摘要：針對(duì)氰化法提金工藝存在的氰化物劇毒及環(huán)境污染等難題，創(chuàng)新提出超能活化預(yù)處理—環(huán)保體系浸金新工藝，采用超能活化預(yù)處理方法打開(kāi)含金焙砂中被包裹的金相，有效解決含金焙砂提金不理想的問(wèn)題。采用環(huán)保提金劑對(duì)超能活化樣品實(shí)現(xiàn)清潔提金，在溫度25 ℃、環(huán)保提金劑用量1.2 g/L、活性炭用量30 g/L、液固比4、反應(yīng)時(shí)間3 h、空氣流量2.0 L/min、攪拌速度400 r/min、pH值11.0～11.5的最優(yōu)條件下，金浸出率達(dá)96.2 %左右，可實(shí)現(xiàn)含金焙砂的高效清潔提取。

關(guān)鍵詞：含金焙砂；超能活化；環(huán)保浸金；非氰提金；清潔提金；預(yù)處理

[中圖分類(lèi)號(hào)：TF831 文章編號(hào)：1001-1277（2025）03-0025-06 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A doi：10.11792/hj20250304 ]

引言

金作為一種極其重要的貴金屬，其價(jià)值不僅源于其稀缺性，更體現(xiàn)在其廣泛的應(yīng)用范圍和經(jīng)濟(jì)價(jià)值［1］。在全球范圍內(nèi)，金礦的儲(chǔ)量分布具有顯著的不均勻性［2］。根據(jù)最新發(fā)布數(shù)據(jù)，中國(guó)黃金儲(chǔ)量約為3 000 t，全球排名第5［3］。氰化法是中國(guó)黃金冶煉行業(yè)主要的提金方法，具有100多年歷史，但該提金工藝所采用的氰化物為劇毒物質(zhì)，且提金過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量難以處理的含氰廢水和廢渣［4-6］，若管理不善易引發(fā)潛在環(huán)境污染問(wèn)題。

根據(jù)生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《黃金工藝污染防治技術(shù)政策》，企業(yè)提金工藝應(yīng)向非氰或低氰浸金體系方向轉(zhuǎn)變［7-9］。在目前的非氰提金研究中，硫脲法［10-11］浸金速度快，環(huán)境污染小，但試劑消耗量大；多硫化合物法［12-14］浸金速度相對(duì)較快，選擇性強(qiáng)，但熱穩(wěn)定性差，對(duì)設(shè)備密閉性能要求嚴(yán)格；鹵素法［15-16］污染小，效率高，但對(duì)設(shè)備腐蝕較為嚴(yán)重，且選擇性較差；硫代硫酸鹽法［17-19］選擇性強(qiáng)，環(huán)境污染小，但對(duì)浸出條件要求苛刻。

目前所研究非氰提金方法均存在不足，本研究所用含金焙砂裸露金占比約82 %，存在部分金被礦物包裹，無(wú)法有效提取。為更好地實(shí)現(xiàn)金清潔環(huán)保提取，本文提出含金焙砂超能活化預(yù)處理—環(huán)保體系浸金新工藝。超能活化是基于濕法冶金領(lǐng)域熱力學(xué)理論、動(dòng)力學(xué)強(qiáng)化理論和工藝礦物學(xué)機(jī)理研發(fā)而成，通過(guò)利用物料和介質(zhì)在高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)條件下產(chǎn)生的超高能沖擊力，使顆粒接觸表面出現(xiàn)無(wú)序化，晶格出現(xiàn)畸變，形成位錯(cuò)形式的晶格缺陷。在增強(qiáng)礦物化學(xué)活性的同時(shí)，可高效打開(kāi)礦物對(duì)金的包裹，降低礦物顆粒粒度，增加礦物比表面積，強(qiáng)化金浸出過(guò)程動(dòng)力學(xué)反應(yīng)［20-21］，實(shí)現(xiàn)金的高效浸出。而環(huán)保體系浸金則采用以碳化三聚氰酸鈉為主要成分的環(huán)保提金劑，實(shí)現(xiàn)超能活化樣品中金高效清潔提取。本研究不僅為含金焙砂資源化利用提供了一條高效、清潔、環(huán)保的途徑，且該技術(shù)原理具有一定的普適性，可以運(yùn)用于其他領(lǐng)域的預(yù)處理工藝中。

1試驗(yàn)研究

1.1試驗(yàn)原料

試驗(yàn)原料為湖南某黃金公司產(chǎn)出的含金焙砂，該金精礦經(jīng)110 ℃干燥后磨細(xì)并篩分，過(guò)孔徑74 μm篩。含金焙砂化學(xué)成分分析結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可知：該含金焙砂中金品位為33.41 g/t，含鐵45.64 %，含砷0.82 %，含鉛0.85 %，含鋅1.47 %。

