近幾年來,貴金屬特別是金銀的化學(xué)選礦主要取得了以下幾個(gè)方面的進(jìn)展:(1)針對(duì)難浸金礦直接氰化浸出浸出率低的問題,在浸出前對(duì)礦石進(jìn)行焙燒、堿性預(yù)處理或加人防膜劑、催化劑等預(yù)處理方式,可提高金浸出率。(2)通過在氰化浸出過程中,對(duì)溫度、氧氣和粒度等的條件進(jìn)行控制以及加入氨水、氫氧化鈉等助浸刑,可提高浸出速率和浸出率并降低氰化物的消耗。(3)針對(duì)氰化法存在的環(huán)境污染和人身危害的問題,清潔提金技術(shù)獲得了較大的發(fā)展,主要體現(xiàn)在:通過加人添加劑的方式解決硫脲法提金過程中硫脲消耗大的問題:鐵、氧氣等因素對(duì)硫代硫酸鹽法浸金過程的影響;新的ZLT(一種氧化性有機(jī)物)氯化提金體系的發(fā)現(xiàn)。
1 難浸金礦預(yù)處理技術(shù)的發(fā)展
難浸金礦石是指礦石經(jīng)細(xì)磨后仍有相當(dāng)一部分金不能用常規(guī)氰化法有效浸出的金礦石。這類礦石難浸出的原因很多,一般認(rèn)為造成難浸的礦物學(xué)原因有以下幾種:(l)礦石中含有氰化難溶解含金礦物及化合物;(2)礦石中含有黃鐵礦、砷黃鐵礦等包裹金的礦物;(3)在焙燒或氰化過程中,鐵、鉛、銻等氧化物或砷、硫化物的沉淀物在金粒表面產(chǎn)生薄膜,薄膜的形成阻止金的溶解等。這些原因造成了難浸金礦必須經(jīng)過特殊的處理才能得到較高的回收率。為了有效地從難處理金礦中回收金,國內(nèi)外開展了大量的預(yù)處理研究。
針對(duì)含砷、含銻的難浸金礦,研究者們發(fā)現(xiàn)在浸出前,對(duì)這類礦石采用堿性預(yù)處理、加入防膜劑和催化劑等的預(yù)處理方法,可以顯著提高浸出指標(biāo)。Oktay Celep等人在處理含銻難浸金銀礦時(shí)發(fā)現(xiàn),直接氰化浸出只獲得了金49%和銀18%的提取率,在溫度80℃、氫氧化鈉濃度5mol/L、礦石粒度5μm的條件下對(duì)礦石進(jìn)行堿性預(yù)處理,銀的浸出率由18%提高到90%,金的浸出率也提高了20%
~30%。王婷等人在對(duì)甘肅天水某砷硫鉛質(zhì)金礦的研究中發(fā)現(xiàn),砷硫鉛質(zhì)金礦在氰化浸出前,加入防膜劑、活化劑可提高金浸出率。李學(xué)強(qiáng)等人針對(duì)某含砷難處理金銀精礦提出“催化氧化酸浸濕法治金”新工藝,采用HNO3作為催化劑、SAA為活化劑、氧氣為氧化劑,通過控制溫度與壓力預(yù)處理后進(jìn)行氰化提金,回收率可由常規(guī)的13%~56%提高到92%~95%。金世斌等人用難處理金礦石和精礦在不同條件下進(jìn)行焙燒-焙砂氰化浸金試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),三氧化二銻不對(duì)氰化浸金產(chǎn)生不利影響,但會(huì)對(duì)焙燒后焙砂的氰化浸金產(chǎn)生不利影響。田樹國等人在對(duì)高砷難選冶的金礦進(jìn)行堿浸頂處理脫砷時(shí),加人雙氧水和高錳酸鉀等助劑輔助氫氧化鈉堿浸脫砷,取得了很好的效果。薛光等人通過研究發(fā)現(xiàn),金精礦中砷的含量通??刂圃?.1%以下,隨著砷含量的增加,金、銀的氰化浸出率逐漸降低。砷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.45%的金精礦,在焙燒時(shí)加入礦樣量4%~5%的硫酸鈉,可使金、銀的氰化浸出率分別達(dá)到95%和60%以上。
