含铜氧化型金矿石电集法提金工艺实验研究

含铜氧化型金矿石电集法提金工艺实验研究

主要研究固体矿产勘查与金矿选冶。

刘勤安1，张红军2，张参辉2，刘振超2，陈丽娜2，王宏猷2

(1.河南省地质矿产勘查开发局第五地质矿产勘查院；2.河南省地质矿产勘查开发局第二地质矿产调查院，郑州 450001)

摘要：常规提金工艺对含铜氧化型金矿石氰化处理不仅容易造成资源浪费，更会造成严重环境污染。为解决这些问题，通过研究采取在常规堆浸基础上，浸出液用电集法回收金银的工艺流程，克服了常规提金工艺处理该类型金矿石经济效益差和对环境污染大等问题，取得了较高的金、银、铜综合回收比例。本文不仅详细阐述了该工艺工作流程、原理和注意事项，而且将该提金工艺实验推广应用于其他氧化型金矿石的金银提取。

关键词：金矿；含铜氧化型金矿石；提金工艺；电集法；电解

河北某金矿的矿石为含铜氧化型金矿石，虽然对该矿石进行常规氰化浸出实验显示其金浸出率可以达到95%，但是成本较高，同时会产生大量的含铜有害尾液，尾液处理成本高昂，随意排放不但造成铜元素流失，降低经济效益，更重要的是会对环境造成严重污染。因此企业急需一种经济、环保的工艺，从浸出液中综合回收金银的关键技术。通过各种常规提金工艺对比研究，在大量实验基础上，最终选择常规堆浸—浸出液用电集法回收金的生产工艺，解决了该问题。

1矿石性质

以矿床产出的蚀变岩型蜂窝状氧化金矿石为试样，金属矿物主要为褐铁矿、赤铁矿、磁铁矿及少量黄铁矿、黑铜矿、赤铜矿、孔雀石、蓝铜矿及少量黄铜矿。有用矿物为自然金、自然银、银金矿。脉石矿物主要为石英、长石、碳酸岩及少量泥质矿物。试样中金的平均含量为4.35×10-6，银的平均含量为70.52×10-6，铜的平均含量为0.63%。

2工艺对比研究

2.1硫酸预处理—常规氰化—活性炭吸附提金工艺

首先在实验室内对原矿进行硫酸浸出铜预处理，铜的一段浸出率为74%。预处理后的试样经洗矿后进行常规氰化浸出，活性炭吸附金，最终得到金的浸出率为95%，仅从回收金、银的目的看效果较好。不足之处是处理1 t原矿，需要98%的浓硫酸300～400 kg稀释后在预处理池中长时间浸泡，以消除矿石中的铜。此种办法不但耗时长(45 d)，且用水稀释浓硫酸过程危险性大，易发生事故，最后浸出铜的稀硫酸废水及洗矿过程产生的大量酸性废水如不妥善处理，会对环境造成很大污染，对人类的健康和各种牲畜造成严重威胁[1-4]，而严格按环保要求处理难度大，费用高。因此该工艺虽回收率高，但社会及企业综合效益低。

2.2常规氰化—氰化贵液锌丝置换提取金工艺

常规氰化—氰化贵液锌丝置换提取金工艺，也能达到提取金银的目的。其化学反应式为：

该工艺的缺陷是：1)消耗氰化钠及锌丝量过大；2)氰化废液经多次循环使用后，铜、锌等贱金属含量增高，阻止对金银的正常浸出；3)氰化液属剧毒，频繁更换，处理不当极易污染环境[4]，且有些地区(如山东烟台)明令禁止氰化废液达标排放(即零排放)。

鉴于以上缺点，本次没有进行这方面的试验。

2.3电集法提金工艺

鉴于以上2种方法的不足，本次重点进行电集法提金试验。

电集法提金工艺是在常规堆浸工艺基础上，氰化贵液用电集法提取金银及部分铜，经济效益高且环境污染小。其工艺流程为原矿→破碎→筑堆→喷淋→氰化富液电集→回收海绵状金银铜→粗炼铸板→电解含金银粗铜→提纯金银。

