贵州某微细浸染型金矿硫氰酸盐浸出试验研究.pdf
贵州某微细浸染型金矿硫氰酸盐浸出试验研究 ① 沈智慧1,2,3, 蔡仕琪1,2,3, 张 覃1,2,3 (1.贵州大学 矿业学院, 贵州 贵阳 550025; 2.贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室,贵州 贵阳 550025; 3.贵州省优势矿产资源高效利用工程 实验室,贵州 贵阳 550025) 摘 要 针对贵州某微细浸染型金矿,采用硫氰酸盐法进行浸出试验研究。 通过试验得出直接浸出条件为NH4SCN 用量 0.4 mol/ L, KMnO4用量 10 g/ L,pH=2,液固比 4∶1,在此条件下,金浸出率为 49.71%。 将原矿进行强化浸出,在 Q⁃1 和 Q⁃3 联合作用并增加充 气的条件下,浸出条件与直接浸出一致,金浸出率明显高于直接浸出的浸出率,高达 86.16%。 关键词 微细浸染型金矿; 非氰浸出; 硫氰酸盐; 强化浸出; 金 中图分类号 TF111文献标识码 Adoi10.3969/ j.issn.0253-6099.2015.03.027 文章编号 0253-6099(2015)03-0099-04 Experimental Study on Thiocyanate Leaching of the Micro⁃disseminated Gold Ore in Guizhou SHEN Zhi⁃hui1,2,3, CAI Shi⁃qi1,2,3, ZHANG Qin1,2,3 (1.Mining College, Guizhou University, Guiyang 550025, Guizhou, China; 2.Guizhou Key Laboratory of Comprehensive Utilization of Non⁃metallic Mineral Resources, Guiyang 550025, Guizhou, China; 3.Guizhou Engineering Lab of Mineral Resources, Guiyang 550025, Guizhou, China) Abstract For the micro⁃disseminated gold ore from Guizhou Province in China, experiment was conducted with thiocyanate leaching. Through a series of tests, the direct leaching conditions are ultimately determined as follows with doses of NH4SCN and KMnO4recommended at 0.4 mol/ L and 10 g/ L respectively, pH value at 2 and a liquid⁃solid ratio of 4∶1, the gold leaching ratio can reach 49.71%. Moreover, if an intensified leaching process is adopted by using a combination of Q⁃1 and Q⁃3, as well as increasing aeration, the gold leaching ratio can be obviously increased up to 86.16% with other conditions same as that of direct leaching. Key words micro⁃disseminated gold deposit; non⁃cyanide leaching process; thiocyanate; intensified leaching; gold 目前大部分金矿石中金均采用氰化浸出法进行回 收[1]。 氰化法具有金浸出率高、工艺流程简单、生产 成本低及工业应用广泛等优点[2],但氰化法会产生大 量含氰污水,严重危害环境,且不能有效处理微细浸染 型金矿。 为高效、环保地开发利用低品位难处理金矿, 近年来,国内外提出了多种非氰浸金方法[3],主要有 硫代硫酸盐法、酸性硫脲法、卤素及其化合物法、石硫 合剂和多硫化物法等[4]。 这些非氰浸金方法均取得 了较大的研究进展,但都由于药剂消耗量大、性质不稳 定、成本高等原因限制了其在工业中的推广应用。 