陳芳芳，張亦飛，薛 光

(1.中國科學(xué)院過程工程研究所綠色過程與工程實(shí)驗(yàn)室，濕法冶金清潔生產(chǎn)技術(shù)國家工程實(shí)驗(yàn)室，北京 100190；2.中國人民武警部隊(duì)黃金第七支隊(duì),山東 煙臺 264003)

黃金冶煉生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀及發(fā)展

陳芳芳1，張亦飛1，薛 光2

(1.中國科學(xué)院過程工程研究所綠色過程與工程實(shí)驗(yàn)室，濕法冶金清潔生產(chǎn)技術(shù)國家工程實(shí)驗(yàn)室，北京 100190；2.中國人民武警部隊(duì)黃金第七支隊(duì),山東 煙臺 264003)

黃金冶煉行業(yè)發(fā)展十分迅速，不斷有新的生產(chǎn)技術(shù)和工藝涌現(xiàn)。文中主要闡述了黃金冶煉生產(chǎn)工藝中的選礦、預(yù)處理、浸出、提取與回收、精煉等過程單元的技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展，同時(shí)分析了各個(gè)過程單元中主流工藝的特點(diǎn)。

黃金；冶煉；生產(chǎn)工藝；現(xiàn)狀；發(fā)展

黃金是制作首飾和貨幣的重要原料，素有“金屬之王”之稱。據(jù)中國有色金屬工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計(jì)，2008年我國黃金產(chǎn)量超過282 t，居世界第一。據(jù)中國黃金協(xié)會統(tǒng)計(jì)，2009年我國黃金生產(chǎn)量為313.980 t，比上一年增加31.973 t，同比增長了11.34%，其中，礦產(chǎn)金261.051 t，同比增長11.84%，有色副產(chǎn)金52.929 t，同比增長8.93%。從目前情況來看，含金礦石仍然是我國黃金冶煉生產(chǎn)的主要原料，最重要的副產(chǎn)金來源則是有色重金屬電解陽極泥、銀鋅殼和硫酸燒渣中的金（由于這些原料成分較為復(fù)雜，工藝差別較大，本文不涉及此方面內(nèi)容）。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，黃金的用途越來越廣，消耗量越來越大，易處理金礦石日益減少，品位低、細(xì)粒浸染、雜質(zhì)含量高、難處理的金礦石已成為我國黃金生產(chǎn)的主要原料。因此，如何最大限度地開發(fā)利用黃金礦產(chǎn)資源，構(gòu)建環(huán)境友好型先進(jìn)生產(chǎn)工藝，促進(jìn)黃金產(chǎn)業(yè)可持續(xù)性發(fā)展，成為亟需解決的艱巨課題[1]。

目前，黃金生產(chǎn)工藝主要包括破碎/細(xì)磨、選礦、預(yù)處理、浸出、提取與回收、精煉及“三廢”處理等過程單元。由于金礦石性質(zhì)的不同，生產(chǎn)工藝會有一定的差別，圖1為黃金生產(chǎn)工藝的簡單流程圖[2]。

圖1 黃金生產(chǎn)工藝簡單流程圖

1 選礦工藝

1.1 重選法

重力選礦是主要的選礦方法之一，具有無環(huán)境污染、生產(chǎn)成本低、適應(yīng)面廣、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，是砂金礦的主要選礦方法。然而，重選法對細(xì)粒金的回收率并不高，很少單獨(dú)使用在脈金礦山的選礦廠中，但作為輔助工藝也被廣泛應(yīng)用。

選礦機(jī)是重選法的核心設(shè)備，其中以尼爾森（Knelson）選礦機(jī)[3]為典型代表。該機(jī)是基于離心作用產(chǎn)生的高倍“強(qiáng)化重力”和流態(tài)化水松散富集床層的有機(jī)結(jié)合，是一種高效離心選礦設(shè)備。尼爾森選礦機(jī)離心力被確定為60倍重力加速度，在高倍強(qiáng)化重力場內(nèi)，不同密度礦物之間的重力差別被極大放大使得礦物間很容易分離；另一方面，專利的流態(tài)化水松散床層不斷吐輕納重，有利于富集比的提高。目前，世界上已有70多個(gè)國家使用共計(jì)2 700多臺尼爾森選礦機(jī)，均取得了好的選礦指標(biāo)。

1.2 浮選法

現(xiàn)在普遍應(yīng)用的浮選法實(shí)質(zhì)上是泡沫浮選法，在礦漿中添加化學(xué)添加劑，經(jīng)強(qiáng)力攪拌后產(chǎn)生氣泡，并將相關(guān)礦物附著在氣泡上從而達(dá)到分離的目的[2]。由于金粒表面的疏水性，該法對不易用重選法或混汞法回收的細(xì)粒金具有明顯的優(yōu)勢。

捕收劑是浮選法的關(guān)鍵，常用的捕收劑有丁基黃藥、戊基黃藥、丁胺黑藥等，但單一使用這些捕收劑存在選擇性較差和對單體金捕收能力不強(qiáng)等問題[4]。實(shí)踐證明[5-7]，幾種藥劑聯(lián)合使用可以提高金浮選的回收率，例如丁基黃藥和丁基銨黑藥聯(lián)合使用浮選山東萊山金礦，丁基黃藥和戊基黃藥聯(lián)合使用浮選吉林某金礦（黃鐵礦為主）和陸院溝金礦，均比使用單一浮選藥劑有更好的金回收率。

