塔吉克斯坦某金矿堆浸工艺设计与生产实践

张国刚 袁新民 白扬 高歌

摘要：塔吉克斯坦某金矿地处海拔3 500 m高山深处，矿区环境恶劣，冬季寒冷漫长，夏季昼夜温差大，无电力供应。针对此种工况，在堆浸工艺设计及生产实践中采取了多项技术措施，包括采用柴油发电机组、平行后退式分层筑堆、滴淋布液、土工布覆盖法保护HDPE膜、改变滴淋管在边坡的布置方式、选用高效阻垢剂、优化吸附系统管路设计、利用当地的最佳季节实施滴淋等，顺利完成了堆浸场的生产建设及运营，生产实践中金浸出率达到69.05 %，浸出效果良好。

关键词：氧化矿;金矿;堆浸;高海拔;滴淋布液;分层筑堆

中图分类号：TF831文献标志码：A开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

文章编号：1001-1277（2021）12-0069-05doi：10.11792/hj20211215

堆浸是用溶浸液喷淋矿堆使之在向下渗透过程中，有选择地浸出矿石中的有用成分，并从堆底流出的富液中回收有用成分的方法。堆浸提金法是20世纪70年代初期发展起来的一种提金方法，其具有工艺简单、投资少、成本低、生产规模可大可小的优点[1-2]。塔吉克斯坦某金矿地处海拔3 500 m高山深处，矿区环境恶劣，冬季寒冷漫长，夏季昼夜温差大，风大、干燥，无电力供应，在堆浸工艺设计及生产过程中充分考虑了现场实际，在电力供给、水源供应、底垫设计、喷淋方法、吸附方式等方面采取了切实可行的技术措施，取得了良好的技术指标。

1 矿石性质

塔吉克斯坦某金矿矿石中金属矿物相对含量为4.28 %，脉石矿物相对含量为95.72 %。金属硫化物相对含量为0.88 %，以黄铁矿、毒砂为主，少量黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、辉铜矿、铜蓝等。金属氧化物相对含量为3.40 %，主要为褐铁矿、含砷氧化铁、臭葱石，少量板钛矿、磁铁矿、赤铁矿，其中褐铁矿占1.73 %，矿石氧化率为76.88 %。金矿物组成为自然金，未发现其他金矿物，金为唯一的目的矿物。矿石化学成分分析结果见表1，矿石矿物组成分析结果见表2。

矿石中金矿物嵌布状态以粒间金为主，占53.27 %;其次为包裹金，占32.82 %，其中金属矿物包裹金占18.87 %，脉石矿物包裹金占13.95 %;少量裂隙金，占13.91 %（见表3）。矿石中金矿物的嵌布粒度比较细小，其中微粒金高达85.3 %（含次显微金），细粒金占11.5 %，大于0.037 mm粒级的中粒金较少，仅占3.2 %（见表4）。矿石工艺类型为微细浸染型含金氧化矿石。

从该矿石性质来看，矿石矿物组成较为简单，矿石氧化程度较高，金矿物以粒间金为主，另裂隙金占13.91 %，二者合计占67.18 %。

2 堆浸小型试验

堆浸试验装置见图1。堆浸试验进行了粒度、氰化物用量、添加助浸剂及制粒堆浸对比试验。试验流程及最佳条件见图2，最佳工艺指标见表5。

3 堆浸工艺设计

1）采用柴油发电机组，解决供电问题。由于该金矿地处海拔3 500 m高山深处，附近无可用电力设施，电力供应无法及时到位，为此采用了柴油发电机组方案，即100 kW/0.4 kV、200 kW/0.4 kV、400 kW/0.4 kV各1台，解决生产生活用电问题。

