含砷难处理金精矿预处理工艺研究进展.pdf

含砷难处理金精矿直接氰化浸出无法取得良好的经济技术指标，需在浸出前对其进行预处理。本文介绍了 种含砷难处理金精矿的预处理工艺，包括氧化焙烧法、热压氧化法、生物氧化法，简要阐述了各工艺的作用机理、研究进展及优缺点，为含砷难处理金精矿预处理提供参考。关键词：含砷金精矿；预处理；氧化焙烧；热压氧化；生物氧化中图分类号：文献标识码：收稿日期：；改回日期：作者简介：张天佑（），男，吉林榆树人，吉林省有色金属地质勘局六四队工程师。，：，：；引言随着人类社会对金矿资源的开采和利用，易于处理的金矿资源日益减少，难处理的金矿资源开发利用已经成为大势所趋，据统计，世界黄金储量中 以上是难处理金矿石，而目前全球黄金产量中的 都来自于难处理金矿 ，而难处理金矿中有很大一部分为含砷金矿，一直以来，含砷金矿的处理难度阻碍了此类金矿资源的开发和利用，其难处理的原因主要包括以下几个方面 ：原矿中金的嵌布粒度细，常常已显微、次显微甚至是晶格金形式分布，并且金被砷黄铁矿（毒砂）、黄铁矿等硫化矿物包裹，降低了金与氰化物接触的概率，阻碍了金的浸出；砷等有害杂质与氰化物发生反应，大量消耗氰化物及溶解氧，导致氰化物用量升高，且因矿浆中溶解氧不足致使金的浸出反应受到阻碍。砷与氰化物的反应产物又会吸附在金的表面，进一步降低金的浸出率；金精矿中的铁、铜等金属矿物会在金表面生成氢氧化物薄膜，阻碍了金的浸出；金精矿中的金属硫化物与金接触，使金溶解钝化，增加金浸出的难度。上述因素所造成的后果可归纳为两种：一是金与氰化物的接触受到阻碍，使金无法顺利浸出；二是矿浆中氰化物与溶解氧被砷等有害元素大量消耗。为了提高含砷金矿石的选冶回收率，需要对含砷金精矿的进行预处理，以期消除砷等有害元素对金浸出的影响，预处理方法主要包括氧化焙烧法、热压氧化法、生物氧化法等。氧化焙烧法氧化焙烧法是在高温、氧化气氛条件下进行的，砷等有害元素发生氧化反应生成 、等，达到使金充分暴露并与砷等有害元素分离的目的。氧化焙烧法是最传统的预处理方法，该方法具有技术成熟、操作简单、适应性强等特点，可用于含砷、含碳金精矿的预处理。传统氧化焙烧传统氧化焙烧法按焙烧段数的不同又可分为一段焙烧和两段焙烧。当采用一段焙烧工艺时，含砷金精矿中的部分砷黄铁矿及黄铁矿等硫化物会被氧化为金属氧化物、及砷酸盐，砷酸盐残留在焙砂中易对金造成包裹，极度阻碍金的浸出，不易挥发，造成脱砷不完全。焙烧过程中发生如下化学反应 ：（）（）（）（）二段焙烧法是在一段焙烧方法的基础上发展起来的，其中第一段焙烧在低温（一般为 ）、氧分压不足条件下进行，使金精矿中的砷元素生成 随烟气挥发，后被冷却收集。第一段焙烧可脱除大部分的砷和硫，反应过程如（）、（）所示。第一段焙烧产生的焙砂及除尘器收集的少量粉尘进入第二段焙烧，该段焙烧是在较高温度（）及氧化气氛条件下进行，使金精矿中剩余的硫充分氧化，生成 并用于制取硫酸。通过两段焙烧，使金尽可能的暴露出来，为后续氰化浸出作业提供有利条件。典型二段焙烧流程如图 所示。图 含砷金精矿两段焙烧工艺流程 第 期 张天佑，等：含砷难处理金精矿预处理工艺研究进展该方法处理含砷金精矿具有工艺成熟、操作简单及可综合回收砷、硫等优点，但因焙烧过程中会产生 、有毒有害气体，对收尘设备要求较高，回收不利时会造成环境污染，随着国家对环保要求的不断提高，该工艺前期投入资金会继续增高，环保压力较大。