江西有色金属  1989, Vol. 3 Issue (4): 25-28
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黄金选冶技术综述[PDF全文]
钱鑫 , 朱申红     
摘要:近年来黄金选矿及提取技术发展很快,老方法不断革新,新方法不断涌现,本文着重介绍重选、混汞、浮选、氰化、堆浸、硫脲浸出、炭浆法等技术现状和应用前景。
关键词混汞    氰化    硫脲浸出    炭浆法    

黄金性质优良,具有多种重要用途,除作为货币储备和国际贸易支付手段外,还用于首饰、镶牙、陶瓷、金笔等生产方面。由于料学技术的发展,黄金的消费已逐渐转向现代工业部门,它越来越广泛地用于电子、宇航、仪表、人造纤维、化工和国防等工业部门,在国民经济发展中具有十分重要的地位。近年来,国际市场上黄金价格的上涨,大大促进了黄金生产的发展。1985年,世界黄金产量为5320万盎司,1986年为5530万盎司,1987年为5920万盎司。南非黄金产量居世界第一位,约占世界产量的40%多。

近年来,黄金选冶技术水平提高很快,常规的选矿方法为:重选、混汞、浮选、氰化等在技术上得到了改进,仍是黄金选矿的重要手段。而新的选冶技术不断涌现,对于细、贫、杂的金的提取开辟了美好的前景。本文根据国内外黄金选治技术的现状与进展对黄金选冶生产技术综述如下。

一、 重选

重选是国内外黄金选矿厂广泛应用的方法,主要用来回收粗颗粒单体金,在砂金选别中占有重要地位。主要设备有溜槽、跳汰、摇床等。在脉金选矿厂,在磨矿回路中常用跳汰机、摇床和水力捕集器等预先选出单体金,达到早收多收金的目的。

在黄金产量居世界之首的南非,三分之二的黄金矿山采用了重选,除常规重选设备外,还研制出一些新型的重选设备。如:赖克特圆锥选矿机、约翰逊圆筒选矿机和格条皮带选矿机等。苏联应用短锥水力旋流器处理低品位细粒金矿石,得到了较好的效果。

我国的脉金矿山大都采用跳汰机、绒面溜槽、螺旋选矿机粗选,摇床、淘金盘情选。这些设备造价低,操作方便,安装灵活,应用较广。据报道,山东几家处理破碎蚀变岩型矿石的选厂,在磨矿循环中加入重选后,可使尾矿品位降低,使全厂的回收率都有不同程度的提高。

二、 混汞

混汞是一种古老的回收游离金的方法,具有成熟的生产工艺,且操作简便,成本低。国内外一些金矿山至今仍在使用。但是由于汞毒以及汞对环境的污染,使混汞法的应用受到了限制,有的厂对含单体金的重选精矿过去用混汞法处理,今改为氰化法处理。

近年来,在生产实践中偏重于采用混汞法。美国处理脉金矿石的选厂采用混汞法所占的比例较大,约达25~30%。如果在防止汞害和治理环境污染方面采取一些必要的措施和手段,混汞法作为一种有效地回收单体金的方法,还是有前途的。

三、 浮选

浮选是各种矿物分选中应用最广的方法,在黄金选矿中同样占有重要地位。金常与很多硫化矿共生,所以生产实践中常常是选出含金硫化矿精矿,姜弃尾矿,精矿经水冶或火法冶炼得到纯金。

金是一种易浮的矿物,一般来说采用二至五个碳原子的烃基黄药即可得到满意的浮选效果。当金与其它硫化矿物(主要是硫化铁)连生时,可以使硫化矿物的可浮性得到提高。我国黄金选厂大部分是浮选丢弃尾矿,所以强化浮选工艺是提高金回收率的关键。

近年来,浮选工艺有了较大的进展。对新型、高效的捕收剂的研究最为活跃,特别是对于具有协同效应的复合捕收剂,如黄药、有机硅粉、甲醛复合捕收剂,在浮选硫化一氧化矿时,金的回收率提高2—4%。另一种广泛应用于金矿石浮选的混合药剂是2—硫基本肼噻唑和用氨水中和的31号黑药。前者主要为捕收剂,后者则为起泡剂及辅助捕收剂。烷基异硫脲盐是一种选择性高、耗量少(2—15克/吨)的硫化矿捕收剂,对于含金的黄铁矿有较好的浮选效果。

