鼓氣后浸出時間由45d降到32d。
10、溫度
金在氰化物溶液中的溶解速度，隨著溫度的升高而加快，在85℃時為最大。當溫度低于10℃時，金溶解速度將大大地減慢。
升高溫度，能加速氰化反應，提高金的浸出率。堆浸是在自然環(huán)境的氣溫下進行的，為了在冬季繼續(xù)進行浸出，適當?shù)靥岣呓鲆旱臏囟仁怯欣摹f用加熱器對溶液加溫在技術、經濟上是可行的。因此，設有溶液加溫系的堆浸礦山，即使在－10℃的氣溫下仍能進行噴淋浸出，故加溫浸出很適用于我國東北和西北地區(qū)的堆浸。注：因上不了圖片，大家將就下吧！