隨著對浮選工藝研究的不斷深入，分批給藥、饑餓浮選、階段磨浮、泥砂分選、加溫浮選、分支浮選以及雙回路循環(huán)浮選等工藝在工業(yè)上都得到了應(yīng)用。如充氣蘇打法浮選金砷礦石已在貴州爛泥溝金礦、遼寧沙窩溝金礦進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)，均獲得了浮選回收率大于90%的理想指標(biāo)。

1.3 混汞法

混汞法是指在礦漿中，金粒被汞有選擇性的潤濕并形成合金（汞齊），與其他金屬礦物和脈石相分離的選金方法，是一種古老而又普遍應(yīng)用的選金方法，在黃金生產(chǎn)工業(yè)中占有很重要的地位，二十世紀(jì)50年代，其提金量占世界金總產(chǎn)量的28%～40%。

混汞法提金具有過程簡單、操作容易、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，尤其受到技術(shù)水平不高的大多數(shù)鄉(xiāng)鎮(zhèn)和個(gè)體金礦企業(yè)歡迎。但該法存在對環(huán)境污染嚴(yán)重，綜合回收率低，資源浪費(fèi)嚴(yán)重等一系列的問題。李德鈞等[8]對聯(lián)合混汞法回收金進(jìn)行了長期研究和實(shí)踐，考察了添汞次數(shù)、時(shí)間、汞-金加投量等因素的影響，經(jīng)過改進(jìn)，提高了混汞板的效率，混汞提金回收率由原來的55%左右提高到63%左右。

1.4 煤-金團(tuán)聚法（CGA）

煤-金團(tuán)聚法是一種新興的選礦工藝，具有流程簡單、易控制、富集金品位高、回收率高等優(yōu)點(diǎn)，對低品位金礦、老尾礦及細(xì)粒金礦等具有良好的回收效果。采用煤金團(tuán)聚提金技術(shù)提取砂金，不僅可充分發(fā)揮浮選有效地回收微細(xì)粒金的優(yōu)勢，還能解決浮選不能回收粗粒金的缺陷，因此，該技術(shù)成為混汞法的主要替代方法。其提金過程[9]是：首先用油將親油性的煤浸潤形成煤-油聚團(tuán)；然后在一定酸度和充分?jǐn)嚢钘l件下，煤-油聚團(tuán)選擇性循環(huán)吸附新鮮礦漿中金直至很高的載金量；最后載金團(tuán)聚體與礦漿分離，達(dá)到提金的目的。

對我國大多數(shù)混汞-浮選廠來說，用CGA法取代混汞或直接將浮選工藝設(shè)備改造成CGA法吸附裝置，建成CGA工藝提金廠，其潛在應(yīng)用價(jià)值很大。采用CGA法處理低品位金礦時(shí)，載金團(tuán)聚物富集金的能力可達(dá)1～5 kg/t；處理高品位金礦時(shí)，富集金可達(dá) 10～15 kg/t，金回收率為 62～95%[10]。有研究表明，煤金團(tuán)聚提取砂金可以獲得金回收率95.53%、富集比2300倍的良好指標(biāo)[11]。

1993年新疆化學(xué)研究所提出了“CGA富集金-焙灰催化氯化法提金”工藝，與哈密金礦聯(lián)辦了50 t/d試驗(yàn)廠進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)，并于1994年在山東招遠(yuǎn)市玲瓏鎮(zhèn)建成了一座25 t/d示范廠[12]。盡管目前較大型的CGA選冶廠未見有報(bào)道，但隨著國內(nèi)外環(huán)保法規(guī)的逐漸趨緊，無污染提金和無氰浸金技術(shù)越來越受到重視和發(fā)展，CGA工藝將有更廣闊的發(fā)展空間。

2 預(yù)處理工藝

隨著金礦的大規(guī)模開采，容易選別的金礦資源日趨枯竭，開發(fā)利用微細(xì)粒嵌布、含高砷高硫的難浸金礦是我國黃金選礦的一大趨勢。對難浸金礦需要進(jìn)行預(yù)處理后再氰化浸出，主要目的是使包裹金礦物的硫化物氧化并形成多孔狀物料，使氰化物溶液更容易與金接觸，而且還可除去砷、銻、有機(jī)碳等妨礙氰化浸出的有害雜質(zhì)或改變其理化性能。

2.1 焙燒氧化法

焙燒是在適宜的氣氛和低于礦物原料熔點(diǎn)的溫度條件下，使礦物原料中的某些組分發(fā)生物理和化學(xué)變化的工藝過程。在氧化焙燒過程中，包裹金的金屬硫化物礦氧化破壞，變成金屬氧化物和二氧化硫等氣體，包裹中的金被釋放出來。該法主要用于黃鐵礦、砷黃鐵礦、有機(jī)碳等載金礦物的預(yù)處理，特點(diǎn)是適應(yīng)性強(qiáng)，操作費(fèi)用相對較低。但是該工藝對操作參數(shù)和給料成分比較敏感，容易造成過燒或欠燒，欠燒時(shí)礦石中的含硫和含砷礦物分解不充分，過燒時(shí)焙砂出現(xiàn)局部燒死，焙砂的孔隙被封閉形成二次包裹，從而導(dǎo)致金的浸出率下降。

