难处理金矿预处理方法研究进展及工业应用

张磊 郭学益 田庆华 衷水平 李栋 秦红

摘要：单一易处理金矿资源日益枯竭，复杂难处理金矿资源已成为中国黄金工业生产的主要来源。难处理金矿预处理方法主要有加压氧化法、焙烧法、生物氧化法等。总结分析了主要预处理方法发展历程及国内外研究进展，重点阐述了国内外典型黄金冶炼厂预处理方法工业应用及指标对比，并对难处理金矿预处理方法未来研究方向进行了展望。

关键词：难处理金矿;预处理;加压氧化;生物氧化;焙烧;工业应用

中图分类号：TD953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）06-0060-09doi：10.11792/hj20210612

引 言

金是一种贵金属，在地壳中属于微量元素，具有很高的化学稳定性，多用于金融交易、官方储备、饰品材料和电子器件等。世界上有80多个国家生产黄金，金在世界范围内的分布相对较广，主要分布在南非、俄罗斯、中国、澳大利亚等。截至2019年，中国黄金产量连续13年位居全球第一。2019年，中国黄金资源可控制基础储量仅为2 000 t，位居世界第八。据美国地质调查局报道，2019年全球矿山生产黄金3 463.67 t，占黄金总供给的72.52 %，矿产金是金的主要来源[1]。

金在自然界中多以自然金、金与银的固溶体系列矿物、金的碲化物存在，金与硫化矿物有密切关系，通常与黄铁矿和毒砂伴生，赋存在黄铁矿和毒砂等矿物中[2]。随着金矿床开采力度和开采规模不断加大，易处理金矿资源日渐枯竭，难处理金矿资源逐渐成为中国黄金工业生产的主要来源[3]。根据金矿石工艺矿物学性质，可将难处理金矿分为复杂多金属硫化矿、碳质矿、碲化矿等[4]。目前，世界金矿储量中难处理金矿占60 %～70 %，而在世界黄金总产量中，由难处理金矿产出的金占30 %左右。中国已探明的金矿资源主要分布在山东、甘肃、河南等省，其中复杂多金属硫化矿储量最为丰富[1]。如何实现难处理金矿中金的高效、绿色、低成本回收已成为黄金冶炼行业亟需解决的重大问题。

1 难处理金矿

难处理金矿是指不经预处理，直接采用氰化法浸出，金浸出率低于80 %的金矿。难处理金矿金提取率低的原因如表1所示[5]。

针对难处理金矿金提取困难的原因，采用特定预处理方法可大幅提高难处理金矿中金回收率。常见的预处理方法有焙烧法、加压氧化法和生物氧化法等。

2 难处理金矿预处理方法

2.1 焙烧法

焙烧法是一种工艺成熟、应用广泛的金精矿预处理方法，主要处理硫化矿物包裹型金精矿。金精矿经氧化焙烧后转变为表面疏松多孔的焙砂，使包裹金充分暴露便于浸出，硫和砷转化为SO2和As2O3得以收集。焙烧法大致分为氧化焙烧、闪速焙烧、固化焙烧、微波焙烧等方法。依据金精矿中砷含量高低，氧化焙烧又可分为一段焙烧和两段焙烧。当金精矿中砷含量较低时，采用一段氧化焙烧，主要化学反应式为：

4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2（1）

4Fe7S8+53O214Fe2O3+32SO2（2）

若砷含量较高，采用一段氧化焙烧时，氧化铁易与砷发生副反应（如式（3）、式（4）所示），对金形成致密二次包裹，阻碍后续金的浸出。

Fe2O3+As2O3+O22FeAsO4（3）

Fe2O3+As2O52FeAsO4（4）

因此，当金精矿中砷含量较高时，采用两段焙烧，第一段在弱氧化性气氛中焙烧脱砷脱硫，第二段在强氧化性气氛中深度脱硫，四氧化三铁氧化生成三氧化二铁，打开毒砂等硫化矿物对金的包裹，主要化学反应式[6]为：

12FeAsS+29O26As2O3+4Fe3O4+12SO2（5）

3FeS2+8O2Fe3O4+6SO2（6）

3Fe7S8+38O27Fe3O4+24SO2（7）

4Fe3O4+O26Fe2O3   （8）

焙烧预处理提金方法发展历程如图1所示。1988年5月，招远黄金冶炼厂成功应用焙烧—氰化工艺，为中国焙烧预处理提金工艺工业化应用提供了实例参考。21世纪初，紫金矿业集团股份有限公司（下称“紫金矿业”）和湖南中南黄金冶炼厂等相继采用焙烧—氰化提金工艺，取得了良好经济效益[7-12]。

宋裕华等[13]开展了复杂金精矿焙烧预氧化—氰化提金工艺研究，该金精矿中黄铁矿和毒砂占金属矿物相对含量的98.19 %，通过采用两段焙烧氧化预处理，金浸出率由40 %提升到91.40 %。董晓伟等[14]开展了含碳金矿石氧化焙烧—氰化提金工艺研究，在最佳条件下，金浸出率可达86.91 %。尹福兴等[15]开展了某含金硫精矿焙烧—酸浸渣非氰提金试验研究，在最佳条件下，金浸出率可达95.35 %。LIU等[16]为提高某难处理金矿石金回收率，在一段富氧焙烧中加入Na2SO4，热力学分析和浸出结果表明：Na2S溶液能有效脱除焙砂中的Sb，采用Na2SO4辅助焙烧和碱性Na2S浸出相结合的提金工艺，可使难处理金矿石金回收率达到95 %。

