劉振楠

（湖南有色金屬研究院，湖南長沙 410100）

某地浮選難處理金礦提金工藝探索試驗(yàn)研究

劉振楠

（湖南有色金屬研究院，湖南長沙 410100）

以浮選難處理金礦產(chǎn)焙砂為原料，試驗(yàn)氰化工藝提金效率可達(dá)55%，硫脲法提金效率可達(dá)60.34%，均較低。而試驗(yàn)氯化工藝時(shí)，研究出當(dāng)鹽酸加入量1.3倍（焙砂Fe理論耗量倍數(shù)）、氯化鈉加入量90 g／L、氯酸鈉加入量為礦樣量的10%，浸出時(shí)間6 h和浸出溫度85℃時(shí)的浸金效率最佳可達(dá)87%。通過對氯化提金工藝進(jìn)行簡單熱力學(xué)分析，得出增加鹽酸和氯化鈉的含量有利于氯酸鈉浸金。

金礦；氯酸鈉；氯化；浸金

自然界多數(shù)金呈單質(zhì)自然金產(chǎn)出，少數(shù)呈碲金礦、碲金銀礦、針碲金銀礦、葉碲金礦等產(chǎn)出。在有色重金屬礦床中，金礦物常與硫化物和碲、砷化礦物共生，具有綜合回收的價(jià)值，通常在冶煉前需進(jìn)行預(yù)處理［1］。工藝有浮選分離法、無污染焙燒技術(shù)、加壓氧化分解法、化學(xué)氧化分解法以及微生物氧化分解法?，F(xiàn)在國內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)中前兩種方法應(yīng)用較普遍，后面的幾種方法國內(nèi)的科研機(jī)構(gòu)及廠家也有應(yīng)用，但選擇性較低。預(yù)處理后的金精礦提金工藝包括氰化提金、硫脲提金以及發(fā)展迅速的氯化法，氯化工藝流程運(yùn)行穩(wěn)定，易于操作及控制，對物料適應(yīng)性強(qiáng)，適于大規(guī)模生產(chǎn)［2～7］。

本文所用原料是某地難處理復(fù)雜金礦經(jīng)過浮選預(yù)處理富集產(chǎn)出的金精礦。文中對金精礦進(jìn)行了一系列提金工藝探索試驗(yàn)研究及試驗(yàn)工藝的熱力學(xué)機(jī)理分析。

1 原料性質(zhì)

廠家提供的浮選精礦粒度－0.075 mm≥85%，礦樣多元素分析結(jié)果列于表1，金精礦光譜半定量分析列于表2。

表1 試驗(yàn)用原料多元素分析 %

表2 精礦光譜半定量檢測 %

由表1、表2可知，該礦中金嵌布于黃鐵礦、毒砂之中，并與脈石等并存。經(jīng)過浮選后，礦樣中不僅金、硫、砷含量變高，還含有大量鐵和雜質(zhì)鉛、鋅、銅等金屬元素，成分較復(fù)雜，對浸金影響較大。試驗(yàn)中采用多種工藝方法對該礦進(jìn)行提金研究。

2 試驗(yàn)過程及結(jié)果

2.1 氰化工藝

根據(jù)原料的多元素分析結(jié)果可以看出，提金前必須脫砷、硫［7］。試驗(yàn)首先在馬弗爐低溫下脫除砷、硫至焙砂中砷、硫含量降至1.5%以下。經(jīng)過一系列試驗(yàn)，探索出焙砂磨細(xì)至－0.037 mm≥80%、加入6 kg／t氰化鈉、礦漿濃度51%、調(diào)節(jié)溶液pH值10～11、常溫連續(xù)攪拌24 h的最佳試驗(yàn)條件下，證明氰化工藝提金效率為55%。

2.2 硫脲法工藝

硫脲SC（NH2）2是一種有還原性的易溶于水的有機(jī)配合劑，能與很多金屬離子形成絡(luò)合物。浸金時(shí)，硫脲在酸性或堿性溶液中與Au＋、Ag＋形成絡(luò)合物，同時(shí)也快速發(fā)生還原分離反應(yīng)。例如在酸性溶液中，Au＋與硫脲分子之間通過強(qiáng)協(xié)同配位鍵結(jié)合成穩(wěn)定的絡(luò)合離子Au［SC（NH2）2］＋2，其電化學(xué)反應(yīng)如下［1］：