3电集法提金工艺及试验参数

3.1试验场地布置

堆浸场经平整压实后整体坡度为5%。堆浸场底部铺一层20 mm厚的稻草编织垫。草垫之上铺一层条纹塑料布，条纹塑料布上铺一层油毡，油毡上铺一层聚乙烯塑料薄膜，聚乙烯塑料薄膜上铺条纹塑料布。铺防水材料时从场地的低处开始向高处铺设，在接缝处呈叠瓦状，后铺的压先铺的20 cm[5-7]。

3.2入堆粒度

原矿经颚式破碎机破碎至粒径30 mm以下占80%的粒度[7]。破碎后的矿石用农用三轮车运至堆浸场，进行筑堆。本次试验，堆高3 m，共堆矿石3 000 t。

3.3在保护碱下进行堆淋

为阻止矿堆喷淋过程中出现NaCN溶液的酸性水解(生成HCN蒸汽)，矿堆筑成后需用饱和石灰水(保护碱)喷淋洗涤矿堆，当洗液pH值达到10～12时(在此环境下NaCN不会分解成HCN)，在洗液中均匀加入NaCN，最终达到浸液中氰化钠质量分数为0.04%。喷淋浸出过程中，喷淋强度为2.8～3.5 mL/m2·s。矿堆顶及矿堆斜坡喷淋面积共800 m2，每小时喷淋氰化液10 m3左右。

3.4电集法提金工艺

3.4.1电集法提金设备

该工艺需要修建沉淀池，电集槽和废液池(图1)，配套的设备为三相变压器和整流器。

三相变压器：采用参数为输入电压380 V，输出电压60 V，最大输出电流500 A。整流器，将变压器输出的交流电转变为直流电，相关参数为额定电压60 V，输出电流500 A。

沉淀池：建在堆浸场出水口处，规格为长6 m，宽2 m，深2 m，沉淀池用砖及水泥砌成。

电集槽组：采用10个规格大小相同的电集槽，每个宽1.2 m、长1.5 m、深1.2 m，用砖及水泥砌成，内衬为3 mm厚的PVC塑料软板防止渗漏。10个电集槽相连，且后面的槽比前面相邻的槽相对位置低10 cm(图2)。每个槽的出水口下檐距槽底高度95 cm，出水口宽度20 cm，内部依次放置阳极板和阴极钢绵框。

阳极板：采用3 mm厚的不锈钢板，不锈钢板长1 m，宽1 m。

阴极钢绵框外壳由5 mm厚的聚丙烯塑料制成，长1.2 m、宽0.1 m、高1.1 m，侧面被镂空成3×10 mm的网格，以利于含金银贵液通过。框内装不锈钢绵，不锈钢绵的直径为0.5 mm。不锈钢绵在框内均匀放置，放置密度为35 g/L。不锈钢绵的安装高度为1 m。为保证框内不锈钢绵导电良好，在框内插一根直径1 cm，长1.1 m的铜棒作为接线柱(不锈钢绵要与铜棒缠紧)。

电集槽中阳极不锈钢板与不锈钢绵框相间摆放，阳极板与阴极钢绵框间距为5 mm。电集槽中，相邻2块不锈钢板，一块靠紧电集槽左壁(右侧边沿与槽壁相距20 cm)，另一块靠紧电集槽右壁(左侧边沿与槽壁相距20 cm)。不锈钢板如此摆放，可保证电集液最大限度地与不锈钢绵接触。不锈钢板及不锈钢绵框摆放好后，用木块或橡胶块将不锈钢板及不锈钢绵框与电集槽固定好(图3)。

图3　电集槽连接平面示意图

电集槽的电路连接如图2所示。第1电集槽的5块不锈钢板并联以后接整流器输出端的正极。前一个电集槽的阳极不锈钢板连接后一个电集槽的不锈钢绵框。前一个电集槽的5个不锈钢绵框中的铜棒对应连接后一个集槽中的5块不锈钢板。以相同方式连接其他电集槽中的铜棒及不锈钢板。10号电集槽的5个不锈钢绵框中的铜棒，并联以后接入整流器输出端的负极。

3.4.2电集法提金流程及原理

由于上述各反应式的氧化还原电位各反应离子在溶液中的质量分数差异，根据能斯特方程可推算出上述各反应有主次之分。阳极进行的主要反应为氢氧根离子氧化分解析出氧气，故通过电集槽后的电集液pH值有所降低。阴极进行的主要反应为金、银、铜氰络阴离子的还原分解，分别析出金、银、铜。