焙烧法工艺成熟，适应性强，操作简单，生产成本低，但对操作参数和物料的成分配比敏感，易造成欠烧或过烧问题，导致焙烧预处理过程中金被二次包裹，致使金提取率不高。应用焙烧预处理工艺过程中，应对矿物进行系统工艺矿物学分析，厘清焙烧过程中各有价金属行为规律，确定合适的工艺条件，在打开原生包裹金的同时，减少二次包裹金占比，必要时可进一步降低焙砂粒度，深度打開金的包裹，实现金的高效提取。

2.2 加压氧化法

加压氧化法又称热压氧化法，其基本原理是在高温、高压、有氧条件下，加入酸或碱分解矿石中包裹金的硫、砷化合物，使金暴露出来，达到提高金回收率的目的。该工艺既适合处理精矿又适合处理原矿，根据溶液介质的不同，可分为酸法和碱法2种。

酸性加压氧化法是在高温、高压、有氧条件下，将矿石磨细、制浆、酸化后加入高压釜中进行处理，原料中的硫被氧化为硫酸盐，砷被氧化为砷酸盐，从而使包裹金暴露。该方法适合处理酸性或弱碱性原料，主要化学反应式为：

4FeS2+15O2+2H2O

2Fe2（SO4）3+2H2SO4（9）

4FeAsS+13O2+6H2O4FeSO4+4H3AsO4（10）

碱性加压氧化法适合处理碳酸盐型碱性矿石，其介质为苛性钠，操作温度一般在100 ℃～200 ℃，压力>2 MPa，主要化学反应式为：

4FeS2+16NaOH+15O2

2Fe2O3+8Na2SO4+8H2O（11）

2FeAsS+10NaOH+7O2

Fe2O3+2Na2SO4+2Na3AsO4+5H2O（12）

苏立峰等[17]开展了秘鲁某金矿选矿尾矿硫酸介质加压氧化预处理工艺研究，在优化条件下预处理后，氰化金浸出率达95.94 %。该工艺预处理效果好，过程无SO2和As2O3污染，对有害金属锑、铅等敏感性低，反应速度快，适应性强，易于实现自动化。许晓阳[18]开展了贵州某卡林型难处理金矿石加压氧化—氰化工艺研究，在温度220  ℃，矿浆浓度16.4 %～19.0 %，氧分压0.6～0.8 MPa，停留时间45～60 min的条件下，硫氧化率>95.0 %，金浸出率可达94.0 %。

李奇伟等[19]针对云南某难处理硫化金精矿进行了加压氧化—氰化浸金研究，考察了加压氧化各因素对氰化浸金的影响，在加压氧化最优条件下，金浸出率达97.55 %。胡燕清等[20]对某毒砂金矿进行了硫氰酸盐氨性体系加压氧化提取金的探索试验，考察了反应温度、Cu2+浓度、浸出时间、液固比、氨水浓度、氧分压和硫氰酸铵浓度等对金浸出率的影响，结果表明，在优化条件下金浸出率为61.7 %。

国内外加压氧化法工业应用实例如图2所示。20世纪80年代末，难处理金矿加压氧化预处理提金工艺已广泛应用于美国、巴西和加拿大等国家，中国首个难处理金矿加压氧化项目于2016年在贵州水银洞金矿成功实现产业化，打破了西方对难处理金矿“加压氧化”处理工艺的技术壁垒[21-24]。

酸性加压氧化法具有硫化矿物分解彻底、金浸出率高和环境污染小等优点，但存在对设备材质要求高、投资大和维修成本高等缺点。相比酸性加压氧化法，碱性加压氧化法介质对高压釜腐蚀小，动力消耗低，但介质成本较高，金浸出率较低。加压氧化法本质上是对常规氧化浸出的改进，可高效打开金的包裹，但生产成本高及设备投入大等因素限制了其在黄金提取领域的推广应用。

2.3 生物氧化法

生物氧化法是指在有氧条件下利用微生物（细菌）将金属硫化矿物氧化分解，破坏矿石中金的包裹层，再用浸金药剂溶解回收金[25]。生物氧化的作用机理目前尚不能完全确定，目前认为主要有直接作用、间接作用和复合作用3种。