1.2試驗(yàn)方法

按一定液固比取適量含金焙砂和一定體積純水置于燒杯中，攪拌器攪拌均勻，開(kāi)啟超能活化預(yù)處理裝備，控制設(shè)備頻率為45 Hz，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)腔體內(nèi)銷(xiāo)棒高速運(yùn)轉(zhuǎn)，礦漿進(jìn)入超能活化裝備腔體內(nèi)與研磨介質(zhì)充分碰撞接觸，礦物顆粒變小。通過(guò)控制超能活化裝備頻率控制超能活化效果，通過(guò)控制氣動(dòng)隔膜泵的通氣速度進(jìn)而控制超能活化裝備的出料速度。超能活化過(guò)程中開(kāi)啟冷卻水，控制超能活化預(yù)處理過(guò)程中的溫度，防止超能活化過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象。反應(yīng)結(jié)束后關(guān)閉超能活化裝備。超能活化預(yù)處理試驗(yàn)結(jié)束后，需用清水多次清洗超能活化裝備，避免腔體內(nèi)殘留漿料腐蝕設(shè)備。

按一定液固比取適量超能活化樣品和一定體積的純水置于燒杯中，燒杯置于恒溫水浴鍋中以維持浸金反應(yīng)溫度恒定，開(kāi)啟數(shù)顯電動(dòng)攪拌器，設(shè)置目標(biāo)轉(zhuǎn)速，緩慢加入適量氫氧化鈉調(diào)節(jié)礦漿pH值至10.5～11.5。待礦漿pH穩(wěn)定后，加入一定量提金劑和活性炭進(jìn)行浸金反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后，開(kāi)啟循環(huán)水式多用真空泵，將礦漿過(guò)濾分離，浸出渣烘干磨細(xì)后送樣檢測(cè)，載金炭進(jìn)一步處理回收金，尾液循環(huán)使用或進(jìn)一步處理。

1.3分析檢測(cè)

樣品中金元素的分析采用火試金分析，鐵、硫、砷等元素的定量分析采用美國(guó)熱電公司IRIS interprid Ⅲ XRS型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀分析儀（ICP-AES）測(cè)定。樣品的微觀形貌采用掃描電子顯微鏡（SEM）（Japan jeol JSM-6360LV，20 kV）進(jìn)行分析。采用自動(dòng)比表面積和孔徑分析儀（SSA， Quadrasorb SI）對(duì)礦物比表面積和孔徑分布進(jìn)行分析檢測(cè)。采用PSD濕法分析（Malvern Mastersizer 2000， America）對(duì)礦漿粒徑分布情況進(jìn)行分析。樣品的物相組成采用X射線(xiàn)衍射（日本理學(xué)TTRAX-3型，測(cè)試電壓為50 kV，測(cè)試電流為300 mA，掃描條件為10 °/min）進(jìn)行分析。金浸出率按式（1）計(jì)算。

2試驗(yàn)結(jié)果和討論

2.1超能活化預(yù)處理

在不同超能活化時(shí)間條件下，含金焙砂的吸附曲線(xiàn)及其孔隙比表面積和累積孔隙體積示意圖見(jiàn)圖1。由圖1-a）可知：含金焙砂在相對(duì)壓力（P/P0）=0～1.0條件下，未經(jīng)處理（0 min）和經(jīng)過(guò)15 min處理的樣品吸附量從4.89 cm3/g增加至61.26" cm3/g，說(shuō)明吸附能力隨著超能活化時(shí)間的延長(zhǎng)而增強(qiáng)。由圖1-b）可知：含金焙砂的孔隙比表面積和累積孔隙體積均隨著超能活化時(shí)間的增加而增大。當(dāng)超能活化時(shí)間為15 min時(shí)，超能活化樣品的孔隙比表面積達(dá)到39.6 m2/g，累積孔隙體積為0.12 cm3/g。結(jié)果表明，超能活化預(yù)處理能夠顯著提升含金焙砂孔隙比表面積和累積孔隙體積。

常規(guī)含金焙砂樣品與超能活化預(yù)處理后含金焙砂（超能活化樣品）顆粒粒徑分析見(jiàn)圖2。由圖2可知：相較于常規(guī)含金焙砂樣品，超能活化樣品的粒徑顯著減小，其DV（50）值從常規(guī)含金焙砂樣品的約28.27 μm降低至約2.28 μm，說(shuō)明超能活化浸出技術(shù)能顯著降低浸出渣的粒徑。超能活化預(yù)處理技術(shù)能夠有效減小顆粒粒徑，增加孔隙比表面及累積孔隙體積，從而有利于浸金劑與含金焙砂中的金充分接觸，進(jìn)而提高金浸出率。

