堆浸法在苏丹某金矿的应用实践

2019-04-30康维刚陈京玉谢建平卢邦飞郭豪坤

新疆有色金属 2019年1期

康维刚陈京玉谢建平卢邦飞郭豪坤

（天津华勘集团有限公司天津 300170）

随着矿产资源的开发利用，世界范围内高品位黄金资源逐渐减少，低品位黄金资源的开发利用日益引起人们的高度重视。堆浸作为氰化提金方法之一，由于其建厂投资小，见效快，生产成本低，生产工艺简单，操作简便，规模可大可小，机动灵活，适应性强，尤其对低品位氧化矿石，堆浸提金具有独特的优势，而被世界各黄金生产企业采用[1-4]。

苏丹某金矿位于苏丹共和国北部尼罗河州，地处拜尤达沙漠东部[5]。目前利用的矿石类型主要为褐铁矿化石英脉金矿石，氧化深度约在地表以下40米～60米，矿石量414.15万吨，金属量8.37吨，平均品位2.02g/t，现场采用堆浸法处理工艺，年处理矿石能力10万t。文中旨在通过对该金矿在国外的生产实践进行总结，为相关矿山将来走出去，提供参考和借鉴意义。

1 矿石性质

1.1 化学多元素分析

表1 原矿多元素化学分析结果

1.2 矿物组成

该矿石矿物组成比较复杂，矿物种类较多。矿石中金属矿物主要为赤铁矿、黄铁矿、磁铁矿，其次为钛铁矿、钛赤铁矿、钛磁铁矿和锐钛矿等。金矿物为自然金，为该矿的目的矿物，除金以外，其它元素均因含量低而无回收价值。

脉石矿物种类较多，主要矿物为石英、黑云母、普通角闪石和碳酸盐矿物，其次为石榴石、绿泥石、绢云母、普通辉石、长石、白云母、磷灰石及一些粘土矿物等。

矿石中自然金分布较分散，主要以粒状、圆粒状、麦粒状产出，多分布在脉石中，部分包裹在黄铁矿中和嵌布在黄铁矿与脉石矿物的粒间，少量嵌布在钛矿物与其它矿物的粒间，有的粗粒自然金中包裹细粒的钛铁矿；自然金粒度极不均匀，主要以粗粒、中粒嵌布为主，细、微粒及次显微金含量较少。

2 堆浸工艺流程

堆浸法与常规氰化法反应机理基本上是相同的，即在碱性溶液中，裸露金与溶液中的氰化物、氧发生化学反应生成金氰络合物。含金溶液借助重力作用，自然流到储液池，并将此溶液送入吸附作业。一般吸附多用活性炭作吸附剂，当活性炭吸附金氰络合物接近饱和时，即称载金炭，将载金炭送入解吸作业，贵液再经电解或锌置换得到金泥，电积金或金泥经冶炼后，就可得到合质金[6]。

该金矿现场实际堆浸工艺流程为：矿石破碎——筑堆——喷淋浸出——吸附——解吸电解——冶炼。如图1所示。

2.1 破碎工艺

用于堆浸的金矿石通常需要先经过破碎，破碎粒度视矿石性质和金嵌布粒度特性而定，一般堆浸的矿石粒度愈细，矿石结构愈疏松多孔，金的浸出率愈高，生产周期愈短。但堆浸矿石粒度过细，则会导致堆浸渗滤浸出速度减缓，甚至使渗滤浸出过程无法进行，严重影响金的浸出率，因此选择合适的破碎粒度是堆浸能够顺利进行的第一步[7-9]。该金矿堆浸矿石来自矿区各矿段露天采场地表矿，矿石粒度≤500mm，实际生产中，采用两段一闭路破碎工艺流程，粗碎采用PE600*900颚式破碎机1台，细碎采用GP100圆锥破碎机1台，筛分采用2YHA1548圆振筛1台，最终产品粒度为-20mm。

图1 苏丹某金矿堆浸工艺流程图

2.2 堆浸场地

堆浸场地应选择在场地坡缓，开阔地界，挖方与填方工程量尽可能少[10]，要尽量利用地形，以减少泵送和运输皮带，节省投资和减少能耗[11]。该金矿矿区地势平缓，属沙漠、戈壁地貌，海拔高度在330～380m之间，高差很小。沟系不发育，地面缺乏经常性流水活动，地形凸起处多为基岩出露，低凹处被风成沙覆盖[12]。基于上述特点，堆浸场地选择在距离破碎线不远的季节性河流河床边上，该区域面积广阔，地势平缓，土石方施工量少。其中初期堆场建设大小为200m×100m，堆场中间设置贵液集液沟，两边堆场坡度按照3%～4%施工。

变异系数是利用标准差和平均数的比值来计算的，以此反映研究数据的离散程度，对市辖区经济和县域经济发展差异进行对比。

2.3 底垫选择及铺设

铺设底垫既可以保证矿堆稳固，又可以收集浸出液，防止渗漏，因此堆浸底垫的质量如何，是堆浸成败的关键因素之一。工业上最常使用的底垫主要有三种：粘土、膨润土；沥青、混凝土；高密度聚乙稀薄膜（HDPE）[13]。鉴于该金矿矿区属热带沙漠气候，炎热干燥，年平均气温超过30℃，粘土类材料缺乏，混凝土基建成本较高，而高密度聚乙稀薄膜（HDPE）因具有优良的耐环境应力开裂性能，抗低温、抗老化、耐腐蚀性能，以及较大的使用温度范围(-60℃～+60℃)，较长的使用寿命(50年)，运输和施工方便，相对成本较低，近些年受到较广泛使用，因此现场堆浸场底垫选用一次性HDPE薄膜形式。

