朱 軍，陳毅鵬，劉丹陽(yáng)，黨曉娥，王碧俠

（1.西安建筑科技大學(xué)，陜西 西安710055；2.陜西省黃金與資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安710055）

氰化法是黃金生產(chǎn)的主要方法之一。我國(guó)每年氰化尾渣排放量在2 000萬(wàn)噸以上［1－2］，氰化尾渣中含有少量貴金屬金銀。大量氰化尾渣堆存占用土地，而且渣中重金屬與氰化物污染水體及土壤，長(zhǎng)期堆放不可避免對(duì)環(huán)境造成一定污染，在黃金資源緊缺、環(huán)境保護(hù)要求不斷提高條件下，對(duì)氰化尾渣的處理及利用十分必要［3－4］。目前對(duì)氰化尾渣處理的方法有濕法浸出［5］、磁化焙燒［6］、氯化［7］、還原焙燒［8］等，但都存在一定局限性，如濕法浸出產(chǎn)生大量酸度較高的浸出液，后續(xù)處理壓力較大；磁選、氯化和還原焙燒等火法處理方法能耗較高，會(huì)出現(xiàn)二次污染［9］。近年來(lái)，熔池熔煉處理含銅危險(xiǎn)廢物在我國(guó)得到了快速發(fā)展，目前廣泛應(yīng)用于煉銅、鎳、鉛等有色金屬冶煉工業(yè)［10－13］。本文采用造锍熔煉工藝綜合回收陜西潼關(guān)某冶煉廠氰化尾渣，研究不同工藝參數(shù)對(duì)金、銀、銅回收率的影響。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

實(shí)驗(yàn)主原料氰化尾渣為焙燒-氰化尾渣，取自陜西潼關(guān)某冶煉廠。氰化尾渣和實(shí)驗(yàn)輔料硫化銅精礦化學(xué)元素和物相分析結(jié)果分別如表1～2和圖1～2所示。

表1 氰化尾渣主要化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）／%

表2 硫化銅精礦主要化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）／%

圖1 氰化尾渣物相分析

圖2 硫化銅精礦物相分析

氰化尾渣主要由赤鐵礦、石英石及鉛鋅礦組成，金銀主要以硅酸鹽礦物包裹形式存在。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器、試劑

實(shí)驗(yàn)儀器包括衡際JA2003B電子天平、SX－5－12箱式電阻爐、Y－2000型X射線衍射儀、X射線熒光、MZ系列（高錳鋼料缽）小型制樣機(jī)等。

實(shí)驗(yàn)試劑為Fe2O3（分析純）和CaO（分析純）。

1.3 實(shí)驗(yàn)原理及方法

以潼關(guān)某冶煉廠的氰化尾渣為主原料，配入一定量輔料硫化銅精礦及造渣劑Fe2O3和CaO進(jìn)行造锍熔煉。氰化尾渣與硫化銅精礦經(jīng)造锍熔煉生成FeS和Cu2S共熔體即銅锍，銅锍對(duì)渣中金、銀進(jìn)行捕收。氰化尾渣中氰化物在800℃以上被氧化為N2和CO2排放到空氣中［14］。

按一定比例稱取氰化尾渣和硫化銅精礦共100 g，通過(guò)Fe2O3和CaO來(lái)調(diào)整渣型，將氰化尾渣與硫化銅精礦混合料和造渣劑均勻混合放入坩堝中，再將坩堝放入箱式電阻爐中進(jìn)行造锍熔煉，溫度升至800℃后，設(shè)置不同升溫時(shí)間使溫度升高到熔煉溫度，熔煉完成后敲碎坩堝稱量銅锍和熔煉渣質(zhì)量，探究單因素條件下金、銀在锍相中含量及金、銀、銅回收率。實(shí)驗(yàn)采用單因素控制變量法優(yōu)化工藝條件，單因素控制變量有：渣型、熔煉溫度、升溫時(shí)間、保溫時(shí)間、原料配比。氰化尾渣綜合處理工藝流程圖如圖3所示。

