練 建

（湖南中南黃金冶煉有限公司，湖南 岳陽(yáng) 414517）

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，黃金冶煉技術(shù)已趨于成熟，且各種精煉工藝相繼產(chǎn)生，但仍存在部分工藝回收率低、生產(chǎn)成本高等問(wèn)題。目前氰化浸金工藝中的鋅粉置換法具有設(shè)備操作簡(jiǎn)單、工藝成熟等優(yōu)點(diǎn)，但該方法存在如果鋅粉添加過(guò)量則會(huì)造成材料浪費(fèi)和置換指標(biāo)波動(dòng)等問(wèn)題。本文在通過(guò)分析傳統(tǒng)鋅粉置換方法及存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上，對(duì)焙燒-氰化優(yōu)化方法進(jìn)行分析，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)應(yīng)用探討，可為傳統(tǒng)技術(shù)提供新的處理方法和工藝，從而提高黃金冶煉的效率[1]。

1 傳統(tǒng)鋅粉置換方法及存在的問(wèn)題

1.1 傳統(tǒng)鋅粉置換方法

鋅粉置換是指采用鋅置換法從含金氰化溶液中沉淀回收金，鋅粉置換的工藝過(guò)程包括貴液凈化、脫氧、置換等作業(yè)。首先凈化作業(yè)是為弄清楚貴液中的固體懸浮物，避免其進(jìn)入置換作業(yè)，影響置換效果和金泥質(zhì)量；其次脫氧作業(yè)的目的是在置換前脫除貴液中的氧，避免已沉淀的金在氧的作用下發(fā)生再溶解；最后置換作業(yè)由鋅粉給料機(jī)將鋅粉連續(xù)、均勻地加入鋅粉混合桶內(nèi)，與貴液混合并開(kāi)始發(fā)生置換反應(yīng)。同時(shí)少量滴入醋酸鉛溶液，提高置換效率。鋅粉和貴液再經(jīng)過(guò)板框式壓濾機(jī)（置換板框）壓濾，使金泥與溶液（貧液）分離。其主要步驟如下：

（1）金（I）的氰化物從溶液遷移到鋅表面進(jìn)行質(zhì)量傳遞。

（2）金（I）的氰化物被吸附到鋅的表面，中間吸附形成AuCN。

（3）吸附的金（I）的氰化物和鋅間進(jìn)行電子轉(zhuǎn)移，并同時(shí)對(duì)發(fā)生金（I）的氰化物離解，形成鋅氰化配合物。

（4）鋅的氰化物從鋅表面解吸進(jìn)入溶液中的質(zhì)量傳遞。

1.2 傳統(tǒng)鋅粉置換方法存在的問(wèn)題

傳統(tǒng)鋅粉置換中螺旋給料均勻連續(xù)，解決了傳統(tǒng)機(jī)械鋅粉加入量調(diào)整困難、加入量不均勻的問(wèn)題，降低了殘鋅的含量，節(jié)約了生產(chǎn)成本，改善了冶煉效果；鋅粉暴露在空氣中的面積小，減少了鋅粉在使用過(guò)程中的氧化，改善了置換效果。

鋅粉置換法存在一定問(wèn)題，鋅置換過(guò)程中也要與氰化物溶液產(chǎn)生反應(yīng)，引起鋅耗上升，1g金理論上僅需0.19g鋅，但實(shí)際上要高出此數(shù)值數(shù)十倍。鋅粉置換過(guò)程中為減少鋅耗和防止金的返溶，置換前一定要將溶液中的氧除去，否則容易在鋅表明形成白色薄膜，妨礙置換的繼續(xù)進(jìn)行。另外氰化貴液中氰化物和堿溶度應(yīng)足夠高，但又不能過(guò)分高，才能給鋅置換過(guò)程創(chuàng)造良好的條件。

2 鋅粉置換影響因素分析

2.1 金的濃度

在稀金溶液中，沉積速度隨金濃度的增加而呈正比增加，這說(shuō)明反應(yīng)受金氰化物到鋅粉表面的質(zhì)量傳遞所控制。在高濃度金溶液中，反應(yīng)速度實(shí)際上隨金濃度的增加而減少，其影響歸因于形成沉積物的結(jié)構(gòu)學(xué)；或是沉積金的抑制效應(yīng)限制了金的氰化物接近鋅表面。例如從80g/m3金的溶液中沉積，得到的是圍繞鋅的多孔產(chǎn)品層；而從含金更高濃度640g/m3的溶液中沉積金，則生產(chǎn)的是圍繞鋅的密室無(wú)孔沉積層；在最極端的情況下，密室層可導(dǎo)致陽(yáng)極反應(yīng)完全停止[2，3]。