混合用药在黄金选矿中效果明显,丁基黄药和丁铵黑药混用,当丁铵黑药用量约占1/3时,含金黄铁矿有一最佳可浮值。黄药与非极性油类捕收剂如煤油、柴油、机油等混用,也可明显地改善浮选指标。混合用药可产生协同效应区域和无协同效应区域,在协同效应区域有一个金、银指标最佳区域。对协同效应的机理,国外学者的见解归纳为合并原理,共吸附作用和螫合作用。

浙江省遂昌金矿选矿厂于1982年由原来单独使用丁基黄药改为采用丁基铵黑药和丁基黄药混合使用,使金银回收率分别提高了7.11%和10.52%,精矿品位也有明显提高。

四、 氰化法

十九世纪未,氰化物浸金被用于工业生产,在近百年的黄金生产实践中,氰化法同其它提金方法相比较,显示了无可匹敌的优越性。它工艺简单,生产费用低,金回收率高。至今仍是湿法提金的主要方法。用氰化法处理金矿石的选厂,其生产工艺通常为: (1)重选(或与混汞联合)预先富集后再氰化;(2)金精矿氰化;(3)浮选尾矿氰化;(4)金泥氰化。

氰化工艺的基本原理是:在氰化的条件下,金和银能在碱性的氰化液中络合和溶解。

近些年来,随着黄金选冶技术的发展,传统氰化工艺也得到了改进,为了强化氰化过程,目前多用二段或多段氰化处理流程。例如墨西哥的泰奥尔季塔选厂,氰化物直接加到磨矿机,磨机排矿经分级再磨浓缩后,进行两段氰化,金的回收率达到96%。加拿大柯明克选厂,氰化物加到磨矿机并进行三段浸出,金的浸出率达到96.3%。据报道,一种铃形反应器将矿浆、碱性氰化物溶液经导管通入反应器的中央喷嘴,入嘴前鼓入压缩空气,矿浆快速向上喷射,形成局部真空和强力涡流,强化了空气与矿浆的有效混合。这种方法和设备能使氰化物有效地渗透到被包裹着的细粒金中,比较满意的解决了传统的氰化物浸出时间过长,在金粒上有吸附膜形成,浸出物被污染等缺点。

氰化法提金也有它的局限性,如对含砷、锑、硒、碲矿物的金矿石则难于处理。对于细粒金矿,矿石含有不稳定的矿物(如磁黄铁矿、辉铜矿、铜兰等)也给金的氰化浸出带来困难,因为这些矿物本身很容易与氰化物起化学反应,消耗了氰化浸出所必须的氰和氧,从而降低了氰化速度。硫离子也是金氰化反应的一个很大的有害部分,硫离子的浓度只要达到0.5PPM就会降低金的溶解速度。氰化矿物的粒度比常规的湿法冶金处理的物料要细得多,一般从-250目占50—60%到-325目占100%。

氰化法的最大缺点是氰化物是剧毒物,对环境污染严重,因此人们一直在探索寻求新的无毒药剂。

五、 堆浸

堆浸是一种处理低品位矿石的既经济又简单、有效的方法,它是将矿石放在一个不漏水的衬垫场地上,用氰化液进行渗滤浸出,将穿过矿堆的溶液集中起来,然后用炭吸附方法回收金,堆浸法回收率从30%到90%。

堆浸工艺一般包括下列几个工序:(1)堆浸场地的建设;(2)矿物的筑堆;(3)浸液的喷淋;(4)侵出液中金的回收。

堆浸法近来的改革方向是改善矿堆的渗滤性能,其中制粒技术的应用引人注目。

堆浸工艺从七十年代美国应用于工业生产以来,很快在世界范围内得到发展,堆浸法开创了整个金、银工业的新水平,那些以前被认为无足轻重的矿藏已具有了开采价值,过去认为没有工业价值的废石得到了利用。

但是堆浸法并不适合一切含金银的矿石,许多硫化矿物对氰化过程有着严重的干扰。矿石中也必须不含碳质成分和过多的细粒及粘土。否则堆浸很难进行。B·M·Clem提出了矿石堆浸前需做可堆性试验。

我国这方面的工作是从1979年开始的。首先在虎山金矿进行了“低品位金矿堆浸法提金”的研究。随后辽宁、河南、河北等地也相继进行了试验,均取得了较好的指标。但由于生产规摸小、机械化程度低等原因,成本均较高。