Au［SC（NH2）2］＋2／Au的E0＝0.36 V，比Au＋／Au的E0＝1.68 V低得多，故金在酸性硫脲溶液中易溶解，當(dāng)以Fe3＋作氧化劑，金在硫脲中的溶解反應(yīng)為：

反應(yīng)的ΔrGm0＝－37.6 kJ／mol，可見該反應(yīng)在熱力學(xué)上易實(shí)現(xiàn)［9］。

堿性溶液中硫脲容易被氧化為二硫甲脒［（SCN2H3）2］，二硫甲脒進(jìn)一步被氧化為硫化氫、氨基氰以及硫單質(zhì)。而當(dāng)有氧化劑（如氧、S2O2－8、K3Fe（CN）6）存在時(shí)，金易與硫脲形成配位陽離子而溶解于溶液中，其主要反應(yīng)方程式為［8～10］：

由以上理論看出，硫脲提金時(shí)為保持溶金過程穩(wěn)定，介質(zhì)的選擇很重要，根據(jù)文中原料的成分性質(zhì)，經(jīng)過氧化氣氛焙燒后會有大量的Fe3＋，工業(yè)上酸性介質(zhì)及氧化劑均易得，因此探索試驗(yàn)選擇用硫酸調(diào)pH值。經(jīng)過一系列探索試驗(yàn)驗(yàn)證得：焙砂脫砷、硫至其含量≤1.5%，并磨細(xì)至－0.037 mm≥80%，硫酸調(diào)pH值＝1，硫脲加入量3 kg／t焙砂，液固比3∶1，常溫連續(xù)攪拌浸出時(shí)間12 h的最佳條件下，提金效率可達(dá)60.34%。

2.3 氯化浸金工藝

氯化浸金工藝具有投資省、生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)過程中有價(jià)金屬積壓少、產(chǎn)品質(zhì)量比較容易控制等特點(diǎn)，該工藝采用的氯化劑一般為工業(yè)液氯，金的浸出率可達(dá)90%以上。但是根據(jù)劉慶州［11～14］等提出，工業(yè)液氯在生產(chǎn)中存在很多問題：（1）氯氣利用率低，生產(chǎn)周期延長，污染環(huán)境；（2）氯氣的使用管理要求嚴(yán)格；（3）安全問題十分突出；（4）使用費(fèi)用高。采用氯酸鈉代替工業(yè)液氯，可以較好地解決上述問題，反應(yīng)速度快，氯酸鈉利用率高，改善勞動條件，也可以避免氯氣泄露而造成的重大事故。探索試驗(yàn)中研究采用氯酸鈉提金方法，對提金的關(guān)鍵因素：鹽酸、氯化鈉、氯酸鈉加入量，以及浸出時(shí)間和浸出溫度的試驗(yàn)條件分別進(jìn)行了考察，總結(jié)出該金礦樣采用氯酸鈉浸金的最佳操作條件。

2.3.1 鹽酸用量對金浸出率的影響

在固定浸出時(shí)間、溫度、液固比、粒度、氯化鈉加入量，固定氯酸鈉添加時(shí)間及計(jì)量的條件下，進(jìn)行浸出鹽酸用量對比試驗(yàn)，其結(jié)果如圖1所示（鹽酸用量為焙砂Fe理論耗量倍數(shù)）。

從圖1可以看出，鹽酸用量對金浸出率影響較大，隨著鹽酸用量的增加，金浸出率提高，當(dāng)鹽酸用量到1.3倍時(shí)，浸出率趨于穩(wěn)定。

2.3.2 氯化鈉用量對金浸出率的影響

在固定浸出時(shí)間、液固比、礦樣粒度、鹽酸用量，固定氯酸鈉的加入時(shí)間和計(jì)量條件下進(jìn)行氯化鈉用量對比試驗(yàn)，其結(jié)果如圖2所示。

從圖2可以看出，氯化鈉加入量對提金效率的影響有峰值，達(dá)到峰值后影響變小。本礦樣中NaCl最佳加入量是90 g／L。

圖2 氯化鈉加入量條件試驗(yàn)