圖3 氰化尾渣綜合處理工藝流程

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 渣型的影響

固定氰化尾渣與硫化銅精礦配比4∶1、熔煉溫度1 250℃、升溫時(shí)間60 min、保溫時(shí)間50 min，探究不同渣型下金、銀在锍相中含量及金、銀、銅回收率。

2.1.1 鐵硅比的影響

圖4 為固定CaO／SiO2質(zhì)量比為0.8條件下，不同鐵硅質(zhì)量比對(duì)金、銀在锍相中含量及金、銀、銅回收率的影響。從圖4可以看出，隨著鐵硅比增加，金銀銅回收率均呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì)，當(dāng)FeO／SiO2比1.8時(shí)，渣锍分離效果最好，金銀銅回收率達(dá)到最高，金銀在銅锍中含量也達(dá)到最大值。這是因?yàn)楫?dāng)FeO／SiO2比較低時(shí)，熔渣流動(dòng)性較差，有部分熔煉渣會(huì)進(jìn)入锍相中；繼續(xù)增大FeO／SiO2比，锍相中FeS增多并融入少量FeO，使锍相中Cu2S占比相對(duì)減少，故其對(duì)金、銀捕收能力下降。因此，熔煉實(shí)驗(yàn)的最佳FeO／SiO2比為1.8。

圖4 FeO／SiO2比對(duì)金屬在锍相中含量及回收率的影響

2.1.2 鈣硅比

圖5 CaO／SiO2比對(duì)金屬在锍相中含量及回收率的影響

固定FeO／SiO2比為1.8，添加CaO調(diào)節(jié)不同鈣硅比，探究金、銀在锍相中含量及金、銀、銅回收率，結(jié)果如圖5所示。由圖5可知，隨CaO／SiO2比增大，金屬回收率先增大后減小。這是因?yàn)楫?dāng)CaO／SiO2比較低時(shí)，過(guò)多的SiO2使渣黏度增大，導(dǎo)致渣锍分離效果不佳；添加堿性氧化物CaO會(huì)破壞SiO42－結(jié)構(gòu)，在CaO／SiO2比0.8時(shí)，金銀銅回收率均為最大值，且金銀在锍相中含量也達(dá)到最高值，說(shuō)明此時(shí)渣锍分離效果最好；繼續(xù)增大CaO／SiO2比，金屬回收率下降，這是過(guò)量的CaO提高了渣的熔點(diǎn)，導(dǎo)致渣锍分離效果不佳。故熔煉實(shí)驗(yàn)的最佳CaO／SiO2比為0.8。

2.2 熔煉溫度的影響

固定氰化尾渣與硫化銅精礦配比4∶1、升溫時(shí)間60 min、保溫時(shí)間50 min、FeO／SiO2比1.8、CaO／SiO2比0.8，考察不同熔煉溫度下金、銀在锍相中含量及金、銀、銅回收率，結(jié)果如圖6所示。本次熔煉實(shí)驗(yàn)選擇了5個(gè)熔煉溫度：1 150℃、1 200℃、1 250℃、1 300℃、1 350℃，其中1 150℃條件下渣锍未分離。由圖6可知，在1 250℃時(shí)，金、銀回收率最高，金銀在锍相中含量分別為8.39 g／t、259.79 g／t；熔煉溫度從1 250℃再升高，金、銀、銅回收率略微降低，這是由于溫度升高，有少量锍相附著在坩堝壁上，導(dǎo)致回收率降低，故本次熔煉實(shí)驗(yàn)溫度選擇1 250℃。

圖6 熔煉溫度對(duì)金屬在锍相中含量及回收率的影響

2.3 升溫時(shí)間的影響

固定氰化尾渣與硫化銅精礦配比4∶1、熔煉溫度1 250℃、保溫時(shí)間50 min、FeO／SiO2比1.8、CaO／SiO2比0.8，由于氰化物在高于800℃開(kāi)始分解為N2和CO2，本實(shí)驗(yàn)在800～1 250℃升溫區(qū)間探究不同升溫時(shí)間對(duì)金、銀在锍相中的含量及金、銀、銅回收率的影響，結(jié)果如圖7所示。由圖7可知，金、銅、銀回收率在升溫時(shí)間50 min時(shí)趨于平穩(wěn)；在升溫時(shí)間60 min時(shí)金回收率達(dá)到最大值74.98%，同時(shí)金、銀在锍相中含量達(dá)到最大值。這是因?yàn)殡S著升溫時(shí)間增加，渣中金銀被銅锍更多捕收，故本次熔煉實(shí)驗(yàn)升溫時(shí)間選擇60 min。