直接氧化机理认为微生物吸附在矿物表面，对矿物直接进行氧化分解，将不可溶的硫化矿物氧化为硫酸盐而溶于浸出液中，化学反应式为：

2FeS2+2H2O+7O2

2FeSO4+2H2SO4（13）

间接氧化机理则认为微生物新陈代谢的产物Fe3+将矿石中的硫化矿物氧化，同时产物Fe2+又很快被细菌氧化为Fe3+，这样就形成一个循环反应，化学反应式为：

4FeSO4+2H2SO4+O2

2Fe2（SO4）3+2H2O（14）

4FeAsS+9O2+6H2O

4FeSO4+4H3AsO2（15）

复合作用机理认为微生物对矿石中硫化矿物的分解作用既有直接作用又有间接作用，二者共同反应，使包裹金暴露。生物氧化过程中起作用的微生物被称为浸矿细菌，其常以硫化矿物、硫酸亚铁、硫代硫酸盐及硫化矿物氧化过程中释放的热量为能源，以二氧化碳和水为主要养分进行分裂繁殖。根据其适宜温度不同可分为嗜温菌、中等嗜热菌及高温嗜热菌。嗜温菌适宜生长温度为30 ℃～40 ℃，中等嗜热菌适宜生长温度为45 ℃～55 ℃，高温嗜热菌适宜生长温度为60 ℃～85 ℃，目前已报道可用于生物湿法冶金的微生物有20余种。生物氧化法发展历程如图3所示。

LORENZO-TALLAFIGO等[26]开展了富含铅、银、金多金属硫化矿的生物氧化和铅回收研究。氧化亚铁硫杆菌氧化溶解硫化矿物，生成黄钾铁矾、石膏和钠矾。残渣经硫酸洗涤，黄钾铁矾被溶解，柠檬酸溶液回收铅，金、银富集于尾渣中易于回收。GAHAN等[27]开展了难处理金精矿生物氧化提金研究，毒砂氧化率为85 %～90 %，黄铁矿氧化率为63 %～74 %;氰化浸出过程中，金浸出率可达90 %。WANG等[28]开展了高温化学氧化（铁浸出阶段）和中温微生物生物氧化工艺研究，结果表明：化学氧化后难处理金精矿表面晶格结构部分被破坏，生物氧化速率明显提高;在常规生物氧化体系中，Fe、As和S的浸出率分别为49.8 %、50.4 %和51.0 %;经两段工艺处理后，Fe、As和S的浸出率分别提高到63.3 %、64.2 %和63.3 %。

FOMCHENKO等[29]开展了微生物产生的Fe3+对金精矿的化学氧化作用研究，结果表明，不经Fe3+溶液预氧化和采用Fe3+溶液预氧化后的毒砂精矿中硫化砷氧化率分别为38.4 %和92.8 %，氰化金浸出率分别为67.76 %和92.95 %。HOL等[30]开展了生物还原转化单质硫的研究。高效液相色谱分析证实榴辉石-黄铁矿金精矿的工业磨矿过程中形成了单质硫，通过生物还原脱除单质硫，金浸出率从48.9 %提高到69.6 %。AHN等[31]开展了微生物氧化硫化型金礦石的研究，结果表明，焙烧后金浸出率为70 %，而生物氧化后金浸出率达90 %左右。MURAVYOV等[32]开展了三步法处理浮选尾矿的研究，该研究采用硫酸溶液去除铜和锌，采用生物氧化法氧化黄铁矿，使包裹金暴露。经三步法处理后，尾矿中97 %的黄铁矿被氧化，铜和锌的回收率分别为79 %和96 %，96 %的金可通过氰化工艺回收。

CIFTCI等[33]首次在土耳其进行了金矿石生物氧化和氰化试验。硫化矿物氧化程度对金回收率有很大影响，采用EXTM混合培养法进行生物氧化，生物氧化渣氰化金浸出率最高，达94.48 %。OFORI-SARPONG等[34]开展了真菌分解难浸金矿石中硫化矿物和含碳物质的研究，真菌处理21 d后，57 %的硫化矿物分解，金浸出率从41 %提高到78 %。MRQUEZ等[35]对高砷、高硫难处理金矿石进行了细菌氧化研究，结果表明，磁黄铁矿被完全氧化，毒砂、黄铁矿和黄铜矿仅被轻微氧化，石英、绿泥石和白云母在整个过程中受到轻微影响，黄钾铁矾是主要物相，同时存在部分天然硫。

CIFTCI等[36]对难处理金精矿进行了嗜酸性、中度嗜热菌和极端嗜热菌混合培养生物氧化预处理及其对后续氰化回收金影响的研究。难处理金精矿经极端嗜热菌氧化分解后，氰化浸出金浸出率可达92 %，且氰化物消耗少。KAKSONEN等[37]研究表明，利用矿体中生物产生的铁并结合地下曝气可氧化黄铁矿。微生物氧化可有效改善硫钝化对金浸出和回收产生的负面影响。GUO等[38]提出了阿西难选硫化金精矿生物氧化后的单步浸出和两步浸出新工艺。在两步浸出过程中，生物氧化渣中残留的微生物可再生Fe3+氧化剂，两步硫脲浸出金浸出率达到95.0 %。酸性硫杆菌属和钩端螺旋菌属在两步法浸出过程中可促进铁离子的再生，提高金浸出率。

国内外生物氧化法工业应用实例如图4和图5所示。世界上第一座生物氧化预处理提金厂于1986年在南非Fairview成功投产应用，迈出了生物氧化预处理提金工艺工业化应用的重要一步，随后该方法在美国、澳大利亚和加纳等国家广泛应用。20世纪末，生物氧化预处理提金工艺在中国陆续投产应用，取得了较好的经济效益和环境效益[39-43]。

