硫氰酸钠在难处理金矿浸出中的应用_朱一民.pdf

收稿日期2019-12-10 基金项目国家自然科学青年基金项目 （编号 51704059） 。 作者简介朱一民 （1964） ， 女， 博士研究生导师。 硫氰酸钠在难处理金矿浸出中的应用 朱一民 1， 2 周振亚 1， 2 张凛 2 谷晓恬 1， 2 韩跃新 1， 21 （1. 东北大学资源与土木工程学院， 辽宁 沈阳110819； 2.难采选铁矿资源高效开发利用技术国家地方联合工程 研究中心， 辽宁 沈阳110819） 摘要由于传统氰化浸金方法因为环保问题被限制使用， 对于高效环保浸金药剂的研究受到越来越多的关 注。硫氰酸盐作为一种选择性强、 低毒性的浸金药剂， 众多选冶工作者对其进行了研究。以硫氰酸钠为浸金药剂， 对加拿大赫姆洛矿区金品位为 3.39 g/t 的石英脉型金矿石进行浸出处理。试验结果表明， 矿石磨至-45 μm 含量 85并在700 ℃下焙烧1 h获得焙砂， 焙砂在硫氰酸钠用量3 kg/t、 液固比4 mL/g、 浸出温度45 ℃、 过氧化氢用量0.9 mL、 pH值11.5、 浸出时间24 h的条件下进行浸出， 能得到金浸出率90.52、 浸出渣金品位0.33 g/t的指标。同时， 硫 氰酸钠作为浸金药剂时毒性远比传统氰化物要小， 因此硫氰酸钠是一种高效环保的金矿浸出药剂。 关键词环保药剂难处理金矿硫氰酸钠浸出 中图分类号TD925.7文献标志码A文章编号1001-1250 （2020） -08-091-06 DOI10.19614/ki.jsks.202008015 Application of NaSCN in Leaching Refractory Gold Ore Zhu Yimin1， 2Zhou Zhenya1， 2Zhang Lin2Gu Xiaotian1， 2Han Yuexin1， 22 （1. School of Resources and Civil Engineering， Northeastern University， Shenyang 110819， China； 2. National-local Joint Engineering Research Center of High-efficient Exploitation Technology for Refractory Iron Ore Resources， Shenyang 110819， China） AbstractThe development of traditional cyanide gold leaching is limited because of environmental protection． At the same time，the researches of new environmental protection gold leaching agents get more and more attention．As a gold ore leaching reagent， thiocyanate is slowly coming into focus of its selectivity and hypotoxicity． In this paper，NaSCN was used as gold leaching agent to treat a quartz vein gold ore from Hemlo Canada whose grade is 3．39 g/t． Experimental results show that the leaching residual with gold grade 0．38 g/t，and a gold recovery of 90．52 can obtain under the conditions of grinding fit⁃ ness of 85 passing -45 μm， roasting temperature 700 ℃，roasting time 1 h，and roasting products with NaSCN dosage of 3 kg/t，liquid-solid ratio 4 mg/L，leaching temperature of 45 ℃ for 24 h，H2O21．2 mL，pH value of 11．5． In the leaching sys⁃ tem of NaSCN，the toxic effect is lower than traditional cyanide． Therefore，NaSCN as a gold ore leaching agent is high effi⁃ ciency and low toxicity． KeywordsEnvironmental agent， Refractory gold ore， NaSCN， Leaching 黄金作为一种十分重要的矿产资源， 在国家的 经济发展中有着十分重要的作用， 各国也将其作为 战略储备资源 ［1］。