常規(guī)含金焙砂與超能活化樣品的XRD譜圖見(jiàn)圖3。由圖3可知：超能活化樣品顏色較常規(guī)含金焙砂顏色深。常規(guī)含金焙砂和超能活化樣品主要物相均為Fe3O4、SiO2和Fe2O3，超能活化樣品中Fe3O4物相峰強(qiáng)度較常規(guī)含金焙砂中低，這是由于機(jī)械活化過(guò)程中部分Fe3O4晶型被破壞。經(jīng)超能活化預(yù)處理后，主峰剖面變寬，這是由于超能活化過(guò)程中晶粒尺寸的減小和晶格畸變的增加導(dǎo)致剖面寬度的增加。

常規(guī)含金焙砂與超能活化樣品的SEM圖片見(jiàn)圖4。由于鐵氧化物和SiO2在中性體系性質(zhì)較為穩(wěn)定，不易溶解，含金焙砂存在鐵、硅高度富集情況，偶見(jiàn)少量砷富集情況（見(jiàn)圖4-a中黃色圓圈區(qū)域）。超能活化樣品顆粒尺寸較小，鐵元素分布較為均勻，仍存在少量硅元素高度聚集情況（見(jiàn)圖4-b中黃色圓圈區(qū)域）。

超能活化樣品的掃描電鏡圖像和EDS譜圖見(jiàn)圖5。由圖5可知：區(qū)域3白色絮狀物顆粒較小，主要成分為鐵氧化物，超能活化裝備可快速降低礦物粒度，高效打開(kāi)鐵氧化物對(duì)金的包裹，實(shí)現(xiàn)鐵氧化物包裹金的高效浸出，區(qū)域1和區(qū)域2為SiO2，表面致密光滑，顆粒較大，易對(duì)金形成包裹，這與金物相分析結(jié)果一致。

2.2堿性體系非氰環(huán)保浸出

試驗(yàn)所用環(huán)保提金劑具有毒性低、金浸出速度快、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。以超能活化樣品為原料，在溫度25 ℃、活性炭用量30 g/L、液固比4、反應(yīng)時(shí)間3 h、空氣流量2.0 L/min、攪拌速度400 r/min、pH值11.0～11.5的條件下，考察不同環(huán)保提金劑用量對(duì)超能活化樣品中金浸出率的影響，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖6。由圖6

可知：提高環(huán)保提金劑用量可有效提高金浸出率。當(dāng)環(huán)保提金劑用量分別為0.4 g/L和0.8 g/L時(shí)，金浸出率分別為55.6 %和81.2 %；繼續(xù)增加環(huán)保提金劑用量至1.2 g/L時(shí)，金浸出率為92.7 %。當(dāng)環(huán)保提金劑用量超過(guò)1.2 g/L時(shí)，金浸出率基本不變。說(shuō)明適當(dāng)升高環(huán)保提金劑用量，促進(jìn)金與浸出劑接觸反應(yīng)，利于金的浸出。綜合考慮，環(huán)保提金劑用量選取1.2 g/L。

以超能活化樣品為原料，在溫度25 ℃、環(huán)保提金劑用量1.2 g/L、活性炭用量30 g/L、反應(yīng)時(shí)間3 h、空氣流量2.0 L/min、攪拌速度400 r/min、pH值11.0～11.5的條件下，考察不同液固比下超能活化樣品中金浸出率變化趨勢(shì)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖7。由圖7可知：當(dāng)液固比由3上升至4時(shí)，金浸出率由83.3 %上升至92.7 %。繼續(xù)升高液固比至7時(shí)，金浸出率為93.3 %，金浸出率變化較小。當(dāng)液固比較低時(shí)，溶液固相含量較高，黏度大且流動(dòng)性差，不利于分子之間相互擴(kuò)散，阻礙金的浸出。但過(guò)高的液固比不僅會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)能力下降，而且體系中產(chǎn)生大量廢水需要處理，增加生產(chǎn)成本。綜上所述，液固比選取4。

以超能活化樣品為原料，在環(huán)保提金劑用量1.2 g/L、活性炭用量30 g/L、液固比4、反應(yīng)時(shí)間3 h、空氣流量2.0 L/min、攪拌速度400 r/min和pH值11.0～11.5的條件下，考察了不同溫度下超能活化樣品中金浸出率變化趨勢(shì)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖8。由圖8可知：當(dāng)溫度由20 ℃升高至50 ℃時(shí)，金浸出率由87.5 %升高至93.7 %。繼續(xù)升高溫度至60 ℃，金浸出率為93.9 %，金浸出率變化較小。適當(dāng)升高溫度，分子熱運(yùn)動(dòng)劇烈，浸金劑與金接觸更加充分，可有效提高金浸出率。當(dāng)溫度升高至60 ℃時(shí)，溶液蒸發(fā)較快，對(duì)浸出體系液固比有一定影響。綜合考慮，選取溫度為50 ℃。