生物氧化法工业应用过程中易受微生物生长过程限制，因此在應用此项技术时必须保证微生物的生长环境，控制好相应的温度、酸度、初始营养元素等条件[42-43]。生物氧化法作为难浸金矿的预处理方法，与焙烧法、加压氧化法相比，具有建设投资少、环境效益好、金回收率高等优点，是一种颇具潜力的工业方法。

2.4 其他预处理方法

2.4.1 碱性化学法

碱性化学法是向矿浆中添加强碱同时鼓入氧化性气体，氧化分解砷、硫和锑矿物，打开金的包裹，提高金浸出率。SNYDERS等[44]开展了NaOH预处理后氰化提金研究，金回收率随预处理温度和NaOH浓度的增加而增加。ALP等[45]介绍了某难处理锑金矿石的碱性预处理工艺，提高药剂浓度、升高温度、减小粒径均可提高金、银的浸出率。碱性预处理可使锑硫矿物分解，锑脱除率最高可达98 %，金浸出率从低于49 %提高至83 %，银浸出率从低于18 %提高至90 %。

UBALDINI等[46]开展了碱性硫化钠预处理电沉积法回收锑及氰化提金的研究。预处理后氰化，金浸出率从30 %提高到75 %。CELEP等[47]采用碱性硫化物浸出法对难处理锑金矿石进行了预处理，金浸出率提高了20百分点至30百分点，银浸出率从18 %提高到90 %。

MESA ESPITIA等[48]使用氢氧化钠对毒砂含量较高的难处理金矿石预处理后，金浸出率高达81 %，而预处理前氰化浸出和硫代硫酸盐浸出的金浸出率分别为23 %和29 %。ALP 等[49]研究表明，加入KOH可有效打开锑化物对金的包裹，随着KOH浓度、温度升高和粒径减小，金、银的浸出率分别提高到87.6 %和94.5 %，锑脱除率为85.5 %。BIDARI 等[50]利用SEM/EDX和EPMA对伊朗扎尔舒兰难选卡林型金矿石中黄铁矿进行了表征，结果表明，金易赋存于立方体黄铁矿颗粒的边缘而不是中心。卡林型金矿石经碱性氧化预处理后，金浸出率大幅提高。

2.4.2 机械活化法

机械活化法是一种物理处理方法，利用机械打开矿物的包裹，加速矿物浸出，具有环保、高效等特点[51]。难处理金矿经机械活化后能有效提升金浸出率和浸出效率，缩短浸出周期。机械活化过程中矿物颗粒易发生塑性变形，造成晶格畸变，晶格点阵中的粒子排列失去周期性，形成位错形式的晶格缺陷，并在位错处贮存能量，从而改变或增强矿物的化学活性[52]。

YIN等[53]开展了常规颚式破碎机和HPGR破碎机强化氰化提金的研究，结果表明：HPGR产生的细粉比例较高，均匀性较差，分形维数较大;在4.0～9.5 mm粒径内，HPGR的球形指数明显增加。通过准静水加压，HPGR产品中产生了更多的微裂纹，渗透性增强，提高了氰化浸出金浸出率。HASAB等[54]首次研究了机械活化对难选黄铁矿精矿氯化物-次氯酸盐浸金的影响，结果表明：机械活化处理45 min后，样品中金浸出率可达100 %;未进行机械活化预处理的样品中金浸出率仅为37.2 %。机械活化增加了颗粒的比表面积和晶体结构中的累积应变，研磨样品金浸出受化学反应和液膜扩散控制。

GORDON等[55]研究了机械活化对酸性硫杆菌菌群生物氧化含金浮选精矿的影响。机械活化可使含金浮选精矿中硫化矿物的结构发生实质性变化，机械活化后的含金浮选精矿在8 d内的生物氧化率为96.7 %，而未机械活化的含金浮选精矿在20 d后的生物氧化率为40 %。采用炭浸技术对生物氧化渣进行氰化，机械活化后金浸出率约为98 %，未机械活化金浸出率为74.6 %。

2.4.3 微波预处理法

微波是一种高频电磁波，矿物可吸收微波能量，但不同矿物吸收热能有所差异，吸热后矿物接触面出现热应力，产生大量的微裂缝，从而打开金的包裹，实现金的高效浸出。AMANKWAH 等[56]采用微波预处理技术，对一种含有石英、硅酸盐和铁氧化物的易磨金矿石进行了强化磨矿研究。在微波辐射下，不同矿物成分的选择性加热导致热应力开裂。微波处理提高了矿石的可磨性，破碎强度降低了31.2 %。微裂纹的存在提高了浸出率，在12 h内金浸出率可达95 %;而非微波处理样品在22 h内金浸出率才可达到95 %。WANG等[57]研究了某高白云石碳质金矿石在铜-氨-硫代硫酸盐溶液中的浸出行为，在铜-氨-硫代硫酸盐浸出液中，金浸出率达到74 %。微波焙烧预处理后金矿石表面形成裂纹，有利于硫代硫酸盐浸出剂与包裹金的接触，矿石经500 ℃微波焙烧30 min后，金浸出率提高到90 %以上。