圖7 升溫時(shí)間對(duì)金屬在锍相中含量及回收率的影響

2.4 保溫時(shí)間的影響

固定氰化尾渣與硫化銅精礦配比4∶1、熔煉溫度1 250℃、升溫時(shí)間60 min、FeO／SiO2比1.8、CaO／SiO2比0.8，探究保溫時(shí)間對(duì)金、銀在锍相中含量及對(duì)金屬回收率的影響，結(jié)果如圖8所示。從圖8可知，保溫時(shí)間40 min以后，金、銅、銀回收率基本趨于平緩；保溫時(shí)間50 min時(shí)，金回收率最大，但金在锍相中的占比卻不是最高，這是因?yàn)殡S著保溫時(shí)間延長(zhǎng)，有少量锍相附著在坩堝上。故本次熔煉實(shí)驗(yàn)保溫時(shí)間選擇50 min。

2.5 原料配比的影響

固定熔煉溫度1 250℃、升溫時(shí)間60 min、保溫時(shí)間50 min、FeO／SiO2比1.8、CaO／SiO2比0.8，探究氰化尾渣與硫化銅精礦配比對(duì)金、銀在锍相中含量及對(duì)金屬回收率的影響，結(jié)果如圖9所示。從圖9看出，當(dāng)氰化尾渣與硫化銅精礦配比為4∶1時(shí)，金、銀、銅回收率達(dá)到較高值，金銀在锍相中含量分別為8.41 g／t和

圖8 保溫時(shí)間對(duì)金屬在锍相中含量及回收率的影響

259.88 g／t。配比更多的硫化銅精礦會(huì)造成成本增加，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，本次實(shí)驗(yàn)氰化尾渣與硫化銅精礦配比選擇4∶1。

2.6 最佳工藝條件實(shí)驗(yàn)

從以上單因素條件實(shí)驗(yàn)得到最佳熔煉條件為：氰化尾渣與硫化銅精礦配比4∶1，F(xiàn)eO／SiO2比1.8，CaO／SiO2比0.8，熔煉溫度1 250℃，升溫時(shí)間60 min，保溫時(shí)間50 min。在最佳工藝條件下經(jīng)造锍熔煉完成后，稱量得到锍相27.87 g，熔煉渣44.55 g。金屬在锍相和熔煉渣中的含量如表3所示。從表3可知，通過(guò)造锍熔煉處理氰化尾渣，金、銀、銅回收率分別為73.13%、83.95%、70.97%，金、銀在锍相中含量分別為8.29 g／t和257.40 g／t，氰化尾渣中金、銀得到了有效回收，硫化銅精礦中銅回收率較高，說(shuō)明通過(guò)造锍熔煉綜合回收處理氰化尾渣工藝可行。

表3 最佳工藝條件下的造锍熔煉結(jié)果

3 結(jié) 論

1）氰化尾渣中金銀主要以硅酸鹽礦形式包裹存在，金、銀含量分別為2.09 g／t、39.56 g／t，具有回收價(jià)值。

2）采用造锍熔煉工藝綜合回收處理氰化尾渣，在氰化尾渣與硫化銅精礦配比4∶1、FeO／SiO2比1.8、CaO／SiO2比0.8、熔煉溫度1 250℃、升溫時(shí)間60 min、保溫時(shí)間50 min條件下進(jìn)行熔煉，金、銀、銅回收率分別為73.13%、83.95%和70.97%。

3）造锍熔煉工藝處理氰化尾渣是可行的，為氰化尾渣的高效環(huán)?；厥绽锰峁┝诵滤悸贰?/p>