潘志剛，謝 鋒，鄭鐘偉，陳俊南，王 偉

(1.安徽超威電源有限公司； 2.東北大學(xué)冶金學(xué)院)

引 言

氰化法作為黃金工業(yè)生產(chǎn)主要的礦石提金方法，目前仍占據(jù)主導(dǎo)地位[1-2]。近年來(lái)，隨著環(huán)保法律法規(guī)的不斷出臺(tái)與完善，以及人們環(huán)保意識(shí)和公共安全意識(shí)的不斷增強(qiáng)，氰化法的工業(yè)應(yīng)用正面臨著前所未有的阻礙與挑戰(zhàn)[3]。硫代硫酸鹽因價(jià)格便宜、安全無(wú)毒、浸出速率快，被公認(rèn)為是最有可能取代氰化物的浸金試劑之一[4-10]。常見的硫代硫酸鹽浸金體系為銅-氨-硫代硫酸鹽體系，該體系的浸金化學(xué)反應(yīng)式為：

已有的研究認(rèn)為，浸金過(guò)程中氨會(huì)吸附在金的表面形成[Au(NH3)2]+，使金不被鈍化，然后再與硫代硫酸根離子反應(yīng)生成[Au(S2O3)2]3-[11-13]：

。

[Cu(NH3)4]2+在浸金過(guò)程中發(fā)揮氧化劑的作用，Cu2+氧化Au后變成Cu+，生成的Cu+絡(luò)合物[Cu(S2O3)3]5-或[Cu(NH3)2]+可以再被氧氣氧化為[Cu(NH3)4]2+：

硫代硫酸鹽體系適用于浸出易處理金礦及氰化法難以處理的含銅金礦和碳質(zhì)金礦等[14]。易處理金礦中的金大多以游離金形式存在，當(dāng)與硫代硫酸鹽溶液接觸時(shí)，會(huì)形成[Au(S2O3)2]3-絡(luò)合物進(jìn)入溶液。然而，隨著易處理金礦資源的逐漸減少，難處理金礦資源成為中國(guó)黃金工業(yè)生產(chǎn)的主要來(lái)源。難處理金礦石是指采用常規(guī)選冶方法難以有效提取金的金礦石，其中一種典型的難處理金礦石是礦石中的金被砷黃鐵礦或黃鐵礦包裹，導(dǎo)致金不能與浸出劑有效接觸而難以獲得理想的金浸出率。國(guó)內(nèi)某黃金企業(yè)所生產(chǎn)的高砷金精礦是典型的難處理含砷金礦。該高砷金精礦直接氰化浸出金浸出率小于10 %。這主要是由于該金精礦中約90 %的金包裹于砷黃鐵礦和黃鐵礦中，嚴(yán)重阻礙了氰化浸出過(guò)程中金與浸出劑的接觸。為了使被砷黃鐵礦包裹的金有效暴露，目前該企業(yè)采用“兩段焙燒—氰化浸出”生產(chǎn)工藝，金浸出率為80 %～85 %。但是，由于國(guó)家和地方環(huán)保政策日趨嚴(yán)格，氰化工藝的環(huán)保成本顯著提高，企業(yè)經(jīng)營(yíng)面臨較大壓力，因此尋找合適的非氰替代工藝已成為該企業(yè)亟需解決的重大和關(guān)鍵的難題。本文針對(duì)該企業(yè)高砷難處理金精礦兩段焙燒預(yù)處理后的焙砂開展了硫代硫酸鹽浸出試驗(yàn)研究，以確定利用銅-氨-硫代硫酸鹽體系處理該焙砂的工藝可行性。

1 試驗(yàn)原料與方法

1.1 試驗(yàn)原料

試驗(yàn)原料取自某黃金企業(yè)高砷難處理金精礦兩段焙燒預(yù)處理后的焙砂。焙砂X射線衍射分析結(jié)果見圖1。焙砂主要礦物組成為赤鐵礦和石英。對(duì)焙砂的化學(xué)成分分析表明，金品位為104 g/t，砷品位為0.74 %，硫品位為0.87 %。焙砂表觀形貌見圖2。由圖2可以看到，顆粒表面有明顯的裂紋。

圖1 焙砂X射線衍射分析結(jié)果

圖2 焙砂表觀形貌

1.2 試驗(yàn)方法

浸出試驗(yàn)在容積為500 mL的玻璃反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，加熱方式為水浴加熱。浸出劑由硫酸銅、氨水、硫代硫酸鈉和去離子水精準(zhǔn)配制而成，pH采用1.0 mol/L的氫氧化鈉溶液進(jìn)行調(diào)節(jié)。浸出試驗(yàn)的攪拌方式為機(jī)械攪拌。在前期預(yù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上開展條件試驗(yàn)，如無(wú)特殊說(shuō)明，浸出試驗(yàn)過(guò)程中各因素的基礎(chǔ)條件見表1。試驗(yàn)結(jié)束后，立即使用抽濾機(jī)、布氏漏斗、抽濾瓶和定性濾紙將礦漿分離為浸出液和浸出渣，浸出液的體積由量筒進(jìn)行測(cè)量，浸出渣在60 ℃烘箱內(nèi)烘干24 h后進(jìn)行稱量和分析。

