高銅載金炭過硫酸鹽法脫銅試驗研究

陳淑萍

（紫金礦業(yè)集團股份有限公司 低品位難處理黃金資源綜合利用國家重點試驗室，福建 上杭 364200）

目前，對銅金品位較低的含銅氧化或半氧化金礦石，大多采用堆浸技術(shù)回收金。但對于堆浸工藝，若礦石中銅含量較高，則銅在氰化浸金過程中會消耗大量氰化物且形成銅氰絡(luò)離子，使活性炭中銅含量升高，金吸附性能下降，而且載金炭中金的解吸較為困難，金回收成本增加。目前，高銅載金炭脫銅方法有氰化法［1－2］、氨浸法［3］、酸法［4－5］等。但氰化法、氨浸法都存在操作環(huán)境差、生產(chǎn)安全管理和操作要求嚴(yán)格，酸法存在稀酸腐蝕設(shè)備嚴(yán)重的問題，為此，試驗研究了采用過硫酸鹽法從高銅載金炭中脫銅，為低品位金礦資源的開發(fā)利用提供一種可供選擇的方法。

1 試驗部分

1．1 試驗原料、試劑及儀器

試驗原料：試驗所用高銅載金炭取自紫金礦業(yè)紫金山金銅礦，其中金、銅、鈣質(zhì)量分數(shù)分別為4．17mg／g、57．5kg／t、6．40kg／t。

試驗試劑：過硫酸鹽（分析純），ZJ988萃取劑（工業(yè)級），稀釋劑磺化煤油（工業(yè)級），蒸餾水、硫酸（分析純）。

試驗儀器：電子分析天平，酸度計（PAH－3C），恒溫振蕩器（SHZ－82）等。

1．2 試驗方法

1．2．1 高銅載金炭脫銅

量取一定體積蒸餾水于燒杯中，然后依次加入一定量脫銅劑，攪拌均勻。將一定質(zhì)量高銅載金炭緩慢加入到盛有脫銅劑的燒杯中，將燒杯放入設(shè)定溫度的振蕩器中，開始振蕩，到達反應(yīng)所需時間后停止振蕩，過濾、洗滌，定容后的溶液測定金、銅、鈣質(zhì)量濃度，脫銅炭測定金、銅、鈣質(zhì)量分數(shù)。

1．2．2 脫銅液中銅的萃取、反萃取

銅的萃取在分液漏斗中進行。將含銅料液與有機相混合，振蕩一定時間后靜置分相，水相、油相分別分析；負載有機相用稀硫酸溶液反萃取，振蕩一定時間后靜置分相，水相、油相分別送分析。

2 試驗結(jié)果及討論

2．1 脫銅試劑的選擇

選擇鹽類脫銅劑的一個重要原則是使載金炭中的一價銅轉(zhuǎn)化為二價銅。過硫酸鹽、重鉻酸鈉、FeC13·6H2O、Fe2（SO4）3、NaClO等在一定條件下均可將Cu（Ⅰ）氧化為Cu（Ⅱ）并將其轉(zhuǎn)入溶液，但FeC13、Fe2（SO4）3氧化浸出后，還原產(chǎn)物二價鐵進入溶液會影響后續(xù)工序，而NaClO不易儲存，含重鉻酸鈉的廢水處理要求嚴(yán)格，所以都不宜大量使用。過硫酸鹽在熱、光、過渡金屬催化等條件下激活可產(chǎn)生強氧化性的硫酸根自由基二價硫酸根［6］，易與銅離子結(jié)合，因此，過硫酸鹽是較為合適的氧化脫銅劑。

2．2 過硫酸鹽脫銅機制

過硫酸鹽的催化氧化反應(yīng)如下：

2．3 過硫酸鹽脫銅優(yōu)化試驗

采用正交試驗法進行脫銅試驗，用相應(yīng)方法對試驗結(jié)果進行分析。

正交試驗：試驗采用5因素4水平正交設(shè)計，主要考察脫銅時間、溫度、過硫酸銨用量、液炭體積質(zhì)量比、振蕩強度對脫銅率的影響，同時也考察載金炭中鈣的脫除指標(biāo)。正交試驗因素水平及試驗結(jié)果見表1。

表1 正交試驗因素水平及試驗結(jié)果

由表1看出：脫銅率最高的是4號試驗，為89．13%；最低的是1號試驗，為18．45%。R值分析結(jié)果表明，影響脫銅率的因素效應(yīng)大小依次為液炭體積質(zhì)量比＞過硫酸銨質(zhì)量濃度＞溫度＞振蕩強度＞時間，說明液炭體積質(zhì)量比和振蕩強度對脫銅率影響較大。最佳條件為：液炭體積質(zhì)量比9∶1，振蕩強度160次／min，過硫酸銨質(zhì)量濃度40g／L，溫度25℃，反應(yīng)時間6h。