目前， 世界易处理金矿越来越少， 难处理金矿已占到世界金矿总储量的60～70， 对 难处理金矿资源的合理利用已成为一个世界性难 题 ［2］。 氰化浸金是工业上最重要的提金方法， 具有生 产稳定、 操作简单、 适应性强和回收率高等特点 ［3-4］。 但是， 氰化法也存在着浸出速率慢、 选择性差和容易 受到铜等杂质离子影响的缺点， 且氰化物有剧毒， 严 重损害环境和人的身体健康 ［5-6］。而硫氰酸盐具有浸 金选择性好、 毒性低、 浸出时间短、 成本低等优点 ［7］， 近年来受到国内外选冶工作者的重视， 并做了大量 的研究。本文以硫氰酸钠为浸金药剂， 探究多个条 件因素对金的浸出率的影响规律， 并对浸出贵液的 总氰浓度进行测定， 做出环保评价。 总第 530 期 2020 年第 8 期 金属矿山 METAL MINE Series No． 530 August2020 91 ChaoXing 金属矿山2020年第8期总第530期 1试验原料 1. 1试验矿样 试验所用矿样来自于加拿大Barrick黄金公司赫 姆洛矿区， 是一种石英脉型难处理金矿。原矿的化 学多元素分析结果见表1， 原矿矿物组成结果见表2， XRD分析结果见图1。 注 Au含量的单位为g/t。 由表1可知， 原矿中主要有用元素Au的品位为 3.39 g/t， 主要有害元素C和S的含量分别为1.83和 1.62。 由图1和表2可知 原矿中主要金属矿物为黄铁 矿， 含量为2.63； 主要非金属矿物为石英、 白云母和 长石， 含量分别为81.1、 7.98和3.43。 1. 2试验药剂 试验中所用的主要药剂如表3所示。 2试验方法 每次取100 g原矿在700 ℃的马弗炉中焙烧1 h。 获得的焙砂 Au 含量 3.48、 C 含量 0.111、 S 含量 0.12。 每次称取焙砂样品 50 g， 在 300 mL的烧杯中进 行浸出试验。首先按照试验要求依次调节矿浆液固 比、 pH值等条件， 然后加入适量的氧化剂和浸金药剂， 设置好磁力搅拌器的温度和转速之后即可开始进行 搅拌浸出。浸出结束后， 将矿浆倒入布氏漏斗进行抽 滤， 收集第一次过滤所得的液体， 即为贵液， 接着用清 水洗涤滤饼3次得到浸出渣， 将浸出渣烘干、 制样、 分 析， 余下留为备样。浸出试验流程如图2。 3试验结果与讨论 3. 1预处理方法探索 由于原矿中含有机碳质物， 同时微细粒的金被 黄铁矿包裹， 这些都会对浸出过程产生不利影响。 为改善浸出效果， 在浸出前需对原矿进行预处理。 分别采用焙烧和化学氧化法对原矿进行了预处 理。焙烧预处理使用马弗炉700 ℃焙烧1 h后再进行 浸出； 化学预氧化法分别使用高锰酸钾、 亚氯酸钠和 过氧化氢等药剂50 kg/t对矿浆进行氧化， 搅拌3 h之 后过滤并用清水洗涤5次， 脱药后再进行浸出。浸出 体系pH值使用NaOH调节， 浸出试验条件为 磨矿细 度-45 μm含量95的矿样50 g， 矿浆pH值11～12， 硫 氰酸钠用量3 kg/t， 过氧化氢用量1 mL， 液固比4 mL/g， 浸出温度30 ℃， 浸出时间24 h， 试验结果见表4。 由表4可知 原矿直接浸出， 浸出效果极差， 浸出 率仅30.75； 而经过高锰酸钾、 亚氯酸钠和过氧化氢 92 ChaoXing 2020年第8期朱一民等 硫氰酸钠在难处理金矿浸出中的应用 预氧化后， 浸出率均有明显提高， 超过40； 在所有预 处理方法中， 焙烧预处理后再浸出的效果提升最明 显， 浸出率达到80.46。因此， 使用焙烧方法对原矿 进行预处理。 3. 2浸出试验 3. 2. 1硫氰酸钠用量试验 硫氰酸钠用量试验所用矿样磨矿细度为-45 μm 含量95， 使用NaOH溶液调节浸出体系pH值， 加入 过氧化氢1 mL， 液固比4 mL/g， 浸出温度30 ℃， 浸出 时间 24 h， 进行硫氰酸钠用量试验。结果如图 3 所 示。 由图 3可知， 硫氰酸钠的用量由 1 kg/t增加至 4 kg/t， 金的浸出率变化趋势为先增加后降低， 在硫氰 酸钠用量为 3 kg/t 时， 金的浸出率最高， 为 89.66。 因此， 选择硫氰酸钠用量为3 kg/t。 3. 2. 2磨矿细度试验 调节矿浆pH值至预定pH值， 在硫氰酸钠用量3 kg/t， 过氧化氢用量 1 mL， 液固比 4 mL/g， 浸出温度 30 ℃， 浸出时间 24 h， 磨矿细度-45 μm含量分别为 65、 75、 85和95条件下， 进行磨矿细度试验， 结果如图4所示。 由图4可知 磨矿细度对金的浸出率影响较大； 随着磨矿细度从-45 μm 占 65 增加到-45 μm 占 95， 金的浸出率呈现出先增加后小幅降低的趋势， 浸出渣金品位先迅速降低后缓慢升高； 在磨矿细 度-45 μm含量为 85时， 金浸出率达到最大值， 为 86.49， 浸出渣金品位达到最小值， 为0.47 g/t。