含銅氧化型金礦石電集法提金工藝實(shí)驗(yàn)研究

主要研究固體礦產(chǎn)勘查與金礦選冶。

劉勤安1，張紅軍2，張參輝2，劉振超2，陳麗娜2，王宏猷2

(1.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第五地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院；2.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，鄭州 450001)

摘要：常規(guī)提金工藝對(duì)含銅氧化型金礦石氰化處理不僅容易造成資源浪費(fèi)，更會(huì)造成嚴(yán)重環(huán)境污染。為解決這些問題，通過研究采取在常規(guī)堆浸基礎(chǔ)上，浸出液用電集法回收金銀的工藝流程，克服了常規(guī)提金工藝處理該類型金礦石經(jīng)濟(jì)效益差和對(duì)環(huán)境污染大等問題，取得了較高的金、銀、銅綜合回收比例。本文不僅詳細(xì)闡述了該工藝工作流程、原理和注意事項(xiàng)，而且將該提金工藝實(shí)驗(yàn)推廣應(yīng)用于其他氧化型金礦石的金銀提取。

關(guān)鍵詞：金礦；含銅氧化型金礦石；提金工藝；電集法；電解

河北某金礦的礦石為含銅氧化型金礦石，雖然對(duì)該礦石進(jìn)行常規(guī)氰化浸出實(shí)驗(yàn)顯示其金浸出率可以達(dá)到95%，但是成本較高，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的含銅有害尾液，尾液處理成本高昂，隨意排放不但造成銅元素流失，降低經(jīng)濟(jì)效益，更重要的是會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。因此企業(yè)急需一種經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的工藝，從浸出液中綜合回收金銀的關(guān)鍵技術(shù)。通過各種常規(guī)提金工藝對(duì)比研究，在大量實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，最終選擇常規(guī)堆浸—浸出液用電集法回收金的生產(chǎn)工藝，解決了該問題。

1礦石性質(zhì)

以礦床產(chǎn)出的蝕變巖型蜂窩狀氧化金礦石為試樣，金屬礦物主要為褐鐵礦、赤鐵礦、磁鐵礦及少量黃鐵礦、黑銅礦、赤銅礦、孔雀石、藍(lán)銅礦及少量黃銅礦。有用礦物為自然金、自然銀、銀金礦。脈石礦物主要為石英、長石、碳酸巖及少量泥質(zhì)礦物。試樣中金的平均含量為4.35×10-6，銀的平均含量為70.52×10-6，銅的平均含量為0.63%。

2工藝對(duì)比研究

2.1硫酸預(yù)處理—常規(guī)氰化—活性炭吸附提金工藝

首先在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)原礦進(jìn)行硫酸浸出銅預(yù)處理，銅的一段浸出率為74%。預(yù)處理后的試樣經(jīng)洗礦后進(jìn)行常規(guī)氰化浸出，活性炭吸附金，最終得到金的浸出率為95%，僅從回收金、銀的目的看效果較好。不足之處是處理1 t原礦，需要98%的濃硫酸300～400 kg稀釋后在預(yù)處理池中長時(shí)間浸泡，以消除礦石中的銅。此種辦法不但耗時(shí)長(45 d)，且用水稀釋濃硫酸過程危險(xiǎn)性大，易發(fā)生事故，最后浸出銅的稀硫酸廢水及洗礦過程產(chǎn)生的大量酸性廢水如不妥善處理，會(huì)對(duì)環(huán)境造成很大污染，對(duì)人類的健康和各種牲畜造成嚴(yán)重威脅[1-4]，而嚴(yán)格按環(huán)保要求處理難度大，費(fèi)用高。因此該工藝雖回收率高，但社會(huì)及企業(yè)綜合效益低。