同時，由表1看出，過硫酸鹽法對鈣的脫除率不是很高，最高只有63%。直接選優(yōu)水平組合以脫銅為主，在最佳條件下進行綜合驗證試驗，結(jié)果見表2。

表2 過硫酸鹽脫銅綜合條件試驗結(jié)果

由表2看出：采用過硫酸鹽脫銅，最佳條件下，銅脫除率在89%以上，金損失率很低，較好地實現(xiàn)了載金炭中銅與金的有效分離；鈣脫除率50%左右，少量鈣的存在對金回收率的影響不是很大。鹽法脫銅比酸浸脫銅、氨浸脫銅及氰化脫銅對環(huán)境更友好。

2．4 脫銅液循環(huán)利用及回收銅

2．4．1 脫銅液循環(huán)利用

為了減少脫銅溶液處理量，降低生產(chǎn)成本，將脫銅液按最佳脫銅條件進行多次循環(huán)利用，考察脫銅液中銅的富集情況及對載金炭的脫銅率。試驗條件：液炭體積質(zhì)量比9∶1，反應(yīng)時間6h，過硫酸鹽質(zhì)量濃度40g／L。試驗結(jié)果見表3。可以看出，隨循環(huán)次數(shù)增加，載金炭脫銅率逐步降低。脫銅液的循環(huán)利用可減少溶液處理量，但脫銅液循環(huán)1次后需要開路處理。

表3 脫銅液循環(huán)利用試驗結(jié)果

2．4．2 從脫銅液中回收銅

對過硫酸鹽法脫銅溶液及脫銅炭洗滌液的混合溶液，采用溶劑萃取法回收銅。脫銅液pH＝1．78，主要成分見表4。

表4 脫銅液主要成分分析結(jié)果 g／L

為了簡化操作，采用一級萃取、一級反萃取連續(xù)循環(huán)萃取銅。

萃取條件：脫銅溶液pH＝1．78，銅質(zhì)量濃度4．36g／L，萃取相比Vo／Va＝1．5／1，有機相組成15%ZJ988＋85%煤油，混合時間3min。

反萃取條件：反萃取相比Vo／Va＝1／1，硫酸質(zhì)量濃度200g／L，混合時間3min。反萃取后的空載有機相返回萃取。

試驗結(jié)果見表5。

表5 萃取—反萃取銅的試驗結(jié)果

由表5看出，采用一級萃取、一級反萃取連續(xù)循環(huán)試驗，銅反萃取率達92．99%，萃取率為97．71%，試驗指標(biāo)較好。若利用常規(guī)兩級逆流萃取、一級反萃取工藝，銅的萃取指標(biāo)會更好。

3 結(jié)論

采用過硫酸鹽法從載金活性炭上脫銅，在液炭體積質(zhì)量比9∶1、反應(yīng)時間6h、溫度25℃、過硫酸鹽質(zhì)量濃度40g／L、振蕩強度160次／min條件下，脫銅率達89%以上，而金幾乎不被浸出，較好地實現(xiàn)了銅與金的分離，同時也脫除了部分鈣。脫銅溶液中的銅可采用萃取—電積工藝加以回收，實現(xiàn)資源綜合利用。該方法特別適用于銅金礦山已有的銅濕法處理工藝，能因地制宜，無需另外投資，具有較好的經(jīng)濟效益。鹽法脫銅工藝流程短，藥劑用量少，處理時間短，銅脫除率高，環(huán)境友好，具有較好的應(yīng)用前景。

［1］陳淑萍，伍贈玲．高銅載金炭脫銅試驗研究［J］．黃金，2011，32（1）：47－49．

［2］潘志兵，田喜林，白雪飛．高銅載金炭氰化脫銅［J］．礦產(chǎn)綜合利用，1999（4）：10－12．

［3］潘志兵，田喜林．高銅載金炭氨浸脫銅的研究［J］．黃金，1999，20（11）：41－42．

［4］熊明．高銅載金炭酸浸脫銅研究［J］．黃金，2012，21（12）：43－44．．

［5］陳淑萍，伍贈玲，藍碧波，等．高銅載金炭酸法催化氧化脫銅技術(shù)研究［J］．黃金科學(xué)技術(shù)，2013，21（5）：99－102．

［6］楊世迎，陳友媛，胥慧真，等．過硫酸鹽活化高級氧化新技術(shù)［J］．化學(xué)進展，2008，20（9）：1433－1436．

［7］Ibrado A S，F(xiàn)uerstenau D W，錢定福．銀銅汞鎘和鋅的氰化絡(luò)合物在活性碳上的吸附作用［J］．礦產(chǎn)保護與利用，1990（1）：39－44．

［8］任春玉．過氧化氫法凈化含氰廢水工藝初步探討［J］．黃金，1992，13（10）：37－40．