對于含砷＜0.2%、含銅＜3%的金精礦，國內(nèi)黃金冶煉廠通常采用一段氧化焙燒，金的氰化浸出率可達(dá)到94%～96%。對于高砷（3%～4%）黃鐵礦型難處理金精礦，焙燒時(shí)在氧氣不充分的情況下，砷以As2O3的形態(tài)揮發(fā)，燒渣以Fe3O4為主；在氧氣充分的情況下，砷以As2O5的形式存在，燒渣以Fe2O3為主，As2O5會與Fe2O3、PbO、CuO等生成難揮發(fā)的砷酸鹽留在燒渣中，這些砷酸鹽會造成金的二次包裹，影響金的氰化浸出[13]。因此高砷金礦通常采用兩段焙燒技術(shù)處理，將礦石在不同溫度和氧氣氣氛下焙燒，以達(dá)到充分脫砷、脫硫的目的。一段焙燒沸騰爐在弱氧還原氣氛和較低溫度下焙燒，脫除礦石中全部砷和少部分硫；二段焙燒在富氧氧化氣氛和較高溫度下進(jìn)行，進(jìn)一步除去燒渣中的硫。這樣處理后金的氰化浸出率通常能夠達(dá)到88%～90%，不過渣金中金的含量仍高達(dá)3～5 g/t，如何進(jìn)一步提高此類高砷金礦中金的回收率，是亟待解決的一大難題。

山東國大黃金股份有限公司是我國第一家采用兩段沸騰焙燒處理含砷金精礦的黃金冶煉廠，該系統(tǒng)于2002年建成投產(chǎn)，日處理能力200 t，采用漿式進(jìn)料,金精礦的主要成分為：Au 30～40g/t，Ag＜100g/t，S 25%～30%，As 3%～5%。此外，山東恒邦冶煉有限公司也采用兩段沸騰焙燒工藝處理含砷金精礦，引進(jìn)的瑞典波立登公司的缺氧磁化焙燒工藝[14]。

在焙燒氧化法預(yù)處理金精礦的工藝中，銀的氰化回收率只有30%左右，目前通過在焙燒中加入添加劑（如NaOH、Na2CO3、Na2SO3等）可以使該工藝中銀的回收率提高到70%左右，該方法在國內(nèi)的黃金冶煉廠普遍采用[15]。

2.2 加壓氧化法

加壓氧化又稱熱壓氧化，是目前處理難浸出金礦的一種新興工藝。該法是在較高的溫度和壓力下，加入酸或堿分解硫化物，使金暴露出來，進(jìn)而達(dá)到提高金氰化回收率的目的。對于黃鐵礦、毒砂等酸性或弱堿性物料，多采用酸性加壓氧化工藝；而對于碳酸鹽含量高、硫化物含量低的強(qiáng)堿性難處理金礦石，則多采用堿性加壓氧化工藝。

李鋒[16]對新疆阿希難浸金精礦進(jìn)行了酸性加壓氧化-氰化浸金試驗(yàn)研究，考察了各種因素對加壓氧化和氰化浸金效果的影響。在適宜的條件下，金的浸出率可達(dá)97%以上，比原來直接氰化浸出的浸出率提高14%。薛光等[17]對加壓氧化-氰化浸出工藝從酸浸渣中提金進(jìn)行了試驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明，利用高效浸金設(shè)備氰化浸出4 h，金的氰化浸出率可達(dá)97.85%，與常規(guī)氰化法相比，浸出時(shí)間縮短了32 h，浸出率提高了2.05%，NaCN用量減少了4 kg/t。

加壓氧化法具有環(huán)境污染小、金回收率高、對有害金屬銻、鉛等敏感性低、反應(yīng)速度快、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也存在對設(shè)備材料要求高、投資費(fèi)用大、操作技術(shù)要求高、工藝成本較高、對含有機(jī)碳較高的物料效果不好等缺點(diǎn)。

澳大利亞Dominion礦物公司研發(fā)出一種超細(xì)磨-低溫低壓氧化難處理金礦石技術(shù)，通過超細(xì)磨，礦物表面活性提高，氧化溫度、壓力降低，反應(yīng)釜材質(zhì)、防腐問題減輕。該工藝在突破選礦設(shè)備的壓力和防腐問題后，工業(yè)應(yīng)用前景將會變得更加廣闊。我國紫金礦業(yè)股份有限公司在貴州水銀洞金礦采用堿性熱壓氧化工藝處理細(xì)微浸染性難選冶金礦（卡林型）取得了重大突破，實(shí)現(xiàn)了常壓加熱化學(xué)催化預(yù)氧化技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)，2004年產(chǎn)金1.4 t[15]。

2.3 微生物氧化法

微生物氧化法[18]是在酸性條件下，氧化亞鐵硫桿菌、耐熱細(xì)菌或硫化裂片菌等將包裹金的黃鐵礦、砷黃鐵礦氧化成硫酸鹽和砷酸鹽使金暴露出來的一種預(yù)處理方法，具有對環(huán)境污染小，對高砷、高硫、微細(xì)包裹型金礦適應(yīng)性強(qiáng)，工藝穩(wěn)定可靠，操作簡便，投資與生產(chǎn)成本較低等優(yōu)點(diǎn)，是近年來發(fā)展最為迅速的一項(xiàng)高新技術(shù)。但氧化周期長、對氧化環(huán)境要求嚴(yán)格等問題限制了其進(jìn)一步推廣。

