某碳质金精矿富氧焙烧—氯化浸出试验研究

摘要：某碳质金精矿直接氰化浸出金浸出率很低，小于30 %，为进一步提高金浸出率，针对碳质金精矿性质，进行了富氧焙烧—氯化浸出试验研究。结果表明：与常规氧化焙烧相比，富氧焙烧降低了焙烧温度，缩短了焙烧时间;富氧焙烧最佳焙烧温度550 ℃～600 ℃，氧气体积分数50  %，焙烧时间2.0 h，在此条件下，碳、硫去除率均在95  %以上;焙砂采用M-NaCl氯化浸出，在最佳浸出条件为固液比1∶6，浸液pH=3，浸出剂用量8 kg/t，试样粒度62～75 μm，浸出时间4 h时，金浸出率可达92.50  %，相对于试样直接氯化浸出时有显著提高;表明富氧焙烧—氯化浸出工艺是可行的。

关键词：碳质金精矿;富氧焙烧;氯化浸出;有机氯化剂;氯化钠

中图分类号：TD953

文章编号：1001-1277（2020）02-0057-05

文献标志码：Adoi：10.11792/hj20200212

引 言

难处理金矿石是指富含碳、硫、砷等杂质，在常规浸出条件下，金回收率低于80  %的金矿石[1]。这类矿石难处理的原因主要有：①微细粒金被硫化矿物和石英包裹，采用单一浮选和常规浸出不能有效地回收金;②矿石中含有碳质物，碳质物的存在会“劫持”已溶解的金[2];③矿石中含有毒砂等含砷矿物，这些矿物不仅会包裹金，而且在氰化浸出过程中会消耗大量浸出剂，且在金表面形成薄膜从而阻碍金的浸出。在氰化浸出过程中，碳质物的主要危害有：碳质物是金的主要载体矿物之一，包裹微细粒金;吸附已溶解的金，即“劫金”作用[3-4]。若对碳质金矿石直接进行氰化浸出，其中的碳质物对已溶解的金有强烈的吸附作用，导致金浸出率明显降低，若碳质物含量过高或者其吸附活性很强，甚至会导致金浸出率降低至零，因此必须对其进行预处理。氯化氧化法可以有效抑制碳质物的“劫金”作用[5]，但氯化物成本高，对设备腐蚀严重;加压氧化法虽然也有一定效果[6]，但同样对设备要求高，成本也相对较高。有学者采用铜-氨-硫代硫酸盐溶液浸取碳质金矿石，获得了较好指标[7]。与之相比，富氧焙烧不仅能将碳、硫、砷等矿物彻底氧化，使包裹在黄铁矿和砷黄铁矿中的微细粒金暴露出来，而且对微细粒金具有团聚作用[6]。与常规氧化焙烧相比，富氧焙烧的焙砂质量好，有利于金的浸出。

某蚀变岩型金矿石含碳较高，经浮选获得碳质金精矿，该碳质金精矿直接氰化浸出，金浸出率不到30  %。试验采用富氧焙烧预处理及自行研制的M-NaCl氯化浸金体系浸出，金浸出率显著提高，可达到92.5  %，为碳质金精矿的高效回收与利用提供借鉴。

1 试样性质

某蚀变岩型金矿石组成矿物有黄铁矿、石英、自然金、黄铜矿、闪锌矿、磁鐵矿、辉银矿、毒砂、方解石、非晶质碳等。矿石中金主要以独立金矿物存在，呈包裹金、裂隙金和晶隙金产于黄铁矿、石英等矿物中。本次试验样品为该矿石经浮选得到的碳质金精矿，其化学成分分析结果见表1。

由表1可知：碳质金精矿中主要有价金属元素为Au和Ag;S、C质量分数很高。

碳质金精矿光片镜下鉴定结果见图1，X射线衍射谱图见图2。由图1可知，碳质金精矿中的碳为非晶质碳。

综上可知：该碳质金精矿组成以硫化物为主，其中金主要嵌布在黄铁矿、石英等矿物中;碳以非晶质碳形式存在;硫和碳含量很高，属于高硫型难处理碳质金精矿。

2 试验原理和方法

2.1 试验原理

2.1.1 富氧焙烧

焙烧过程很复杂，其中包裹金的硫化物发生多级反应，先氧化成磁铁矿，继而氧化成赤铁矿而形成疏松多孔的焙砂，发生的化学反应主要为：

FeS2+O2 FeS+SO2 ，

3FeS2+8O2 Fe3O4+6SO2，

4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2，

3FeS+5O2 Fe3O4+3SO2，

4Fe3O4+O2 6Fe2O3。

矿石中的碳经氧化焙烧生成CO2，发生的化学反应为：

2C+O2 2CO，

2CO+O2 2CO2。

经过富氧焙烧，矿石中的硫化物（黄铁矿、磁黄铁矿）及碳质物等被完全氧化分解，其中的硫转化成SO2、SO3，碳转化为CO2，使被包裹的金得以暴露出来，为金的浸出创造有利条件。

