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一種新型浸金劑的應用試驗研究

宋翔宇1  李翠芬1  李瑩1  王林山2  翟曉辰2

(1.河南省巖石礦物測試中心;2.河南綠金化工有限公司)

 

摘要:對綠金牌的新型環保浸金劑進行了全泥炭漿提金工藝的條件試驗研究,并在100噸/日規模的全泥炭漿廠進行了全流程工業應用試驗。試驗結果表明,該綠金牌新型浸金藥劑與氰化鈉的浸出效果基本一樣,工業試驗中金的浸出率可以達到92%以上。對尾渣的有害性分析結果表明,該藥劑的干排尾渣中氰化物含量遠遠低于氰化浸出工藝的干排尾渣,符合環保標準。

 

Experimental study and application of a new gold leaching reagent

Song Xiangyu1  Li Cuifen1  Li Ying1  Wang Linshan2  Zhai Xiaochen2

(1.Henan Province Rock & Minerals Testing Center, Zhengzhou 450012, <st1:country-region w:st="on">China.

2. Hennan Green-gold Chemical Co., LTD)

 

Absract: Process conditions experiments were carried out on a new environmentally friendly gold-leaching reagent named Lvjin, and the reagent was applied in a 100t/d concentrator of whole-ore CIP process. Experimental results showed that the gold-leaching ability of reagent is the same as sodium cyanide, basically. The leaching rate of gold can reach more than 92% in industrial test. According to the hazard analysis results of the tailings, compared with cyanide process, the cyanide content in tailings is extremely low, and accord with environmental protection requirement.

 

Keywords: gold-leaching reagent; sodium cyanide; gold; leaching.

  

1.前言

金礦石從礦物組成上可大致劃分為硫化礦和氧化礦兩大類。在黃金礦山生產技術中,對硫化礦主要采用“浮選/重選+金精礦焙燒+氰化提金”工藝;而對于氧化礦,應用最多的就是全泥氰化和堆淋工藝。毫無疑問,這些工藝一直都在大量使用氰化鈉作為浸金劑。

由于氰化提金工藝中使用的氰化鈉是劇毒物品,生產應用中經常發生由于使用不當引起的傷害人畜生命、污染水系、影響稻麥和其它農作物生產等事故。所以,世界各產金國對非氰浸金藥劑開展了大量的研究,希望找到一種低毒、高效、穩定、可以替代氰化物的藥劑。截止目前,已報道的非氰浸金藥劑有十余種,主要工藝可分為兩大類:①在酸性介質中提金,如硫脲法[1-4]、水氯化法[5-7]、溴化法[8-10]、碘化法[11-13]、硫氰酸鹽法[14-16]等;②在堿性介質中提金,如多硫化物法[17,18]、硫代硫酸鹽法[19-21]、石硫合劑法(LSSS)[22-24]等。在這些非氰提金工藝中,以硫代硫酸鹽法、硫脲法、溴化法、碘化法最具代表性,但這些工藝都不同程度存在藥劑價格較高,耗量大,生產成本高,工藝過程不夠穩定、設備腐蝕嚴重等缺點而沒有被生產大規模采用[25]。

本次研究針對一種商標為“綠金”牌的新型環保浸金劑產品,進行了應用研究,詳細地研究了該新型藥劑浸金工藝的條件,并探討了工業應用情況。實踐證明,該新型浸金劑與氰化鈉相比,具有環保低毒、浸出速度快、浸出率高,綜合生產成本低、環境友好等優點,在目前黃金礦山生產工藝中,可以替代劇毒氰化鈉進行浸金,具有較高的推廣應用價值。

2.試驗部分

2.1原礦性質

試驗所用礦石取自靈寶市金源礦業有限公司大湖金礦,為低硫含金氧化礦,金品位4.61 g·t-1,其他主要化學成分見表1。經光片、薄片鑒定和XRD分析,礦石的物質組成及含量見表2。

 

表 1 原礦多元素分析( %,質量分數)

Table 1 Multi-elements analysis results of raw ore ( %,mass fraction)