固化焙烧固化焙烧法是在传统焙烧方法的基础上发展起来的，为了降低传统焙烧中产生的 、有毒气体对环境的污染，在焙烧过程中加入了适当的药剂，使 、等有毒气体与加入的药剂发生反应，生成砷酸盐、硫酸盐固体，将砷和硫固结在焙砂中，如在焙烧过程中加入适量 等药剂，发生如下反应 ：（）（）（）为了尽量减少 （）、对金造成的二次包裹，得到较好的金浸出率指标，应合理控制 添加量，俞海平等针对 不同用量对金浸出率及砷、硫固化率的影响进行了试验研究，结果表明 用量确定为矿样量的 为宜，金浸出率达到 ，砷、硫固化率分别达到 和 。当 用量低于 时砷、硫固化率较低，环保压力增加；高于 时，砷、硫固化率继续升高，但金浸出率明显降低。固化焙烧的优点在于将 、等有毒有害气体转化为砷酸盐、硫酸盐固体，减轻了环保压力。但存在焙砂在后续浸出环节中易结块的缺点。热压氧化法热压氧化法是在高温高压条件下进行的，按反应介质体系不同可分为酸性热压氧化法及碱性热压氧化法。无论是酸性热压氧化法还是碱性热压氧化法，其本质都是使金精矿中的砷黄铁矿、黄铁矿与氧发生反应，使金暴露出来，增加金与氰化物接触几率，达到提高金回收率的目的。酸性热压氧化法酸性热压氧化法在高温高压、酸性介质条件下进行，主要化学反应如下 ：（）（）（）在酸性热压氧化法处理含砷金精矿过程中，金精矿中的砷及硫转化为砷酸和硫酸，通常温度要求在 之间，压力在 条件下进行，设备需采用耐腐蚀及高压设备。蔡创开 针对贵州水银洞金矿浮选金精矿进行了酸性热压氧化扩大连续试验，试验过程中控制矿浆流量、温度、压力处于较稳定状态，取得较好的技术指标，砷（总）沉淀率达到 ，金浸出率达到 。李健 在酸性热压体系中加入了亚硝酸钠做为催化剂，有效促进了砷黄铁矿的溶解，当亚硝酸钠添加量达到 时，金的浸出率达到了 。碱性热压氧化法碱性热压氧化法是在高温高压、碱性介质条件下进行的，主要化学反应如下 ：（）（）在碱性热压氧化法处理含砷金精矿过程中，砷和硫被转化为砷酸盐及硫酸盐，通常温度要求在 之间，压力约 条件下进行。李勇等 采用 和 溶液预处理含砷锑金精矿，金的回收率由 提高至 。无论是酸性还是碱性热压氧化，都可达到解除砷黄铁矿、黄铁矿对金的包裹的目的，具有金浸出率高的优点，其反应产物均较稳定，不会造成环境污染，处理多金属难处理金精矿方面有较大优势，但热压氧化法对设备的要求高，投资大，且无法综合回收砷和硫。生物氧化 生物氧化机理生物氧化是利用细菌氧化砷黄铁矿、黄铁矿等矿物，使被其包裹的金暴露出来，为后续氰化浸出作业提供有利条件的一种方法，它是矿冶工程与生物工程交叉结合形成的新型技术方法 。一般认为生物氧化砷黄铁矿、黄铁矿等金属矿物的机理包括直接作用、间接作用和联合作用 ，直接作用是指细菌直接吸附在矿物表面对矿石中的硫化矿物进行分解；间接作用是指细菌不直接作用于硫化 吉林地质第 卷图 扩大试验工艺流程图 矿物，而是以铁离子作为中间体的氧化还原反应；联合作用指直接与间接作用联合作用于硫化矿物。生物氧化过程中可能发生的反应如下：直接作用：（）（）（）（）（）（）间接作用：（）（）（）（）（）（）（）菌种与影响生物氧化的因素生物氧化的过程就是细菌维持新陈代谢及菌群繁殖的过程，目前生物氧化所用的菌种包括氧化亚铁硫杆菌（菌）、氧化硫硫杆菌（菌）、氧化铁螺旋菌（菌）、氧化亚铁铁杆菌（菌）等，这些细菌具有嗜酸、好氧、化能自养等特性 。