六、 硫脲浸出

自从上一世纪氰化浸出技术问世后,大大提高了贵金属的产量和矿石的开发利用。但是氰化物选择能力差,且是剧毒物,因而加速了代用药剂的研究。其中只有硫脲是最有希望的代用药剂。对硫脲提金的研究,早在1969年就有人进行过金和硫脲化合物的研究。1968年,ЛОЛЕЩЫКОВ等进行了硫脲处理金矿的研究。此后,硫脲提金的工作引起了人们的广泛重硫脲热。

硫脲无毒,选择性好,浸出速度快,美国内华达州Carlin型难选细粒嵌布金矿用硫脲浸出有90%的金得到回收,动力学研究表明与氰化法比较硫脲浸出反应速度快10倍。

一种被认为是比较好的浸液,其组成是:硫脲1%,硫酸6.5%和三价铁离子0.1%。这种溶液的浸出率同组成为氰化纳0.5%和氧化钙0.05%的氰化浸液相当。然而银在酸性硫脲溶液中的溶解速度,比在氰化液中的溶解速度快10.8倍,金在酸性硫脲中的溶解是其在氰化液中溶解速度的12.2倍。

国内在近十几年来,许多科研单位也进行了研究,长春黄金研究所除进行了小型试验外,还进行了与氰化物浸金的对比工业试验。在××建立了日处理10吨浮选金精矿的提金厂。

七、 炭装法

用活性炭吸附金(银)在本世纪初就已知道,但一直到最近才较多地被应用于黄金生产。炭浆法与普遍的氰化法相比,只是在用氰化钠溶解金以后的各阶段才有所不同。在氰化法中,含金氰化物母液与废弃脉石必须彻底进行固—液分离。而在炭浆法中则不必。氰化后将活性炭加入矿浆中(有时在氰化时加入),炭可以与离子交换过程相似的吸附方式吸附金。含金炭粒要比处理的矿粒粗得多,可以简单地从矿粒中分离出来。通常采用筛分的办法就行了。吸附在炭上的金通常用解吸和电积的办法来回收。活性炭循环使用。

活性炭吸附金一般通过5—8个搅拌槽,作业回收率可达99.5%。矿浆和活性炭逆流流动,矿浆由前往后串动,活性炭加入最后一个槽子,采用空气提升器由后往前串动。普通使用的活性炭是椰子壳炭,粒度为8—20目,吸附槽中炭的平均浓度为9.5克/升。

炭浆法又分为先浸出后吸附和边浸出边吸附两种,前者是矿浆先进入一系列浸出槽浸出后,浸出矿浆再进入活性炭吸附槽。后者则是浸出和吸附在同一系列槽中进行。浸出和吸附同时进行,可减少吸附槽数量,节省电能和基建投资。建设一座浸出与吸附同时进行的选金厂(处理能力10万吨/日精矿)的投资为68.595万美元,而先浸出后吸附的选金厂的投资则为88.773万美元。

炭浆法提金厂自1977年在美国霍姆斯克特金矿问世以来,得到了迅速发展。美国、加拿大、南非、澳大利亚、菲律宾等国已相继建立了40多座炭浆法提金厂。我国灵湖金矿和赤谓沟金矿也已分别投产了一座炭浆厂。

当前炭浆法工艺发展的一个动向是研制高效、不易淬、易再生和廉价的活性炭。除以椰子壳制取的活性炭外,用聚丙烯晴纤维制取的活性炭获得专利。“炭织布”是另一种高效吸附剂,它是用人造纤维浸在化学试剂中,在350℃下干燥后炭化制成的。其优点是与含金溶液接触面积大,碎化程度低和易于管理。此外磁炭法是近年来在炭浆法基础上发展起来的一种新型工艺。它是用磁性活性炭吸附金,吸附后用磁选机分离。故可以减少机械筛分带来的活性炭损失和金的损失。

除以上介绍的几种黄金选冶方法外,近十年来还出现了许多新试剂、新工艺、新方法,如水氯化法,多硫化胺法,硫代硫酸盐法,有机腈法,细菌浸出法,树脂矿浆法,溶剂萃取法,还有强化氰化法,干式氰化法,高压低碱氰化法等。另外新的黄金选冶设备也不断问世,尤其以重选设备的研制最为活跃。选冶水平的提高,使过去认为无工业价值的低品位矿石和含有有害杂质的矿石得到了利用。从海水中提金的研究正在进行。我国从三渣(硫酸渣、铜浸出渣、锌渣)中回收金银的研究也取得了可喜的成绩。展望未来,随着世界科学技术的迅速发展,黄金选冶技术水平将会得到更大的提高。

参考文献略