陳成運(yùn)

（山東黃金歸來莊礦業(yè)有限公司，山東 臨沂 273300）

人類和金的緊密聯(lián)系迄今至少有6000年的歷史，它的自然屬性和商品屬性最為特殊，在人類的政治、經(jīng)濟(jì)、軍事、文化、生活各個(gè)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，所有國家都將它視為戰(zhàn)略性物質(zhì)資源，非常重視生產(chǎn)，且大力勘探、開采，選礦、冶煉。自然界的難處理金礦占總量的30%左右，需求產(chǎn)生動力，繼而轉(zhuǎn)向含砷、碳和微細(xì)粒包裹型的含金物料的開發(fā)利用上，預(yù)處理技術(shù)的工業(yè)化推廣將推動難處理金礦資源利用的前景。

1 金冶煉現(xiàn)狀及相關(guān)概念綜述

1.1 金冶煉現(xiàn)狀概述

從早期人類煉丹生金發(fā)展到中世紀(jì)的“點(diǎn)金術(shù)”，到現(xiàn)代大規(guī)模工業(yè)化提取和制備高純度黃金，人類元素觀念的認(rèn)知及黃金提取技術(shù)，發(fā)生了劇烈的質(zhì)變。如果將人類歷史上開采到的所有黃金放在一起，只能組成一個(gè)邊長為20.9m立方體，與自由女神雕塑進(jìn)行對比，重量為56億盎司，價(jià)值為6.8萬億美元（如圖1所示）。而在世界范圍內(nèi)金的儲量超過8.9＊105噸，美國、南非、澳大利亞、俄羅斯、烏茲別克、加拿大、巴西等幾個(gè)國家的儲量占了多半。國內(nèi)已有勘探儲備占世界儲量的7%，約8＊104噸，金在元素周期表中屬ⅠB族元素，和銅、銀是同類元素，原子序列數(shù)是79，熔點(diǎn)是1064.18°，沸點(diǎn)是2808°，Au和Au3+間的電極值很高，不易被鹽酸、硝酸、硫酸單獨(dú)溶解，通常除了碲、硒、氯等幾種元素有化學(xué)反應(yīng)而形成化合物，金的性質(zhì)是很穩(wěn)定的。

目前，世界上新建的金礦80%以上都使用工業(yè)氰化法提金，氰化法已經(jīng)有100多年的歷史了，國內(nèi)的金礦主要分為變質(zhì)-熱液型金礦和紅土型金礦，國內(nèi)主要大型金礦分布在山東膠東半島、內(nèi)蒙古地區(qū)、云南紅河州地區(qū)，伴生金占46.26%，難處理金礦占總量的30%左右。國內(nèi)的金開發(fā)和生產(chǎn)規(guī)模日益劇增，年產(chǎn)量達(dá)到360多噸，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足社會需求，對難選冶金余礦的有效利用成為日益重視的議程。

圖1 人類以開采的黃金總量

1.2 難處理金礦概述

一般情況下，金的浸出工業(yè)生產(chǎn)主要應(yīng)用的方法是氰化法，其次是硫脲法、硫代硫酸鹽法，但從工業(yè)化生產(chǎn)的穩(wěn)定性來看不如氰化法。在工藝礦物學(xué)中發(fā)現(xiàn)，難處理金礦占世界金儲量的一半以上。我國礦產(chǎn)資源的特點(diǎn)為多金屬伴生礦多，難選冶資源多，難選金主要以次顯微金存在于毒砂、黃鐵礦晶格中，含有對氰化有害的銅、銻、鉛礦物、碳礦物，具有“物理”和“化學(xué)”雙重難處理性，與硫、氧親近性質(zhì)[1]，形成含金硫化礦、含碳金礦以及粘土金礦，這幾種類礦石常規(guī)氰化金的浸出率很低，工藝制備金的過程中砷氣、砷塵與廢液、廢渣難處理，因加工過程復(fù)雜費(fèi)神費(fèi)力和金的回收率低，許多高砷硫精礦只能外送或大量堆積，造成資金積壓、不能及時(shí)回收。含金硫化礦為砷黃鐵礦和黃鐵礦，混合形成固溶體。含碳型金礦，其中含有一定數(shù)量的無機(jī)碳和有機(jī)碳等碳質(zhì)物。碳質(zhì)物的活動較高，因此可以吸附金，并且可以將氰化處理過程中的溶解金吸附，從而產(chǎn)生貴液浸吞的情況。粘土型金礦。使用生物預(yù)氧化可以改變載金礦體的性質(zhì)，進(jìn)而解離出包裹金，從而保證后續(xù)氰化處理的順利進(jìn)行。難處理主要原因：物理的機(jī)械包裹、化學(xué)的晶體固熔體和化學(xué)覆蓋膜，造成氰化物不能與金礦物接觸；耗氰耗氧物質(zhì)的存在；砷、銅、銻、鐵、錳、鎳、鈷等金屬硫化物和氧化物在溶液中有較高的溶解度，且大量消耗溶液中的氰化物和溶解氧。