ZHANG等[58]揭示了惰性气氛中黄铁矿微波预处理后的分解行为，评估了含金硫化矿物分解生成的单质硫浸金的可行性。结果表明，微波功率和辐照时间对黄铁矿的热分解有显著影响，黄铁矿（FeS2）分解成单质硫和磁黄铁矿（Fe（1-x）S）。微波预处理后生成的单质硫与硫化物在碱性体系生成的多硫化物可与金发生络合反应，在最优条件下，金浸出率可达91.98 %。

3 国内外典型黄金冶炼厂预处理方法工业应用

3.1 国内应用实例

紫金矿业开发了热压氧化预处理—氰化提金工艺，具体流程如图6所示。该工艺以高砷、高硫难处理卡林型金矿石为主要原料，热压氧化预处理阶段，在温度180 ℃～225 ℃、气压1.1～3.2 MPa的富氧条件下，黄铁矿、毒砂或含金贱金属硫化矿物被氧化分解，硫被氧化为硫酸盐，砷被氧化为砷酸盐，使包裹金暴露出来。氰化浸出阶段，在温度40 ℃～55 ℃、pH值9.7～10.5、氧气浓度33 %、氰化物质量分数0.1 %～0.2 %的条件下，金浸出率可达90 %，实现了难处理卡林型金矿石中金的高效回收，较原“常压化学催化预氧化”工艺金浸出率提高30百分点。该工艺已成功应用于贵州贞丰县水银洞金矿，年处理量可达10万t。

湖南黄金集团有限责任公司开发了两段焙烧预处理—氰化提金工艺，具体流程如图7所示。该工艺以高砷、高硫难处理金矿石为主要原料，在温度300 ℃～700 ℃富氧条件下，黄铁矿、毒砂或含金贱金属硫化矿物被氧化分解，使包裹金暴露出来，硫氧化后进入制酸系统生产硫酸，砷氧化后骤冷经布袋收尘生产三氧化二砷。氰化浸出阶段，在富氧、常温，pH值10.0～11.0，液固比3∶1，氰化物质量分数0.2 %～0.4 %的条件下，金浸出率可达88 %，实現了难处理金矿石中金的高效回收。该工艺已成功应用于湖南中南黄金冶炼厂，年处理量可达6万t。

河南中原黄金冶炼厂有限责任公司开发了大型化富氧底吹造锍捕金工艺[59]，具体流程如图8所示。该工艺以金精矿、铜精矿、石英、渣精矿及烟灰等为主要原料，氧气从底部氧枪鼓入炉内，氧气浓度约70 %，炉料在熔池中迅速完成加热、脱水、熔化、氧化、造铜锍和造渣等熔炼过程。炉渣漂浮在熔池上层，渣含铜约3 %，铜锍密度较大沉于底部，铜锍品位70 %，金富集于冰铜中，经多步精炼工序可得到金锭。硫氧化后进入制酸系统生产硫酸，砷进入烟灰中进一步处理。富氧底吹造锍捕金工艺对复杂精矿的适应能力强，能够实现自热熔炼，金、银回收率可达97 %。该冶炼厂年处理复杂精矿量可达260万t。

3.2 国外应用实例

巴西Anglo Gold Ashanti’s Serra Grande’s黄金冶炼厂[60]开发了碱性预氧化—氰化提金工艺，具体流程如图9所示。矿石平均金品位为1.70 g/t，磁黄铁矿为主要硫化矿物，占比约2.5 %。该冶炼厂在碱性预氧化步骤采用3个串联储气罐鼓入空气的同时，以60 L/h的速率加入高浓度（50 %）过氧化氢进行碱性预氧化，预氧化槽中溶解氧质量浓度为7.2 mg/L;然后采用14个带有充气和机械搅拌装置的储罐进行氰化，干矿处理量为150 t/h。预氧化后氰化浸出，NaCN消耗从平均0.52 kg/t降至0.40 kg/t，金浸出率从平均91.3 %提高至92.5 %。 该冶炼厂年处理量可达100万t。

俄罗斯Olimpiada黄金冶炼厂开发了生物氧化—氰化提金工艺[61]，具体流程如图10所示。该工艺以极北地区含砷难处理金矿石为主要原料，利用化学自养微生物对其浮选精矿进行生物氧化预处理，通过控制生物氧化过程的矿浆密度、浮选精矿磨矿细度、流速、温度、pH、搅拌转速、空气消耗量等重要参数，并配备BIO-1和BIO-2车间自动化系统，使浮选精矿处理车间的生产能力从870 t/d提高到1 200～1 300 t/d，2017年生产黄金30多t，年处理金矿石量达800万t。

英国Anglo Asian黄金冶炼厂开发了氰化回收金工艺[62]，具体流程如图11所示。该工艺以复杂氧化型铜金斑岩矿石为主要原料，矿石经颚式破碎机破碎、球磨后进入氰化浸出工序，高品位矿石（金品位>1 g/t）采用搅拌浸出工艺，低品位矿石（金品位<1 g/t）采用堆浸工艺，共有7个1 100 m3串联浸出池，处理量可达100 t/h，浸出液采用独特的RIP树脂离子交换法提金。Anglo Asian黄金冶炼厂于2013年7月投产，在浸出过程中加入适量氨水，铜平均浸出率从不添加氨水时的41.9 %降到21.1 %，氰化物消耗由7.15 kg/t降低至4 kg/t，金浸出率始终维持在72.5 %左右。该冶炼厂年处理铜金矿石达72万t。

