金矿石难选冶技术现状及发展前景.doc

金矿石难选冶技术现状及发展前景 一、国内难处理金矿资源的分布状况及特点 我国难处理金矿资源比较丰富，现已探明的黄金地质储量中，约有1000吨左右属于难处理金矿资源，约占探明储量的1/4。这类资源分布广泛，在各个产金省份中均有分布。其中，贵州，云南、四川、甘肃、青海、内蒙、广西、陕西等西部省份占有较大比重，辽宁、江西、广东、湖南等省区也有较大的储量。主要的资源矿区如广西金牙金矿（30吨）、贵州烂泥沟矿区（52吨）、贵州紫木函矿区（26吨）、贵州丫他矿区（16吨），云南镇源冬瓜要矿区（10吨），甘肃舟曲坪定矿区（15吨），甘肃岷县鹿儿坝矿区（30吨），辽宁凤城（38吨），广东长坑矿区（25吨），安徽马山矿区（14吨）等。造成这些矿石难处理的原因是多方面的，矿石中金的赋存状态和矿物组成是最根本的原因，根据工艺矿物学的特点分析，国内难处理矿金矿资源大体上可分为三种主要类型。 第一种为高砷、碳、硫类型金矿石，在此类型中，含砷3以上，含碳1-2，含硫5-6，用常规氰化提金工艺，金浸出率一般为20-50，且需消耗大量的Na2CN，采用浮选工艺富集时，虽能获得较高的金精矿品位，但精矿中含砷、碳、锑等有害元素含量高，而给下一步提金工艺带来影响。 第二种为金以微细粒和显微形态包裹于脉石矿物及有害杂质中的含矿石，在此类型中，金属硫化物含量少，约为1-2，嵌布于脉石矿物晶体中的微细粒金占到20-30，采用常规氰化提金，或浮选法浮集，金回收率均很低。 第三种为金与砷、硫嵌布关系密切的金矿石，其特点是砷与硫为金的主要载体矿物，砷含量为中等，此种类型矿石采用单一氰化提金工艺金浸出提标较低，若应用浮选法富集，金也可以获得较高的回收率指标，但因含砷超标难以出售。 针对以上特征，解决国内的难处理金矿资源这一难题仍然需从以下三方面入手 第一、氰化提金之前先进行预处理，将金矿中伴生的主体矿物氧化分解，使被包裹的金解离暴露出来，同时，也将一些干扰氰化浸金的有害组分除去； 第二、通过添加某些化学物质或试剂，以抑制或消除有害组分对氰化浸金过程的干扰达到强化浸出的目的； 第三、寻找新的高效的或无毒的浸金溶剂，取代氰化物彻底解决环境污染问题。 上述三种技术措施，都应该作为我们今后难选冶技术研究和开发的主攻方向，但从国内外的技术发展趋势来看，难处理金矿石的预处理技术，将会成为今后一段时期开发应用的重要目标。 二．国内难处理金矿资源的利用规状及前景。 对于国内难处理金矿资源的开发利用，我们在过去的十年内开展了大量的研究工作，从“八五”期间的黄金行业科研计划到“九五”的国家科技攻关，加上企业和矿山的各方面投入，使难处理资源得到了一定程度的开发利用。但总体形势上并不乐观，真正从难处理的金矿资源中有效合理、安全环保地提取出的黄金占每年的总产量的比例并不高。从目前已在开发利用的方式上，大体可分成两类，一类是难处理金矿的资源矿山通过采取预处理技术或强化浸金措施实现的就地产金方式，如湖南黄金洞金矿通过采用二段氧化焙烧工艺处理高砷金精矿，甘肃岷县的鹿峰金矿，采用原矿焙烧工艺处理含砷、碳、低硫的原矿，以及乌拉嘎金矿和江西金山金矿的金精矿氰化工艺等。这部分矿山的资源利用状况是金回收率普遍不高或者对环境产生了一定程度的污染和破坏，急需从工艺技术上根本解决问题。另一类难处理金矿资源的矿山则采用浮选或其它工艺富集的方式产出难选冶的金精矿，集中销售到冶炼厂，这种方式的资源利用率还主要取决于冶炼厂的预处理工艺的技术水平。 