故使 用硫氰酸钠浸金的最佳磨矿细度是-45 μm 含量为 85， 后续试验保持磨矿细度为-45 μm含量85。 3. 2. 3pH值试验 保持磨矿细度为-45 μm含量85， 在硫氰酸钠 用量3 kg/t， 过氧化氢用量1 mL， 液固比4 mL/g， 浸出 温度 30 ℃， 浸出时间 24 h 条件下进行 pH 值试验。 考察pH值对金的浸出率的影响， 试验结果如图5所 示。 由图5可知 pH值对金的浸出率有较大的影响； 在pH值为4～11.5的条件下， 随pH升高， 金的浸出率 显著增加， 浸出渣金品位逐渐降低； pH 值大于 11.5 时， 金的浸出率明显下降， 浸出渣金品位增加； 使用 硫氰酸钠浸金时， 最佳pH值为11.5， 此时金的浸出率 达到最大值 85.43， 浸出渣金品位达到最小值 0.51 g/t。在后续试验中保持pH值为11.5。 3. 2. 4 液固比试验 调节矿浆pH为11.5， 在磨矿细度为-45 μm含量 85， 硫氰酸钠用量3 kg/t， 过氧化氢用量1 mL， 浸出 温度 30 ℃， 浸出时间 24 h条件下进行液固比试验。 考察液固比对金的浸出率的影响， 试验结果如图6所 示。 对图6分析可知 液固比对金的浸出效果影响较 显著； 随着液固比的增加， 金的浸出率呈现先增加后 降低的趋势， 浸出渣金品位先降低后增加； 液固比4 93 ChaoXing mL/g为浸金效果最佳条件， 此时金的浸出率达到最 大值84.77， 浸出渣金品位达到最小值0.53 g/t。后 续试验保持液固比为4 mL/g。 3. 2. 5浸出温度试验 调节矿浆pH值为11.5， 保持液固比为4 mL/g， 磨 矿细度为-45 μm含量85， 硫氰酸钠用量为3 kg/t， 在过氧化氢用量1 mL， 浸出时间为24 h的条件下进 行浸出温度试验。考察浸出温度对金浸出效果的影 响， 试验结果如图7所示。 分析图7可知 浸出温度对硫氰酸钠浸金效果有 较大影响； 浸出温度由25 ℃升高至30 ℃时， 金的浸 出率快速增长， 浸出渣金品位快速下降； 浸出温度由 30 ℃升高至55 ℃的过程中， 金的浸出率缓慢增加， 增幅逐渐变小， 浸出渣金品位缓慢下降； 浸出温度为 55 ℃时浸出效果最佳， 但考虑到温度升高能耗也将 增加。综合考虑， 选择浸出温度为45 ℃， 此时金的浸 出率为86.49， 浸出渣金品位为0.47 g/t。 3. 2. 6浸出时间试验 调节矿浆pH值为11.5， 保持液固比为4 mL/g， 磨 矿细度为-45 μm含量85， 硫氰酸钠用量3 kg/t， 在 过氧化氢用量1 mL， 浸出温度45 ℃条件下进行浸出 时间试验， 考察浸出时间对浸出效果的影响， 结果如 图8所示。 由图8可知 浸出时间对硫氰酸钠体系中金的浸 出效果影响较大； 随着浸出时间的延长， 金的浸出率 先快速升高后趋于平稳， 浸出渣金品位先快速降低 后趋于平稳； 浸出时间为36 h时浸出效果最佳， 但浸 出时间延长， 单位时间处理量降低， 浸出成本升高。 考量时间成本和浸出效率， 选择24 h为后续试验的 浸出时间， 此时浸出渣中金品位及金的浸出率分别 为0.38 g/t和89.08。 3. 2. 7过氧化氢用量试验 调节矿浆pH值为11.5， 保持液固比为4 mL/g， 磨 矿细度为-45 μm含量85， 硫氰酸钠用量3 kg/t， 在 浸出温度45 ℃， 浸出时间24 h的条件下进行过氧化 氢用量试验， 考察过氧化氢用量对浸出效果的影响， 结果如图9所示。 由图9可知 过氧化氢用量对硫氰酸钠体系浸出 效果有较大的影响； 随着过氧化氢用量的增加， 金的 浸出率先显著提高后缓慢降低， 浸出渣金品位先显 著下降后缓慢增加； 当过氧化氢用量为0.9 mL时， 浸 出渣中金品位达到最小值0.33 g/t， 此时金的浸出率 达到最大值90.52。因此， 硫氰酸钠浸金体系的最 佳过氧化氢用量为0.9 mL。 3. 3焙砂性质分析 为查明焙烧预处理方法显著提高浸出率的原 因， 探究焙砂中各元素含量与矿物组成， 对焙砂进行 多元素分析、 XRD分析， 结果分别见表5、 图10。 注 Au含量的单位为g/t。 将焙砂的多元素分析与XRD分析结果与原矿对 比可知 焙砂中C与S元素含量明显降低， 同时其他 元素没有明显的变化， XRD图谱中黄铁矿的峰消失 而赤铁矿的峰出现。这说明在高温下， 原矿中的碳 质物和硫化物被氧化， 黄铁矿经过焙烧后被空气氧 金属矿山2020年第8期总第530期 94 ChaoXing 由图11、 图12可以看出， S元素的扫描图中已经 没有明显的亮斑， 说明焙砂中S元素含量降低明显， 结合 Fe元素和 O元素扫描图可以看出 Fe和 O分布 在一起， 可以得出结论 黄铁矿在经过焙烧后变成赤 铁矿。 3. 4浸出渣分析 为探究焙砂在浸出体系中的稳定性， 判断其是 否会溶出杂质离子而对浸出过程造成不利影响， 对 浸出渣进行了 XRD 和 XRF 分析， 结果如图 13、 表 6 所示。 