碳質(zhì)難處理金礦浸出方法探析

王淑鳳　王忠酉

摘要：碳質(zhì)金礦屬于難處理金礦。如果原生礦石的有機(jī)碳含量在0.2%以上，就會(huì)對氰化提金產(chǎn)生干擾，并伴隨“劫金”問題的出現(xiàn)。目前，針對碳質(zhì)金礦的預(yù)處理方法較多，不同的處理方法有著不同的應(yīng)用優(yōu)勢和劣勢。如果選擇的預(yù)處理方法不恰當(dāng)，將有可能對金的浸出率產(chǎn)生影響。基于此，本文重點(diǎn)針對碳質(zhì)難處理金礦的浸出方法進(jìn)行詳細(xì)的分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：碳質(zhì)金礦；化學(xué)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(zhì)金礦開采力度不斷加大的情況下，部分企業(yè)將目標(biāo)集中到難處理金礦上。在二十世紀(jì)初期，人們已經(jīng)初步了解了碳質(zhì)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(zhì)物，礦石中的碳劫金是碳質(zhì)金礦處理難度較高的主要原因。在這種情況下，必須對碳質(zhì)難處理金礦的預(yù)處理方法進(jìn)行深入的研究，探索提高金浸出率的有效方法。經(jīng)過國內(nèi)外礦業(yè)領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者的多年研究，對碳質(zhì)金礦進(jìn)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(xué)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(zhì)難處理金礦預(yù)處理過程中，傳統(tǒng)焙燒法是應(yīng)用廣泛、技術(shù)成熟度較高的一種方法，主要應(yīng)用于含碳包裹型金礦的預(yù)處理，具有工藝流程簡單、操作過程便捷等優(yōu)勢。在應(yīng)用傳統(tǒng)焙燒法時(shí)，需要在650℃～750℃的高溫環(huán)境下，對金礦石進(jìn)行直接焙燒，使礦石中的碳質(zhì)物氧化不再具有吸附性。然后將碳質(zhì)物包裹的金漏出來，為氰化浸出提供便利。有效應(yīng)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(yīng)用會(huì)產(chǎn)生較大的能量消耗和資源成本。礦石中除了金、碳質(zhì)物之外，還摻雜了硫、砷等元素。如果對礦石進(jìn)行焙燒，將釋放出大量的有害氣體，對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生污染。

劉升明等人用傳統(tǒng)焙燒法對某碳質(zhì)難處理金礦進(jìn)行預(yù)處理和氰化浸出，浸出率為92.61%，與未經(jīng)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(yīng)用大幅度提高了金的浸出率，但是產(chǎn)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(jīng)在傳統(tǒng)焙燒工藝的基礎(chǔ)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(shù)。這些技術(shù)的應(yīng)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(yīng)用成本方面，也研究了浮選—氰化浸出法，即先對碎礦進(jìn)行浮選，然后再對經(jīng)過浮選的精礦進(jìn)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(zhì)金礦直接加熱處理，使礦石中的碳質(zhì)物發(fā)生氧化反應(yīng)，失去吸附能力。這是在傳統(tǒng)焙燒法的基礎(chǔ)上改進(jìn)而成的工藝技術(shù)，具有加熱速度快、加熱均勻、能耗可控、對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生污染少等優(yōu)勢。早在二十世紀(jì)七十年代，微波焙燒法就已經(jīng)開始在難處理金礦的預(yù)處理中應(yīng)用。EMR公司利用這一技術(shù)對某含碳金礦進(jìn)行預(yù)處理，發(fā)現(xiàn)當(dāng)每噸礦石焙燒產(chǎn)生的能耗為15kW·h時(shí)，浸出率在95%以上。另外，有研究成果認(rèn)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(jīng)將微波焙燒法應(yīng)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(shù)的應(yīng)用也存在著能量利用效率低的問題，如果進(jìn)行處理和解決，將會(huì)得到更為廣泛的應(yīng)用。