目前国内经批准面向全国收购含金物料进行冶炼加工的定点企业共有34家，其中黄金冶炼厂22家，有色冶炼厂12家，这些冶炼企业中除烟台黄金冶炼厂、莱州黄金冶炼厂和陕西中矿生物矿业工程有限责任公司冶炼厂三家已开始采用细菌氰化预处理工艺可以处理部分含砷金精矿外，其余的冶炼企业大部分采用的仍是金精矿直接氰化工艺或焙烧––氰化工艺，这对国内目前的难处理金矿资源的“贫、细、杂”的多样性来说，受到了一定的限制。 因此，目前国内难处理金矿资源的开发利用现状是虽然难处理金矿资源所占比重较大，但开发利用程度相对较低。冶炼企业对单一含金易处理物料的需求量大，原料市场竞争激烈。而针对难处理金精矿的加工工艺的技术水平相对较低，产出的复杂金精矿销售困难，因而使难处理金矿资源的开发受到限制。这样也就造成了国内黄金工业生产的被动局面，一方面是易处理金矿资源越来越枯竭；另一方面已投入大量地勘资金而探明的难处理资源得不到开发或开发利用程度低。现在较为有利的方面是诸多冶炼企业已将注意力转向含砷、含碳、微细粒包裹型难处理含金物料的开发利用上，纷纷寻求各自的渠道和方式，力求突破工艺技术难点，抢先占领潜在市场。因而可以预见随着预处理技术的工业化推广应用，难选冶物料的产量将会越来越大，难处理金矿资源开发利用的前景也将更加广阔。 三．国外难选冶技术应用状况及发展趋势 难选冶技术的研究与开发一直被美国、南非、澳大利亚、加拿大等国所重视。目前所应用的预处理工艺基本上是由国外开发研究并率先后在工业中加以利用的。这些工艺开发应用，也使国外大部分己探明的难处理资源基本上都能得到经济合理、安全环保的开发利用。除极微细的碳质难浸金矿仍缺乏有效的处理办法外，目前，世界黄金的总产量己有1/3左右是产自于难浸金矿。 从国外对难选冶技术的研究路线和应用效果可以看出，难选冶技术的主要关键在于预氧化或预选除去碳质矿物的“劫金”性，因此所谓的难选冶技术主要即是指预处理技术。目前已经开发应用或正在研究的预处理技术有焙烧工艺、加压氧化工艺、细菌氧化工艺、化学氧化工艺、以及氯化法和含硫试剂氧化法等，从国外预处理工艺的发展趋势和应用程度分析，焙烧氧化、加压氧化工艺和细菌氧化这三种预处理工艺将会成为未来难处理金矿的基本工艺技术。 焙烧是难处理金矿石的最古老而传统的预处理方法，象早期使用的多膛炉焙烧、回转窑焙烧，马弗炉焙烧，随着技术的进步和市场的需求，近十几年来开发出的两段沸腾焙烧和原矿循环沸腾炉焙烧给这一传统工艺的工业应用带来新的生机。近十年中，世界各地新建焙烧氧化厂十多座。较为有代表性的应用矿山如美国的Jerritt Canyon和Big Spring以及南非的New Consort 等金矿。 焙烧工艺的优点是适应性相对较强，（可处理含碳质的难浸金矿），*作费用相对较低，（当含硫80以上时，很容易自然进行），并且当矿石中含铜时，可通过的浸成水浸工艺综合回收铜。该工艺的缺点是对*作参数和给料成分变化比较敏感，容易造成过烧或欠烧，欠烧时矿石中的含硫和含砷矿物分解不充分，过烧时焙砂出现局部烧使焙砂的孔隙被封闭找点粒二次包裹，从而导致金的浸出率下降。再者焙烧时会产生二氧化硫和三氧化二砷，综合回收不利时，会严重污染大气与环境。从目前来看随着环保要求越来越严格，与工艺相配套的烟气治理成本将会大幅度提高。因此，该工艺将会受到湿法预处理工艺的挑战。