2.2常規(guī)氰化—氰化貴液鋅絲置換提取金工藝

常規(guī)氰化—氰化貴液鋅絲置換提取金工藝，也能達(dá)到提取金銀的目的。其化學(xué)反應(yīng)式為：

該工藝的缺陷是：1)消耗氰化鈉及鋅絲量過大；2)氰化廢液經(jīng)多次循環(huán)使用后，銅、鋅等賤金屬含量增高，阻止對(duì)金銀的正常浸出；3)氰化液屬劇毒，頻繁更換，處理不當(dāng)極易污染環(huán)境[4]，且有些地區(qū)(如山東煙臺(tái))明令禁止氰化廢液達(dá)標(biāo)排放(即零排放)。

鑒于以上缺點(diǎn)，本次沒有進(jìn)行這方面的試驗(yàn)。

2.3電集法提金工藝

鑒于以上2種方法的不足，本次重點(diǎn)進(jìn)行電集法提金試驗(yàn)。

電集法提金工藝是在常規(guī)堆浸工藝基礎(chǔ)上，氰化貴液用電集法提取金銀及部分銅，經(jīng)濟(jì)效益高且環(huán)境污染小。其工藝流程為原礦→破碎→筑堆→噴淋→氰化富液電集→回收海綿狀金銀銅→粗煉鑄板→電解含金銀粗銅→提純金銀。

3電集法提金工藝及試驗(yàn)參數(shù)

3.1試驗(yàn)場地布置

堆浸場經(jīng)平整壓實(shí)后整體坡度為5%。堆浸場底部鋪一層20 mm厚的稻草編織墊。草墊之上鋪一層條紋塑料布，條紋塑料布上鋪一層油氈，油氈上鋪一層聚乙烯塑料薄膜，聚乙烯塑料薄膜上鋪條紋塑料布。鋪防水材料時(shí)從場地的低處開始向高處鋪設(shè)，在接縫處呈疊瓦狀，后鋪的壓先鋪的20 cm[5-7]。

3.2入堆粒度

原礦經(jīng)顎式破碎機(jī)破碎至粒徑30 mm以下占80%的粒度[7]。破碎后的礦石用農(nóng)用三輪車運(yùn)至堆浸場，進(jìn)行筑堆。本次試驗(yàn)，堆高3 m，共堆礦石3 000 t。

3.3在保護(hù)堿下進(jìn)行堆淋

為阻止礦堆噴淋過程中出現(xiàn)NaCN溶液的酸性水解(生成HCN蒸汽)，礦堆筑成后需用飽和石灰水(保護(hù)堿)噴淋洗滌礦堆，當(dāng)洗液pH值達(dá)到10～12時(shí)(在此環(huán)境下NaCN不會(huì)分解成HCN)，在洗液中均勻加入NaCN，最終達(dá)到浸液中氰化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.04%。噴淋浸出過程中，噴淋強(qiáng)度為2.8～3.5 mL/m2·s。礦堆頂及礦堆斜坡噴淋面積共800 m2，每小時(shí)噴淋氰化液10 m3左右。

3.4電集法提金工藝

3.4.1電集法提金設(shè)備

該工藝需要修建沉淀池，電集槽和廢液池(圖1)，配套的設(shè)備為三相變壓器和整流器。

三相變壓器：采用參數(shù)為輸入電壓380 V，輸出電壓60 V，最大輸出電流500 A。整流器，將變壓器輸出的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡嚓P(guān)參數(shù)為額定電壓60 V，輸出電流500 A。

沉淀池：建在堆浸場出水口處，規(guī)格為長6 m，寬2 m，深2 m，沉淀池用磚及水泥砌成。

電集槽組：采用10個(gè)規(guī)格大小相同的電集槽，每個(gè)寬1.2 m、長1.5 m、深1.2 m，用磚及水泥砌成，內(nèi)襯為3 mm厚的PVC塑料軟板防止?jié)B漏。10個(gè)電集槽相連，且后面的槽比前面相鄰的槽相對(duì)位置低10 cm(圖2)。每個(gè)槽的出水口下檐距槽底高度95 cm，出水口寬度20 cm，內(nèi)部依次放置陽極板和陰極鋼綿框。