2.3.3 氯酸鈉加入量對金浸出率的影響

在固定浸出溫度、時(shí)間、鹽酸用量、氯化鈉用量、粒度的試驗(yàn)條件下，考察氯酸鈉的變化對提金試驗(yàn)效果的影響，其結(jié)果如圖3所示。

圖3 氯酸鈉加入量條件試驗(yàn)

從圖3的曲線可知，增加氯酸鈉的加入量，對提金的影響是積極的。從試驗(yàn)和生產(chǎn)效果考慮選擇氯酸鈉加入量為礦樣量的10%。

2.3.4 浸出時(shí)間對金浸出率的影響

在固定浸出溫度、液固比、鹽酸用量、粒度，固定氯酸鈉加入條件下進(jìn)行浸出時(shí)間對比試驗(yàn)，其結(jié)果如圖4所示。

圖4 浸出時(shí)間條件試驗(yàn)

圖4的結(jié)果表明，當(dāng)浸出時(shí)間夠長時(shí)，時(shí)間的變化對提金效率的影響不大。本試驗(yàn)礦樣選擇浸出時(shí)間為6 h。

2.3.5 浸出溫度對金浸出率的影響

在固定浸出時(shí)間、液固比、鹽酸用量、粒度，固定氯酸鈉加入量的條件下進(jìn)行浸出溫度對比試驗(yàn)，其結(jié)果如圖5所示。

圖5 浸出溫度條件試驗(yàn)

圖5的結(jié)果表明，當(dāng)浸出溫度升高時(shí)，提金效率有增加，但當(dāng)溫度升高至85℃后，效率變??；溫度升高后氯酸鈉分解速度加快，降低金的還原效果。本文試驗(yàn)中礦樣選擇最佳浸出溫度為85℃。

由以上試驗(yàn)看出，該金礦樣采用鹽酸1.3倍（焙砂Fe理論耗量倍數(shù)），氯化鈉加入量90 g／L，氯酸鈉加入量為礦樣量的10%，浸出時(shí)間6 h，浸出溫度為85℃為最佳浸出條件。探索試驗(yàn)采用以上最佳條件進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果提金效率可達(dá)87%。

2.4 氯化浸金機(jī)理分析

焙砂中鐵相主要以Fe2O3形態(tài)、硫主要以FeS形態(tài)存在。浸出時(shí)鹽酸能與FeS反應(yīng)：

氧化鐵部分被鹽酸浸出。金在氯水中反應(yīng)迅速，浸出率高。金的氯化浸出可表示如下：

由Au－H2O體系以及Au－L－H2O系的E－pH圖［1］可知，金在水溶液中的反應(yīng)須有合適的氧化劑及絡(luò)合離子。探索試驗(yàn)中采用氧化劑氯酸鈉，絡(luò)合劑鹽酸和氯化鈉。該體系的電極反應(yīng)為：

其氧化電位為1.45 V。僅從標(biāo)準(zhǔn)電極電位的角度考慮，均小于金的氧化電位（Au＋／Au和Au3＋／Au的標(biāo)準(zhǔn)電極電位為1.68 V和1.50 V），浸金氧化劑不足以將金氧化為Au＋或Au3＋［13］。

在氯化浸金體系中，如式（8）和（9）［1］所示，Au＋或Au3＋與氯離子絡(luò)合生成穩(wěn)定的絡(luò)合物AuCl－2或AuCl－4。這樣，Au＋或Au3＋的活度將降低，金的氧化電位降低，從而達(dá)到氧化浸取金的目的。譬如：常溫25℃時(shí)金的電位表達(dá)式（10）和（11）可知，通過降低Au＋或Au3＋的活度，金的氧化電位就能降低，可為金的氧化浸出創(chuàng)造條件。

同時(shí)，試驗(yàn)中氯酸鈉作氧化劑參與的浸金化學(xué)反應(yīng)為：

根據(jù)電動勢和電池反應(yīng)的吉布斯自由能變化ΔG298＝－（）nF及平衡常數(shù)＝16.935n（φ1θ－φ2θ）之間的關(guān)系，可求出該反應(yīng)的為－266.3 kJ，為46.7。＜＜0，表明該反應(yīng)自左向右自發(fā)進(jìn)行＞＞1，說明該反應(yīng)進(jìn)行得非常完全。