本次工业化试验，试运行阶段发现电集槽中有一定量的氢氧化铁沉淀，该沉淀对后续金银的粗炼有一定不利影响。其反应式为：

为解决电集槽中Fe(OH)3沉淀问题，我们在沉淀池入水口处用医用输液器加入工业用双氧水[12](用量40 mL/h)。通过上述处理，提前把氢氧化铁沉淀在沉淀池中。

电集过的氰化废液，经调整氰化钠质量分数后，重新进入堆浸场喷淋使用。

注意：电集过程中若发现电集液在电集槽中流动不畅时需更换不锈钢绵框中的载金不锈钢绵。一般只需要更换前4个电集槽中的载金不锈钢绵。

把载金不锈钢绵放入3%～5%的稀硝酸溶液中浸泡1～2 h。然后将金、银、铜从不锈钢绵上洗脱，取出不锈钢绵用清水洗至中性备下次使用。对洗脱的海绵状金、银、铜用清水洗至中性，过滤干燥后进行粗炼。将粗炼获得的含金银粗铜铸成板状，装入涤纶袋中放置在电解槽内电解(涤纶袋的作用是防止电解后金银阳极泥掉入电解槽中)。电解槽中，以放入涤纶袋中的含金银粗铜板为阳极，铜板为阴极，硫酸铜为电解液进行电解[13]。其反应式为：

电解结束后将涤纶袋中的金、银及少量铜进行化学分离铸锭，即可得到商品用金、银。

4实验结果

本次电集法提金工业化实验，浸出及金、银提取时间为49 d。生产过程共提取金11.86 kg，银181.95 kg，铜630 kg。闭场时经过电集后的贫液金含量0.06 g/m3，银含量0.09 g/m3。金的综合回收率为90.88%，银的综合回收率为86%(表1)。

表1　沉淀池及贫液池品位监测一览表

生产初期电流密度为38 A/m2，闭场时电流密度为22 A/m2。每吨矿石氰化钠用量3.1 kg。生产过程中用于电集槽的平均耗电量为16.2 kVA。

进一步实验研究表明，针对不含多金属的氧化型金矿石，电集法提金工艺更适用，在生产过程中，氰化钠的耗量比处理含铜金矿石时要少50%～60%，电集耗电量少40%～50%。全泥氰化提金工艺流程中，只要增加固液分离设备，其氰化液同样可以采用电集法回收金银。

5结语

通过本次实验，可以得出针对含铜氧化型金矿石，电集法提金工艺具有经济环保的优势，兼有设备安装简单，对场地要求不高，电集槽所采用的电压为安全电压，完全避免了触电事故等特点，同时适用于含多金属的氧化型金矿石和不含多金属的氧化型金矿石，推广应用的前景广泛。

特别需要指出的是，电集法提金要求用于氰化浸出的水源为淡水，若氰化浸出的水源为咸水或氯离子含量高，其水中质量分数过高的氯离子在通电环境下，会腐蚀阳极不锈钢板，造成不锈钢板损坏，影响生产进度。

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doi:10.3969/j.issn.1009-8984.2015.02.028

收稿日期：2015-02-26

作者简介：刘勤安(1963-)，男(汉)，河南邓州，高级工程师

中图分类号：TF831

文献标识码：A

文章编号：1009-8984(2015)02-0105-04

The experimental research on gold extraction process of
copperish oxidized gold by the method of electric collection

LIU Qin-an，et al.

(No.5InstituteofGeo-exploration&MineralResourcesSurveyofHenan，

HenanBureauofGeo-exploration&MineralDepartment，Zhengzhou450001，China)

Abstract：The cyaniding treating of copperish oxidized gold ore by conventional gold extraction technique will not only be prone to waste resources but also cause severe environment pollution.To resolve these problems，and through several studies，the technological process of lixivium electronic collection method to recycle gold and silver based on the conventional heap leaching can overcome the problems of deficiency in economic benefit and serious environment pollution caused by the conventional gold extraction technique treating this type of gold ore，and achieve higher gold，silver，copper comprehensive recovery ratio.This paper not only elaborates the working process，operating principle，and announcements of this process，but also makes the gold technique experiment popularly apply to other oxidized gold ore and silver ore extracting.It has achieved good effect，and improved the economic benefits of mine production.

Key words：gold ore；copperish oxidized gold ore；gold extraction technique；electric collection method；electrolyze