硫 氰酸盐在酸性溶液中性质稳定,低毒,成本低,且能与 金形成稳定的配合物[5],是一种很有发展前途的非氰 浸金药剂。 本文针对贵州某微细浸染型金矿,以硫氰 酸铵作为浸出剂进行试验研究,为该类难处理金矿资 源的利用提供一定参考。 1 矿石性质及研究方法 1.1 矿石性质 试验矿样取自贵州某金矿区,经破碎、筛分至 -3 mm,混匀缩分出有代表性矿样用于矿石性质研究, 其余作为备样。 前期研究表明[1]矿石中主要有用元 素为 Au,品位为 3.46 g/ t,伴生元素 Ag、Cu、Pb、Zn 等 含量低,无回收价值;有害元素 As 和 Sb 等含量低,此 外还含有一定有机碳。 原矿 XRD 分析结果表明,原矿 以石英、方解石和黄铁矿为主,还含有少量粘土矿物。 当磨矿细度为-0.075 mm 粒级约占 95.00%时,对原矿 进行金化学物相分析得出,游离金含量低,为 10.62%, 矿石中约 90%的金以包裹形式存在于石英、硫化物和 ①收稿日期 2015-01-10 基金项目 国家“十二五”科技支撑计划课题(2012BAB08B06) ;贵州大学研究生创新基金(研理工 2014070) 作者简介 沈智慧(1990-),女,四川乐山人,硕士研究生,研究方向为难选矿石的选矿及资源综合利用。 通讯作者 张 覃(1967-),女,贵州人,教授,博士,主要从事难选矿石的选矿及资源综合利用。 第 35 卷第 3 期 2015 年 06 月 矿矿 冶冶 工工 程程 MINING AND METALLURGICAL ENGINEERING Vol.35 №3 June 2015 碳酸盐中,分布率分别为 68.36%,15.94%和 5.08%。 说明金的嵌布粒度细,单体解离程度差,难以通过物理 方法使其解离。 1.2 试验方法 取一定量原矿,磨矿至-0.075 mm 粒级占 90%左 右,作为浸出试样。 直接浸出时,在浸出容器中按一定 浓度加入浸出药剂和矿样,调整矿浆液固比和 pH 值, 确定搅拌速度等条件,开始计时浸出,浸出在常温常压 下机械搅拌进行。 强化浸出时,取适量矿样,调整矿浆 液固比至 4 ∶1,加入相应药剂,加热至一定温度并保 温,开始搅拌计时,将搅拌后矿样过滤烘干混匀,并取 一定量按直接浸出流程进行浸出试验。 浸渣经过滤、 多次洗涤,烘干和称重,采用泡塑吸附⁃原子吸收分光 光度法测定其中金含量,计算金浸出率[6]。 2 试验结果与讨论 2.1 直接浸出试验 2.1.1 浸出剂 NH4SCN 用量对金浸出率的影响 取 磨矿细度为-0.075 mm 粒级占 90%的矿样 50 g,在常 温常压、矿浆液固比为 4 ∶1、pH 值为 2、搅拌 4 h 的条 件下,加入浸出剂 NH4SCN 对原矿进行直接浸出,试验 结果见表 1。 表 1 原矿直接浸出结果 NH4SCN 用量 / (molL -1 ) 浸渣中 Au 品位 / (gt -1 ) 金浸出率 / % 0.23.325.84 0.43.169.56 0.63.0412.12 由表 1 可以看出,添加 0.2 mol/ L 的 NH4SCN 对原 矿直接浸出时,金浸出率仅为 5.84%。 随着 NH4SCN 用量增大,金浸出率逐渐升高,而当 NH4SCN 用量大于 0.4 mol/ L 时,增幅较小,NH4SCN 用量为 0.6 mol/ L 时,金浸出率只达到 12.12%。 综合考虑药剂用量及经 济成本,选择浸出剂 NH4SCN 用量为 0.4 mol/ L。 2.1.2 氧化剂种类及用量对金浸出率的影响 由于 只加入 NH4SCN 时浸出效果差,因此考虑加入氧化剂, 加快浸出速度,提高浸出率。 在常温常压、矿浆液固比 为 4∶1、pH 值为 2、搅拌 4 h 的条件下,添加 0.4 mol/ L NH4SCN 和不同用量的氧化剂对原矿进行直接浸出, 考察氧化剂种类及用量对金浸出率的影响,结果见 表 2。由表 2 可知,与单独添加 NH4SCN 的浸出结果相 比,同时添加 NH4SCN 和不同氧化剂后金浸出率均有 所提升。 对比 6 种氧化剂和相应的金浸出率可知,使 用氧化剂 KMnO4时,浸出效果比使用其它氧化剂时 好,金浸出率最高为 49.71%,且不同用量时浸出率基 本不变;其次浸出率稍高的是 H2O2和 Na2O2,浸出率 最高分别达到 29.28%和 37.69%,其原因可能是在酸 性条件下,KMnO4比较稳定,不易分解,对浸出过程氧 化比较充分,而其它氧化剂在酸性条件下易分解,浸出 初期消耗较大,且酸性条件下产物氧化性很强,会分解 NH4SCN,从而导致浸出剂浓度下降,浸出效果差。 