非氰化法浸出某低品位金矿的试验研究

蒋 曼，崔万顺，高恩霞，于福顺，孙永峰，董风芝

(山东理工大学 资源与环境工程学院，山东 淄博 255049)

氰化法浸金是目前从金矿石浸出矿浆中提取金最经济、成熟的浸金工艺[1-3]。但由于氰化物是剧毒物质，而且氰化浸出产生的金属氰化物组分和其它氰化物组分聚积在尾矿坝中，一但氰化污染物到达地下水中，就会引起严重的环境污染问题，因此，需要寻找新的无毒的，且适应性广的金矿浸出剂以替代氰化物[4]。在常规氰化法中，一些金属杂质(如铜、砷、锑、锌和镍)会降低氰化物对金的浸出率，而硫代硫酸盐非氰化法浸出[5-6]则降低了这些外来阳离子的干扰，同时以其无毒、浸出率高、适应性广等特点引起了研究学者的关注。为考察非氰化法应用于低品位金矿堆浸的可行性，本文进行硫代硫酸盐浸出低品位金矿的试验研究，以期为非氰化法浸出低品位金矿的工业应用提供技术支持和依据。

1 试验原料和试验方法

1.1 试验原料

甘肃某金矿品位低、氧化程度高，矿石中金属矿物主要有磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和少量黄铁矿，脉石矿物主要以石英为主，少量白云石、云母、高岭石等。对矿石矿物学定量分析得出矿石非晶质矿物占24%，石英占40%，白云石占15%，云母占10%，高岭石占12%，而黄铁矿则不到1%。矿石中有用矿物金主要以细粒自然金和微细粒包裹金的形式存在，主要赋存于褐铁矿的孔隙、裂隙中，另外还有少部分赋存在黄铁矿中，金的嵌布粒度较细。对金矿样品的化学成分进行XRF分析，结果见表1。

表 1 矿样化学成分分析
Tab.1 Chemical composition of ore samples

元素AuCuSPbZnMg含量/%0.5×10-40.016 40.8190.010 90.019 60.724元素KSiAlNaFe含量/%5.6667.623.80.6425.53

1.2 试验方法

矿石中金的嵌布粒度较细，但矿石裂隙发育，易于解离，有利于金的浸出，因此本研究采用堆浸提金工艺，考察浸出剂种类、药剂用量以及浸出时间等工艺参数对堆浸提金的影响规律。试验取矿样6 kg (粒度<20 mm)置于聚乙烯反应桶中，将配制好的浸出液倒入桶中，固液比为1∶3。试验完毕后定时取1 mL浸出液，用原子吸收分光光度法分析金含量，并化验浸渣中金含量,计算金的浸出率。

实验所用的试剂硫代硫酸钠、硫代硫酸铵、EDTA、氨水、草酸钠(氧化剂)、三氯化铁等均为分析纯。

2 试验结果与讨论

2.1 浸出剂硫代硫酸钠浓度对浸出效果的影响

浸出剂浓度是决定金溶解速度的主要参数，用低浓度浸出剂溶液处理金矿石时，金的溶解速度随着浸出剂浓度增加而增大，但浓度过高时，会增加浸出剂的损失和消耗。浸出剂硫代硫酸钠浓度对浸出率的影响结果如图1所示。

图1 浸出剂浓度对浸出效果的影响Fig.1 Effects of concentration on leaching efficiency

从图1可知，随着浸出剂浓度增加，浸出率有所增加，但即使浸出剂浓度为1.0 mol/L时浸出率仍然极低。因此，初步确定浸出剂浓度为0.8 mol/L，继续探索其他因素对浸出效果的影响。

2.2 硫代硫酸钠作用下浸出时间对浸出效率的影响

浸出周期的长短与颗粒金的粒度及矿石的渗透性等有关，一般来说，浸出率随浸出时间的延长而增加。考察浸出时间分别为1 d、3 d、7 d、15 d条件下的试验结果如图2所示。

图2 浸出时间对浸出效果的影响Fig.2 Effects of leaching time on leaching efficiency

从图2可知，随着浸出时间延长，浸出率有所增加，但即使浸出15 d浸出率仍然极低，其原因是由于矿石粒度粗，颗粒金被脉石包裹，浸出液的渗透性较差，因此会降低浸出效果。但是由于矿场条件限制，无法实现较细的堆浸粒度，因此需要通过优化其他浸出因素提升浸出效果。