項 目

Au*

Ag*

Cu

Pb

Zn

S

TFe

含 量

4.61

2.34

0.045

0.19

0.004

0.15

4.27

項 目

K2O

Na2O

MgO

CaO

SiO2

Al2O3

As

含 量

3.67

0.58

0.62

0.67

76.93

5.73

0.0047

注:表中帶*者單位為×10-6。

 

表2 礦石中主要礦物組成及含量 ( %,質量分數)

Table 2 The main mineral composition and content in the ore ( %,mass fraction)

礦物成分

石英

鉀長石

斜長石

云母

綠泥石

礦物含量

64

20

5

3

2

礦物成分

方解石

白云石

高嶺石

黃鐵礦

其它

礦物含量

2

1

1

1

1

 

 2.2試驗設備與藥劑

采用RK/2QM型Φ250×100球磨機進行磨礦;采用充氣量、轉速及溫度可調的XJT—80(Ⅲ)型浸出攪拌機進行全泥氰化試驗;冷熱恒溫箱用于進行不同溫度的浸出試驗;Φ200/120圓盤真空抽濾機進行固液分離及洗滌;用美國PerkinElmer公司生產的PE-PinAA-CLE900原子吸收光譜儀進行石墨爐原子吸收法分析金,pH值用德國FE20-FiveEasyTM pH計測定;SX-4-10電阻爐用于浸渣中金含量的測定。

新型浸金劑取自河南綠金化工有限公司(綠金牌),為白色固體粉末,主要成分經檢測為含有NH4+、Na+、-C-S、-C-N等鍵的有機混合物;氧化鈣為工業級,用于調節礦漿pH;浸金試驗用水為自來水。

 2.3試驗方法

實驗樣品破碎到-2mm,然后用RK/2QM型Φ250×100球磨機進行磨礦,磨礦細度為-0.074mm90%,然后,采用可調式XJT—80(Ⅲ)型浸出攪拌機在5L的浸出槽中進行攪拌浸出。試驗樣品的全泥氰化均進行如下操作:將1000 g試驗樣品(-2 mm)和1000 ml水一起加入球磨機進行濕式磨礦,得到的磨礦產品用1000 ml水洗入攪拌浸出槽中,控制浸出過程液固比為2:1。攪拌浸出一定時間后,抽取試驗樣品,過濾、洗滌(用濃度0.5 %(w/v)的NaOH溶液洗滌濾餅4~5次),干燥,分析浸渣中Au品位,用下式(1)計算Au浸出率:

                           

3.結果與討論

固定磨礦細度為-0.074mm90%、浸出槽攪拌速度為1140 r/min,考察了礦漿pH值、浸出劑濃度、礦漿濃度、浸出時間和溫度對新型浸金劑浸出效果的影響;新型浸金劑對后續碳吸附工藝的影響;并對尾液和尾渣進行有害性檢測。

3.1礦漿pH值對金浸出率的影響

用石灰將礦漿pH分別調至9、10、11、12、13和14進行浸出試驗,礦漿濃度為35%,浸金劑濃度保持0.05%-0.1%, 25℃恒溫,充氣量0.6m3/L·h,浸出時間為24小時。浸出結果如圖1所示。浸出試驗結果表明,堿性狀態下pH對該新型浸金劑的浸金效果有一定影響,但影響不太大。pH保持在11-12之間,效果最好。

圖1 礦漿pH對浸出效果的影響

Fig.1 Effects of pH on leaching results

 

3.2浸出劑濃度對金浸出率的影響

用石灰將礦漿pH調至11,礦漿濃度為35%,浸金劑濃度分別保持0.03%、0.05%、0.08%、0.10%,0.12%、0.15%和0.20%,25℃恒溫,充氣量0.6m3/L·h,浸出時間為24小時。浸出結果如圖2所示。浸出試驗結果表明,該新型浸金劑的使用濃度在0.03%-0.2%范圍內都是有較好效果的,以0.1%左右時效果最好;另外,該藥劑并非使用濃度越高越好,使用濃度超過0.12%時,浸出效果會變差。根據以往經驗,氰化鈉的使用濃度超過0.15%時,浸出效果也會變差。