影响生物氧化进行的因素包括温度、值、充气量、有害离子浓度、氧化还原电位及矿浆浓度等 ，这些因素都应保持在一个适宜的范围之内，既能保证细菌有较良好的生存环境，又能达到取得最优经济技术指标的目的。例如矿浆浓度对生物氧化的影响表现在：若提高矿浆浓度，可增大装料量，相对减小反应器容积，但提高矿浆浓度相应的也会使矿浆中有害离子浓度升高，且细菌更易受机械损伤，故应控制矿浆浓度。黄中省等 考察了矿浆浓度、充其量等因素对生物氧化过程的影响，第 期 张天佑，等：含砷难处理金精矿预处理工艺研究进展结果显示当矿浆浓度大于 时，硫化矿物氧化率急剧下降，说明细菌的氧化作用被抑制，若降低矿浆浓度，硫化矿物氧化率保持在一个较高的水平，但会相应增加反应容器的体积，成本压力增大；硫化矿物氧化率随充其量增大而迅速增加，当充其量大于 时，氧化率增加缓慢，说明已经达到生物氧化需氧量的要求。张毓芳 研究了有害离子浓度对生物氧化的影响，结果显示，硫化矿物氧化程度随氯离子浓度升高而持续降低，表明氯离子抑制了生物氧化进程。生物氧化具有建设成本低，氧化产物稳定不会造成环境污染等优点，但该方法存在氧化周期相对较长、反应产物具酸性对设备存在腐蚀等缺点。结论（）氧化焙烧法因其工艺成熟、操作简便、可综合回收砷和硫的优点，在未来一段时间内仍将是处理含砷金精矿的主要方法，生产中应加强设备维护及日常监测。（）热压氧化法其反应产物均较稳定，不会造成环境污染，在处理多金属难处理金精矿方面有较大优势，但该方法对设备的要求高，随着材料科学的进步，热压氧化法将得到长足发展。（）细菌作为一种生命体，其生存和繁殖均需要一个适宜的环境，今后一段时间内生物氧化的研究方向必将集中在提高细菌对环境适应性、高效生物氧化设备方向。（）难处理金矿资源所占比重将继续增大，单一预处理方法将难以处理更加复杂难处理金精矿，利用两种及以上预处理技术的综合预处理方法将成为一种可能。参考文献：，（）：杨玮复杂难处理金精矿提取及综合回收的基础研究与应用 中南大学，马书妍含砷金矿的预处理及多金属回收 吉林大学，曲胜利砷冶金 北京：冶金工业出版社，俞海平难选冶金矿石固化焙烧氰化浸金工艺研究 成都理工大学，殷书岩，杨洪英难处理金矿加压氧化预处理技术及发展 贵金属，（）：蔡创开难处理金矿加压预氧化扩大连续试验 有色金属（冶炼部分），（）：李健含砷金精矿催化压力氧化氰化提金试验研究 黄金，（）：胡燕清，杨声海，陈永明某毒砂金矿硫氰酸盐氨性体系加压氧化提金探索试验 有色金属（冶炼部分），（）：李勇徐忠敏吕翠翠等碱浸预处理提高某含砷锑难处理金精矿回收率的试验研究 黄金，（）：温建康生物冶金的现状与发展 中国有色金属，（）：张仕奇，杨洪英，佟琳琳，等硫化矿细菌浸出机理及协同作用研究现状 有色金属（冶炼部分），（）：柳建设，邱冠周，王淀佐硫化矿物细菌浸出机理探讨 湿法冶金，（）：杨洪英，杨立，魏绪钧氧化亚铁硫杆菌（）氧化毒砂的机理 中国有色金属学报，（）：张在海，王淀佐，邱冠周，等细菌浸矿的细菌学原理 湿法冶金，（）：胡凯光，胡鄂明，康泉，等细菌浸矿机理和影响因素 中国矿业，（）：黄中省，伍赠玲，衷水平，等某难处理金精矿生物氧化炭浸提金试验研究 黄金科学技术，（）：张毓芳氯离子对难处理金精矿生物预氧化 炭浸氰化的影响 有色金属（冶炼部分），（）：吉林地质第 卷