覃兆廣

（西北有色地勘七一三總隊公司，陜西 商洛 726000）

1 概述

夏家店金礦建于2003年2月，當(dāng)平均日處理金礦石投產(chǎn)速率達(dá)到100t/d時，該金礦于2006年，將其二期日處理速率提升至200t/d；于2009年，將其三期日處理速率提升至300t/d，于2018年至2019年使用金蟬代替氰化鈉炭漿工藝。金礦石經(jīng)過破礦→磨礦→炭漿氰化（金蟬）浸出吸附→載金炭提取→解吸電解工藝→電解金泥去雜冶煉→產(chǎn)品合質(zhì)金。

1.1 常溫常壓解吸電解

在上個20世紀(jì)初，我國已成功實現(xiàn)對全泥氰化炭漿工藝的開發(fā)和應(yīng)用，同時，在常溫狀態(tài)下，通過對吸電解工藝進(jìn)行壓解處理，以最大限度地提高載金炭的解吸電解效率和效果。該金礦于2006年6月，在常溫狀態(tài)下，所運用的工藝主要以乙醇蒸餾解吸電解工藝為主，該工藝在具體的運用中，需要將NaOH溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和NaCO3溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別設(shè)置為10%、5%，并將這兩種物質(zhì)進(jìn)行充分混合，以實現(xiàn)對解吸液的制備，每柱處理量250kg，在常壓(0.1MPa)下進(jìn)行加熱，當(dāng)溫度上升至95℃左右時，要向人解吸柱通入相應(yīng)的溶液。此時，會發(fā)現(xiàn)溫度壓力和解吸速率均呈現(xiàn)出不斷下降的趨勢。而加溫常壓解吸法在具體的運用中，需要借助熱交換器，對配置好的貴液進(jìn)行降溫處理，使其溫度降至80℃左右，只有這樣，才能進(jìn)一步提高電解槽電解效率和效果。解吸的條件是在100℃的下，用3V的直流電壓電解，每批處理時間大約40小時左右，工藝流程簡單，易操作，設(shè)備價格低。但電解出的金泥品位低，易產(chǎn)生合質(zhì)金，需進(jìn)一步的提純分離，解吸時間長，電能消耗大，生產(chǎn)成本高。主要技術(shù)指標(biāo)表1。

表1 主要技術(shù)指標(biāo)

1.2 高溫高壓解吸電解

在金礦生產(chǎn)規(guī)模以及生產(chǎn)效率的不斷提升下，乙醇蒸餾解吸電解工藝比較落后、傳統(tǒng)，無法滿足新時代生產(chǎn)需求。為了解決這一問題，該金礦于2006年，通過對新型、先進(jìn)的電解工藝進(jìn)行大量考察和論證，得出如圖1所示的高溫高壓無氰解吸電解工藝流程。

圖1 高溫高壓無氰解吸電解工藝流程

通過利用該工藝，不僅能可以最大限度地提高解吸速率，還能降低解吸所花費的時間成本。另外，該工藝的解吸時間和每柱處理載金炭分別達(dá)到了12h、500kg，同時，當(dāng)解吸率上升至97%以上時，需要將貧炭品位降低至150g/t，當(dāng)高溫高壓解吸電解主要指標(biāo)設(shè)置成如表2所示的數(shù)據(jù)時，可以確?；钚蕴烤哂忻黠@的再生化作用。

表2 高溫高壓解吸電解主要指標(biāo)

最后，當(dāng)該金礦成功安裝和投入使用高溫高壓無氰解吸電解裝置時，需要將操作參數(shù)設(shè)置如表3所示的數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上，將陰極設(shè)置為炭纖維，通過利用Ph值為13.5的NaOH溶液，對對載金炭進(jìn)行一系列的解吸處理，同時，還要對加壓解吸壓力進(jìn)行調(diào)整和控制，當(dāng)該壓力達(dá)到在0.5Mpa時，需要將解吸溫度進(jìn)行上調(diào)處理，使得該溫度由原來的95℃上升至150℃。當(dāng)溫度和壓力始終保持不變時，通過利用以上工藝，可以起到節(jié)能降耗的作用，為進(jìn)一步提高無氰解吸的高效性和便捷性打下堅實的基礎(chǔ)。由此可見，此工藝的設(shè)備價格較高，解吸過程連續(xù)作業(yè)，相對解吸費用較低。