通过对比焙砂与浸出渣的元素组成与XRD图谱 可知， 矿样的元素组成和矿物组成除了Au以外没有 变化， 说明在最优浸出条件下， 焙砂可以稳定存在， 不会因为溶蚀产生杂质离子进而影响浸金效果， 也 不会影响从贵液中回收金。 4结论 （1） 以硫氰酸钠为浸金药剂， 在药剂用量为3 kg/t、 磨矿细度-45 μm 含量 85、 pH 值 11.5、 液固比 4 mL/g、 浸出温度45 ℃、 过氧化氢用量0.9 mL、 浸出时 间24 h的条件下， 能得到金浸出率90.52、 浸出渣金 品位0.33 g/t的指标， 说明浸金药剂硫氰酸钠的浸金 化为赤铁矿。 为查明焙砂主要元素的赋存状态， 对焙砂进行 SEM和EDS检测， 结果如图11、 图12所示。 2020年第8期朱一民等 硫氰酸钠在难处理金矿浸出中的应用 95 ChaoXing 效果良好。 （2） 经过焙烧后， 原矿中碳质物和硫化矿 （主要 为黄铁矿） 被氧化， 原本被微细粒包裹的自然金被解 离， 同时解除了碳质物对金络合离子的吸附， 使金的 浸出率大大提高。 （3） 在浸出过程中， 焙砂中除Au以外的元素均能 稳定存在， 不会因为溶蚀而产生杂质离子影响金的 浸出与回收。 参 考 文 献 贾玉娟， 王晓辉， 程伟， 等．难处理金矿非氰浸金研究进展 ［J］ ． 工程科学学报， 2019， 41 （3） 307-315． Jia Yujuan， ， Wang Xiaohui， Cheng Wei， et al． Research progress on non-cyanide leaching of refractory gold ores ［J］ ．Chinese Journal of Engineering， 2019， 41 （3） 307-315． 杨玮． 复杂难处理金精矿提取及综合回收的基础研究与应用 ［D］ ．长沙 中南大学， 2011． Yang Wei． Fundamental Research and Application on Extraction and Comprehensive Recovery of Complex Refractory Gold Concen⁃ trates ［D］ ．ChangshaCentral South University， 2011． 白成庆．非氰浸金试剂的应用现状及发展 ［J］ ．矿业快报， 2008 （12） 12-17． Bai Chengqing． Application status and development of non cyanide gold leaching reagents ［J］ ．Express Ination of Mining Industry， 2008 （12） 12-17． 段胜红， 姜亚雄， 尹福兴， 等．含金多金属氧化矿非氰浸出 ［J］ ．矿 冶， 2018， 27 （6） 47-50． Duan Shenghong， Jiang Yaxiong， Yin Fuxing， et al． Experimental study of leaching by incyanide of polymetallic oxided gold ore in Yunnan province ［J］ ． Mining and Metallurgy， 2018， 27 （6） 47-50． 胡杨甲， 贺政， 赵志强， 等．非氰浸金技术发展现状及应用前 景 ［J］ ．黄金， 2018， 39 （4） 53-58． Hu Yangjia， He Zheng， Zhao Zhiqiang， et al． Development status and application prospect of non-cyanide gold leaching technology ［J］ ．Gold， 2018， 39 （4） 53-58． MG 艾尔莫尔， 黎林， 李长根．金的硫代硫酸盐浸出法评述 ［J］ ．国外金属矿选矿， 2001 （5） 2-19． Elmore M G， Li Lin， Li Changgen． Review on thiosulfate leaching of gold ［J］ ． Metallice Ore Dressing Abroad， 2001 （5） 2-19． 吴浩， 黄万抚， 邱峰， 等．硫氰酸盐浸金研究进展 ［J］ ．贵金 属， 2016， 37 （3） 72-78． Wu Hao， Huang Wanfu， Qiu Feng， et al． Review of gold leaching by thiocyanate ［J］ ．Precious Metals， 2016， 37 （3） 72-78． ［1］ ［2］ ［3］ ［4］ ［5］ ［6］ ［7］ 金属矿山2020年第8期总第530期 96 ChaoXing