2.2 氰化物濃度

理論上游離氰化物濃度增加一個(gè)數(shù)量級(jí)時(shí)，陽(yáng)極和陰極反應(yīng)的電流-電位曲線會(huì)負(fù)遷移約0.12V。但實(shí)際上，只有當(dāng)游離氰根濃度低于某一極小值時(shí)才影響沉積速度，而這一極小值又取決于金的溶度和pH值。低于極小值時(shí)，沉積速度受氰化物到鋅表面的擴(kuò)散控制，或者受阻于形成的氫氧化鋅鈍化層。在pH值10.5時(shí)，處理稀金（＜1 g/m3）氰化物溶液，游離氰根的臨界濃度介于0.001mol～0.004mol（0.05g/L～0.20g/L）NaCN之間，這一臨界濃度與菲克定律導(dǎo)出理論值完全一致。在冷的稀金溶液和熱的濃金溶液中，金的沉積速度不受最小臨界值以上氰化物濃度的支配。但是，鋅的溶解速度隨著氰化物濃度的增加而增加。因此，金的有效沉積并不需要氰化物的濃度明顯高于所需的最小臨界值。

2.3 鋅溶液組分

鋅的溶解速度隨鋅離子濃度增加而降低；高鋅濃度會(huì)導(dǎo)致不溶性氫氧化鋅的形成，后者會(huì)產(chǎn)生鈍化的鋅表面而降低金的沉積速度。金沉積的最佳pH值范圍在11～12，當(dāng)pH低于8時(shí)沉積嚴(yán)重受阻，主要是由于游離氰根濃度急劇下降所致，當(dāng)pH大于12時(shí)，由于大量氫氣放出使沉積速度急劇下降。因?yàn)檠踹€原與金的還原發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)，溶解氧的存在會(huì)降低金的沉積動(dòng)力學(xué)。在環(huán)境溫度下，在溶解氧濃度超過(guò)0.5mg/L～1.0mg/L時(shí)，這一影響將變得很?chē)?yán)重。但在低濃度溶解氧的條件下，氧與生成的氫反應(yīng)，使鋅表面的陰極區(qū)發(fā)生氧的去極化，可強(qiáng)化稀金氰化物溶液中的沉積。Hg、Th、Cd、Cu等金屬離子在濃度極低時(shí)，對(duì)鋅置換沉積影響與Pb2+類似，但是As、Sb、Cu、Ni、Co在一定濃度下對(duì)金的沉積均會(huì)產(chǎn)生不利影響。另外鋅溶液中存在各種有機(jī)物質(zhì)，如浮選捕收劑和起沫劑，來(lái)自工藝設(shè)備的油、絮凝劑，某些礦石和表面活性劑中的腐殖酸和富里酸等物質(zhì)會(huì)在一定條件下會(huì)隱蔽鋅表面，破壞產(chǎn)品的過(guò)濾性能，對(duì)沉積過(guò)程產(chǎn)生不利影響。

表1 2021年1～6月份貴液置換量統(tǒng)計(jì)

3 鋅粉置換方法的優(yōu)化及應(yīng)用

3.1 濕法冶煉鋅粉置換方法

濕法冶煉鋅粉置換崗位所采取的方法是：

氰化物溶液中，鋅的標(biāo)準(zhǔn)電位（250℃）為-1.26V，而金標(biāo)準(zhǔn)電位為-0.56V，因此，用金屬鋅可從氰化物溶液中置換出金。置換崗位技術(shù)控制指標(biāo)為脫氧真空度≤-0.09MPa，貴液懸浮物含量不高于5g/m3，鋅粉要求最大粒徑45μm以下（約-325目），全鋅含量不小于98%，金屬鋅含量不低于94%。

鋅粉置換需要進(jìn)行掛漿和“打循環(huán)”操作。所謂掛漿是在濾紙上形成一層鋅粉初始層。置換板框壓濾機(jī)裝好后，用貴液將初加量的鋅粉(視壓濾機(jī)規(guī)格及貴液質(zhì)量分?jǐn)?shù)而定，一般為25kg～50kg在0.5h內(nèi)均勻泵入置換板框）。掛漿時(shí)貧液流量盡量大些可使鋅粉充分懸浮，鋅粉層鋪掛均勻且牢固。在掛機(jī)添加鋅粉的同時(shí)，要注意連續(xù)滴入醋酸鉛溶液。掛漿時(shí)，因?yàn)V布鋅粉層是逐漸增加的過(guò)程，初始時(shí)置換板框出水含金一般超標(biāo)。此時(shí)板框出水不能排入貧液池，而要返回貴液池；此外，當(dāng)日故障導(dǎo)致置換率異常時(shí)，置換板框出水也不能排入貧液池，同樣要返回貴液池。這種操作一般稱為“打循環(huán)”。除掛漿作業(yè)時(shí)“打循環(huán)”外，一般正常生產(chǎn)時(shí)不允許“打循環(huán)”，“打循環(huán)”操作會(huì)導(dǎo)致貴液和金泥品位降低，同時(shí)也會(huì)降低鋅粉置換生產(chǎn)能力[4,5]。