Nanthakumar 等利用微波焙燒法對某低品位碳質(zhì)金礦進(jìn)行預(yù)處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)功率控制在700W時(shí)，礦石中的碳質(zhì)物含量將會(huì)減少60%以上，且硫元素也會(huì)被氧化。魏明安等人利用微波焙燒法對江西某碳質(zhì)金礦進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)碳的脫除率竟然高至98.17%，同時(shí)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(jìn)行攪拌、不制粒，只需要耗時(shí)2～5min即可。需要注意的是，在實(shí)際的反應(yīng)過程中，溫度控制的難度較大。如果不能嚴(yán)格控制溫度指標(biāo)，最終的處理效果也會(huì)受到影響。促進(jìn)微波焙燒法的應(yīng)用與發(fā)展，還需嚴(yán)格控制反應(yīng)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(yù)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(yīng)用過程中，是一項(xiàng)創(chuàng)新，是未來一段時(shí)間內(nèi)微波焙燒法的研究重點(diǎn)。

（三）化學(xué)氧化法

在工業(yè)領(lǐng)域中，通常將強(qiáng)氧化劑與碳質(zhì)物混合，使碳質(zhì)物鈍化，并逐漸喪失其應(yīng)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(yīng)，形成具有較強(qiáng)氧化性能的次氯酸。然后利用次氯酸與硫化礦的氧化反應(yīng)，使礦石中的碳質(zhì)物鈍化。在碳質(zhì)物鈍化的過程中，碳質(zhì)物表面也會(huì)出現(xiàn)羰基結(jié)構(gòu)的有機(jī)物薄層，降低劫金問題的出現(xiàn)概率。一般情況下，常用的強(qiáng)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(shù)的應(yīng)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(shí)際利用率。中南大學(xué)在冬天利用強(qiáng)氧化劑次氯酸鈉溶液對碳質(zhì)金礦進(jìn)行預(yù)處理，待到氣候變暖時(shí)再進(jìn)行氰化浸出，嘗試在提高金的浸出率的同時(shí)，降低相應(yīng)的工藝成本。通過研究，明確了溫度差異對碳質(zhì)難處理金礦浸出率的影響，為未來碳質(zhì)金礦的進(jìn)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(yīng)用要在中性環(huán)境或者弱堿性環(huán)境中，通常應(yīng)用于含較高碳酸鹽礦物碳質(zhì)金礦的處理。方兆珩以貴州某碳質(zhì)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(xué)氧化法對碳質(zhì)金礦預(yù)處理，金的氰化浸出率提高至90%。

礦漿電化學(xué)氧化法是一種化學(xué)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(zhì)金礦氧化處理。經(jīng)過電化學(xué)氧化處理后的碳質(zhì)金礦，將金的氰化浸出率提高至80%～86%，這種化學(xué)氧化法在電解過程中形成的HClO濃度并不高，所以針對碳質(zhì)金礦的氧化處理時(shí)間更長。

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

熱壓氧化還原法的應(yīng)用，將碳質(zhì)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(qiáng)氧化作用，對碳質(zhì)物進(jìn)行氧化處理或者鈍化處理，以達(dá)到提高金的氰化浸出率的目的。結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果，發(fā)現(xiàn)對含碳3.2%的金精礦氧化還原處理，將實(shí)驗(yàn)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(xì)菌氧化法，主要是將浸礦細(xì)菌及其代謝物粘附到碳質(zhì)物表面，借助浸礦細(xì)菌及其代謝物的特性，使碳質(zhì)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(yù)處理方法相比，生物氧化法的應(yīng)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(jīng)有很多國內(nèi)外礦山企業(yè)對碳質(zhì)金礦細(xì)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(xì)菌氧化法的應(yīng)用，雖然能夠?qū)τ袡C(jī)碳有效的分解，但是面對無機(jī)碳時(shí)，只能對其進(jìn)行鈍化處理。利用白腐菌對某碳質(zhì)金礦預(yù)處理，可以將金的浸出率控制到80%以上。