2000年12月26日，我國第一座難浸金精礦生物氧化-氰化提金工藝在煙臺市黃金冶煉有限責(zé)任公司正式投產(chǎn)，處理規(guī)模為50 t/d。中國有色工程設(shè)計(jì)研究總院進(jìn)行總體設(shè)計(jì)和非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)，長春黃金研究院提供菌種和生產(chǎn)操作條件，完全采用國內(nèi)設(shè)備和儀表。在基建施工和工業(yè)設(shè)備中培育菌種的時(shí)間不足半年的情況下一次投產(chǎn)成功[19]，標(biāo)志著我國生物氧化提金工藝已經(jīng)從科研階段轉(zhuǎn)向工業(yè)生產(chǎn)階段。目前運(yùn)行穩(wěn)定的遼寧天利生物氧化提金廠于2002年7月投入生產(chǎn)，日處理量為150 t，金銀總回收率達(dá)到95%和81%[20]。2006年，江西三和金業(yè)采用國內(nèi)首創(chuàng)的生物氧化-炭漿法在投產(chǎn)10個(gè)月后就產(chǎn)金達(dá)到600 kg，實(shí)現(xiàn)銷售收入9 000多萬元[15]。

2.4 化學(xué)氧化法

化學(xué)氧化法是在礦漿體系中添加強(qiáng)堿性或強(qiáng)酸性氧化劑，控制一定的溫度，進(jìn)行氧化反應(yīng)，使金暴露解離以達(dá)到氰化提金的目的。其中，堿浸預(yù)處理技術(shù)近年來發(fā)展較快。我國具有含砷難浸金礦常溫常壓強(qiáng)化堿浸預(yù)處理提金新工藝的自主知識產(chǎn)權(quán)[21]，該方法預(yù)處理后的金礦，砷脫除率一般在90%以上，脫硫率在20%～40%左右，金浸出率從預(yù)處理前的8%～20%提高到93%～98%。遼寧鳳城建成了世界上第一條示范生產(chǎn)線，完成了10 t/d工業(yè)性試驗(yàn)及生產(chǎn)，表明這一新技術(shù)可以高效地回收難處理金礦中的金，工藝具有廣泛的普適性。

2003年，貴州某金礦建成了一座300 t/d的化學(xué)法堿浸預(yù)處理、氰化提金工廠，直接用氫氧化鈉氧化分解硫、砷礦物。由于工藝流程簡單，防腐問題容易解決，且不需要高溫高壓，所以基建投資較低。從工業(yè)實(shí)踐情況看，堿浸預(yù)處理過程需要消耗大量氫氧化鈉，而且預(yù)處理時(shí)間長、氧耗高，致使電耗高、生產(chǎn)成本相對較高。

夏光祥等[22]研制了催化氧化酸法預(yù)處理含砷難處理金精礦工藝，該工藝已在山東招金集團(tuán)金翅嶺礦冶有限公司投入工業(yè)化生產(chǎn)，并獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎。

目前，大多數(shù)的化學(xué)氧化法在試驗(yàn)室研究和半工業(yè)試驗(yàn)研究中都能獲得良好的效果，但尚需解決許多工程化的技術(shù)經(jīng)濟(jì)問題以獲得更好的工業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

2.5 微波氧化法

微波因其獨(dú)特的選擇性加熱、均勻輻射以及熱效率高、能耗低等特點(diǎn)正日益引起人們的重視。研究結(jié)果表明[23]，難處理金礦礦漿在有氧化劑NaClO、NaNO3、KMnO4或H2O2存在下進(jìn)行微波預(yù)處理，可以提高金的浸出效果。在礦漿中，金礦中的礦物顆粒在微波作用下產(chǎn)生局部熱應(yīng)力裂紋，暴露出金的表面，增加了金與浸出劑作用的機(jī)會。同時(shí)礦物中的黃鐵礦、砷黃鐵礦在微波作用下發(fā)生氧化，在礦漿中生成 SO42-和 AsO42-，不會產(chǎn)生As2O3和 SO2氣體。而銅則氧化生成可溶性的Cu2+，礦漿過濾后則消除了As和S以及Cu的不利影響，因而有利于金的浸出。利用濕法微波氧化預(yù)處理工藝處理難選冶金礦，氰化浸出效果好，同時(shí)還能減輕環(huán)境污染，降低能耗，有較好的發(fā)展前景。

3 浸出工藝

3.1 氰化浸出工藝

氰化法是從礦石、精礦或尾礦中提取金的經(jīng)濟(jì)而簡易的方法，具有回收率高、對礦石適應(yīng)性強(qiáng)等一系列優(yōu)點(diǎn)。早在1846年，Elsner就提出了金的氰化反應(yīng)方程式：

直到19世紀(jì)末，英國人John MacArthur等首次將該反應(yīng)應(yīng)用到金的浸出工藝中，并獲得了專利。隨后，該法被世界上許多國家所采用并逐漸取代了其他的提金工藝，成為濕法提金的經(jīng)典方法。目前，世界新建提金廠中約有80%以上均采用氰化法。