2.1.2 氯化浸出

试验所用有机氯化剂MCl与NaCl组成的浸金体系具有极强的氧化能力，可以氧化单质金，并与之形成可溶性氯金络合物[AuCl4]-，发生的化学反应为：

Au+MCl+NaClNaAuCl4+M。

2.2 试验方法

称取100 g试样（粒度为-2 mm）于电阻炉中焙烧，炉内的富氧气氛由氧气和氮气通过气体流量计调节提供，每隔15 min翻动试样1次，保证焙烧均匀。同时，称取100 g试样于电阻炉中进行常规氧化焙烧。焙烧完成后分别取10 g焙砂分析检测其中的碳、硫，计算去除率。将冷却后的焙砂转移至相应的三角瓶中，室温下在M-NaCl浸出体系中搅拌浸出。

3 结果与讨论

3.1 焙烧条件试验

3.1.1 焙烧温度

试验保持氧气体积分数50  %，焙烧时间2.0 h，考察不同焙烧温度对碳、硫去除率的影响，结果见图3。

由图3可知：碳、硫去除率随着焙烧温度的升高明显增加，当焙烧温度升至550 ℃～600 ℃时，碳、硫去除率均达到最大。继续升高焙烧温度，碳、硫去除率几乎不变。因此，当富氧焙烧温度为550 ℃左右时，试验指标良好，与常规氧化焙烧所需的650 ℃相比，焙烧温度降低了100 ℃左右，效果显著。

3.1.2 氧气体积分数

固定焙烧温度550 ℃，焙烧时间2.0 h，改变电阻炉中氧气体积分数，进行不同氧气体积分数下的条件试验，结果见图4。 

由图4可知：在不同氧气体积分数下，碳、硫去除率均随氧气体积分数的增加而增大;当氧气体积分数为50 %时，碳、硫去除率达到最大;继续增加氧气体积分数，碳、硫去除率基本保持稳定。因此，选择氧气体积分数50  %为宜。

3.1.3 焙烧时间

固定焙烧温度550 ℃，氧气体积分数50  %，进行焙烧时间条件试验，结果见图5。

由图5可知：当焙烧时间由0.5 h增加至2.0 h时，碳、硫去除率均随之增大;继续增加焙烧时间，碳、硫去除率基本保持不变。但是，要达到同样的碳、硫去除率，常规氧化焙烧需要3 h左右。因此，富氧焙烧的焙烧时间缩短了1 h左右。

综上可得，富氧焙烧最佳工艺参数为：焙烧温度550 ℃～600 ℃，氧气体积分数50  %左右，焙烧时间2.0 h。

3.2 浸出条件试验

在氧气体积分数50  %左右，焙烧温度550 ℃～600 ℃，焙烧时间2.0 h的焙烧条件下，碳、硫去除率可分别达到98.10  %和97.30  %。将所得焙砂转入烧杯中，用M-NaCl溶液浸出，考察浸出条件对金、银浸出率的影响。

3.2.1 固液比

固定浸出剂用量8 kg/t，试样粒度62～75 μm，浸出时间4 h，浸液pH=3，考察不同固液比对金、银浸出率的影响，结果见表2。

由表2可知：随着固液比的减小，金、银浸出率随之升高;当固液比为1∶6时，金、银浸出率分别达到92.50 %、94.20 %;继续减小固液比，金、銀浸出率几乎不变。综合考虑，适宜的固液比为1∶6。

3.2.2 浸液酸度

保持固液比1∶6，浸出剂用量8 kg/t，试样粒度62～75 μm，浸出时间4 h，在pH=2～6改变浸液体系酸度，考察酸度变化对金、银浸出率的影响，结果见图6。

由图6可知：当浸液pH=3时，金浸出率达到最大，增大或降低溶液酸度都会导致金浸出率的下降。综合考虑，确定浸液pH=3。

3.2.3 浸出剂用量

保持固液比1∶6，浸液pH=3，试样粒度62～75 μm，浸出时间4 h，考察不同浸出剂用量对金、银浸出率的影响，结果见图7。

由图7可知：在相同条件下，浸出剂用量在8 kg/t时，金、银浸出率达到最大，分别为92.50  %、94.20  %;继续增加浸出剂用量，金、银浸出率基本不变。综合考虑经济效益，浸出剂用量为8 kg/t。