在處理其他類型的難沒金礦時(shí),在浸出前采用焙燒、堿氨預(yù)處理等方法,可顯著提高金的浸出率。張錦祥等人采用“堿氨預(yù)處理+氰化浸出”的柱浸法來處理新疆哈密某難選金礦,金浸出率可達(dá)到80.91%。新疆某難選金礦浮選精礦的常規(guī)氰化金的回收率僅達(dá)40.82%,張立征等人通過對(duì)某金精礦進(jìn)行兩段焙燒預(yù)氧化處理后再氰化浸出,金的氰化回收率可達(dá)到91.42%以上。方夕輝等人針對(duì)某難浸銀精礦銅含量高、嵌布特性復(fù)雜、常規(guī)工藝浸出率低的特點(diǎn),提出石灰+硫酸銨預(yù)處理一段不磨二段再磨強(qiáng)化浸出工藝,獲得了74%以上的浸出率,比現(xiàn)場指標(biāo)提高了9%,具有實(shí)際指導(dǎo)意義。吳在玖采用焙燒-酸浸-氰化工藝綜合回收復(fù)雜金精礦中的金、銀、銅時(shí)發(fā)現(xiàn):焙燒溫度、焙燒時(shí)間、焙燒添加劑種類和用量對(duì)金、銀、銅浸出率影響顯著。
2氰化提金工藝的發(fā)展
氰化法仍然是目前最普遍采用的提金方法,氰化法包括滲濾氰化、攪拌氰化、堆浸、炭漿法、
炭浸法、全泥氰化等。針對(duì)氰化過程中如何提高浸出速率,進(jìn)一步提高浸出率,降低氰化物消耗的問題,研究者們主要進(jìn)行了以下兩個(gè)方面的研究:(l)浸出條件如溫度、氧氣、粒度等對(duì)浸出過程的影響;(2)在氰化提金過程中加人氨水、氫氧化鈉等助浸劑來提高金的浸出指標(biāo)。下面對(duì)以上氰化法的發(fā)展作一簡單評(píng)述。
(1)滲濾氰化和攪拌氰化工藝的發(fā)展
滲濾氰化和攪拌氰化是氰化提取金銀較為常用的兩種方法。滲濾氰化設(shè)備簡單,投資少,見效快,溶劑消耗少,省電,且氰化后的礦漿不必進(jìn)行濃縮和過濾。攪拌氰化法有機(jī)械化程度高、浸出時(shí)間短和浸出率高的特點(diǎn)。
崔毅琦等人通過對(duì)氰化物浸銀過程的推導(dǎo)計(jì)算,發(fā)現(xiàn)只要氧化劑的氧化電位(U )大于-0.3097V,在氧化劑參與下氰化物浸銀反應(yīng)在熱力學(xué)上就能夠發(fā)生。滕云等人針對(duì)查干銀礦床進(jìn)行了氰化浸出方法的試驗(yàn)研究,確定了適合于該礦石的最佳氰化條件,在該條件下銀的浸出率為54%~67%。黃衛(wèi)平、陳慶根等人也做了類似工作。王吉青等人在采用邊磨邊浸、富氧氰化工藝處理山東金洲的金精礦時(shí)發(fā)現(xiàn),在一段磨礦加入適量的氨水,可以強(qiáng)化銀金礦浸出,提高金、銀的浸出率,抑制銅浸出和提高氰化鈉的有效利用率。與不加氨水相比,金氰化浸出率提高了0.47%,銀浸出率提高了5.33%,銅浸出率降低了6.50%。羅仙平等人為提高某氧化金礦金銀的浸出率,針對(duì)礦石的特性,提出采用過氧化鈣強(qiáng)化氰化浸出的工藝進(jìn)行處理,與原工藝相比,金、銀的浸出率明顯提高,分別提高了5%和9%左右,經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。
(2)堆浸工藝的發(fā)展
氰化堆沒法提金具有金回收率高、對(duì)礦石適應(yīng)性強(qiáng)、能就地產(chǎn)金、工藝簡單、操作容易、生產(chǎn)成本低等特點(diǎn),至今仍是低品位金礦浸出生產(chǎn)的主要方法。其處理0.5~3g/t的低品位礦石,金的回收率可達(dá)50%-80%。