2 難選冶礦預(yù)氧化技術(shù)使用與發(fā)展概述

通常情況下，采用的難選冶金技術(shù)方式有焙燒氧化、壓熱氧化、生物氧化三大類預(yù)處理工藝普遍應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)[2]。在文獻(xiàn)研究中發(fā)現(xiàn)，國際上難選冶技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展趨勢,是焙燒工藝、熱壓工藝和生物氧化工藝三足鼎立。雖然三者在預(yù)處理工藝各有其優(yōu)缺點(diǎn),但在將來的一段時(shí)間內(nèi)，在工業(yè)上將處于并存預(yù)處理工藝狀態(tài),各自因現(xiàn)有設(shè)備、材料與技術(shù)匹配度過渡的需要，以此為動力推動不同類型的新技術(shù)發(fā)展和延伸[3]。

2.1 焙燒氧化

最傳統(tǒng)的預(yù)處理方法，焙燒氧化法釋放As2O3,SO2等有毒煙塵污染環(huán)境，但是技術(shù)不斷持續(xù)的改進(jìn)又猝發(fā)了生機(jī)，例如在遇到結(jié)構(gòu)復(fù)雜含金礦石和黃鐵礦、毒砂等硫化物混雜等情況、用氰化法、混汞法等傳統(tǒng)方法的金回收率極低，且礦石中SiO2質(zhì)量使火法和濕法處理難度超大，采用此法制備，工藝流程可行，設(shè)備簡單，易于控制，廢液循環(huán)使用無環(huán)境壓力，且浸出渣為SiO2，又可制取水泥，國內(nèi)平江金礦采用“焙燒-酸金鐵-水氯浸”取得了非常好的經(jīng)濟(jì)效益。由礦石干燥磨礦，循環(huán)沸騰焙燒，密閉煙、塵處理三個(gè)部分組成的焙燒系統(tǒng)，使硫和砷在燃燒過程中化合成不揮發(fā)的砷酸鹽和硫酸鹽，大大減少了環(huán)境壓力，得以使焙燒法在企業(yè)原有技術(shù)改造匹配上因地制宜，得到迅速推廣，是大多數(shù)企業(yè)首選，以投產(chǎn)的一段焙燒和二段焙燒提金企業(yè)眾多，該方法金回收率達(dá)到了85%～90%。國內(nèi)湖南a高砷金礦、甘肅b礦以此法工業(yè)試驗(yàn)均獲得很大進(jìn)展，比常規(guī)浸出金的浸出率大幅提高。隨著環(huán)境壓力劇增，該項(xiàng)技術(shù)在未來受到制約也在所難免，焙燒副產(chǎn)品-硫酸和砷的市場營銷也是重要影響因素。

2.2 壓熱氧化

壓熱氧化法又分為酸性壓熱和堿性壓熱。與焙燒工藝對比，氧化速度快、不產(chǎn)出有害氣體、排液中重金屬含量低，但是，因技術(shù)、設(shè)備和材質(zhì)均要求嚴(yán)格，設(shè)備的壓力和防腐，壓力操作和維護(hù)技能要求高，前期需要規(guī)模投入，資本密集度高，對已經(jīng)投產(chǎn)且工藝迭代匹配差的企業(yè)技術(shù)改造上非常不友好。極大的限制了壓熱氧化法的工業(yè)化推廣，目前該工藝不可能成為難選冶資源開發(fā)利用的主流發(fā)展方向和主要發(fā)展工藝。貴州紫金是國內(nèi)首家建成熱壓預(yù)氧化處理工廠，改變了自建礦自行研發(fā)的常壓預(yù)氧化-氰化工藝，對多年來余下的低品位難選冶金礦資源取得了非常好的經(jīng)濟(jì)效益。與焙燒氧化法、生物氧化法比較，反應(yīng)速度快，適用能力強(qiáng)，回收率高。即改善了環(huán)境壓力，又降耗節(jié)能、提高效率，還解決了砷酸鐵的無害化堆存。