因 此选择 KMnO4作为氧化剂,其用量为 10 g/ L。 表 2 氧化剂种类及用量对金浸出率的影响 氧化剂 种类 用量 / (gL -1 ) 浸渣中 Au 品位 / (gt -1 ) 金浸出率 / % MnO2 103.1210.79 202.8219.32 H2O2 102.4629.28 202.5626.63 Na2O2 102.7221.46 202.1737.69 NaClO 102.7221.93 202.9218.07 KMnO4 101.7949.71 201.8748.06 Fe2(SO4)3 103.0612.21 202.9914.81 2.1.3 不同抑制剂对 NH4SCN 浸出的影响 由原矿 性质可知, 该金矿中含有一定量有机碳, 为防止 NH4SCN 浸金时有机碳对金络合物的吸附,考虑加入 抑制剂如煤油、硝基偶氮水杨酸和十二烷基硫酸钠等 对有机碳进行抑制。 取矿样 50 g,按液固比 4 ∶1调整 矿浆,加入抑制剂搅拌 30 min 后,再加入 0.4 mol/ L NH4SCN,调整 pH 值为 2,搅拌浸出 4 h。 抑制剂种类 对金浸出率的影响见表 3。 表 3 抑制剂种类对金浸出率的影响 抑制剂 种类 用量 / (kgt -1 ) 浸渣中 Au 品位 / (gt -1 ) 金浸出率 / % 3,5⁃二硝基水杨酸 0.52.6226.94 12.4232.96 煤油 0.52.6426.03 12.8919.85 十二烷基硫酸钠 0.52.5230.10 12.5927.91 由表 3 可知,相比只加入 NH4SCN,加入抑制剂后 金浸出率都有一定提升,说明抑制剂对有机碳有一定 作用,3,5⁃二硝基水杨酸对于金的浸出效果高于其它 两种抑制剂,用量为 1 kg/ t 时金浸出率为 32.96%。 2.1.4 抑制剂⁃氧化剂联合使用对 NH4SCN 浸出的影 响 由于前期对氧化剂和抑制剂效果的考察都是单独 进行的,为考察两者联合作用对金浸出率的影响,考虑 001矿 冶 工 程第 35 卷 同时加入抑制剂和氧化剂。 取矿样 50 g,按液固比 4 ∶1 调整矿浆,加入效果较好的抑制剂 3,5⁃二硝基水杨酸 搅拌 30 min 后,再加入 0.4 mol/ L NH4SCN 和 10 g/ L KMnO4,调整 pH 值为2,搅拌浸出4 h,试验结果见表4。 由表 4 可知,不加入抑制剂时的金浸出率为 50.61%, 反而高于加入抑制剂后的浸出率(45.36%),这可能是 由于抑制剂与氧化剂发生反应,从而抑制了 KMnO4的 氧化性。 因此后续试验选择不加入抑制剂。 表 4 抑制剂和氧化剂联合使用对金浸出率的影响 3,5⁃二硝基水杨酸用量 / (kgt -1 ) 浸渣中 Au 品位 / (gt -1 ) 金浸出率 / % 01.7450.61 11.9145.36 通过原矿直接浸出探索试验,初步得出原矿直接 浸出条件为 常温常压、 NH4SCN 用量 0. 4 mol/ L、 KMnO4用量 10 g/ L、矿浆液固比为 4 ∶1、pH 值为 2、搅 拌浸出 4 h。 2.2 原矿强化浸出试验 由原矿性质可知,金主要以包裹形态赋存于石英 和黄铁矿中,通过磨矿难以使其暴露,且采用常规浸出 效果不理想。 因此考虑采用强化浸出工艺,以提高浸 出率。 2.2.1 原矿强化浸出工艺和药剂制度探索试验 进 行了不同条件下的金强化浸出试验,结果见表 5。 表 5 强化浸出条件及结果 充气量 / (m3h -1 ) 温度 / ℃ 时间 / h 药剂用量 / (kgt -1 ) 浸渣中 Au 品位 / (gt -1 ) 金浸出率 / % 509 LJ+LK+LQ 50+12.5+50 1.2062.11 07024 Q-1+Q-3 50+35 0.7775.12 7024 Q-2 50 0.9270.94 0.67024 Q-1+Q-3 50+35 0.4286.16 注 Q⁃3 用量单位为 kg/ m3;液固比为 4∶1。 由表 5 可知,在相同浸出条件下,经过强化浸出后 金浸出率明显提高。 从浸出结果可知,在 Q⁃1 和 Q⁃3 联 合作用并增加充气的条件下,金浸出率最高为 86.16%, 浸出效果较好。 通过直接浸出和强化浸出探索试验可知,较为合理 的强化浸出工艺为 Q⁃1(50 kg/ t)和 Q⁃3(35 kg/ m3)联 合使用,充气量为 0.6 m3/ h,70 ℃下搅拌 24 h,搅拌后 矿样经过滤后取一定量在常温常压、NH4SCN 用量 0.4 mol/ L、KMnO4用量 10 g/ L、矿浆液固比为 4 ∶1、pH 值为 2 的条件下搅拌浸出 4 h。 