圖2  浸出劑濃度對浸出效果的影響

Fig.2  Effects of leaching-agent concentration on leaching results

 

3.3礦漿濃度對金浸出率的影響

用石灰將礦漿pH調至11,浸金劑濃度為0.1%,礦漿濃度分別保持35%、40%、45%、50%,25℃恒溫,充氣量0.6m3/L·h,浸出時間為24小時。浸出結果如圖3所示。

浸出試驗結果表明,該新型浸金劑的使用濃度在35%-50%范圍內都有較好浸出效果,相對來說,礦漿濃度越稀浸出效果越好,和氰化鈉浸出性質基本一致。

圖3  礦漿濃度對浸出效果的影響

Fig.3  Effects of slurry concentration on leaching results

 

3.4浸出時間對金浸出率的影響

浸金劑分別用氰化鈉和綠金牌環保浸金劑,進行浸出時間與效果的對比試驗。用石灰將礦漿pH調至11,浸金劑濃度均為0.1%,礦漿濃度35%,25℃恒溫,充氣量0.6m3/L·h,浸出時間在24小時內間隔取樣,分析浸渣品位。浸出結果如圖4所示。從浸出結果可知,該環保型浸金劑浸金速度較氰化鈉快,特別是在前4個小時的起始階段。該新型浸金劑的總體浸出效果稍優于氰化鈉。

圖4  浸出時間對浸出效果的影響

Fig.4 Effects of leaching time on leaching results

 

3.5浸出溫度對金浸出率的影響

為了考察溫度對該新型浸金劑作用效果的影響,在恒溫箱內進行了不同溫度條件的浸出試驗。用石灰將礦漿pH調至11,浸金劑濃度均為0.1%,礦漿濃度35%,浸出時間24小時,充氣量0.6m3/L·h,浸出環境溫度在0℃~40℃進行變化,浸出結果如圖5所示。從試驗結果可知,該新型浸金劑在攝氏10℃以下時浸出效果不如氰化鈉,隨溫度降低浸出效果變差,這時需要適當增加用量;當浸出溫度在攝氏10℃以上時,則浸出效果可以比美氰化鈉,甚至稍優于氰化鈉。

圖5  浸出溫度對浸出效果的影響

Fig.5 Effects of temperature on leaching results

 

3.6充氣量對金浸出率的影響

根據資料,正常狀態下,氧在氰化溶液中的溶解度為7-8 mg/l[26]。浸出作業當氰化物濃度大于0.03%時,金溶解速度主要由礦漿中溶解氧濃度決定[27]。從實際生產工藝情況看,氰化物與氧的理想摩爾比為 6∶1,充足的氧氣能保證氰化浸出生產過程正常進行,并能取得良好的技術指標[28]。

為了考察充氣量對該新型浸金劑浸金效果的影響,進行了不同充氣量條件的浸出試驗,并與氰化鈉做對比。用石灰將礦漿pH調至11,浸金劑濃度均為0.1%,礦漿濃度35%,浸出時間24小時,環境溫度25℃,充氣量在0~0.8m3/m3·h,浸出結果如圖6所示。

從試驗結果可知,該新型浸金劑在不充氣狀態下,和氰化鈉一樣浸出率很低,在0-0.3 m3/m3·h范圍內,隨充氣量增加浸出率迅速提高,當充氣量大于0.3 m3/m3·h后,繼續增加充氣量,則浸出率增加很小,基本保持一致水平。

圖6  充氣量對浸出效果的影響

Fig.6 Effects of air amount on leaching results

 

3.7新型浸金劑對炭漿提金工藝的影響

為了考察該新型浸金劑對全泥炭漿提金工藝流程的影響,由河南綠金化工有限公司提供新型浸金劑產品,我們在靈寶三聯礦業有限公司的100t/d規模的炭漿廠進行了為期10天的工業應用試驗,并與氰化鈉生產時的浸出情況進行對比。工業試驗參數條件:礦漿濃度40-45%、磨礦細度-200目85-90%、石灰調礦漿pH為10-11,浸金劑濃度均為0.1%,試驗結果見表3。試驗數據為流程穩定后連續運轉72小時的平均結果。