3.1.1 攪拌氰化法

氰化提金[10]回收率很高，而且可以實(shí)現(xiàn)就地產(chǎn)金，避免了由于金精礦長途運(yùn)輸?shù)母鞣N弊端，有利于提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。但其缺點(diǎn)是氰化物為劇毒藥劑，工藝流程長，金的提取速度較慢。為了適應(yīng)不同類型的含金礦石，提高金的回收率，降低成本，氰化法提金工藝不斷革新。開始，由于礦石細(xì)磨的成本高，大批礦石連續(xù)浸出、脫水和過濾的方法還未研制出來，因此，在氰化法發(fā)展的第一階段是滲濾浸出（或稱池浸）。滲濾浸出只適宜于處理粗顆粒礦石，不允許物料中有粘土、礦泥等微細(xì)顆粒。因此，在浸出前要將細(xì)碎的礦石分級（淘洗），分離礦泥，將粗泥產(chǎn)品（砂）置于浸池中用滲濾法氰化處理。隨著濕法冶金設(shè)備的完善，礦漿攪拌槽、過濾機(jī)、濃密機(jī)等不斷地研制出來，除了礦砂用滲濾浸出外，分出的礦泥產(chǎn)品可用攪拌槽氰化。隨著磨礦、濃縮和過濾技術(shù)的進(jìn)步和提高，氰化浸取轉(zhuǎn)向從微細(xì)粒金礦石中提金，開始將全部礦石細(xì)磨后在強(qiáng)烈攪拌的槽中浸出。這種方法便稱之為“全泥氰化”法。它具有回收率高、浸金速度快、提金周期短等優(yōu)點(diǎn)，因此迅速得到推廣運(yùn)用。

攪拌氰化法浸金最早使用的是鼓泡空氣氧化金，后來隨著提金的科學(xué)化及人們對氧在浸出中重要性的認(rèn)識，出現(xiàn)了富氧浸出和液相氧化劑輔助浸出等各種助浸工藝[24-26]，如雙氧水或高錳酸鉀助浸、氨氰助浸、加溫加壓助浸及硝酸鉛助浸等。

近年來，采用合適的pH調(diào)整劑對氰化工藝的加強(qiáng)起到了非常重要的作用。在含鉛、銅金精礦直接氰化浸金工藝中，用CaO+NH4HCO3或NaOH+NH4HCO3代替CaO作為調(diào)整劑，可以有效地提高金、銀的氰化浸出率。這一工藝方法已經(jīng)在國內(nèi)黃金冶煉廠推廣應(yīng)用[27,28]。

3.1.2 堆浸法

堆浸法是處理低品位金礦和含金廢料的最理想的方法，它的出現(xiàn)給早期被認(rèn)為無經(jīng)濟(jì)價(jià)值的許多小型或低品位金、銀礦帶來了生機(jī)，也使從早期采礦廢棄的含金廢石中提金成為可能。堆浸的基本過程是[29]，將低品位礦石或含金廢料等堆放在不透水的地面上，該地面上預(yù)先設(shè)置有完備的供排水系統(tǒng)，然后在礦堆上噴淋氰化物等浸出劑進(jìn)行淋濾浸出，浸出后的含金貴液通過管道收集于貴液池中以作提金處理。

堆浸法設(shè)備簡單，基建投資少，能耗較低，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。一般堆浸法基建和設(shè)備投資約為攪拌氰化浸金的20%～50%，生產(chǎn)成本約為攪拌氰化浸金的40%。自從1970年美國內(nèi)華達(dá)州卡林第一個(gè)堆浸廠投產(chǎn)以來，堆浸技術(shù)不斷改進(jìn)提高，如制粒堆浸、環(huán)形堆浸臺的連續(xù)堆浸、山谷充填式堆浸場、滴管噴淋技術(shù)等。盡管堆浸法的金浸出率較低，但其對金品位低至0.1～0.3 g/t的金礦也有很好的浸出效果，而且礦堆規(guī)?？蛇_(dá)到幾十萬甚至上百萬噸級，金的回收率可達(dá)65%以上。同時(shí)，也可以通過改進(jìn)制粒和噴淋方法、強(qiáng)化微生物作用、添加強(qiáng)化試劑等多種措施不斷提高其浸出率，因此仍有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

紫金山金礦是以堆浸提金工藝為主的國內(nèi)采選規(guī)模最大的黃金礦山，通過對提金工藝不斷地優(yōu)化，選礦工藝指標(biāo)不斷提高，堆浸浸出率逐年提高，已由50%提高到75%[30]。

3.2 非氰化浸金工藝

氰化浸金工藝由于其經(jīng)濟(jì)效益卓絕，工藝成熟和礦石適應(yīng)性廣等優(yōu)勢，備受工業(yè)界的歡迎。尤其是近年來，氰化堆浸技術(shù)的全球推廣，以及氰化新工藝如CIL、CIP、RIP、Kamyr工藝、PAL工藝、強(qiáng)化氰化工藝等的出現(xiàn)，更加鞏固了近時(shí)期內(nèi)它在黃金行業(yè)中的統(tǒng)治地位。但氰化浸金有一個(gè)致命的缺點(diǎn)——劇毒性，很久以來不少學(xué)者一直在探索氰化物的替代藥劑，提出了多種非氰化法提金工藝，如硫脲法、硫代硫酸鹽法、多硫化物法、鹵化法、類氰化合物法、生物制劑法、有機(jī)試劑法、石硫合劑法以及Haber法等。但這些方法大多只停留在實(shí)驗(yàn)室研究階段，工藝還不成熟，目前還未實(shí)現(xiàn)工業(yè)上的普遍應(yīng)用。