2.2.2 正交试验 在初步确定强化浸出工艺基础上, 采用 L9(34)正交试验对浸出条件中的 NH4SCN 用量 (A,mol/ L)、KMnO4用量(B,g/ L)、pH 值(C)和液固 比(D)4 个因素进行了优化。 因素和水平见表 6,正交 试验结果见表 7。 表 6 正交试验各因素及水平 水平ABCD 10.2523 20.41034 30.61545 表 7 正交试验结果 实验号 因素 ABCD 浸出率 / % 1111165.71 2122264.01 3133361.83 4212377.16 5223165.93 6231281.33 7313277.35 8321382.91 9332183.40 K1191.55220.22229.95215.04 K2224.42212.85224.57222.69 K3243.66226.56205.11221.9 K163.8573.4176.6571.68 K2 74.8170.9574.8674.23 K381.2275.5268.3773.97 r17.374.578.282.55 由表 7 可知,通过直观分析得出,A3B3C2D1 的金 浸出率较高,为 83.40%。 由极差分析得出,4 个因素 的影响程度依次为NH4SCN 用量>pH 值>KMnO4用 量>液固比,即浸出过程中 NH4SCN 用量和 pH 值的控 制很关键。 结合前期探索试验和正交试验结果可知,浸出效果 较好的方案有 3 种,分别为A3B3C2D1、A3B3C1D2、 A2B2C1D2,为考察以上 3 种方案的再现性,分别进行 了 2 组验证试验,试验结果见表 8。 表 8 验证试验结果 NH4SCN 用量 / (molL -1 ) KMnO4用量 / (gL -1 ) pH 值 液固比 (L/ S) 浸渣中 Au 品位 / (gt -1 ) 金浸出率 / % 0.615330.5980.77 0.615330.6279.88 0.615240.5282.79 0.615240.5781.25 0.410240.4485.70 0.410240.4884.42 101第 3 期沈智慧等 贵州某微细浸染型金矿硫氰酸盐浸出试验研究 由表 8 可知,相比之前的浸出结果,3 种浸出方案 的结果均较稳定,说明试验再现性较好。 对比 3 种方案 可知,当 NH4SCN 用量为 0.4 mol/ L、KMnO4用量为 10 g/ L、pH 值为2、液固比为4∶1时金浸出率在 84%~86% 之间,且药剂和 pH 值在低水平时浸出效果反而较高, 其原因可能是 pH 值在低水平时,KMnO4和 NH4SCN 更稳定,矿浆中药剂与矿物的实际作用浓度较大。 而 KMnO4和 NH4SCN 过量时,KMnO4在氧化浸出的同 时,也会氧化分解 NH4SCN,造成浸出剂浓度下降,浸 出率降低。 因此药剂和 pH 值宜选择低水平,即较佳 的浸出条件为NH4SCN 用量 0.4 mol/ L,KMnO4用量 10 g/ L,pH 值为 2,液固比 4∶1。 3 结 论 1) 通过对微细浸染型金矿进行直接浸出探索试 验,金浸出率最高为 49.71%。 在相同浸出条件下,原 矿经强化浸出后,金浸出率明显高于直接浸出时的浸 出率,高达 86.16%。 2) 通过探索、正交试验得出,较优的强化浸出条 件为Q⁃1(50 kg/ t)和 Q⁃3(35 kg/ m3)联合使用,充气 量为 0.6 m3/ h,70 ℃下搅拌 24 h,搅拌后矿样经过滤 后取一定量在常温常压、NH4SCN 用量 0.4 mol/ L、 KMnO4用量 10 g/ L、矿浆液固比 4 ∶1、pH 值为 2 的条 件下搅拌浸出 4 h。 3) 原矿直接浸出时,原矿中大部分金以包裹体形 式存在,游离金较少,浸出率低。 经强化浸出工艺处理 后,主要的金包裹物硅酸盐与药剂发生了溶蚀反应,从 而使大部分金变为游离金,促进了硫氰酸铵的浸出。 4) 酸性硫氰酸盐法浸金具有毒性小、性质稳定、 浸出率较高、浸出速度快等优点,是一种有发展前途的 非氰浸金方法。 但由于硫氰酸盐的浸金体系较为复 杂,反应存在多种中间产物,未能实现硫氰酸盐的综合 回收利用。 因此后续应加强对硫氰酸盐浸金的条件优 化和机理分析。 参考文献 [1] 沈智慧,张 覃,卯 松,等. 贵州某微细浸染型金矿硫代硫酸盐 浸出试验研究[J]. 矿冶工程,2013,33(5)85-90. 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