2）河流取水满足供水要求。从距离堆浸场水平约2.4 km，高差约750 m远处由雪山融水汇流而成的天然沟谷取水，水量充沛，满足堆浸供水要求。

3）矿石无破碎堆浸。本次堆浸试验主要利用地表氧化矿，由于矿石较为破碎，因此矿石采出后不经破碎直接运至堆浸场，如此既可以降低生产成本，又可以增加矿堆的渗透性。

4）貧液池兼作防洪池。贵液池原设计容积为600 m3，贫液池为2 370 m3，贫液池兼作防洪池。后根据实际需要，贵液池扩大至1 760 m3。

5）底垫铺设采用“一布一膜”结构。堆浸场底垫：设计为“一布一膜”结构，堆浸场基底修整好后，铺设粒度-30 mm的砂石，平整好后压实，铺保护土，再充分压实，然后先铺一层土工布，再铺HDPE膜。贫液、贵液池底垫：同样为“一布一膜”结构，贫液、贵液池修整成型后，首先铺砂土压实，然后铺设土工布，土工布上铺设HDPE膜。

6）筑堆方式采用平行后退式分层筑堆。筑堆前先铺设底垫保护层，其为厚度约400 mm的细粒级废石，矿石量约5 100 t，经化验分析，金品位在0.2～0.3 g/t，对筑堆金属量影响可忽略。筑堆采用自卸汽车运矿上堆，从堆浸场边部向堆浸场修筑斜坡道，高度为矿堆最终高度。用铲车将矿石装入汽车，汽车沿斜坡道将矿石卸入堆场，然后采用平行后退式分层筑堆，矿堆成型后，用挖掘机将矿堆表面压实部分进行松散、摊平，在筑堆时采取一定的措施有效防止了矿石粒度偏析。

7）采用滴淋布液方式。目前堆浸工艺采用的浸金溶液分布淋洒技术主要有喷淋和滴淋2种。根据当地气候特点，设计采用滴淋布液方式。滴淋布液方式主要优点[3-5]有：

（1）滴淋采用滴渗方法，浸金溶液直接作用于矿堆表面，渗入速度快，矿堆表面不形成积水层，且矿石能够与浸金溶液充分接触，可提高浸出效果。

（2）滴淋系统可以精确控制氰化物溶液浓度，减少氰化钠在空气中的损耗;有效防止因蒸发量大及刮大风时造成的水分蒸发和液滴漂移，减少浸金溶液损失，节省大量水和药剂，降低生产成本;对于干旱缺水且风大的地区有其独到的优点。

（3）生产过程更安全，可减少对操作人员、周围环境和土地的影响，有利于劳动安全、卫生和环境保护。

（4）采用滴淋系统，由于蒸发量小，可大大减少浸堆的碱性结垢现象，加快溶液渗透，提高浸出速度和浸出率。

（5）滴淋溶液流量（滴淋强度）调节范围宽并易于控制，碱性结垢少，一般不易发生阻塞，便于管理。

8）预先布灰，水洗调碱。在筑堆过程中，矿石中混入石灰，正式加入氰化钠堆浸之前，首先对矿堆进行水洗，除去矿石中的矿泥及杂质，直至堆浸场流出液pH值达到10.5～11.0，水洗、碱洗可以一次完成。洗矿时，需经常测定堆浸场口流量，当其达到最大值时，即可停止洗矿，及时加药。

9）浸出氰化钠质量分数调节。加药前测量贫液池体积，按量加入氰化钠，其质量分数按高峰期0.05 %～0.06 %、中期0.03 %～0.04 %、后期0.01 %～0.02 %加入，生产过程中要严格控制加药量，并按时测定CN-质量分数。滴淋强度控制在10 L/（m2·h），工作压力0.2 MPa，滴淋间隙比1∶1～1∶1.5，根据矿堆总面积，用调节阀或泵运转时间控制总滴淋量，保证滴淋能全部覆盖矿堆。滴淋过程中，操作人员需按时上堆检查滴淋管是否正常，防止堵塞，如出现问题要及时解决。

10）预先洗炭，适时吸附，控制流速。选用8个炭吸附柱（2组），规格为1 000 mm×2 000 mm。活性炭预处理：新炭需用振动筛（16目）筛去粉炭后装柱，用清水反复冲洗，直至流出清水（无黑色）。活性炭吸附作业：当浸出贵液金质量浓度达到3.00 g/m3时，即可开始炭吸附作业。用调节阀调整吸附流速为48～50 m3/h，随时观察压力表指示针，如出口压力过大，则应停机排查，消除故障。