4 金的提取與回收工藝

氰化浸出后金的回收，是與金的氰化浸出平行發(fā)展起來的一個(gè)單元操作，是金生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。目前，從金貴液中回收金的方法主要有鋅置換法、吸附法、電積法、溶劑萃取法等。

4.1 鋅置換法

黃金生產(chǎn)廠家最初是使用鋅絲來置換回收氰化貴液中的金。該法具有設(shè)備簡單、操作容易、不耗動力等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是鋅絲與NaCN消耗量均較大，金泥中鋅含量高，設(shè)備占地面積大。隨著鋅置換法不斷改進(jìn)，鋅粉取代了鋅絲，且置換前脫氧工藝的引入和加入少量的可溶性鉛鹽，可獲得好的回收效果。鋅粉置換法中金的置換沉淀速度快、效率高，鋅粉用量少，因此相對投資和電能消耗大的鋅絲法更具有優(yōu)勢，被更多的企業(yè)采用。經(jīng)過多年的發(fā)展，該法已變得非常有效，金回收率一般可達(dá)到97.5%，目前仍是廣大黃金生產(chǎn)企業(yè)回收金的主要手段。

4.2 吸附法

相比于鋅粉置換法，吸附法不需要固液分離、洗滌及澄清工序，從而節(jié)省了投資和經(jīng)營費(fèi)用。適于處理在攪拌槽內(nèi)的氰化礦泥或細(xì)磨礦石和砂粒，這是相比于鋅粉置換工藝最為優(yōu)越的一點(diǎn)。常用于金富集回收的吸附劑有活性炭和離子交換樹脂等[31,32]，金吸附到吸附劑上后經(jīng)過適當(dāng)?shù)姆椒ń馕?，以達(dá)到回收金的目的。

4.2.1 活性炭吸附法

活性炭吸附法對活性炭的性能有很高的要求，既要有良好的吸附和解吸金的性能，又要有良好的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性能。合適的活性炭載體，活性炭吸附段數(shù)，礦漿中活性炭濃度，炭的載金量及轉(zhuǎn)移速度，礦漿與活性炭在吸附槽內(nèi)的平均停留時(shí)間，吸附溫度和氰化鈉濃度等諸多因素都會影響活性炭吸附金的效率。目前，椰殼活性炭已廣泛用于黃金氰化浸出的生產(chǎn)中，它具有吸附容量大、強(qiáng)度好、吸附動力學(xué)性能好和易再生等優(yōu)點(diǎn)。

活性炭吸附法提金工藝按照投入活性炭的階段可分為“炭漿法（Carbon in pulp，CIP）”和“炭浸法（Carbon in leach，CIL）”兩種。CIP法是在金被氰化浸出后向浸出礦漿中投入活性炭，關(guān)鍵技術(shù)是從活性炭上脫附金，由于早期缺乏脫附金的有效方法，只能將載金炭焚燒后從炭灰中回收金，但該法成本太高難以工業(yè)應(yīng)用。美國礦務(wù)局Zadra教授開創(chuàng)的化學(xué)脫附炭上金的方法，使活性炭回收金的設(shè)想得以在CIP中實(shí)現(xiàn)。隨著載金炭的化學(xué)脫附方法的改進(jìn)，南非AARL實(shí)驗(yàn)室又發(fā)展AARL脫附法。CIL法是在金氰化浸出槽中加入活性炭的一種方法。因?yàn)槭腔钚蕴康奈胶徒鸬那杌鐾瑫r(shí)進(jìn)行，而吸附時(shí)間大約為浸出時(shí)間的五分之一，因此節(jié)省了近20%的金回收時(shí)間，同時(shí)節(jié)省了投資和操作費(fèi)用。但CIL法是在浸出尚未完成時(shí)進(jìn)行的，溶液中金濃度較低，因而吸附效率也低。為彌補(bǔ)不足，CIL法的投炭量一般要比CIP法高約25%。由此看來，這兩種活性炭吸附方法各有優(yōu)劣。在工業(yè)生產(chǎn)中，通常是兩種方法結(jié)合使用，在浸出的某一階段將活性炭加入浸出槽中，后面的吸附槽級數(shù)就可以相應(yīng)減少。

我國在20世紀(jì)80年代開始引進(jìn)炭漿提金工藝，并逐步推廣投入工業(yè)化生產(chǎn)。相關(guān)方面的研究成果也很突出，包括富氧浸出炭漿法、焙燒氧化預(yù)處理炭漿法、邊磨邊浸炭漿法、超細(xì)磨堿預(yù)處理炭漿法、氨氰浸出炭漿法、磁性炭吸附炭漿法等各種工藝，根據(jù)不同區(qū)域的金礦特點(diǎn)選用相應(yīng)合適的炭漿工藝，能夠極大地提高金的回收率。