在黃金堆浸工藝的設(shè)計(jì)與應(yīng)用中,礦石因索、氰化溶液濃度、溫度、噴淋強(qiáng)度、溶解中氧等諸多因索需要合理把握與控制,這些因索將直接影響黃金堆積工藝的應(yīng)用效果;因此,合理把握與控制影響黃金堆浸工藝應(yīng)用的多種因索,可更好地指導(dǎo)工業(yè)實(shí)踐,發(fā)揮堆浸工藝的最大功能,使低品位金礦、含金廢石以及尾礦等礦石資源中的金能有效地提取并得到最大化的利用。魏宗武等人通過對(duì)貴州某氧化金礦進(jìn)行正交堆浸試驗(yàn),得出影響金浸出效果的因素依次為礦石粒度>浸出時(shí)間>NaCN用量>石灰用量。在紫金山金礦選礦廠,賀日應(yīng)通過對(duì)影響堆浸效果的礦堆高度、人堆礦石粒度、噴淋液NaCN濃度及pH值、貴液NaCN濃度及pH值、噴淋制度、噴淋強(qiáng)度等主要工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化研究,進(jìn)一步確定了堆輕工業(yè)生產(chǎn)合理的工藝參數(shù)。石英、余忠寶等人也做了類似的研究工作。
尹江生等人針對(duì)1985年建立的某200t/d金礦選礦廠,采用了尾礦制粒堆浸方法,使礦山在不增加地勘費(fèi)的情況下,增加了黃金產(chǎn)量。齊蕊霞等人通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),采用酸浸銅、氰化浸金的堆浸工藝方案對(duì)隴南銅金礦石進(jìn)行浸出回收銅、金,得到較好的效果,銅的浸出率達(dá)86.82%,金的浸出率達(dá)82.10%,酸耗38kg/t,氰化物耗量0.32kg/t。杜立斌、巫漢泉等人也進(jìn)行了類似工作。
(3) 炭漿法的發(fā)展
炭漿法一般是指氰化浸出完成之后,一價(jià)金氰化物[KAu(CN)2]再用炭吸附的工藝過程。它是近30年才發(fā)展起來的,成為金的水冶新工藝。炭漿法主要適用于礦泥含量高的含金氧化礦石。
常寧市龍鑫礦業(yè)公司采選冶規(guī)模為400t/d的黃金礦山,近年來隨著原礦性質(zhì)發(fā)生了變化,采用原有全泥氰化-鋅粉置換工藝,回收率只有70%左右;而用制粒堆浸-炭吸附提金,回收率不到50%。公司通過技術(shù)改造,采用炭漿法代替原有全泥氰化-鋅粉置換工藝,金的回收率提高近10%,每年多創(chuàng)利潤210萬元。王婷等人在研究甘肅天水某砷硫鉛質(zhì)金礦時(shí)發(fā)
現(xiàn),該礦石直接采用炭漿工藝氰化浸出率為5%~10%,浸出速度相當(dāng)緩慢。采用NaOH及H2O2氧化12~15h后,在氰化過程中加入防膜劑及活化劑,氰化浸出率有較大幅度提高并且浸出速度加快。
(4) 炭浸法的發(fā)展
炭浸法和炭漿法一樣是近年間發(fā)現(xiàn)的一種濕法冶金新工藝。兩者原理相同,國外的學(xué)者認(rèn)為兩種工藝的差異在于:炭漿法是浸出和炭吸附兩道工序分先后單獨(dú)進(jìn)行;而炭浸法則是浸出和炭吸附兩道工序合二為一,同時(shí)進(jìn)行。礦石中含砷、銻、銅等雜質(zhì)高和耗氧金礦石使用炭浸法更為優(yōu)越。