3.2.4 试样粒度

取不同粒度试样焙烧后，保持固液比1∶6，浸液pH=3，浸出剂用量8 kg/t，浸出时间4 h，考察试样粒度对金、银浸出率的影响，结果见表3。

由表3可知：当试样粒度为62～75 μm时，金、银浸出效果最好，浸出过程遵循试样粒度越小，金、银浸出率越高的规律;这可能是因为试样粒度越小，表面积越大，与浸液接触面积就越大，从而金、银浸出率越高。继续研磨试样至55 μm和48 μm，金、银浸出率下降;这可能是因为当试样粒度超过一定限度时，若继续细磨，矿物的表面积大大增加，吸附能力增强，从而导致浸出效果变差。因此，为使金浸出率最高，试样粒度取62～75 μm较为合适。

3.2.5 浸出时间

保持固液比1∶6，浸液pH=3，浸出剂用量8 kg/t，试样粒度取62～75 μm，浸出时间为2 h、3 h、4 h、5 h、6 h，考察浸出时间对金、银浸出率的影响，结果见图8。

由图8可知，浸出时间为4 h时，浸出基本达到平衡，此时金、银浸出率都达到最大。

经上述条件试验，确定了最佳浸出条件为：固液比1∶6，浸液pH=3，浸出剂用量8 kg/t，矿样粒度62～75 μm，常温浸出4 h。在该浸出条件下，金浸出率可达92.50  %。

为验证富氧焙烧预处理工艺的优越性，在最佳浸出条件下，分别进行了不同预处理条件的对比试验，结果见表4。

由表4可知，富氧焙烧后氯化浸出的效果最好，金浸出率比直接氯化浸出和常规氧化焙烧后氯化浸出分别提高了68.88百分点和12.14百分点。

4 结 论

1）某难处理碳质金精矿富氧焙烧预处理最佳试验条件为：焙烧温度550 ℃～600 ℃，氧气体积分数50 %，焙烧时间2.0 h，此时碳、硫去除率均在95  %以上。与常规氧化焙烧相比，富氧焙烧的焙烧温度降低了100 ℃左右，并缩短焙烧时间1 h。

2）富氧焙烧预处理所得焙砂经M-NaCl浸出体系浸出，金浸出率可达92.50  %，相比直接氯化浸出的23.62  %和常规氧化焙烧后氯化浸出的80.36  %都有明显提高。

3）M-NaCl浸出体系具有工艺简单，浸出速度快，金浸出率高，且不排放含氰废水，对环境友好等优势。因此，对该难处理碳质金精矿采用富氧焙烧—氯化浸出工艺处理是可行的。

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Experimental research on oxygen-enriched roasting-chlorination

leaching process of a carbonaceous gold concentrate

Yang Fengyun

（Langfang China Railway Geophysical Exploration Co.，Ltd.）

Abstract：Since direct cyanide leaching of a carbonaceous gold concentrate has a very low leaching rate，which is lower than 30 %，experimental study was carried on oxygen-enriched roasting-chlorination leaching of a carbonaceous gold concentrate to improve gold leaching rate.The results showed that compared with conventional oxidation roasting，oxygen-enriched roasting not only could reduce the roasting temperature，but also could shorten the roasting time; when the optimum oxygen-enriched roasting temperature is 550 ℃-600 ℃，the optimum oxygen volume fraction is 50 %，and the optimum roasting time is 2.0 h，both the deprivation rate of carbon and sulfur is over 95 % in the optimum conditions.The calcine is chlorinated in M-NaCl.The results proved that the extraction rate of gold could reach 92.50 %，when the optimum leaching conditions were：the solid-liquid ratio was 1∶6，the lixivium pH was 3，amount of leaching agent was 8 kg/t，test sample particle size was 62-75 μm and the leaching time was 4 hours，when the test sample was directly subjected to chlorination  leaching.The process of oxygen-enriched roasting-chlorination leaching is feasible.

Keywords：carbonaceous gold concentrate;oxygen-enriched roasting;chlorination leaching;organic chlorinating agent;NaCl

收稿日期：2019-09-17; 修回日期：2020-02-04

作者簡介：杨凤云（1987—），女，河南新乡人，工程师，从事岩矿分析工作;河北省廊坊市廊万路9号，廊坊市中铁物探勘察有限公司，065000;E-mail：yfy1236@126.com