王淑鳳　王忠酉

摘要：碳質金礦屬于難處理金礦。如果原生礦石的有機碳含量在0.2%以上，就會對氰化提金產生干擾，并伴隨“劫金”問題的出現(xiàn)。目前，針對碳質金礦的預處理方法較多，不同的處理方法有著不同的應用優(yōu)勢和劣勢。如果選擇的預處理方法不恰當，將有可能對金的浸出率產生影響?；诖?，本文重點針對碳質難處理金礦的浸出方法進行詳細的分析，以供參考。

關鍵詞：碳質金礦；化學氧化；浸出率

DOI：10.12433/zgkjtz.20232137

我國金礦資源非常豐富。但是，在優(yōu)質金礦開采力度不斷加大的情況下，部分企業(yè)將目標集中到難處理金礦上。在二十世紀初期，人們已經初步了解了碳質對金浸出的干擾，但是，絕大多數(shù)金礦中存在著較多的碳質物，礦石中的碳劫金是碳質金礦處理難度較高的主要原因。在這種情況下，必須對碳質難處理金礦的預處理方法進行深入的研究，探索提高金浸出率的有效方法。經過國內外礦業(yè)領域專家學者的多年研究，對碳質金礦進行妥善處理，提高金浸出率的方法主要分為兩類：一類是氰化法；另一類是非氰化法。其中，針對氰化法的研究，主要聚焦在以下五種方法：傳統(tǒng)焙燒法、微波焙燒法、化學氧化法、生物氧化法和覆蓋抑制法。針對非氰化法的研究，主要集中在碳氯浸出法上。

一、氰化法

（一）傳統(tǒng)焙燒法

在碳質難處理金礦預處理過程中，傳統(tǒng)焙燒法是應用廣泛、技術成熟度較高的一種方法，主要應用于含碳包裹型金礦的預處理，具有工藝流程簡單、操作過程便捷等優(yōu)勢。在應用傳統(tǒng)焙燒法時，需要在650℃～750℃的高溫環(huán)境下，對金礦石進行直接焙燒，使礦石中的碳質物氧化不再具有吸附性。然后將碳質物包裹的金漏出來，為氰化浸出提供便利。有效應用傳統(tǒng)焙燒法，可以明顯提高金的浸出率。但是，這種工藝方法的應用會產生較大的能量消耗和資源成本。礦石中除了金、碳質物之外，還摻雜了硫、砷等元素。如果對礦石進行焙燒，將釋放出大量的有害氣體，對生態(tài)環(huán)境產生污染。

劉升明等人用傳統(tǒng)焙燒法對某碳質難處理金礦進行預處理和氰化浸出，浸出率為92.61%，與未經過處理的金浸出率33.63%相比，存在明顯差異。雖然傳統(tǒng)焙燒法的應用大幅度提高了金的浸出率，但是產生的高昂成本和生態(tài)污染問題限制了其發(fā)展。近幾年，隨著焙燒工藝的發(fā)展，已經在傳統(tǒng)焙燒工藝的基礎上延伸出了富氧焙燒工藝、固化焙燒工藝等多種新型工藝技術。這些技術的應用將有害氣體對生態(tài)環(huán)境的污染降到最低。在降低傳統(tǒng)焙燒工藝的應用成本方面，也研究了浮選—氰化浸出法，即先對碎礦進行浮選，然后再對經過浮選的精礦進行焙燒。

（二）微波焙燒法

微波焙燒法是利用波長在1mm～100cm的電磁波，對碳質金礦直接加熱處理，使礦石中的碳質物發(fā)生氧化反應，失去吸附能力。這是在傳統(tǒng)焙燒法的基礎上改進而成的工藝技術，具有加熱速度快、加熱均勻、能耗可控、對生態(tài)環(huán)境產生污染少等優(yōu)勢。早在二十世紀七十年代，微波焙燒法就已經開始在難處理金礦的預處理中應用。EMR公司利用這一技術對某含碳金礦進行預處理，發(fā)現(xiàn)當每噸礦石焙燒產生的能耗為15kW·h時，浸出率在95%以上。另外，有研究成果認為，微波本身就具有選擇性加熱特性，在加熱過程中不用考慮有害氣體的釋放。目前，貴州、四川等地的金礦企業(yè)已經將微波焙燒法應用浮選的脫碳過程中，獲得了較好的效果。需要注意的是，這一技術的應用也存在著能量利用效率低的問題，如果進行處理和解決，將會得到更為廣泛的應用。