为了更好地解决环保要求，降低能耗，增加焙烧强度、提高浸出率，焙烧工艺的技术也得到了一定的完善和发展，最近几年国外的研究机构正在开发研究热解––氧化焙烧法，闪速焙烧法和微波焙烧法等更加有效的焙烧技术，虽然目前均还处于试验研究阶段，但像微波焙烧工艺等已显示出了良好的工业应用前景。 热压氧化法在拉美国家被认为是最有效的预处理怪为酸袖分为酸性热压氧化和碱性热压氧化两种。碱性热压氧化由于仅适用于碳酸盐含量高、硫化物含量低（＜20）的难处理金矿石，因而，相比较而言酸性热压氧化工艺的应用较为广泛。 酸性热压氧化基于在高温高压下，黄铁矿、毒砂等硫化矿物与氧发生反应，使矿物结构发生变化的机理，通过在酸性介质中的高温、高压下的的一系列反应，使被包裹的金暴露出来。达到氰化浸金的目的。1985年，美国麦克劳林提金厂首次应用酸性热压氧化预处理工艺以来，美国、加拿大、巴西和巴布新加坡等国家先后建立了近10座应用该工艺的提金厂，这些提金厂大多数为日处理1000吨以上的大型原矿热压氧化工艺。如美国的Gold Strike Getchell。文该工艺对难处理金精矿也是比较不效的，巴西的Sao Renton、希腊的Olypias、巴布亚新几内亚的Porgora和加拿大的Campbell金矿则是处理金精矿的代表。 热压氧化工艺的优点在于黄铁矿和毒砂的氧化产物都是可溶的，因此，无论金颗粒多么细都会被解离，因而金的回收率较高，许多难处理金精矿经加压浸出后，浸出率高达98以上，同时该工艺可以直接处理原矿，这对于不易于浮选富集的金矿石而言更加有效；由于采用的是湿法工艺流程，不带来烟气污染问题。缺点是设备的设计和材质要求很高；由于压力*作及设备的防腐问题会带来一定的安全危险；与生物氧化法相比，*作和维护水平的要求更高；再者，基建投资费用较高，因而普遍认为只有建设大规模处理厂，经济上才比较合理。有文献提出，日处理量应在1200吨以上。 最近，澳大利亚Dominion矿物公司提出的超细磨––低温低压氧化技术（Activex），通过超细磨矿（515μm）提高了矿物质表面活性，降低工艺的氧化温度和压力，使反应釜材质，防腐问题变小，因此，可以预见该工艺在突破设备的压力和防腐问题后，工业应用的前景将会变得更加广阔。 线菌氧化技术是继热压氧化和焙烧氧化之后又一种具有强大生命力的预处理工艺，目前应用于槽浸氧化和堆浸氧化两个方面。后者主要用于从低品位的难处理金矿中回收金。该预处理技术有BIOX法和BacTech法两种。BIOX法是南非Gencor公司，1975年开始率先研究开发的技术，从1986年首先在南非Fairview金矿建成10t/d规模的细菌氧化预处理厂以来，Gencor公司开始陆续地向国外金矿转让该项技术，并从1991年起陆续建成5座处理难选冶精矿的细菌氧化厂，分别是南非的Fairvew 40t/d，巴西的Sao Bento 150t/d 澳大利亚的Harbour Light40t/d和Wiltuna（157t/d），加纳的Ashanti960t/d，其中以加纳的Ashanti的规模目前最大，它处理的矿石是含碳质的硫化物金矿，直接氰化金浸出率仅540，细菌氧化预处理后的氰化金浸出率可提高到94以上。最近乌兹别克斯的Navoi公司也已购买了该技术，拟处理Kokpntas金矿的难处理金矿石，目前即将投产。 BacTech法是澳大利亚BacTech公司开发的技术，巴克泰克公司第一个将嗜热菌（适宜温度范围4555℃）成功地用于生产实践，在澳大利亚的Yonanmi（尤安密）金矿成功地生产了两年以上，处理能力为120t/d。 