设计堆浸流程见图3，设备联系图见图4。

4 堆浸生产实践

4.1 技术措施

在堆浸生产实践中，为了适应堆浸场地的技术特点，在设计的基础上，主要采取以下几项技术措施稳定上堆矿量[6-7]，提高金的浸出及吸附效果：

1）改变堆浸场坡度，消除堆浸场安全隱患。根据设计标准，堆浸场设计坡度为12 %，经分析认为，设计坡度过大，矿堆较高时存在一定的安全隐患，因此在施工中，将堆浸场坡度调整为5 %～7 %，调整后的生产实践证明，堆浸液循环顺畅，堆浸场运行安全可靠。

2）采用土工布覆盖法保护HDPE膜。堆浸场地处3 500 m高海拔地带，一年四季温差大，紫外线照射强烈，气候干燥且风大，所以HDPE膜易发生皲裂。在生产中采用600 g/m2土工布对裸露在外的HDPE膜进行铺盖，并用鹅卵石和碎石袋子压实，有效防止了HDPE膜损坏现象的发生。

3）改变滴淋管在边坡的布置方式，防止滴淋液顺流。在边坡部位，滴淋管沿边坡的等高线横向布置，其不同于很多矿山按边坡上下布置，有效防止了液体沿滴淋管下滑到下方，影响滴淋，使边坡达到和堆浸场表面一样的浸出效果（翻堆时可以看到堆浸场边坡的矿石得到了充分润湿），浸出技术指标得到保障。

4）采用低水平滴淋强度滴淋，节能降耗，防止泥化。由于堆浸场所处地区气候干旱，为了减少液体蒸发量，节省水和药剂，采用滴淋技术。本次工业试验中，采用6 L/（m2·h）较低水平的滴淋强度，这种强度减少了液体循环量，减小了贫液泵的负荷，降低了生产成本，同时防止了大水量在堆浸场中造成的沟流现象，以及矿石泥化造成的金浸出率降低现象发生。

5）改变滴淋制度，节能降耗，提高浸出效率。根据矿区气候特点（夜间和白天温差大），采用不同的滴淋制度，即白天滴淋2 h、停1 h，夜间滴淋2 h、停2 h，达到节能降耗，提高浸出效率的目的。

6）采用低药剂浓度浸出，减少药剂消耗。生产中浸出药剂质量分数控制在2.5×10-4左右（其他矿山一般在5×10-4～8×10-4），以降低贱金属离子的浸出率。生产过程中氰化钠消耗量不到60 g/t，远低于设计和试验中推荐的400 g/t，其他矿山最低单耗为100 g/t。

7）选用高效阻垢剂，降低操作人员劳动强度。选用高效阻垢剂，有效防止了滴淋管堵塞，保证了生产顺利进行，降低了操作人员劳动强度，提高了浸出效率。

8）优化吸附系统管路设计，减少炭损，提高吸附效率。对吸附系统管路进行了优化，提炭后无需进行活性炭串动，只需通过各个吸附柱之间的阀门切换即可完成吸附顺序的改变，提高了吸附工作效率，最大限度地减少了炭损。这使得生产可以选用碘值高（1 200 mg/g）而强度一般（95 %）的活性炭。

9）选用吸附容量高、吸附速率快的活性炭，减少炭用量，提高金的浸出速度，缩短浸出周期。由于优化了吸附系统管路，避免了炭的频繁串动，在生产中选用了碘值高而强度一般的活性炭，其载金能力很高，载金炭金品位最高超过20 kg/t，减少了活性炭用量。原设计活性炭用量为50 t，实际仅用了15 t，处理载金炭的费用大幅度降低。同时，由于载金炭的吸附能力强，使得贫液金质量浓度很低，其返回到堆浸场有利于提高贫液用于浸金时的金浸出速度，缩短浸出周期，降低生产成本。