以超能活化樣品為原料，在溫度50 ℃、環(huán)保提金劑用量1.2 g/L、活性炭用量30 g/L、空氣流量2.0 L/min、液固比4、攪拌速度400 r/min、pH值11.0～11.5的條件下，考察不同反應(yīng)時(shí)間下超能活化樣品中金浸出率變化趨勢(shì)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖9。由圖9可知：當(dāng)反應(yīng)時(shí)間由1 h上升至5 h時(shí)，金浸出率由80.8 %上升至95.8 %。繼續(xù)增加反應(yīng)時(shí)間至6 h，金浸出率為96.1 %，金浸出率變化較小。隨著反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)，金

以超能活化樣品為原料，在溫度50 ℃、環(huán)保提金劑用量1.2 g/L、活性炭用量30 g/L、液固比4、反應(yīng)時(shí)間5 h、空氣流量2.0 L/min、攪拌速度400 r/min和pH值11.0～11.5的最優(yōu)條件下，開(kāi)展多次浸出試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖10。由圖10可知，5次浸出試驗(yàn)金浸出率均保持在96.2 %左右。

在上述條件下開(kāi)展超能活化樣品浸金動(dòng)力學(xué)研究，結(jié)果見(jiàn)圖11、表2。由圖11-a）可知：選取293 K（20 ℃）、303 K（30 ℃）、313 K（40 ℃）和 323 K（50 ℃）條件下金浸出率隨時(shí)間的變化規(guī)律進(jìn)行動(dòng)力學(xué)擬合，金浸出率隨時(shí)間的延長(zhǎng)快速增大，而后逐漸放緩，參考動(dòng)力學(xué)擬合選點(diǎn)原則，選取 0～20 min 金浸出率數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)擬合。

化學(xué)反應(yīng)控制動(dòng)力學(xué)擬合相關(guān)系數(shù)為0.962～0.971，內(nèi)擴(kuò)散控制動(dòng)力學(xué)擬合相關(guān)系數(shù)為0.990～0.996，擬合結(jié)果相關(guān)性顯著，能很好地滿(mǎn)足線(xiàn)性回歸關(guān)系。依據(jù)回歸方程可計(jì)算出表觀活化能為15.05 kJ/mol，結(jié)合動(dòng)力學(xué)擬合結(jié)果，超能活化樣品環(huán)保提金劑浸出主要受內(nèi)擴(kuò)散步驟控制。

3結(jié)論

含金焙砂經(jīng)超能活化預(yù)處理后，可降低浸出渣粒徑，有效增大超能活化樣品的吸附能力、孔隙比表面積及孔隙體積，充分實(shí)現(xiàn)渣中金與外界的接觸，有利于實(shí)現(xiàn)高效浸金。在溫度50 ℃、環(huán)保提金劑用量1.2 g/L、活性炭用量30 g/L、液固比4、反應(yīng)時(shí)間5 h、空氣流量2.0 L/min、攪拌速度400 r/min和pH值11.0～11.5的最優(yōu)條件下，環(huán)保浸金體系工藝的金浸出率達(dá)到96.2 %左右，可以實(shí)現(xiàn)含金焙砂的清潔高效提取。超能活化樣品動(dòng)力學(xué)擬合結(jié)果表明，浸出體系主要受內(nèi)擴(kuò)散步驟控制。

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Study on superactivation pretreatment-environmentally friendly gold leaching

from gold?bearing roasting slag

Guo Xueyi1， 2， Chen Rucan1， 2， Zhang Lei1， 2

（1.School of Metallurgy and Environment， Central South University;

2.China Clean Metallurgy Engineering Research Center， China Nonferrous Metals Industry Association）

Abstract：To address the challenges of cyanide toxicity and environmental pollution in conventional cyanidation gold extraction， this study proposes an innovative process combining superactivation pretreatment with an environmentally friendly leaching system. The superactivation pretreatment effectively exposes encapsulated gold phases in gold?bearing roasting slag， overcoming inefficiencies in traditional gold recovery. An enviromentally friendly leaching agent was employed for clean gold extraction. Under optimal conditions： 25 °C， enviromentally leaching agent dosage of 1.2 g/L， activated carbon dosage of 30 g/L， liquid?solid ratio of 4， reaction time of 3 h， air flow rate of 2.0 L/min， stirring speed of 400 r/min， and pH 11.0-11.5， gold leaching efficiency reached 96.2 %， enabling high?yield and eco?friendly extraction from gold?bearing roasting slag.

Keywords：gold?bearing roasting slag; superactivation; environmentally friendly gold leaching; non?cyanide gold extraction; clean gold extraction; pretreatment