吉尔吉斯斯坦Alaburka黄金冶炼厂开发了酸性热压氧化—氰化提金工艺[63]，具体流程如图12所示。该工艺以吉尔吉斯斯坦Alaburka高砷难处理金精矿为原料，于2013年8月15日建成试生产，生产规模达1 500 t/d。在氧化矿浆浓度20 %、氧分压0.7 MPa、氧化温度160 ℃、氧化反应时间3 h、搅拌速度600 r/min的条件下进行硫酸热压氧化预处理，氧压渣进入氰化浸出工序，金浸出率可达97.49 %，较直接浸出提高了26.51百分点。氰化尾渣金品位仅为1.57 g/t，较直接氰化浸出尾渣金品位降低14.11 g/t。该冶炼厂年处理金精矿量可达54万t。

上述典型黄金冶炼厂技术指标对比如表2所示。由表2可知，加压氧化、焙烧、生物氧化和碱性预氧化等预处理方法在世界范围内均已实现工业化应用。难处理金矿难浸原因多是微细粒浸染和砷、硫包裹等，经过不同方法氧化预处理后，金浸出率基本超过88 %，可大幅提高难处理金矿金浸出率。

4 结 语

随着单一易处理金矿资源的日益枯竭，复杂难处理金矿资源已成为中国黄金生产的主要原料来源，如何简单高效解决复杂难处理金矿金提取率低等问题，开发清洁、高效、短流程提金工艺仍值得深入研究。目前，加压氧化、焙烧和生物氧化等预处理方法均已

在世界范围内实现工业化应用，但各种预处理方法都有其优缺点及适用性，应根据矿石的工艺矿物学特性选择合适的方法。机械活化法和微波预处理法均有助于难处理金矿中金的浸出，如何将其应用于工业生产仍需开展大量研究。在未来，应针对难处理金矿资源类型各异的特点完善金提取工艺技术，做到工艺技术指标的先进性、经济指标的合理性和环保的安全性三者统一。

[参考文献]

[1] 2020年全球及中国黄金行业发展现状分析 国内黄金产量位居全球首位[EB/OL].（2020-09-07）[2021-03-25].https：∥www.sohu.com/a/416906417_114835.

[2] 雷永康，李青，万宏民，等.微细粒含砷难处理金矿石提金工艺研究[J].黃金，2017，38（1）：56-60.

[3] 郭学益，张磊，田庆华，等.氧压渣非氰体系浸金及其机理[J].中国有色金属学报，2020，30（5）：1 131-1 141.

[4] 李骞，董中林，张雁，等.含硫砷含碳金精矿提金工艺研究[J].黄金，2016，37（11）：41-45.

[5] GUO X Y，ZHANG L，TIAN Q H，et al.Stepwise extraction of gold and silver from refractory gold concentrate calcine by thiourea[J].Hydrometallurgy，2020，194：105330.

[6] 雷占昌，虞洁，马红蕊.难处理金矿预处理技术现状及进展[J].现代矿业，2014（5）：23-24，33.

[7] 王云.难处理金精矿焙烧技术的发展及展望[J].有色金属（冶炼部分），2002（4）：29-33.

[8] 肖松文，梁经冬.难浸金矿焙烧处理的新进展[J].黄金，1993，14（6）：27-30.

[9] 肖松文，刘建军，梁经冬.难浸金矿焙烧处理的新进展（Ⅱ）[J].黄金，1995，16（4）：31-34.

[10] 李智伟.难浸金矿处理工艺新进展[J].有色金属设计，1998，25（3）：10-15.

[11] 王家好，刘忠良.金精矿焙烧提金工艺实践[J].黄金，1990，21（12）：53-55.

[12] 张永峰，武鑫.两段焙烧工艺在黄金生产中的应用[J].中国有色冶金，2010，39（5）：37-40.

[13] 宋裕华，韩培伟，王建光，等.复杂金精矿焙烧预氧化-氰化提金工艺研究[J].计算机与应用化学，2018，35（1）：62-71.

[14] 董晓伟，陈永明，杨声海，等.含碳金矿氧化焙烧—氰化法提金工艺研究[J].有色金属（冶炼部分），2016（10）：44-47.

[15] 尹福兴，段胜红，庄世明.某含金硫精矿焙烧-酸浸渣非氰提金试验研究[J].云南冶金，2019，48（3）：55-59.

[16] LIU X L，LI Q，ZHANG Y，et al.Improving gold recovery from a refractory ore via Na2SO4 assisted roasting and alkaline Na2S leach-ing[J].Hydrometallurgy，2019，185：133-141.

[17] 苏立峰，刘三平，李贺.秘鲁某金矿选矿尾矿加压预氧化工艺研究[J].中国资源综合利用，2018，36（5）：14-16.

[18] 许晓阳.难处理金矿石加压氧化—氰化提金技术研究[J].黄金，2020，41（4）：50-53.

[19] 李奇伟，陈奕然，陈明军，等.某难处理硫化金精矿加压氧化—氰化浸金试验研究[J].黄金，2013，34（2）：55-58.

[20] 胡燕清，杨声海，陈永明.某毒砂金矿硫氰酸盐氨性体系加压氧化提金探索试验[J].有色金属（冶炼部分），2012（9）：34-37.