某碳質(zhì)金礦自20世紀(jì)70年代以來,都采用浮選-金精礦焙燒-氰化提金工藝,金回收率均為60%左右,致使此礦床多年來未得以開發(fā)利用。馬晶等人針對(duì)礦石中存在石墨、有機(jī)碳及金的賦存狀態(tài),進(jìn)行多因素工藝條件優(yōu)化,最終研究采用預(yù)處理-氰化炭浸提金工藝,預(yù)處理-氰化炭浸金浸出率比直接氰化炭浸金浸出率提高5%以上。采用炭浸工藝提金,為了使金充分暴露,以便與CN-接觸而溶解,一般要求細(xì)磨礦,國內(nèi)炭浸廠磨礦細(xì)度多在-0.074mm占90%以上,這樣通常需要兩段磨礦,才能達(dá)到要求的細(xì)度。在夏家店金礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)時(shí),根據(jù)礦石性質(zhì)采用了粗磨礦下炭浸提金,金浸出率平均達(dá)到了94.26%,氰化鈉用量平均262.7g/t,大大低于一般生產(chǎn)用量。
(5) 全泥氰化工藝的發(fā)展
全泥氰化法浸出提金適用于細(xì)粒-微細(xì)粒、分散、氧化的石英脈型金礦石,該方法具有工藝成熟、指標(biāo)穩(wěn)定、回收率高、對(duì)礦石針對(duì)性強(qiáng)、就地產(chǎn)金的優(yōu)點(diǎn)。
近年來,一些選礦廠進(jìn)行了全泥氰化工藝的改進(jìn),金的浸出率和回收率得到了明顯的提高。楊長穎等人通過對(duì)某難處理金礦進(jìn)行試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),采用全泥氰化+浮選的兩段回收方法,取得了金浸出率64.78%、回收率為93.05%較理想的技術(shù)指標(biāo)。關(guān)通針對(duì)山東某金礦礦石風(fēng)化嚴(yán)重、具有多孔狀結(jié)構(gòu)的細(xì)粒自然金的特點(diǎn),在金品位為4.45g/t的情況下,采用全泥氰化浸出工藝,可獲得金浸出率為97.30%的指標(biāo)。劉國英等人對(duì)河北省某氧化石英脈型金礦采用全泥氰化浸金工藝,將原礦磨礦細(xì)度確定為-0.074mm占85%,加人石灰對(duì)金礦石進(jìn)行堿預(yù)處理,再加入氰化鈉浸金,取得了浸出率為96.89%,吸附率為99.55%的試驗(yàn)指標(biāo)。
在全泥氰化過程中加入助浸劑,可加速金的浸出,提高金的浸出率。劉孝柱等人以灰?guī)r型含碳微細(xì)粒金礦為研究對(duì)象進(jìn)行了全泥氰化及添加助浸劑強(qiáng)化浸出的試驗(yàn)研究。畢鳳琳等人針對(duì)該礦石采用正交析因法,進(jìn)行全泥氰化優(yōu)化控制條件選擇,最終確定NaOH為堿浸藥劑,并獲得了最優(yōu)的工藝參數(shù)。張曉平、白鶴天等人也進(jìn)行了類似的工作。
(6) 其他方法的發(fā)展
樹脂礦漿法是當(dāng)今比較先進(jìn)的無過濾提金技術(shù),樹脂具有吸附速率快、吸附容量大、可在常溫常壓下解吸等特性,在黃金生產(chǎn)中已逐步得到應(yīng)用。樹脂與傳統(tǒng)的活性炭相比具有抗污染能力強(qiáng)、耐磨能力強(qiáng)、容易再生、效率高等優(yōu)勢。雖然樹脂礦漿法較炭漿法有許多優(yōu)勢,但樹脂礦漿法受提金專用樹脂性能、樹脂解吸工藝及設(shè)施等因索制約。柴胡欄子金礦選礦廠處理規(guī)模為150t/d,采用樹脂礦漿法,與原有的全泥氰化鋅粉置換工藝相比,浸出率提高了6.06%,金的選礦總回收率提高了5.58%,選礦廠的經(jīng)濟(jì)效益也得到了較大的提高。安徽省霍山縣東溪金礦原有提金工藝是炭漿法,金銀浸出率和回收率都不高,吉林省冶金研究院在該金礦進(jìn)行了樹脂礦漿法提金工藝的工業(yè)試驗(yàn),金的浸出率達(dá)到97.29%,吸附率99.95%;銀的浸出率66.67%,吸附率99.66% 。針對(duì)樹脂礦漿法所具有的缺點(diǎn),韓春國等人對(duì)D370型、201×4型和201×7型樹脂從氰化貴液中吸附金、銀的吸附容量以及選擇性吸附能力進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)D370型樹脂對(duì)金、銀吸附容量大,選擇性好,能夠在常溫常壓下進(jìn)行