表3 高溫高壓無氰解吸電解裝置操作參數(shù)設(shè)置

從表1和表2中的數(shù)據(jù)還可以看出，高溫高壓無氰解吸的解吸效果要優(yōu)于常溫常壓解吸法。這是因為載金炭解吸是吸附的逆過程，嚴(yán)格地說應(yīng)該是脫附。在解吸過程中，Au(CN)2

-獲得能量越大，脫離范德華力概率越高，而能量是由溫度提供的，所以說溫度是解吸的關(guān)鍵。而乙醇蒸餾無氰解吸法是由于有機(jī)溶劑酒精有利于金氰絡(luò)合物在炭微孔中的擴(kuò)散，提高了金在活性炭內(nèi)部和界面上的傳質(zhì)系數(shù)，所以酒精解吸的尾炭能夠達(dá)到50g/t左右，解吸效果更好。

2 高溫高壓解吸電解工藝改進(jìn)

為了解決金電積效率低下等問題，現(xiàn)對電解槽內(nèi)部的各種裝置進(jìn)行不斷改造、優(yōu)化和完善。例如：將炭纖維更換為剛毛陰極。同時，在解吸電解過程中不斷地實踐總結(jié)，不斷優(yōu)化操作條件，得出解吸電解最佳的操作參數(shù)：溫度150℃，解吸時間9h，流量2.5左右m/h，壓力0.50MPa～0.60MPa，陰極為鋼毛，解吸液NaOH(pH值≥13.5，每柱加堿量15kg)作為解吸劑對載金炭進(jìn)行解吸。歷年主要參數(shù)指標(biāo)表如表4所示。

表4 改進(jìn)后的主要指標(biāo)

根據(jù)生產(chǎn)結(jié)果，對高溫高壓無氰解吸電解工藝陰極鋼毛替代碳釬維和參數(shù)進(jìn)行調(diào)整改進(jìn)，提高了載金炭解吸電解指標(biāo)，大大降低貧炭品位，降低成本，取得較好綜合效果。

3 使用金蟬藥劑替代氰化鈉選別吸附的載金炭高溫高壓解吸電解

隨著國家對礦山生產(chǎn)環(huán)保要求提高，以及選礦工藝采用的藥劑選別不斷取得新的突破。夏家店金礦2018年初確定采用金蟬替代氰化鈉藥劑選別進(jìn)行試驗，也是取得了同等的效果，2019年正式投入生產(chǎn)上。眾所周知，氰漿工藝載金炭中吸附大量的氰化物，足以使金以Au(OH)2-形式從載金炭上解吸下來，只要解吸溫度不超過氰化物熱分解的溫度。換句話說，只要載金炭中含有一定濃度的氰化物，高溫高壓解吸過程在8個小時內(nèi)基本上達(dá)到很好的效果。而金蟬藥劑選別出也是絡(luò)離子金存在，對于載金炭吸附機(jī)理沒有什么影響，金蟬載金炭進(jìn)行解吸同樣也是要使金以Au(OH)-2形式從載金炭上解吸下來，考慮到選別藥劑的性質(zhì)，在高溫高壓解吸電解操作條件上做個調(diào)整，主要是解吸時間上延遲：溫度150℃，解吸時間11h，流量2.5左右m/h，壓力0.50MPa～0.60MPa，陰極為鋼毛，解吸液NaOH(pH值≥13.5，每柱加堿量15kg)作為解吸劑對載金炭進(jìn)行解吸。2018年金蟬載金炭解吸電解試驗結(jié)果如表5。

表5 2018年金蟬載金炭解吸電解試驗結(jié)果

2019年正式投入生產(chǎn)后，為了尋求更佳的解吸電解效果，在試驗要求的操作條件上，繼續(xù)延遲150℃后的解吸時間為13h，適當(dāng)把解吸液的加減量較少，每柱加減量為10kg，原因是在延遲解吸時間的同時，解吸液濃度高，對載金炭解吸過程中的賤金屬量增多，反而影響解吸效果。2019年解吸電解主要工藝指標(biāo)如表6。

表6 2019年解吸電解主要工藝指標(biāo)

從表5和表6看金蟬載金炭在高溫高壓解吸電解工藝也是適應(yīng)的，只是考慮到金礦選別時使用的藥劑性質(zhì)不同，但是產(chǎn)生都是絡(luò)離子金，對于載金炭吸附機(jī)理是一樣的，解吸過程都是使金以Au(OH)2-形式從載金炭上解吸下來，考慮到氰漿工藝載金炭中吸附的氰化物，對于解吸過程更好地解吸出來，實際上，載金炭在150℃條件下解吸時，也可以進(jìn)行，但是考慮到解吸效果更有價值，在實際操作上需要不斷尋求更佳的操作條件。