Nanthakumar 等利用微波焙燒法對某低品位碳質金礦進行預處理，結果發(fā)現(xiàn)當功率控制在700W時，礦石中的碳質物含量將會減少60%以上，且硫元素也會被氧化。魏明安等人利用微波焙燒法對江西某碳質金礦進行處理，發(fā)現(xiàn)碳的脫除率竟然高至98.17%，同時金的浸出率超過90%，就連現(xiàn)場金精礦氰化渣的浸出率也在84%以上。如果不對物料進行攪拌、不制粒，只需要耗時2～5min即可。需要注意的是，在實際的反應過程中，溫度控制的難度較大。如果不能嚴格控制溫度指標，最終的處理效果也會受到影響。促進微波焙燒法的應用與發(fā)展，還需嚴格控制反應過程中的溫度。貴州某高硫高碳金礦，如果采用常規(guī)的浸出方法，金的浸出率幾乎為0。而使用微波焙燒法處理，則可以將金的浸出率提高至86.53%。蔡創(chuàng)開等人在對黔南某碳質金礦處理過程中，使用直接氰化法，最終金的浸出率不足17.26%。將R物質加入到金礦，并采取微波焙燒法處理，金的浸出率可以提高至81.22%，R物質屬于添加劑，主要作用是吸收微波，輔助微博加熱。完成礦石的預處理后，與礦物分離，并得到合理的回收。將添加劑放到微波焙燒法的應用過程中，是一項創(chuàng)新，是未來一段時間內微波焙燒法的研究重點。

（三）化學氧化法

在工業(yè)領域中，通常將強氧化劑與碳質物混合，使碳質物鈍化，并逐漸喪失其應有的吸附能力，這種方法叫作氯化法或水氯法。具體操作步驟為：先將氯氣通入礦漿，與水發(fā)生反應，形成具有較強氧化性能的次氯酸。然后利用次氯酸與硫化礦的氧化反應，使礦石中的碳質物鈍化。在碳質物鈍化的過程中，碳質物表面也會出現(xiàn)羰基結構的有機物薄層，降低劫金問題的出現(xiàn)概率。一般情況下，常用的強氧化劑主要由以下四種：高錳酸鉀、臭氧、過氧化氫、次氯酸鹽。

與傳統(tǒng)的處理工藝相比，閃速氯化技術的應用，不僅將傳統(tǒng)33%金的浸出率提高到84%，還明顯提高了氯氣的實際利用率。中南大學在冬天利用強氧化劑次氯酸鈉溶液對碳質金礦進行預處理，待到氣候變暖時再進行氰化浸出，嘗試在提高金的浸出率的同時，降低相應的工藝成本。通過研究，明確了溫度差異對碳質難處理金礦浸出率的影響，為未來碳質金礦的進一步發(fā)展提供了全新的發(fā)展思路。

次氯酸鹽氧化法是一種發(fā)展相對成熟的水溶液氯化法，這種方法應用要在中性環(huán)境或者弱堿性環(huán)境中，通常應用于含較高碳酸鹽礦物碳質金礦的處理。方兆珩以貴州某碳質金礦為研究對象，發(fā)現(xiàn)如果直接采用氯化提金法，采用全泥浸出，氰化浸出率僅有16%，而利用化學氧化法對碳質金礦預處理，金的氰化浸出率提高至90%。

礦漿電化學氧化法是一種化學氧化法，先對氯化物電解處理，形成次氯酸鹽，然后利用次氯酸鹽，對碳質金礦氧化處理。經過電化學氧化處理后的碳質金礦，將金的氰化浸出率提高至80%～86%，這種化學氧化法在電解過程中形成的HClO濃度并不高，所以針對碳質金礦的氧化處理時間更長。

FeCl3氯化法是借助氯的強絡合能力和三價鐵的強氧化性，對碳質金礦預處理，常用于以下兩種金礦的預處理：高硫碳質金礦、含銅難處理金礦。張德海在對東北寨難浸金礦進行提金研究時，發(fā)現(xiàn)硝酸預處理—氰化工藝的應用，可以將金的浸出率提高至95.80%。

熱壓氧化還原法的應用，將碳質物對金的氰化浸出率的影響控制到最低。例如，在高溫環(huán)境中，借助硝酸的強氧化作用，對碳質物進行氧化處理或者鈍化處理，以達到提高金的氰化浸出率的目的。結合國內外相關實驗研究結果，發(fā)現(xiàn)對含碳3.2%的金精礦氧化還原處理，將實驗溫度控制在180℃～200℃ ，將氧分壓控制在0.35～0.70MPa，金的氰化浸出率提高至96%～99%。

（四）生物氧化法

生物氧化法，又叫細菌氧化法，主要是將浸礦細菌及其代謝物粘附到碳質物表面，借助浸礦細菌及其代謝物的特性，使碳質物鈍化，并喪失吸附能力，可以有效避免劫金問題，使金的氰化浸出率得到明顯提高。與其他預處理方法相比，生物氧化法的應用具有投入成本低、工藝流程簡單、對生態(tài)環(huán)境污染小、保證金的浸出率等優(yōu)勢。目前，已經有很多國內外礦山企業(yè)對碳質金礦細菌氧化處理，利用氰化浸出工藝，提高金的回收量。需要注意的是，細菌氧化法的應用，雖然能夠對有機碳有效的分解，但是面對無機碳時，只能對其進行鈍化處理。利用白腐菌對某碳質金礦預處理，可以將金的浸出率控制到80%以上。