解吸,有良好的解吸效果。
超細(xì)磨在造紙涂料、塑料、橡膠、印刷油墨和石油化工等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用,微米級(jí)或亞微米級(jí)的粉末加工技術(shù)日臻成熟。隨著超細(xì)磨技術(shù)的發(fā)展和提高,許多學(xué)者開展了利用超細(xì)磨打開硫化物包裹,使金解離的研究,并獲得了不同程度的進(jìn)展。藍(lán)碧波[201]對(duì)某難處理金精礦進(jìn)行了超細(xì)磨-氰化浸金的試驗(yàn)研究,得到了最優(yōu)工藝條件,在此試驗(yàn)條件下,金浸出率可達(dá)93.70%,某低品位金礦石具有低硫半氧化微細(xì)粒浸染的特點(diǎn),采用常規(guī)磨礦氰化浸出金的浸出率為70%左右,脈石包裹金基本沒有得到回收。羅增鑫針對(duì)此礦石采用超細(xì)磨技術(shù),使連生體得到充分解離,聯(lián)合全泥浸出提金工藝,得到了浸出率為94.33%的良好指標(biāo),與常規(guī)氰化浸出相比金浸出率提高了近25%。
在某些特定的礦山,研究者們提出了富氧浸出的新工藝。某氧化金礦位于高原地區(qū),海拔高,空氣中氧氣含量低,采用常規(guī)的氰化工藝,浸出周期較長,這將影響到礦山的經(jīng)濟(jì)效益。為了保證金回收率,縮短金的浸出周期,胡敏等人提出了“氧化金礦石富氧浸出新工藝”,金的吸附率可達(dá)99.14%,與常規(guī)浸出相比,富氧浸出時(shí)間可以縮短一倍,而且實(shí)驗(yàn)過程中氰化鈉用量只需要常規(guī)浸出的一半。
3 清潔提金技術(shù)的發(fā)展
盡管氰化法提金技術(shù)成熟、操作簡單、成本低,但其劇毒性給人類生態(tài)環(huán)境和生命安全帶來極大危害,同時(shí)它還不能直接處理某些難浸礦石,隨著這些難于直接氰化的難處理金礦的日益增多,無氰提金方法的研究也相應(yīng)活躍起來,并且已有以下幾個(gè)方面的進(jìn)展:(1)通過加人添加劑(如CL)方式解決了硫脲法浸金過程中硫脲消耗大的問題;(2)發(fā)現(xiàn)鐵、氧氣、六偏磷酸鈉等因素在硫代硫酸鹽體系下對(duì)金的浸出有較大影響;(3)發(fā)現(xiàn)了一種由氧化性有機(jī)物ZLT和氯化鈉組成的ZLT氯化法浸金體系,可解決無機(jī)氯化法成本較高的問題。
(1)硫脲法
硫脲法是非氰提金法研究較多的一種方法。近年來,許多金銀礦山對(duì)原有的硫脲工藝進(jìn)行了改進(jìn),以獲得更好的指標(biāo)和效益。某鐵錳型金銀礦為低品位難處理礦,直接用硫脲浸出金銀時(shí),金、銀浸出分別為46.25%和18.37%,硫脲消耗12g/t。曾亮等人發(fā)現(xiàn),通過將礦樣加熱到90℃并加入硫鐵礦和濃硫酸進(jìn)行浸錳預(yù)處理后,在pH值為1.5、電位300mV.亞硫酸鈉6g、浸出時(shí)間4h的最佳浸出條件下,金、銀浸出率分別為98%,45%,硫脲消耗僅為6g/t。羅斌輝、和曉才等人也進(jìn)行了類似的工作。董歲明等人對(duì)某富硫高砷金精礦進(jìn)行了加添加劑CL硫脲浸金試驗(yàn)研究。結(jié)果表明,添加劑CL可以改善硫脲浸金過程,降低浸出所需的硫脲濃度,提高金浸出率,可使該金精礦的金浸出率達(dá)到89%以上。