3.2 濕法冶煉鋅粉置換系統(tǒng)

置換系統(tǒng)是濕法冶煉廠主產(chǎn)品金泥產(chǎn)出的關(guān)鍵系統(tǒng)，直接決定了金泥的產(chǎn)量與品質(zhì)。浸前濃密機(jī)的上清液流入貴液池后通過(guò)凈化、脫氧等步驟，再進(jìn)入到鋅粉混合桶內(nèi)，通過(guò)均勻、穩(wěn)定地添加鋅粉和醋酸鉛，將液相中的金以單質(zhì)的形式置換出來(lái)，最后通過(guò)置換板框壓濾得到金泥。金泥品質(zhì)主要影響因素為鋅粉加入量、真空度、鋅粉加入均勻性、醋酸鉛加入量。置換板框的技術(shù)參數(shù)主要包括：過(guò)濾壓力≤0.4MPa，過(guò)濾面積=50m2，濾室容積=0.85m3，板框?yàn)V布一般為“兩布一紙”，即棉帆布、薄棉布和濾紙，濾布開(kāi)孔要規(guī)范，開(kāi)孔略大于板孔大小，裝濾布時(shí)，濾板邊緣鋰基脂涂抹均勻，確保邊緣均充分涂抹，板框裝完后，要求板框整體平齊。置換板框入料為貴液與鋅粉混合液，通過(guò)置換及過(guò)濾后，得到濾渣為金泥。每次卸完金泥，必須將板框徹底清理干凈。每月對(duì)鋅粉置換相關(guān)管道進(jìn)行一次檢查，視結(jié)垢情況組織清理或更換。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)操作優(yōu)化應(yīng)用

為提高黃金冶煉效率，采用優(yōu)化的鋅粉置換工藝進(jìn)行黃金冶煉試驗(yàn)，具體操作優(yōu)化應(yīng)用如下。

（1）加強(qiáng)酸洗液退除處理工作，降低系統(tǒng)雜質(zhì)含量，減少了鋅粉置換管路堵塞的情況，減少了系統(tǒng)停車(chē)時(shí)間，置換開(kāi)車(chē)時(shí)間同比增加0.69%，貴液置換量同比增加2.04%。

（2）建立了鋅粉置換系統(tǒng)故障處理臺(tái)賬，對(duì)要求停止置換的情況進(jìn)行事前分析，優(yōu)化、綜合各級(jí)人員處理意見(jiàn)，全程對(duì)處理過(guò)程進(jìn)行專人監(jiān)管，檢修完成后進(jìn)行總結(jié)分析。這樣有利于積累經(jīng)驗(yàn)、加強(qiáng)管理，有效規(guī)避長(zhǎng)時(shí)間停車(chē)的風(fēng)險(xiǎn)，優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行。2021年上半年累計(jì)登記處理16次。

（3）改進(jìn)鋅粉混料桶結(jié)構(gòu)，將混料桶攪拌槳葉增大約1cm，有利于提高鋅粉攪拌力度和混料均勻性，有利于將液相中的金置換出來(lái)。改進(jìn)前后的攪拌槳葉如圖1所示。

圖1 改進(jìn)前后的攪拌槳葉（左：改進(jìn)前，右：改進(jìn)后）

（4）調(diào)整鋅粉的加入量。以前為確保貧液達(dá)標(biāo)，掛漿時(shí)鋅粉加入量為40kg左右，2020下半年開(kāi)始，掛漿時(shí)鋅粉加入量在25kg～30kg左右，確保貧液達(dá)標(biāo)的前提下盡可能減少鋅粉加入量，可減少設(shè)備及管路堵塞情況，最直觀的現(xiàn)象就是鋅粉桶下料邊沿，之前下來(lái)邊沿結(jié)厚厚的一層固化鋅粉，且一周左右鋅粉桶就結(jié)死，鋅粉桶下水不暢通要進(jìn)行清理，改進(jìn)過(guò)后，一個(gè)月左右清理一次鋅粉桶和管道，有利于提高金泥品位。金泥品位情況如下。

表2 2020和2021年金泥品位對(duì)比情況

（5）加強(qiáng)置換系統(tǒng)真空度、醋酸鉛加入量的管控，確保其余影響因素指標(biāo)正常。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著環(huán)保要求越來(lái)越高，黃金冶煉方法和工藝要求也越來(lái)越嚴(yán)格。本文分析了影響鋅粉置換的金濃度、氰化物濃度和鋅溶液等影響因素，對(duì)濕法冶煉鋅粉置換方法和置換系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，現(xiàn)場(chǎng)操作優(yōu)化應(yīng)用得出該方法可顯著提高金泥品位，提高黃金冶煉效率，為傳統(tǒng)技術(shù)提供新的處理方法和工藝。