细菌氧化艺从国外的应用实践分析具有很多的优点与热压和焙烧工艺相比，基建投资较低，生产成本也较低，同时生产*作的复杂程度相对不高；砷最后生成砷酸铁化合物，比生成气体再回收利用要安全和更加环保；细菌可以有选择地氧化砷黄铁矿，当矿石中金主要与砷黄铁矿共生时，在砷黄铁矿和黄铁矿混合的矿物中，只氧化砷黄铁矿就能使金解离，不需要氧化全部硫化物。 但是，该工艺也存在一定的缺点氧化时间长，矿浆浓度低，需要大容积和搅拌槽，在酸性介层中完成氧化过程，因而需要防腐材料成外包材料；正常工作时，一般需要降温冷却，需要消耗额外的能量，最后还有一点不利之处是，如果在*作中出现一次“误*作”，细菌可能会死亡，这需要几个星期才能把细菌的生物量恢复起来。 尽管目前应用细菌氧化工艺的工厂还不多，但作为一种比较新的工艺，与其它的预处理工艺相比，已充分显示了非常好的发展前景。 除上述三种预处理工艺外，化学氧化法也曾在工业上得到过应用，曾采用闪速氯化工艺处理卡林型碳质矿石。目前，各国仍在研究开发各种更加有效，易于工业实施的预处理技术，如硝酸作为催化剂的硝酸催化氧化法，同步完成预处理和浸金过程的HMC工艺，硫酸、碳酸、氢氧化钠、氯化盐介质中电化学氧化法工艺等，各种化学氧化法在试验室研究和半工业试验研究中均获得了良好的效果，但尚需解决许多工程化的技术问题。从国外难选冶技术的发展趋势看，研究开发*作条件比较温和，反应速度快，工艺投资费用和生产费用合适，环境污染小的预处理技术是主要的发展方向。 四、国内难选冶技术的现状及发展前景 国内难选冶技术的开发研究起始于九十年代初，“八五”期间国内的科研机构针对国内陆续发现的难处理金矿资源开展了许多很有见地的试验研究工作。但大都停留在试验室所获得的成果水平上。工业上的应用几乎为空白。贵州丹寨的精矿焙烧提金厂曾进行过难处理金矿资源工业化利用的尝试，因为种种原因仅运行了几年。 较为系统的研究起始于“九五”国家科技攻关。长春黄金研究院、北京有色金属研究院等科研院所对氧化焙烧工艺，碱性热压氧化工艺和细菌氧化工艺这三大预处理工艺借助国家“九五”科技攻关计划进行了较为系统的研究，并取得了阶段性成果，为我国难处理矿资源的开发利用奠定了坚实的技术基础。 北京有色金属研究院依托湖南黄金洞金矿完成了系统的小试、中试和工业试验三个研究阶段，该项研究课题针对黄金洞金矿的高砷难处理金精矿，通过系统的试验研究重点解决了两段焙烧工艺的技术条件和参数，并完成了20t/d规模两段的焙烧––氰化工业试验。该工艺在缺氧气下脱砷，在氧化气氛下脱硫，产出疏松多孔焙砂，在试验室条件下，氰化浸出率由一段焙烧前的60-70提高到93左右。烟气中的砷以白砒形式得到回收，综合回收率达99.9，烟气中的SO2达610，符合制酸条件，采用吸收方法治理，吸收率达到90以上。工艺试验表明，采用两段焙烧工艺处理含砷金精矿，不仅提高了金的浸出率，同时综合回收了砷、硫等伴生元素。目前，该工艺生产厂正处于调试阶段，正常生产后可为国内焙烧工艺厂提供较为全面的工业参数。 除黄金洞金矿外，目前国内采用焙烧氰化工艺的冶炼厂有4座，总生产能力，达1100吨/左右，但所采用的工艺皆为一段焙烧氧化提金工艺，因而，对于含砷的复杂金矿还不能达到技术和环保要求。另外，甘肃岷县的鹿峰金矿采用原矿沸腾焙烧技术，处理含砷、锑、碳的原矿，但目前工艺的仍处于调试阶段。 就焙烧工艺在国内的应用状况来看，以氧化焙烧作为难处理金矿的预处理工艺，虽然目前应用并不普遍，由于有多家冶炼厂已采用了一段氧化焙烧工艺处理相对比较复杂的含金物料，因而具备了一定的工艺技术改造的基础。