早在二十世紀八十年代，生物氧化法開始應用到工業(yè)領域中。1986年，南非費爾尤金礦山細菌處理廠正式投入運行時，就將細菌氧化處理法應用到難處理金礦的處理中。澳大利亞的Wilun礦山直接使用微生物氧化處理技術，將金的浸出率在原先基礎上提高13%，將生產成本降低10%，投入成本節(jié)省20%。陳勃偉等人對某高劫金難處理碳質金礦處理，由于碳質金礦的劫金指數(shù)約2.52g/t，劫金能力為105.93g/t，決定使用生物氧化法預處理，最終金的浸出率提高至82.77%。R·K·阿曼克瓦赫等人，利用多毛鏈霉菌對碳質金礦處理，破壞含碳基質，將金的浸出率控制到94.7%。Amankwah 等人選擇兩段細菌，對碳質金礦進行預處理。第一段使用礦質化能營養(yǎng)細菌，對硫化物過氧化和破壞，第二段使用多毛鏈霉菌對含碳基質分解。最終發(fā)現(xiàn)，對礦漿濃度降低、提高對礦漿溫度，可以為碳基質的去除創(chuàng)造有利條件。當實驗溫度為23℃ ，礦漿濃度為20%，經過細菌處理14d后，碳基質的去除率提高59.4%。當?shù)V漿濃度為5%，經過細菌處理14d后，碳基質的去除率提高到76%。當實驗溫度提高至45℃時，碳基質的去除率提高到85%。與此同時，由于此次實驗使用的是分批體系，研究人員預測，如果使用連續(xù)體系，縮短停留時間，碳基質的去除率將會進一步提高，對經過兩段處理的碳質金礦提金，發(fā)現(xiàn)金的氰化浸出率提高到94.7%。

與其他方法相比，生物氧化法的應用對生態(tài)環(huán)境友好，不會在浸出過程中釋放出SO2和As2O3等有害氣體，無須投入較高的成本，整個操作過程非常安全、簡便、潔凈。但是，這一方法的應用也存在明顯劣勢，即氧化速度過慢，對于礦漿濃度、酸堿度和溫度要求較高。

（五）覆蓋抑制法

覆蓋抑制法指的是利用抑制劑對碳質物表面處理，使碳質物表面形成靜電斥力，以達到抑制碳質物吸附能力，避免劫金現(xiàn)象出現(xiàn)。一開始，人們只是發(fā)現(xiàn)加入適量，碳基質劫金現(xiàn)象的發(fā)生概率會明顯降低。1970年，加拿大最早將煤油作為抑制劑應用到石墨型碳質金礦的處理中，后來又發(fā)現(xiàn)水楊酸、多羥基芳烴衍生物等也能夠抑制碳質物的吸附能力，并降低劫金現(xiàn)象的出現(xiàn)概率，提高碳質金礦中金的浸出率。

王槐山等人將煤油作為抑制劑，明顯提高了金的浸出率。需要注意的是，煤油無法與水相融，且應用過程中會對周圍的生態(tài)環(huán)境產生嚴重的污染。但是，其研制出來的WGY新型抑制劑，不僅能夠讓碳質物在短時間內喪失吸附能力，還可以直接從碳質物中完成金的置換，金的浸出率在原來基礎上提高25%。與此同時，試驗結果標明碳質物對經氰絡合物的吸附是可逆的，抑制劑的吸附性越強，越能夠從碳質物中將金氰絡合物置換出來。

二、非氰化法

碳氯浸出法，是將浸出工藝與碳吸附工藝結合在一起的提金方法。在碳氯浸出法的應用過程中，氯源主要發(fā)揮兩種作用：氧化作用和絡合浸金作用。氯氣會對活性炭氧化或鈍化處理，雖然碳氯浸過程形式較多但是工作人員會選擇先氯化處理，再加入活性炭。這樣既能夠對礦石中的原生有機碳鈍化處理，又不會對活性炭的活性產生影響，還可以保證金的浸出率，并使金吸附到活性炭上。碳質物和硫化物的氧化處理與金的浸出、金的回收實現(xiàn)同步。如果沒有活性炭，在ClO-濃度下降之后，礦石中的有機碳就會被活化，并將金吸附到碳質物上。在應用碳氯法時，需要將NaClO3的濃度控制到水溶液氯化法以上。吳敏杰等人針對載金炭電鏡分析，發(fā)現(xiàn)碳氯浸出環(huán)境中，金會以單質的形式吸附到碳上，由此明確解吸難度可能高于標準Zadra法。另外，在碳氯浸過程中，雖然活性碳的活性并不會完全消失，但是其活性卻會受到一定的抑制，其對于金的吸附能力無法充分發(fā)揮。

三、結語

在碳質難處理金礦中，大多有活性碳質物和有機酸，這些物質的存在，會對氰化提金產生干擾，降低金的浸出率。必須要根據(jù)實際情況，對物質進行妥善的處理，不同的浸出方法有著不同的應用優(yōu)勢與劣勢，只有選擇合適的浸出方法，才能夠降低各種物質的干擾，提高金的浸出率。

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