早在二十世紀(jì)八十年代，生物氧化法開始應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域中。1986年，南非費(fèi)爾尤金礦山細(xì)菌處理廠正式投入運(yùn)行時(shí)，就將細(xì)菌氧化處理法應(yīng)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(shù)，將金的浸出率在原先基礎(chǔ)上提高13%，將生產(chǎn)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(zhì)金礦處理，由于碳質(zhì)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(yù)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(zhì)金礦處理，破壞含碳基質(zhì)，將金的浸出率控制到94.7%。Amankwah 等人選擇兩段細(xì)菌，對碳質(zhì)金礦進(jìn)行預(yù)處理。第一段使用礦質(zhì)化能營養(yǎng)細(xì)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(zhì)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(zhì)的去除創(chuàng)造有利條件。當(dāng)實(shí)驗(yàn)溫度為23℃ ，礦漿濃度為20%，經(jīng)過細(xì)菌處理14d后，碳基質(zhì)的去除率提高59.4%。當(dāng)?shù)V漿濃度為5%，經(jīng)過細(xì)菌處理14d后，碳基質(zhì)的去除率提高到76%。當(dāng)實(shí)驗(yàn)溫度提高至45℃時(shí)，碳基質(zhì)的去除率提高到85%。與此同時(shí)，由于此次實(shí)驗(yàn)使用的是分批體系，研究人員預(yù)測，如果使用連續(xù)體系，縮短停留時(shí)間，碳基質(zhì)的去除率將會(huì)進(jìn)一步提高，對經(jīng)過兩段處理的碳質(zhì)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(yīng)用對生態(tài)環(huán)境友好，不會(huì)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(gè)操作過程非常安全、簡便、潔凈。但是，這一方法的應(yīng)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(zhì)物表面處理，使碳質(zhì)物表面形成靜電斥力，以達(dá)到抑制碳質(zhì)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(zhì)劫金現(xiàn)象的發(fā)生概率會(huì)明顯降低。1970年，加拿大最早將煤油作為抑制劑應(yīng)用到石墨型碳質(zhì)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(zhì)物的吸附能力，并降低劫金現(xiàn)象的出現(xiàn)概率，提高碳質(zhì)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(yīng)用過程中會(huì)對周圍的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)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(zhì)物在短時(shí)間內(nèi)喪失吸附能力，還可以直接從碳質(zhì)物中完成金的置換，金的浸出率在原來基礎(chǔ)上提高25%。與此同時(shí)，試驗(yàn)結(jié)果標(biāo)明碳質(zhì)物對經(jīng)氰絡(luò)合物的吸附是可逆的，抑制劑的吸附性越強(qiáng)，越能夠從碳質(zhì)物中將金氰絡(luò)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(jié)合在一起的提金方法。在碳氯浸出法的應(yīng)用過程中，氯源主要發(fā)揮兩種作用：氧化作用和絡(luò)合浸金作用。氯氣會(huì)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(huì)選擇先氯化處理，再加入活性炭。這樣既能夠?qū)ΦV石中的原生有機(jī)碳鈍化處理，又不會(huì)對活性炭的活性產(chǎn)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(zhì)物和硫化物的氧化處理與金的浸出、金的回收實(shí)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(jī)碳就會(huì)被活化，并將金吸附到碳質(zhì)物上。在應(yīng)用碳氯法時(shí)，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(huì)以單質(zhì)的形式吸附到碳上，由此明確解吸難度可能高于標(biāo)準(zhǔn)Zadra法。另外，在碳氯浸過程中，雖然活性碳的活性并不會(huì)完全消失，但是其活性卻會(huì)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(jié)語

在碳質(zhì)難處理金礦中，大多有活性碳質(zhì)物和有機(jī)酸，這些物質(zhì)的存在，會(huì)對氰化提金產(chǎn)生干擾，降低金的浸出率。必須要根據(jù)實(shí)際情況，對物質(zhì)進(jìn)行妥善的處理，不同的浸出方法有著不同的應(yīng)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(zhì)的干擾，提高金的浸出率。

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