陽極板：采用3 mm厚的不銹鋼板，不銹鋼板長1 m，寬1 m。

陰極鋼綿框外殼由5 mm厚的聚丙烯塑料制成，長1.2 m、寬0.1 m、高1.1 m，側(cè)面被鏤空成3×10 mm的網(wǎng)格，以利于含金銀貴液通過?？騼?nèi)裝不銹鋼綿，不銹鋼綿的直徑為0.5 mm。不銹鋼綿在框內(nèi)均勻放置，放置密度為35 g/L。不銹鋼綿的安裝高度為1 m。為保證框內(nèi)不銹鋼綿導(dǎo)電良好，在框內(nèi)插一根直徑1 cm，長1.1 m的銅棒作為接線柱(不銹鋼綿要與銅棒纏緊)。

電集槽中陽極不銹鋼板與不銹鋼綿框相間擺放，陽極板與陰極鋼綿框間距為5 mm。電集槽中，相鄰2塊不銹鋼板，一塊靠緊電集槽左壁(右側(cè)邊沿與槽壁相距20 cm)，另一塊靠緊電集槽右壁(左側(cè)邊沿與槽壁相距20 cm)。不銹鋼板如此擺放，可保證電集液最大限度地與不銹鋼綿接觸。不銹鋼板及不銹鋼綿框擺放好后，用木塊或橡膠塊將不銹鋼板及不銹鋼綿框與電集槽固定好(圖3)。

圖3　電集槽連接平面示意圖

電集槽的電路連接如圖2所示。第1電集槽的5塊不銹鋼板并聯(lián)以后接整流器輸出端的正極。前一個(gè)電集槽的陽極不銹鋼板連接后一個(gè)電集槽的不銹鋼綿框。前一個(gè)電集槽的5個(gè)不銹鋼綿框中的銅棒對(duì)應(yīng)連接后一個(gè)集槽中的5塊不銹鋼板。以相同方式連接其他電集槽中的銅棒及不銹鋼板。10號(hào)電集槽的5個(gè)不銹鋼綿框中的銅棒，并聯(lián)以后接入整流器輸出端的負(fù)極。

3.4.2電集法提金流程及原理

由于上述各反應(yīng)式的氧化還原電位各反應(yīng)離子在溶液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異，根據(jù)能斯特方程可推算出上述各反應(yīng)有主次之分。陽極進(jìn)行的主要反應(yīng)為氫氧根離子氧化分解析出氧氣，故通過電集槽后的電集液pH值有所降低。陰極進(jìn)行的主要反應(yīng)為金、銀、銅氰絡(luò)陰離子的還原分解，分別析出金、銀、銅。

本次工業(yè)化試驗(yàn)，試運(yùn)行階段發(fā)現(xiàn)電集槽中有一定量的氫氧化鐵沉淀，該沉淀對(duì)后續(xù)金銀的粗煉有一定不利影響。其反應(yīng)式為：

為解決電集槽中Fe(OH)3沉淀問題，我們在沉淀池入水口處用醫(yī)用輸液器加入工業(yè)用雙氧水[12](用量40 mL/h)。通過上述處理，提前把氫氧化鐵沉淀在沉淀池中。

電集過的氰化廢液，經(jīng)調(diào)整氰化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)后，重新進(jìn)入堆浸場噴淋使用。

注意：電集過程中若發(fā)現(xiàn)電集液在電集槽中流動(dòng)不暢時(shí)需更換不銹鋼綿框中的載金不銹鋼綿。一般只需要更換前4個(gè)電集槽中的載金不銹鋼綿。