金被活性炭吸附后就要經(jīng)過解吸過程實(shí)現(xiàn)金的再回收。從載金炭上回收金的方法主要有原始的焙燒法和化學(xué)藥劑解吸法兩種。焙燒法成本高不利用工業(yè)應(yīng)用，而化學(xué)藥劑解吸法成本較低、解析速度較快，是常用的載金炭回收金的方法。目前常用的解吸劑為氫氧化鈉和氰化鈉的水溶液，它們對解吸都有促進(jìn)作用，但在不同的解析工藝中，促使金解吸的作用程度有差異。在常壓加熱解吸時(shí)，解吸液中氰化鈉、氫氧化鈉的濃度增加，大大提高了金的解吸率，金的解吸速度也有提高，尤其是CN-還能阻止解析下來的金還原沉淀。但是，它們的濃度有一最佳值。隨著載金炭解吸工藝的發(fā)展，近幾年出現(xiàn)了無氰解吸工藝，如加拿大拜爾尼公司的凱恩金礦采用15 g/L氫氧化鈉溶液解吸載金炭，取得了與氰化鈉相同的效果。我國無氰解吸工藝推廣應(yīng)用較快，許多炭漿廠已采用由長春黃金研究院研制開發(fā)的載金炭高溫高壓無氰解吸電解設(shè)備[33]。

4.2.2 離子交換樹脂吸附法

吸附法提金的另一種常用載體是離子交換樹脂，即樹脂提金法（RIP）。離子交換樹脂在吸附速度和飽和載金量上都優(yōu)于活性炭，且從樹脂上脫附金也比從活性炭上容易，機(jī)械強(qiáng)度高、耐磨損和抗擠壓，不易被有機(jī)物、黏土所污染，解吸可在不高于60℃的常壓下進(jìn)行，不需要熱再生。這意味著在同等規(guī)模的樹脂漿廠和炭漿廠中，樹脂投料量和吸附槽均會減少，解吸設(shè)備小，有利于降低投資和生產(chǎn)費(fèi)用。

常用的樹脂為帶官能團(tuán)的聚苯乙烯型樹脂，近年來開發(fā)了很多不同結(jié)構(gòu)、不同官能團(tuán)的樹脂，如含胍基的鰲合樹脂，乙烯氰和乙二胺改性聚氯乙烯得到的含咪唑啉的大孔型樹脂，含胺、硫和胺巰基的系列樹脂等。我國新疆阿希金礦是國內(nèi)第一座引進(jìn)樹脂提金技術(shù)的大型黃金礦山，樹脂提金工藝的浸前濃密、除屑、浸出、吸附和提取樹脂等設(shè)備，全部使用國內(nèi)炭漿廠的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。樹脂是南開大學(xué)化工廠生產(chǎn)的D301G大孔徑弱堿性苯乙烯陰離子交換樹脂。樹脂的解吸采用兩段酸洗、硫脲解吸電解工藝。生產(chǎn)實(shí)踐證明，樹脂提金工藝有其技術(shù)上的優(yōu)越性。阿希金礦1995年6月8日建成投產(chǎn)，采選冶生產(chǎn)能力均已達(dá)到設(shè)計(jì)要求，生產(chǎn)指標(biāo)除調(diào)試階段不穩(wěn)定外，選冶總回收率已達(dá)91%以上，其中冶煉回收率高達(dá)99.8%，合質(zhì)金品位99.9%[34]。

4.3 電積法

電積法提金主要適用于處理金濃度較高的含金貴液，對濃度較稀的貴液不適用，因?yàn)樵谙∪芤褐械碾娏餍屎艿?，而且處理大量的浸出液需要更大的電解槽?/p>

近年來，電積法的主流工藝是鋼毛電解法，但隨著工藝的發(fā)展操作方式已有很大的差別。我國以碳纖維作為陰極材料[35]取代鋼毛電解法，具有明顯的優(yōu)點(diǎn)：（1）電沉積后只須將槽蓋打開用水沖洗即可使金泥從槽底排出；（2）出金泥時(shí)不必拆裝陰、陽極，減少了許多操作上的麻煩和金的流失；（3）陰極使用壽命一般可達(dá)2～3年，而且取消了陰極盒，降低了材料消耗；（4）金泥不含鋼毛，便于冶煉，合質(zhì)金成色較高。該項(xiàng)目1992年在河北省峪耳崖金礦通過了國家黃金局組織的鑒定，專家評定認(rèn)為屬于國內(nèi)首創(chuàng)，國際先進(jìn)水平，同年獲國家專利。

4.4 溶劑萃取法

溶劑萃取法從浸出液（或浸出礦漿）中提取有價(jià)金屬組分在濕法冶金工業(yè)中應(yīng)用很廣。金的溶劑萃取只有少數(shù)的間接應(yīng)用，主要在金的化學(xué)分析中作為預(yù)富集手段，在貴金屬精煉中用以使氯化物溶液中 Au(Ⅲ)、Pt(Ⅳ)和 Pd(Ⅱ)的絡(luò)合物與其他貴金屬絡(luò)合物的分離，而針對大量的含金氰化貴液（或浸出液）的溶劑萃取工業(yè)研究進(jìn)展較為緩慢。在提金工業(yè)中最常用的堿性氰化介質(zhì)中，金的溶劑萃取雖早有研究，但都遠(yuǎn)未達(dá)到工業(yè)應(yīng)用的階段。其主要原因是缺乏適當(dāng)?shù)妮腿?，即使有一些能從堿性氰化液中萃取金的有機(jī)溶劑，但因氰化液中金濃度過低、萃取劑損失過高不能實(shí)際應(yīng)用。

5 精煉

精煉是一個(gè)包括許多工藝過程的系統(tǒng)。由于用于精煉的原料中含有大量的鋅、銅、鐵、鉛等雜質(zhì)，嚴(yán)重影響從金泥中提純和冶煉黃金的純度，故在精煉工序之前必須除去這些雜質(zhì)。常用的除雜方法主要有硫酸除雜法、鹽酸除雜法、硝酸除雜法、控電氯化除雜法、混合銨鹽除雜法等。其主要原理都是采用合適的溶劑使金泥中可溶于溶劑的成分溶解，形成可溶性鹽，而金不溶解，達(dá)到除雜的目的。