[21] 殷书岩，赵鹏飞，陆业大，等.加压氧化技术在难处理金矿上的应用[J].中国有色冶金，2018，47（1）：28-30.

[22] 李骞，董斯宇，许瑞，等.金矿提金技术及其研究进展[J].黄金，2020，41（9）：86-101.

[23] 李波，张力先，徐继刚.难浸金矿石的预处理技术[J].沈阳黄金学院学报，1996，45（15）：76-82.

[24] 夏光祥，涂桃枝.加压氧化法预处理含砷难冶金矿的研究[J].黄金，1995，16（3）：23-26.

[25] 李丽洁.难处理金矿细菌预氧化浸出工艺研究现状及进展[J].矿产保护与利用，1999（3）：41-44.

[26] LORENZO-TALLAFIGO J，IGLESIAS-GONZLEZ N，MAZUELOS A，et al.An alternative approach to recover lead，silver and gold from black gossan（polymetallic ore）.Study of biological oxidation and lead recovery stages[J].Journal of Cleaner Production，2019，207：510-521.

[27] GAHAN C S，SUNDKVIST J，SANDSTRM .Use of mesalime and electric arc furnace（EAF） dust as neutralising agents in biooxidation and their effects on gold recovery in subsequent cyanidation[J].Minerals Engineering，2010，23（9）：731-738.

[28] WANG G H，XIE S B，LIU X X，et al.Bio-oxidation of a high-sulfur and high-arsenic refractory gold concentrate using a two-stage process[J].Minerals Engineering，2018，120：94-101.

[29] FOMCHENKO N V，MURAVYOV M I，KONDRAT’EVA T F.Two-stage bacterial-chemical oxidation of refractory gold-bearing sulfidic concentrates[J].Hydrometallurgy，2010，101（1/2）：28-34.

[30] HOL A，VAN DER WEIJDEN R D，VAN WEERT G，et al.Bio-reduction of elemental sulfur to increase the gold recovery from enargite[J].Hydrometallurgy，2012，115/116：93-97.

[31] AHN JUNMO，WU J，AHN JAEWOO，et al.Comparative investigations on sulfidic gold ore processing：a novel biooxidation process option[J].Minerals Engineering，2019，140：105864.

[32] MURAVYOV M I，FOMCHENKO N V.Biohydrometallurgical treatment of old flotation tailings of sulfide ores containing non-nonferrous metals and gold[J].Minerals Engineering，2018，122：267-276.

[33] CIFTCI H，AKCIL A.Biohydrometallurgy in Turkish gold mining：first shake flask and bioreactor studies[J].Minerals Engineering，2013，46/47：25-33.

[34] OFORI-SARPONG G，OSSEO-ASARE K，TIEN M.Mycohydrometallurgy：biotransformation of double refractory gold ores by the fungus，phanerochaete chrysosporium[J].Hydrometallurgy，2013，137：38-44.

[35] MRQUEZ M， GASPAR J， BESSLER K E， et al.Process mineralogy of bacterial oxidized gold ore in So Bento Mine（Brasil）[J].Hydrometallurgy，2006，83（1/2/3/4）：114-123.

[36] CIFTCI H，AKCIL A.Effect of biooxidation conditions on cyanide consumption and gold recovery from a refractory gold concentrate[J].Hydrometallurgy，2010，104（2）：142-149.

[37] KAKSONEN A H，PERROT F，MORRIS C，et al.Evaluation of submerged bio-oxidation concept for refractory gold ores[J].Hydrometallurgy，2014，141：117-125.

[38] GUO Y J，GUO X，WU H Y，et al.A novel bio-oxidation and two-step thiourea leaching method applied to a refractory gold concentrate[J].Hydrometallurgy，2017，171：213-221.

[39] 朱長亮，杨洪英，汤兴光，等.含砷难处理金矿的细菌氧化预处理研究现状[J].贵金属，2010，31（1）：48-52.

[40] 关自斌，乔繁盛，黄宗良，等.难浸金矿细菌氧化工艺的综述[J].湿法冶金，1994（4）：1-15.

[41] 黄海辉.难处理金矿细菌氧化的工业应用及发展方向[J].矿冶，2008，17（2）：63-67，83.

[42] 吴冰.复杂难处理金矿石预处理工艺研究现状及进展[J].黄金，2020，41（5）：65-72.

[43] 韩文杰，吕明，周同，等.微生物技术在金矿提金中的应用与展望[J].生物技术通讯，2016，27（5）：738-742.

[44] SNYDERS C A，AKDOGAN G，BRADSHAW S M，et al.The deve-lopment of a caustic pre-leaching step for the recovery of Au from a refractory ore tailings heap[J].Minerals Engineering，2018，121：23-30.

[45] ALP，CELEP O，DEVECI H.Alkaline sulfide pretreatment of an antimonial refractory Au-Ag ore for improved cyanidation[J].JOM，2010，62：41-44.

[46] UBALDINI S，VEGLIF，FORNARI P，et al.Process flow-sheet for gold and antimony recovery from stibnite[J].Hydrometallurgy，2000，57（3）：187-199.