3 結(jié) 語

1.由以上探索試驗(yàn)看出，該浮選金礦經(jīng)過低溫焙燒脫砷、硫后，氰化法提金效率為55%，硫脲法工藝提金效率不高，只有60%。

2.采用氯化提金法，金浸出效果主要與鹽酸加入量、氯化鈉加入量、氯酸鈉加入量、浸出溫度有關(guān)，控制適當(dāng)浸出條件，金浸出率可以達(dá)到87%。

3.采用氯酸鈉代替氯氣氯化浸金，原理和工藝上可行，經(jīng)濟(jì)和生產(chǎn)上實(shí)用。

4.采用氯化法浸金是處理該類含砷、硫金礦焙燒后焙砂的有效方法。

5.氯酸鈉氯化浸金可以減輕環(huán)境污染，改善勞動條件，減少工人勞動強(qiáng)度，不會出現(xiàn)因使用氯氣而可能發(fā)生重大泄漏事故。

［1］ 孫戩.金銀冶金［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2003.

［2］ 吳海國.高砷金精礦焙砂氯化浸金試驗(yàn)研究［J］.湖南有色金屬，2007，23（2）：25－26.

［3］ 蘇國輝.金－砷精礦焙燒脫砷制取合格白砒的試驗(yàn)研究［J］.湖南有色金屬，1994，（1）：47－56.

［4］ 聶曉軍，陳慶邦，李明建.氯化還原焙燒處理含銻、砷礦石［J］.黃金，1998，19（5）：672－674.

［5］ 盧宜源，賓萬達(dá).貴金屬冶金學(xué)［M］.長沙：中南工業(yè)大學(xué)出版社，1994.

［6］ 李培錚.金銀生產(chǎn)加工技術(shù)手冊［M］.長沙：中南大學(xué)出版社，2003.

［7］ 李紫云，夏正初，卓干興，等.高砷金精礦脫砷脫硫小型試驗(yàn)研究［J］.湖南冶金，1995，11（6）：8－10.

［8］ 劉有才，朱忠泗，符劍剛，等.堿性硫脲浸金的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢［J］.貴金屬，2013，34（2）：78－81.

［9］ 張靜，蘭新哲，宋永輝，等.酸性硫脲法提金的研究進(jìn)展［J］.貴金屬，2009，30（2）：75－82.

［10］魯志祥，王英濱，陳力平.硫脲浸金的現(xiàn)狀和發(fā)展前景［J］.黃金，2003，24（7）：34－38.

［11］鐘平，黃振泉.氯化提金方法與工藝的研究和應(yīng)用［J］.江西化工，2003，（4）：16－18.

［12］李民權(quán)，關(guān)玉蓉.氯化浸金機(jī)理研討［J］.黃金，2003，24（2）：35－38.

［13］徐家振，符巖，金哲男，等.氯酸鈉氯化提金的研究［J］.材料與冶金學(xué)報(bào)，2002，1（1）：77－80.

［14］劉慶州，胡源明，趙長富.氯酸鈉浸金試驗(yàn)及應(yīng)用［J］.世界有色金屬，2003，（10）：31－41.

Study on Test of Extracting Gold from the Refractory in Flotation

LIU Zhen-nan
（Hunan Research Institute of NonferrousMetals，Changsha 410100，China）

This paper introduced the test of extracting gold from the refractory in flotation.Through the conditions of using conventional cyanide leaching and thiourea leaching technologies，the leaching rates of gold are 55%and 60.34%，respectively.The results show that the leaching rate can reach as high as 87%under the optimum conditions that the addition of NaClO3is 10%／samples，the addition of NaCl 90 kg／t，the addition of HCl 1.3 times（calcine iron theory of consumption），the leaching temperature 85℃and the leaching time 6.0 h.Through the simple analysis of thermodynamically of the gold chlorination leaching processes，it shows that increasing the content of HCl and NaCl is benefi cial for the leaching of gold in respect of thermodynamics also.

gold ore；sodium chlorate；chlorination；gold extraction

TF803.2＋1

：A

：1003－5540（2014）06－0040－04

2014－07－08

劉振楠（1982－），女，工程師，主要從事冶金工藝研究工作。