国大黄金冶炼厂目前正在与南化院和北京矿冶研究总院合作进行两段焙烧工艺的技术改造。因此，氧化焙烧预处理工艺在国内应该有较广阔的发展前景。 热压氧化工艺在国内的工业应用仍然为空白，但经过“九五”科技攻关的系统化研究，从小型试验到扩大连续性试验的大量工作中，我们获得了大量的工艺技术研究数据。为下一步的工业化应用，打下了基础。尤其在1997年至1999年期间，长春黄金研究院与核工业北京化工冶金研究院合作，针对吉林浑江金矿的难处理原矿，通过采用碱性热压氧化––釜内快速氰化提金工艺技术，有效地氧化分解了载金硫化物，使金浸出率从直接氰化的低于47提高到92以上。并且完成了800-1000kg/d的扩大性试验。该工艺研究，由于采用的是碱性热压工艺，氧化过程的温度和压力相比国外的酸性热压技术要低，因而，更加适合于我们的国情，更容易在国内推广应用。山东金翅岭金矿正在筹备建设热压氧化–––氰化提金厂。 细菌氧化工艺虽然是比较新的工艺，但在国内却是发展最迅速的工艺，它目前在国内的工业化应用程度和受青眯程度已远远地超过了前两种工艺，这完全得益于各个科研院所做的大量试验研究和探索工作，目前正在从事细菌氧化工艺研究的科研单位不低于十家，如长春黄金研究院、东北大学、吉林冶金研究院和陕西中矿生物矿业工程责任有限公司等，这些研究单位针对国内的难处理金精矿做了大量的试验研究工作。其中，长春黄金研究院已形成了较为完善的工艺研究系统，从菌种的选育、培养、驯化到1kg/d、5kg/d、100kg/d的连续试验，已基本达到了扩大性工业试验的研究规模，从而可为该工艺的工程化应用提供较为系统和详细的技术咨询与技术服务。2000年12月，他们在烟台黄金冶炼厂成功地建成了国内第一家50t/d规模的细菌氧化–––氰化炭浆工艺提金示范厂，到目前已经历了8个月的生产实践，现在该工艺流程畅通，技术指标稳定，在金精矿磨至-0.038毫米占90，氧化温度40-50℃，氧化矿浆浓度18，氧化时间6天的较较佳工艺条件下，金的氰化浸出率达到95以上，为细菌氧化工艺在国内的工业化应用开创了良好的局面。 在开发应用国内细菌氧化技术的同时，注重技术的引进与吸收也是实现该工艺工程化应用的重要途径，莱州黄金冶炼厂与澳大利亚和南非合作，全套引进国外先进的技术与设备，为该工艺的推广应用，提供了更加广阔的选择途径。 经过自主开发的研究和引进吸收的工业化实践，为我国细菌氧化工艺的推广应用奠定了技术基础，目前，更为多的矿山和企业已开始重视该工艺的应用，有的企业正在筹建工艺生产厂。从目前的发展趋势看，细菌氧化工艺在今后势必将成为难选冶技术的主流。 从国内外难选冶技术的应用和发展趋势分析，焙烧工艺、热压工艺和细菌氧化工艺将成为二十一世纪难处理金矿资源的基本预处理工艺。原因在于这三种工艺均具有氧化分解成金硫化矿物，破坏硫化矿物晶体结构使被包裹的金暴露出来以利于氯化提金的共同特性，同时，均以被工艺化应用实践所检验和具有较深的技术研究基础。但每一种工艺又都有自身的特性，环境特性和经济特性，所以，我们在选择应用一项预处理工艺时，应根据所处理的矿石物学特性，矿区地域、环保要求、经济效益等情况进行系统地综合分析，尤其对于来料加工的冶炼企业，由于含金矿金物料来源广泛，矿物种类复杂，在工艺的选择时更还要充分考虑原料的市场及工艺的合适性。只有这样，我国的难选冶技术才能走向良性的发展轨道。