(2) 硫代硫酸鹽法
D.Feng和J.S.J.van Deventer在用硫代硫酸鹽法提取金銀上做了大量的研究。他們通過大量試驗(yàn)發(fā)現(xiàn):在硫代硫酸鹽體系中黃鐵礦、赤鐵礦、金屬鐵和鐵離子的存在會(huì)嚴(yán)重影響金的浸出;用硫代硫酸鹽從黃鐵礦精礦和硫化礦石中提取金的體系中加人少量的二氧化錳,可以不增加硫代硫酸鹽的消耗量而提高金的浸出率和浸出速率;在純金的硫代硫酸鹽體系中,氧氣的存在會(huì)減少金的溶解浸出而氮?dú)馀莸拇嬖跁?huì)大幅度增加金的溶解;硫代硫酸鹽的類型顯著影響礦石中金的浸出,金與不同的硫代硫酸鹽的溶解行為決定著金的提取率;在硫代硫酸銨鹽浸出純金和硫化金礦兩種體系中,正磷酸鈉和六偏磷酸鈉都可以提高金的浸出率。J.A.希思等人也通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),三價(jià)鐵的EDTA和草酸鹽的配合物,與硫代硫酸鹽的反應(yīng)活性都很低,而且在加人硫脲作為浸出催化劑時(shí),可以提高金的浸出速率。實(shí)驗(yàn)還表明,黃鐵礦和磁黃鐵礦的存在會(huì)還原鐵的配合物,金的浸出率顯著降低。
國內(nèi)的研究者們對(duì)硫代硫酸鹽法的研究也取得了不少進(jìn)展。鄭若鋒等人采用覆膜-銅氨硫代硫酸鹽滴淋堆浸提金工藝對(duì)四川某高寒地區(qū)400t氧化型金礦石進(jìn)行野外試驗(yàn),獲得了金回收率60.8%的良好指標(biāo)。彭會(huì)清等人對(duì)安徽某磁選廠的尾礦回收金采用綠色環(huán)保的硫代硫
酸鹽法浸金工藝,通過試驗(yàn)得到了浸金的最佳工藝條件,在此條件下金浸出率達(dá)到90%以上。張卿將超聲強(qiáng)化作用于硝酸催化氧化過程,并與硫代硫酸鹽浸金相結(jié)合,提出一種含砷難處理金礦濕法浸金新工藝。結(jié)果表明:采用超聲強(qiáng)化,可以使硝酸根離子傳質(zhì)過程加速,顯著加快硝酸催化氧化進(jìn)程,降低反應(yīng)溫度,同時(shí)超聲場下硝酸氧化與硫代硫酸鹽浸金的結(jié)合可以破壞或溶解礦物表面的單質(zhì)硫或鈍化膜,大大減緩單質(zhì)硫?qū)罄m(xù)提金的抑制作用,提高金的浸出率,金浸出率可由常規(guī)氰化浸出的13.94%提高到85.6%。
(3) 氯化法
氯化法又稱為液氯化法或水化法,泛指應(yīng)用具有氧化性能的氯化物提取金的一類方法,它包括液氯法、次氯酸鹽法、高溫氯化法等。但由于上述許多無機(jī)氯化法提金工藝都存在成本較高的問題,故難以真正替代氰化法提金工藝。
氯化法在近年來有了一定的創(chuàng)新。石嵩高等人研究出一種由氧化性有機(jī)物ZLT和NaC1新組成的ZLT氯化法浸金溶液體系,該體系具有極強(qiáng)的氧化能力,能將單質(zhì)金氧化成可溶性的氯金配合離子[AuCl4]-,在這個(gè)基礎(chǔ)上,針對(duì)多種不同特性的金、銀原料開展了相應(yīng)的ZLT提金工藝研究試驗(yàn),使ZLT法可廣泛地應(yīng)用于處理含金銀的氧化礦石、原生礦石、低品位多金屬礦石、高砷高石墨碳質(zhì)型難處理金礦石以及含高品位金、銀的銅鉛電解陽極泥等多種類型原料。