[47] CELEP O，ALP，DEVECI H.Improved gold and silver extraction from a refractory antimony ore by pretreatment with alkaline sulphide leach[J].Hydrometallurgy，2011，105（3/4）：234-239.

[48] MESA ESPITIA S L，LAPIDUS G T.Pretreatment of a refractory arsenopyritic gold ore using hydroxyl ion[J].Hydrometallurgy，2015，153：106-113.

[49] ALP，CELEP O，PAKTUN D，et al.Influence of potassium hydroxide pretreatment on the extraction of gold and silver from a refractory ore[J].Hydrometallurgy，2014，146：64-71.

[50] BIDARI E，AGHAZADEH V.Pyrite from Zarshuran carlin-type gold deposit：characterization，alkaline oxidation pretreatment，and cyanidation[J].Hydrometallurgy，2018，179：222-231.

[51] BIDARI E，AGHAZADEH V.Alkaline leaching pretreatment and cyanidation of arsenical gold ore from the carlin-type Zarshuran deposit[J].Canadian Metallurgical Quarterly，2018，57（3）：283-293.

[52] TIBURCIO MUNIVE G，ENCINAS ROMERO M A，VALENZUELA SOTO A，et al.Pre-treatment for the extraction of manganese from mangano-argentiferous refractory tailings[J].Canadian Metallurgical Quarterly，2018，57（3）：312-318.

[53] YIN W Z，TANG Y，MA Y Q，et al.Comparison of sample properties and leaching characteristics of gold ore from jaw crusher and HPGR[J].Minerals Engineering，2017，111：140-147.

[54] HASAB M G，RAYGAN S，RASHCHI F.Chloride-hypochlorite leaching of gold from a mechanically activated refractory sulfide concentrate[J].Hydrometallurgy，2013，138：59-64.

[55] GORDON J J K，ASIAM E K.Influence of mechano-chemical activation on biooxidation of auriferous sulphides[J].Hydrometallurgy，2012，115/116：77-83.

[56] AMANKWAH R K，OFORI-SARPONG G.Microwave heating of gold ores for enhanced grindability and cyanide amenability[J].Minerals Engineering，2011，24（6）：541-544.

[57] WANG J，WANG W，DONG K W，et al.Research on leaching of carbonaceous gold ore with copper-ammonia-thiosulfate solutions[J].Minerals Engineering，2019，137：232-240.

[58] ZHANG X L，SUN C B，XING Y，et al.Thermal decomposition behavior of pyrite in a microwave field and feasibility of gold leach-ing with generated elemental sulfur from the decomposition of gold-bearing sulfides[J].Hydrometallurgy，2018，180：210-220.

[59] 梁高喜，任飛飞，王伯义，等.富氧底吹造锍捕金工艺处理复杂精矿的生产实践[J].黄金，2017，38（11）：61-63.

[60] NUNAN T O，VIANA I L，PEIXOTO G C，et al.Improvements in gold ore cyanidation by pre-oxidation with hydrogen peroxide[J].Minerals Engineering，2017，108：67-70.

[61] BELYI A V， CHERNOV D V， SOLOPOVA N V.Development of BIONORD technology on Olimpiada deposit refractory arsenic-gold ores treatment in conditions of Extreme North[J].Hydrometallurgy，2018，179：188-191.

[62] HEDJAZI F，MONHEMIUS A J.Industrial application of ammonia-assisted cyanide leaching for copper-gold ores[J].Minerals Engineering，2018，126：123-129.

[63] 张伟晓，闾娟沙，张济文.国外某含砷难处理金矿提金工艺试验[J].有色金属（冶炼部分），2019（4）：56-59.

Research progress and industrial application of pretreatment methods for refractory gold ores

Zhang Lei1，2，Guo Xueyi1，2，Tian Qinghua1，2，Zhong Shuiping3，Li Dong1，2，Qin Hong1，2

（1.School of Metallurgy and Environment，Central South University;

2.Cleaner Metallurgical Engineering Research Center，China Nonferrous Metals Industry Association;

3.Zijin Mining and Metallurgy Research Institute）

Abstract：With the depletion of simple and easy-to-treat gold resources，complex refractory gold resources have become the main source of raw materials for gold industry production in China.The main pretreatment methods for refractory gold ores are pressurized oxidation，roasting，biological oxidation and so on.The latest research progress and history of various pretreatment methods at home and abroad are summarized and analyzed，with emphasis on the industrial application  of pretreatment methods  used in typical gold smelters at home and abroad and the comparison of various indexes.The future research direction of pretreatment methods for refractory gold ores is prospected.

Keywords：refractory gold ore;pretreatment;pressurized oxidation;biological oxidation;roasting;industrial application

收稿日期：2021-03-20; 修回日期：2021-04-30

基金項目：湖南省环保厅环境保护科研课题;国家优秀青年科学基金（51922108）;湖南省杰出青年基金（2019JJ20031）

作者简介：张 磊（1991—），男，湖南益阳人，博士研究生，研究方向为非氰提金及含砷固废无害化处理;长沙市岳麓区麓山南路932号，中南大学冶金与环境学院，410083;E-mail：zhang_lei@csu.edu.cn

通信作者，E-mail：xyguo@csu.edu.cn，0731-88876255