 

表3新型浸金劑工業試驗指標

Table 3 Industrial test index of a new type of gold leaching reagent

浸出劑

原礦金品位

(g/t)

尾渣金品位

(g/t)

貧液品位

(g/m3)

金浸出率

(%)

金吸附率

(%)

藥劑消耗

(g/t)

氰化鈉

3.39

0.27

0.005

92.04

99.89

920

環保浸金劑

3.64

0.29

0.005

92.03

99.78

840

 

由表3的工業試驗結果可知,在相同工藝條件下,使用該新型浸金劑和使用氰化鈉得到的浸出指標基本一致,該藥劑穩定性很好,浸出率和吸附率均不遜于氰化鈉。

 

3.8尾渣有害性檢測

在氰化提金的工業生產中,尾渣中劇毒氰根的存在是令人頭疼的事情,即使采用洗滌過濾后干法排放,仍然需要考慮雨季尾礦庫排水的處理問題,許多大型金礦炭漿廠為此花費巨資建設尾礦庫事故廢水處理站,造成生產成本增加。為了考察該新型浸金劑在尾渣中的賦存情況,我們取100t/d規模的工業試驗過程中產生的尾渣,進行有害性檢測,并和氰化鈉浸金尾渣進行對比。尾礦漿經過濃縮、壓濾和二遍洗滌,濾液和洗滌液返回系統循環利用,濾渣干排入尾礦庫。試驗從尾礦庫中將濾渣取出,用蒸餾水配置成50%質量濃度的礦漿,攪拌浸泡72小時,澄清后取上清液進行有害性檢測,檢測結果見表4。

 

表4新型浸金劑浸金尾渣的有害性分析結果 /mg·L-1

Table 4 Hazardous analysis results of leaching residue by a new reagent /mg·L-1

項目

pH

NH4+

Na+

CN-

CL-

Fe3+

Fe2+

氰化鈉

9.2

0.02

0.45

0.57

0.02

26

0.1

環保浸金劑

9.3

0.06

0.32

0.06

0.09

28

0.1

項目

HCO3-

CO32-

S2-

As3+

Cr6+

Hg

P

氰化鈉

0.33

0.24

0.02

0.003

<0.01

0.0003

0.012

環保浸金劑

0.48

0.39

0.04

0.003

<0.01

0.0003

0.013

項目

SSC(懸浮物)

COD(化學需氧量)

 

 

 

氰化鈉

187

36

 

 

 

環保浸金劑

204

28

 

 

 

 

由表4的檢測結果可知,氰化鈉浸出尾渣中還含有較高的氰根,配制成50%濃度的礦漿中氰根濃度還達到0.57 mg/L,這說明氰化尾渣即使洗滌過濾后干排入尾礦庫,若不處理,遇雨水后仍能形成超標氰化鈉溶液,不經處理不能排放;而該環保浸金劑浸出尾渣中氰根很低,配制成50%濃度的礦漿中氰根濃度僅有0.06 mg/L,幾乎檢測不到,干排到尾礦庫后可以放心堆存,與雨水不會形成有危害的含氰廢水。其它有害成分也都極低。

 

4.結論

(1)針對氧化型金礦的浸出工藝,本次研究從礦漿pH、礦漿濃度、浸金劑濃度、浸出溫度、充氣量、浸出時間等多個方面對該“綠金牌”浸金劑浸金效果進行了考查,浸出效果基本與氰化鈉一致,金回收率和藥劑消耗均不遜于氰化鈉。

(2)由于工業試驗的期限較短,該藥劑長期循環使用情況,尚需進一步在生產過程中進行考查。

(3)對尾渣的危害性分析表明,應用該藥劑生產的尾礦干排后氰化物含量極低,對環境沒有危害,從環保角度講,值得大力推廣。

 

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