表1 硫代硫酸鹽浸金試驗(yàn)基礎(chǔ)條件

金浸出液稀釋后使用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀分析其中的金含量。固體樣品(金精礦、焙砂和浸出渣)中金分析流程見圖3。浸出液經(jīng)王水酸化后進(jìn)行紙漿-活性炭吸附，其分析流程按照固體樣品分析流程[15-16]。浸出試驗(yàn)中金浸出率(μ)計(jì)算公式如下：

(1)

式中：V為浸出液體積(L)；m為浸出渣質(zhì)量(g)；ρ為浸出液金質(zhì)量濃度(mg/L)；β為浸出渣金品位(g/t)。

圖3 固體樣品中金分析流程

2 結(jié)果與討論

2.1 浸出時(shí)間的影響

試驗(yàn)首先研究了浸出時(shí)間對(duì)焙砂金浸出率的影響，結(jié)果見圖4。由圖4可知：在浸出初期，金浸出率迅速上升，在3 h內(nèi)即達(dá)到了67.2 %，表明在這段時(shí)間內(nèi)，金在銅-氨-硫代硫酸鹽體系中能夠快速反應(yīng)，體現(xiàn)了硫代硫酸鹽浸金的快速性。但是，隨后的浸出過(guò)程中，金浸出率提高緩慢，浸出7 h時(shí)達(dá)到最大值75.1 %；進(jìn)一步延長(zhǎng)浸出時(shí)間，金浸出率基本保持不變。因此，在試驗(yàn)條件下，焙砂硫代硫酸鹽浸出試驗(yàn)最佳浸出時(shí)間為7 h。

圖4 浸出時(shí)間對(duì)金浸出率的影響

2.2 Cu2+濃度的影響

試驗(yàn)過(guò)程中控制Cu2+濃度分別為0.01 mol/L、0.05 mol/L、0.10 mol/L、0.15 mol/L、0.20 mol/L，考察Cu2+濃度對(duì)金浸出率的影響，結(jié)果見圖5。由圖5可知：當(dāng)Cu2+濃度為0.01 mol/L時(shí)，金浸出率即達(dá)到了44.5 %；隨著Cu2+濃度的增加，金浸出率逐漸升高；在Cu2+濃度為0.10 mol/L時(shí)，金浸出率達(dá)到了最大值75.1 %；當(dāng)Cu2+濃度繼續(xù)升高時(shí)，金浸出率基本保持不變。綜合考慮，確定Cu2+濃度為0.10 mol/L。

圖5 Cu2+濃度對(duì)金浸出率的影響

2.3 氨水濃度的影響

氨水濃度分別為0.5 mol/L、1.0 mol/L、2.0 mol/L、3.0 mol/L、4.0 mol/L時(shí)，考察氨水濃度對(duì)金浸出率的影響，結(jié)果見圖6。由圖6可知：氨水濃度為0.5 mol/L時(shí)，金浸出率達(dá)到39.6 %；當(dāng)氨水濃度小于2.0 mol/L，金浸出率以較快速度隨氨水濃度增加而升高；當(dāng)氨水濃度為2.0 mol/L時(shí)，金浸出率達(dá)到最大；進(jìn)一步提高氨水濃度，金浸出率基本保持不變。因此，選擇適宜的氨水濃度為2.0 mol/L。

圖6 氨水濃度對(duì)金浸出率的影響

2.4 硫代硫酸鈉濃度的影響

圖7 硫代硫酸鈉濃度對(duì)金浸出率的影響

2.5 pH的影響

硫代硫酸鹽浸出試驗(yàn)在堿性條件下進(jìn)行，為研究pH對(duì)金浸出率的影響，試驗(yàn)控制pH值分別為9，10，11，12，13，結(jié)果見圖8。由圖8可知：當(dāng)pH值在9～11時(shí)，金浸出率隨pH的升高而升高；進(jìn)一步提高溶液pH，金浸出率基本不再改變。試驗(yàn)中適宜的pH值為11左右。

圖8 pH對(duì)金浸出率的影響

2.6 溫度的影響

圖9 溫度對(duì)金浸出率的影響

2.7 優(yōu)化條件試驗(yàn)

通過(guò)對(duì)銅-氨-硫代硫酸鹽體系單因素試驗(yàn)條件進(jìn)行研究，確定了焙砂硫代硫酸鹽浸金的最佳條件，即Cu2+濃度為0.10 mol/L，NH3·H2O濃度為2.0 mol/L，Na2S2O3濃度為0.10 mol/L，浸金體系溶液pH值為11，溫度為50 ℃，浸出時(shí)間為7 h。在上述條件下，金浸出率可達(dá)75.1 %。

3 結(jié) 論

1)某黃金企業(yè)高砷金精礦兩段焙燒預(yù)處理后的焙砂主要礦物組成為赤鐵礦和石英，焙砂中金品位較高，含有少量的砷和硫，焙砂顆粒表面可見明顯的裂紋。

2)通過(guò)單因素條件試驗(yàn)研究，確定了焙砂硫代硫酸鹽浸出的最佳工藝條件：Cu2+濃度為0.10 mol/L，NH3·H2O濃度為2.0 mol/L，Na2S2O3濃度為0.10 mol/L，浸金體系溶液pH值為11，溫度為50 ℃，浸出時(shí)間為7 h。在此條件下，金浸出率超過(guò)75 %。

3)硫代硫酸鹽浸出工藝金浸出率與傳統(tǒng)氰化工藝仍有一定差距，需要進(jìn)一步優(yōu)化和強(qiáng)化焙砂的硫代硫酸鹽浸出過(guò)程，以使其具有應(yīng)用可行性。