4 解吸工藝的主要特點

4.1 常溫常壓解吸電解

自從20世紀(jì)80年代我國開發(fā)引進(jìn)全泥氰化炭漿工藝以來，載金炭的解吸電解都是采用常溫常壓解吸電解工藝。雖然該工藝流程簡單，易操作，設(shè)備價格低，但解析時間長，電能消耗大，而且電解出的金泥品位低，易產(chǎn)生合質(zhì)金，需進(jìn)一步的提純分離。所以自從1994年我國成功開發(fā)研制了高溫高壓解吸電解設(shè)備之后，常溫常壓解吸方法已基本被淘汰。

4.2 高溫高壓解吸電解理論問題

4.2.1 解吸過程中加不加氰化物的問題

通常情況下，對于載金炭而言，在對氰化物進(jìn)行吸附期間，一旦出現(xiàn)吸附量過多，導(dǎo)致載金炭上大量的金被解吸出來。也就是說，當(dāng)解吸液內(nèi)部的氰化物達(dá)到一定濃度時，即使沒有氰化物的添加和使用，整個解吸過程同樣可以正常進(jìn)行。此外，當(dāng)外界溫度達(dá)到100℃時，整個解吸過程在不添加氰化物的情況下同樣可以正常進(jìn)行。

4.2.2 所謂加壓解吸電解的問題

加壓解吸電解設(shè)備不能稱之為“高壓無氰解吸電解設(shè)備”，這是由于在對壓力進(jìn)行科學(xué)劃分期間，需要將0.5MPa劃歸到低壓行列中，為了保證壓力控制的可靠性和安全性，需要將工作壓力設(shè)置為0.6MPa，這種壓力值被劃歸為中壓行列。此外，解吸速率高低不會對解吸壓力產(chǎn)生直接性的影響，而解吸液溫度高低會對解吸壓力產(chǎn)生明顯的影響，當(dāng)解吸液溫度達(dá)到150℃時，其解壓壓力將會自動變?yōu)?.5MPa，通過對解吸液進(jìn)行加壓處理，可以將解吸液的蒸發(fā)量降到最低。

4.2.3 是解吸溫度問題

解吸液溫度與解吸速度兩種之間具有正相關(guān)關(guān)系，當(dāng)解吸液溫度不斷上升時，解吸速度呈現(xiàn)出不斷上升的趨勢。但是，為了保證最終解吸效果，技術(shù)人員要科學(xué)調(diào)整和控制解吸溫度，避免因解吸溫度過高而導(dǎo)致解吸液內(nèi)氰化物被大量分解，導(dǎo)致解吸過程無法正常進(jìn)行。此外，澳大利亞COM0 ENGINEERS公司于1984年成功研發(fā)和應(yīng)用一種先進(jìn)、高效的加壓解吸電解工藝，當(dāng)溫度和壓力相關(guān)參數(shù)保持一致的情況下，確保解吸和電解同時進(jìn)行。此時，當(dāng)解吸溫度達(dá)到140℃，其對應(yīng)的解吸壓力自動變?yōu)?.3Mpa。COM0 ENGINEERS公司于1987年成功研發(fā)和應(yīng)用新型、先進(jìn)的加壓解吸設(shè)備，該主要適用于Fisher金礦領(lǐng)域中。

5 結(jié)束語

目前在國內(nèi)外得到廣泛的應(yīng)用，并且日趨成熟。其工藝和設(shè)備主要有一下特點：

（1）本文所提出的常壓解吸同溫電解設(shè)備工藝流程具有安全、可靠、操作便捷簡單等特點。

（2）通過將解吸液均勻地分布于解吸柱表面，可以避免解吸柱出現(xiàn)磨損現(xiàn)象，確保該金礦加工生產(chǎn)的可靠性和安全性。

（3）新型、先進(jìn)的承壓電解設(shè)備主要是在參照常溫常壓解吸電解相關(guān)工藝的前提下進(jìn)行研發(fā)的。該設(shè)備具有結(jié)構(gòu)密封性能良好、材料使用壽命長、電解槽結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等特征，完全符合不同行業(yè)的生產(chǎn)需求。

（4）整個解吸電解過程可以在全密封的系統(tǒng)中進(jìn)行連續(xù)式作業(yè)，熱能消耗低，而且采用無氰解吸，對于環(huán)保十分有利。

（5）生產(chǎn)能力大，非常適合大型黃金礦山。