10）利用当地最佳季节实施滴淋，缩短了滴淋周期，提高了浸出效率。当地气候最佳月份为6—9月，生产时将喷淋季节选在6月下旬到8月末，即在当地温度最适于堆浸的季节进行氰化浸出，缩短了浸出周期，仅用50 d就达到了浸出终点，比设计时间提前了20 d，提高了浸出效率。

4.2 技术指标

由于堆浸设计符合当地的气候环境特点，并在生产实践中采取了切实可行的技术措施，堆浸生产顺利进行，金浸出率、吸附率及载金炭品位达到并超过了小型试验。堆浸技术指标见表6。

由表6可知：金浸出率达到了69.05 %，载金炭金品位平均达到了15.30 kg/t，金浸出率高出小型堆浸试验5百分点左右。其中，载金炭金品位平均达到了15.30 kg/t，与同类矿山相比，处于较高水平。

5 结 论

1）塔吉克斯坦某金矿海拔高，环境恶劣，在堆浸设计上采用针对性的措施，克服了无电、缺水、风大的不利影响。在生产实践中充分利用当地气候环境，进行滴淋制度调整，提高了金浸出效果。

2）采用土工布覆盖法保护HDPE膜，有效防止了HDPE膜皲裂现象的发生。在滴淋管的铺设过程中，边坡处采用横向布管，避免了滴淋液沿管流淌影响边坡处滴淋效果。选用适宜的高效阻垢剂，有效防止了滴淋管堵塞现象的发生，保证了生产顺利进行，降低了操作人员的劳动强度，提高了浸出效率。采用无需串炭，通过阀门转换调节吸附首槽顺序的方式，使利用大吸附容量活性炭成为可能，由于吸附效果好，贫液中金质量浓度低，其循环利用对于加速金的浸出起到了积极作用。

3）通過采用针对性设计、针对性技术措施，提高了金浸出率，取得了良好的技术指标，金浸出率达到69.05 %，载金炭金品位平均达到15.30 kg/t。

[参 考 文 献]

[1] 闫晓慧，李桂春，孟齐.金矿中提金技术的研究进展[J].应用化工，2019，48（11）：2 719-2 723.

[2] 王笃军.氰化法在堆浸提金工艺的应用和研究[J].科技创新导报，2017，14（35）：66-67.

[3] 黄绍云.金矿堆浸生产中几个问题的探讨[J].矿产综合利用，2000（5）：38-42.

[4] 徐建平，王雁，李连明.滴淋堆浸技术处理氧化贫金矿[J].山东冶金，2015，37（3）：15-17.

[5] 唐泉，雷泽勇，符辰湛.堆浸雾化布液与滴淋布液的比较[J].金属矿山，2006（4）：23-25.

[6] 李培铮，吴延之.黄金生产加工技术大全[M].长沙：中南工业大学出版社，1995.

[7] 林国琪，赵洪克.堆浸法提金工艺与设计[M].沈阳：东北大学出版社，1993.

Design and production practice of the heap leaching process in a gold mine of Tajikistan

Zhang Guogang1，Yuan Xinmin2，Bai Yang2，Gao Ge1

（1.Changchun Gold Research Institute Co.，Ltd.; 2.TBEA Co.，Ltd.）

Abstract：A gold mine，deep in the mountain at 3 500 m elevation in Tajikistan，has harsh mining environment，long of winters，with great temperature gap of day and night and no power supply.According to the circumstances，many technical measures are adopted，such as use of diesel generator units，parallel retreat slicing construction of piles，solution layout of titration leaching，geotechnical cloth covering to protect HDPE film，change of titration leaching pipe layouts on the slope，use of highly efficient scale inhibitor，optimization of adsorption system pipe design，implementation of titration leaching in the locally best season，successfully completing the construction and operation of the heap leaching fields.The gold leaching rate reaches 69.05 % in production practice，and the leaching effect is good.

Keywords：oxide ore;gold mine;heap leaching;high elevation;solution layout of titration leaching;slicing construction of piles