除雜后的金泥一般采用火法或濕法進(jìn)行精煉，其中濕法又包括化學(xué)法[36]、溶劑萃取法[37]和電解法[38]。金的火法精煉又稱為坩堝熔煉法，是分離和提純金的古老方法。由于勞動強(qiáng)度大，環(huán)境差，生產(chǎn)效率低，原材料耗量大，產(chǎn)品純度不高，已很少采用。而濕法精煉避免了合質(zhì)金熔煉、潑珠等繁瑣工序，生產(chǎn)成本較火法冶煉工藝低。而且濕法精煉工藝中不存在種類繁多的諸如貴鉛、冰銅、熔渣等含有貴金屬的中間、呆滯料，因而金、銀的回收率均比火法冶煉工藝高。由于濕法精煉具有周期短、對原料適應(yīng)性強(qiáng)、批量靈活等優(yōu)勢，近年來被越來越多的企業(yè)采用。

目前國內(nèi)采用的精煉工藝方法主要有兩類：一是引進(jìn)瑞典波立登精煉工藝及全套設(shè)備，如招遠(yuǎn)黃金精煉廠，中原黃金冶煉廠等，另一類是國內(nèi)自行研制的全濕法精煉工藝。通過全濕法精煉工藝制得95%～99%的粗金，再通過電解法精煉提純以獲得99.99%的高純金。其中國內(nèi)約90%以上的黃金精煉企業(yè)采用電解精煉法，其特點(diǎn)是操作簡便、原材料消耗少、效率高、產(chǎn)品純度高且穩(wěn)定、勞動條件好、能綜合回收鉑族金屬。約5%的黃金精煉企業(yè)采用溶劑萃取法提純黃金，該方法對原料適應(yīng)性強(qiáng)，生產(chǎn)周期較短。

6 結(jié)語

隨著黃金冶煉工藝的發(fā)展，大量新技術(shù)、新工藝不斷涌現(xiàn)，極大地提高了金等貴金屬資源利用率，既保護(hù)了環(huán)境又帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。

在選礦單元，比較成熟的重選和浮選工藝還需要繼續(xù)改進(jìn)以獲得更高的回收率，尤其是對復(fù)雜難處理金礦；作為混汞法替代工藝，近年來發(fā)展起來的煤-金團(tuán)聚工藝作為一種清潔無污染的技術(shù)有很好的發(fā)展前景，如何在難處理金礦中廣泛地推廣這種技術(shù)，將是CGA工藝發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn)。

在預(yù)處理單元，焙燒氧化、熱壓氧化和微生物氧化工藝已成為黃金冶煉企業(yè)廣泛使用的難處理金礦的預(yù)處理工藝，三種工藝各有優(yōu)缺點(diǎn)，在工業(yè)上并存并均有新的技術(shù)發(fā)展和延伸。應(yīng)根據(jù)所處理的礦石礦物學(xué)特性、礦區(qū)地域、環(huán)保要求、經(jīng)濟(jì)效益等情況進(jìn)行系統(tǒng)地綜合分析，選擇一種適合企業(yè)自身運(yùn)行和發(fā)展的預(yù)處理工藝。同時(shí)也需要進(jìn)一步開發(fā)新的技術(shù)，不斷滿足選冶企業(yè)處理各種復(fù)雜金礦石的需求。

在金的浸出單元，氰化法仍然是目前最重要的浸金工藝，以后研究的重點(diǎn)應(yīng)該是進(jìn)一步優(yōu)化氰化工藝以減少氰化物用量，降低污染的風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)加大研究氰化物替代試劑的力度，盡早實(shí)現(xiàn)非氰浸金工業(yè)化生產(chǎn)。

在從貴液中回收金單元，鋅粉置換法和活性炭吸附法是目前回收貴液中金的主流工藝。兩種方法各有優(yōu)點(diǎn)，鋅粉置換法回收金需要經(jīng)過固液分離、洗滌及澄清等工序，而活性炭吸附法可以直接從氰化礦漿中吸附回收金，但活性炭吸附法銀的回收率較低，需要追加回收銀工序，使工藝變得復(fù)雜。

在金泥精煉單元，電解法、萃取法、電控氯化法等是主要精煉方法。尋求新的冶煉能源如微波冶煉，研究新的溶金、萃取、還原試劑以及加強(qiáng)在線檢測提高工藝的自動化水平，是今后黃金精煉的努力方向。

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Abstract:The gold smelting industry developts rapidly,the new production technique and technology are con?stantly emerging.This paper mainly introduced the technical status and development of the process unit contain?ing ore dressing,pretreatment,leaching,exaction,recovery and refining in the production technology of gold smelting,and analyze the characteristics of mianstream technology in all process unit.

Key words:gold;smelting;production technology;status;development

Status and development of production technology of gold smelting

CHEN Fang-fang,ZHANG Yi-fei,XUE Guang

TF831

B

1672-6103（2011）01-0011-08

陳芳芳（1982—），女，四川江安人，博士，助理研究員，從事濕法冶金方面工作。

2010-09-26

2010-12-15

國家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)項(xiàng)目（2009ZX07529-005）