2.3 硫代硫酸钠作用下助浸剂对浸出效率的影响

浸出过程中助浸剂同样起到重要作用，常用助浸剂有EDTA、氨水以及硫脲。试验条件：金矿试样量6 kg，矿浆按矿样与浸出剂固液比1∶3混合，浸出剂硫代硫酸钠浓度0.5 mol/L，浸出时间为7 d。不同助浸剂对浸出率的影响见表2。

表2 助浸剂对浸出效果的影响
Tab.2 Effects of leaching agents on leaching efficiency

助浸剂浸出率/%无3.949EDTA2.508氨水3.173氯化铁5.694EDTA、氨水、氯化铁、硫脲18.548

从表2可知，单独添加EDTA、氨水以及氯化铁时浸出率无明显变化，将EDTA、氨水、氯化铁以及硫脲混合添加后，金的浸出率有明显增加，但浸出率仍然较低，因此初步确定EDTA、氨水、氯化铁以及硫脲做混合助浸剂。

2.4 硫代硫酸盐浸出剂种类对浸出效率的影响

由于硫代硫酸钠作用下的浸出率极低，即使对浸出影响因素进行了优化调整，仍未能达到较好的浸出效果，因此调整浸出剂，对比不同硫代硫酸盐对浸出效果的影响。选用硫代硫酸铵、硫代硫酸钙做浸出剂，试验结果见表3。

表3 浸出剂种类对浸出效果的影响
Tab.3 Effects of leaching agents on leaching efficiency

浸出剂硫代硫酸钠硫代硫酸钙硫代硫酸铵浸出率/%3.1734.56325.55

从表3可知，硫代硫酸铵做浸出剂时浸出率增加显著，因此初步确定硫代硫酸铵做浸出剂。在相同的浓度下，硫代硫酸铵表现出比硫代硫酸钙和硫代硫酸钠更好的浸出效果。其原因是由于硫代硫酸铵可以与多种金属离子络合，从而浸出更多的硫化矿物，而这将会减少硫化矿物自身之间的相互作用，以及硫代硫酸盐/硫代硫酸金类物质和硫化矿物之间的相互作用[7]，因此减少了浸出过程的钝化，金的回收率也就得以提高了。

2.5 浸出工艺优化

对硫代硫酸铵做浸出剂条件下浸出工艺参数进行优化以提高浸出效果。为考察助浸剂对浸出效果的影响，将助浸剂分为两组：一组为EDTA、氨水、三氯化铁；另一组为硫脲、氨水、草酸钠、三氯化铁。试验结果见表4。

从表4可知，硫代硫酸铵做浸出剂时，与未添加助浸剂相比，添加助浸剂后浸出率明显提高。当添加硫脲、氨水、草酸钠、三氯化铁时，浸出率可达到85.37%，增加显著，得到了较好的浸出指标。其原因是由于硫脲是一种具有还原性质的有机配合剂，金能强烈地与硫脲形成配位阳离子而迅速溶解进入溶液中。因此硫代硫酸铵与硫脲协同作用下浸金，可明显提升浸出效果。

表4 助浸剂对浸出效果的影响
Tab.4 Effects of leaching agents on leaching efficiency

助浸剂浸出率/%无25.55EDTA、氨水、三氯化铁47.207草酸钠、氨水、三氯化铁、硫脲85.37

3 结论

1)对甘肃某低品位金矿进行的堆浸试验可知，选用硫代硫酸铵做浸出剂，硫脲等做助浸剂，浸出效果显著。该方法可将低品位金矿中的金回收，同时避免了氰化浸出法所产生的氰化物污染。

2)当硫代硫酸铵浓度为0.5 mol/L，草酸钠(氧化剂)、三氯化铁、硫脲做添加剂，浓度分别为12.5 mmol/L、5 mmol/L、5 mmol/L，固液比=1∶3，氨水调节pH=10时，金浸出率可达到85.37%，浸出效果较好。

3)浸出过程中约50%～60%的硫代硫酸盐被消耗，下一步将对其消耗的原因和减少其消耗的方法进行探索研究。