2.3 生物氧化

生物氧化技術(shù)條件苛刻，浸出過程冗長，經(jīng)過人工取樣、分離純化培養(yǎng)、改良馴化后的氧化鐵硫桿菌、氧化硫硫桿菌等嗜鐵嗜硫菌種，在適宜的環(huán)境中，利用微生物直接作用和代謝物的間接作用，氧化、分解硫化礦晶體，在堆浸中浸出氧化鐵、砷、硫等元素，暴露出被包裹的金，從而為后續(xù)的氰化處理提供條件，在含有機(jī)碳的金礦中，因有機(jī)碳對金的吸附作用，碳浸法比碳漿法效果更佳高效，金浸出率差別達(dá)到了20%；而且，在生物氧化過程中，有害元素被石灰鐵鹽法沉淀后堆積，環(huán)境壓力大減。國際上有南非X公司BIOX工藝、英國的M研究所的BAC TECH工藝、南非三家礦業(yè)工藝聯(lián)盟的MINBAC工藝、GEOBIOTICS工藝，在黃金工業(yè)化制取方向上各有不同，但都取得優(yōu)異的成就，一度回收率達(dá)到了95%。國內(nèi)黃金工業(yè)產(chǎn)生中最早使用生物氧化技術(shù)是在20世紀(jì)80年代，并且就是用于解決難處理金礦的問題[4]，經(jīng)過不斷的發(fā)展，生物氧化技術(shù)也得到了實(shí)踐應(yīng)用，我國很多企業(yè)都開始使用生物氧化預(yù)處理技術(shù)，成功使用生物預(yù)氧化處理系統(tǒng)。煙臺黃金冶煉開創(chuàng)了生物氧化制取先河，遼寧天利公司生物氧化生產(chǎn)線的建成標(biāo)志著國內(nèi)生物氧化技術(shù)進(jìn)入了國際先進(jìn)行列。為了處理含金黃鐵礦及部分呈游離態(tài)的自然金或其他含金礦物，提高礦產(chǎn)資源中金的回收率，在選礦工藝、選礦藥劑、選礦設(shè)備等方面不斷改進(jìn)。未來生物技術(shù)將是低品位、難浸出黃金研究中的重點(diǎn)。

3 結(jié)語

自1990年代初，國內(nèi)難選冶技術(shù)的研究，在“八五”的實(shí)驗(yàn)性研究和“九五”期間系統(tǒng)的研究與開發(fā)，長春黃金研究院、北京有色金屬研究院、北京礦冶研究院均在氧化焙燒工藝、熱壓氧化工藝和生物細(xì)菌氧化工藝三種工藝上取得了工程化應(yīng)用成績?！笆濉逼陂g，在難選冶礦產(chǎn)資源利用工藝的技術(shù)研究里，推出了高次生銅礦銅鉬分離關(guān)鍵技術(shù)、HAP工藝、GOX工藝。隨著國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的日益提高，又開展了各種非氰提金技術(shù)研究，如：低氰浸金工藝技術(shù)、無氰提金工藝技術(shù)、生物制劑浸金工藝技術(shù)等等。國內(nèi)的難選冶礦預(yù)氧化工藝，通過對企業(yè)的技術(shù)改造和引進(jìn)、借鑒技術(shù)消化吸收，使技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)躍上一個(gè)新的高度，在工程技術(shù)銜接及匹配方面為國內(nèi)難處理金礦資源合理開發(fā)和有效利用開辟了新路，對實(shí)現(xiàn)貴金屬資源綜合利用，促進(jìn)了國內(nèi)礦業(yè)的生態(tài)環(huán)境保護(hù)，提升了國內(nèi)行業(yè)裝備的技術(shù)水平，推動了國家黃金工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。