堆浸场地经推土机平整，压路机压实后，捡出表面裸露的尖锐的砾石、树枝等，防止刺穿底垫，造成跑冒滴漏问题。然后铺设HDPE薄膜，薄膜外形尺寸长×宽×厚为100m×6m×1.0mm，薄膜之间搭接约15cm～20cm，然后利用自动爬行焊机进行焊接。底垫上方铺设一层厚度≥50cm的河沙，防止设备在上面行走筑堆时破坏底垫。

2.4 筑堆

为充分避免矿堆被机械碾压，减少矿石离析作用，保持矿堆自然成堆后的良好渗透性，现场采用倒退式筑堆法[14]。破碎后的矿石经由移动式皮带机运至堆场附近，然后采用前装式装载机进行倒运筑堆，筑堆高度约3m，单堆规模一般为5000～13000吨不等。为充分利用堆场场地，现场采用多层法（或叠加式）筑堆方式[15-16]。当在单个堆场区域完成筑堆工作，并喷淋结束后，统一对矿堆进行平整，平整后的层高会降到2.5m以下，然后继续在该层上面堆筑第二层。该种筑堆方式的优点在于：相对于直接堆弃节省场地，相对于撤堆重新堆筑新堆，节约运输成本和堆场建设成本，在旧堆上面继续筑堆可充分延长旧堆喷淋时间，提高浸出率。堆场最终堆筑4层，堆高约10m。

2.5 调碱

碱性介质是决定氰化物能否溶金及溶金速率的关键因素之一，在喷淋中使用工业烧碱(NaOH)或石灰，可排除矿石中酸性物质和部分有害元素，提高金的浸出率，更重要的是对氰化钠进行保护，防止水解，减少氰化钠损耗，使浸金反应能够正常进行[17-18]。现场调碱过程主要分为三个阶段，即洗堆、调碱和浸出。洗堆时间大约4d～7d，通过洗堆可将矿堆内矿泥洗出，使矿堆形成自然水道，提高渗透性；调碱阶段时间一般为7d，当矿堆出水pH值达到10以上时，开始添加氰化钠浸出，现场实际生产表明该金矿堆浸pH值控制在10.5～11.5区间较为合适。

2.6 喷淋浸出

喷淋设备包括输液泵（贫液泵）、主管、支管和喷头[19]。主管与泵的出口相连，支管连接在主管两侧形成鱼刺排列，该金矿现场采用旋转摇摆式喷头，喷淋半径4～6m，喷淋强度为15～20L/m2·h。

喷淋时间采取灵活掌握方式，新堆刚开始喷淋时可选择喷1h停1h，或喷2h停1h，随着贵液品位下降，逐渐调节为喷1h停2h、喷1h停3h等。生产实践表明，氰化钠配制浓度以最初0.1%为最佳，随着贵液品位逐渐降低，喷淋溶液氰化钠浓度也逐渐调低，最低控制在0.05%左右，直到浸出结束。

2.7 吸附

吸附工艺采用活性炭吸附，小型吸附柱串联形式，共分2个系列，每个系列包括4个吸附柱，每柱装炭量为500Kg，吸附率一般为95%，吸附贫液经补加氢氧化钠和氰化钠后循环利用。

2.8 解吸电解

解吸电解采用500Kg/批次常温常压解吸电解工艺流程，解析液由5%NaCN和2%NaOH配制而成，温度控制在110℃左右，解吸电解时间一般为36～40h，最终解吸电解率为95%。

2.9 冶炼

冶炼采用酸洗+烘干+石墨坩锅熔炼工艺，首先利用盐酸预处理从阴极板剪下来的钢绵，待钢绵完全溶解后，利用清水洗涤残渣，直到洗至中性为止，然后利用硝酸加温至85℃以上除杂提纯，金泥经烘干后按比例加入硼砂、碳酸钠和硝石进行冶炼，获得合质金锭，金锭成色为900‰～960‰，最终冶炼回收率为98%。

3 生产实践

该金矿实际生产中部分矿堆堆浸数据如表2所示。

表2 矿堆堆浸数据

由表2可知，该金矿矿石实际入堆品位介于1.44-1.96g/t，平均入堆品位为1.72g/t，属于低品位矿石。生产实践表明，堆浸尾渣品位主要控制在0.25～0.55g/t，浸出率控制在71.65～86.11%。氰化钠用量平均为300g/t，保护碱用量为400g/t，矿堆喷淋周期一般在2个月到4个月不等。

以堆A为例，绘制了该类型矿石浸出曲线，如图2所示，在喷淋浸出过程贵液中金含量出现了2次高峰，由于洗堆和调碱作业为氰化钠浸出提供了良好的环境，因此自添加氰化钠药剂后，贵液中金含量就迅速得到提高，在浸出第5天达到第一次高峰，该阶段主要浸出表面裸露金和大裂隙间的微细粒金，第二次高峰出现在20天，主要浸出粗粒金、微裂隙金等，之后贵液中金含量逐渐降低，直到浸出接近完全，贵液中金含量稳定在0.2g/m3左右，观察一段时间后，贵液金含量不再变化，可停止喷淋作业。