把載金不銹鋼綿放入3%～5%的稀硝酸溶液中浸泡1～2 h。然后將金、銀、銅從不銹鋼綿上洗脫，取出不銹鋼綿用清水洗至中性備下次使用。對(duì)洗脫的海綿狀金、銀、銅用清水洗至中性，過濾干燥后進(jìn)行粗煉。將粗煉獲得的含金銀粗銅鑄成板狀，裝入滌綸袋中放置在電解槽內(nèi)電解(滌綸袋的作用是防止電解后金銀陽極泥掉入電解槽中)。電解槽中，以放入滌綸袋中的含金銀粗銅板為陽極，銅板為陰極，硫酸銅為電解液進(jìn)行電解[13]。其反應(yīng)式為：

電解結(jié)束后將滌綸袋中的金、銀及少量銅進(jìn)行化學(xué)分離鑄錠，即可得到商品用金、銀。

4實(shí)驗(yàn)結(jié)果

本次電集法提金工業(yè)化實(shí)驗(yàn)，浸出及金、銀提取時(shí)間為49 d。生產(chǎn)過程共提取金11.86 kg，銀181.95 kg，銅630 kg。閉場時(shí)經(jīng)過電集后的貧液金含量0.06 g/m3，銀含量0.09 g/m3。金的綜合回收率為90.88%，銀的綜合回收率為86%(表1)。

表1　沉淀池及貧液池品位監(jiān)測一覽表

生產(chǎn)初期電流密度為38 A/m2，閉場時(shí)電流密度為22 A/m2。每噸礦石氰化鈉用量3.1 kg。生產(chǎn)過程中用于電集槽的平均耗電量為16.2 kVA。

進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究表明，針對(duì)不含多金屬的氧化型金礦石，電集法提金工藝更適用，在生產(chǎn)過程中，氰化鈉的耗量比處理含銅金礦石時(shí)要少50%～60%，電集耗電量少40%～50%。全泥氰化提金工藝流程中，只要增加固液分離設(shè)備，其氰化液同樣可以采用電集法回收金銀。

5結(jié)語

通過本次實(shí)驗(yàn)，可以得出針對(duì)含銅氧化型金礦石，電集法提金工藝具有經(jīng)濟(jì)環(huán)保的優(yōu)勢，兼有設(shè)備安裝簡單，對(duì)場地要求不高，電集槽所采用的電壓為安全電壓，完全避免了觸電事故等特點(diǎn)，同時(shí)適用于含多金屬的氧化型金礦石和不含多金屬的氧化型金礦石，推廣應(yīng)用的前景廣泛。

特別需要指出的是，電集法提金要求用于氰化浸出的水源為淡水，若氰化浸出的水源為咸水或氯離子含量高，其水中質(zhì)量分?jǐn)?shù)過高的氯離子在通電環(huán)境下，會(huì)腐蝕陽極不銹鋼板，造成不銹鋼板損壞，影響生產(chǎn)進(jìn)度。

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doi:10.3969/j.issn.1009-8984.2015.02.028

收稿日期：2015-02-26

作者簡介：劉勤安(1963-)，男(漢)，河南鄧州，高級(jí)工程師

中圖分類號(hào)：TF831

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-8984(2015)02-0105-04

The experimental research on gold extraction process of
copperish oxidized gold by the method of electric collection

LIU Qin-an，et al.

(No.5InstituteofGeo-exploration&MineralResourcesSurveyofHenan，

HenanBureauofGeo-exploration&MineralDepartment，Zhengzhou450001，China)

Abstract：The cyaniding treating of copperish oxidized gold ore by conventional gold extraction technique will not only be prone to waste resources but also cause severe environment pollution.To resolve these problems，and through several studies，the technological process of lixivium electronic collection method to recycle gold and silver based on the conventional heap leaching can overcome the problems of deficiency in economic benefit and serious environment pollution caused by the conventional gold extraction technique treating this type of gold ore，and achieve higher gold，silver，copper comprehensive recovery ratio.This paper not only elaborates the working process，operating principle，and announcements of this process，but also makes the gold technique experiment popularly apply to other oxidized gold ore and silver ore extracting.It has achieved good effect，and improved the economic benefits of mine production.

Key words：gold ore；copperish oxidized gold ore；gold extraction technique；electric collection method；electrolyze