随着黄金价格的高涨，世界黄金产量不断增长，能够直接氰化利用的金矿资源日益匮乏，复杂金精矿成为黄金冶炼行业的重要原料^[1-2]，目前复杂金精矿预处理主要有:热压氧化、生物氧化、焙烧氧化3种基本工艺.生物氧化法^[3]，投资小、能耗低、环保优，但适应性差，菌种对矿物成分依赖性高；热压氧化法^[4-5]，环境友好、氧化充分、反应周期短、金回收率高，但对设备要求高，安全系数低，生产规模有限；焙烧氧化法^[6]，是一种传统的预处理方法，工艺成熟，对矿物性质适应性强，尤其是处理含碳、含硫、含铜复杂金精矿优势明显.

国内外学者对复杂金精矿氧化焙烧预处理工艺进行了广泛研究^[7-15]，取得了丰硕的成果，但复杂金精矿中银的氰化浸出率仍然偏低.某黄金冶炼厂采用氧化焙烧-酸浸分铜-氰化工艺处理复杂金精矿，银氰化浸出率偏低(≤45 %)，本试验在该厂现有工艺基础上，研究了添加剂种类和用量、焙烧温度、焙烧时间等因素对金、银、铜浸出率的影响，取得了良好的结果.

1 试验原料与方法 1.1 试验原料

实验原料为国内某黄金冶炼厂复杂金精矿，平均粒度≤74 μm占80.88 %，矿物化学成分如表 1所示，化学物相分析如表 2所示.金主要以黄铁矿包裹形式存在，占金总量的88.62 %，另有少量金以自然金和硅酸盐包裹金；银主要以自然银、硫化银和硅酸盐中银等形式存在，分别占银总量的26.64 %、22.67 %、47.58 %；铜主要以氧化铜和硫化铜形式存在，分别占铜总量的4.27 %和93.71 %.

试验所用主要试剂浓硫酸、NaCN、NaCO₃、NaOH、Na₂SO₄、Na₂SO₃、CaO和Na₂S均为分析纯，蒸馏水自制.

1.2 试验方法 1.2.1 氧化焙烧

每次称取复杂金精矿100 g，装入不锈钢盆内，根据试验要求加入相应种类和数量的添加剂，加入蒸馏水搅匀，在电炉上蒸干，待马弗炉达到预定实验温度后，置于马弗炉中焙烧，焙烧结束后，将焙砂从马弗炉中取出置于空气中冷却.

1.2.2 酸浸分铜

冷却后的焙砂用MZ100型震动磨矿机磨矿30 s，然后装入1000 mL烧杯中，按照液固体积质量比(指溶液每毫升液体中所含固体质量的克数，下同)5:1加入1 moL/L的稀硫酸溶液，用DF-1型水浴锅控制浸出温度50 ℃，机械搅拌浸出4 h，酸浸完成后用2YI-30型号真空泵过滤分离，浸出渣用100 mL与浸出剂同浓度的稀硫酸溶液洗涤，洗渣在电热鼓风干燥箱中干燥.

1.2.3 氰化浸出

先用碳酸钠调整矿浆pH值为9.5~10.5，再按照液固体积质量比5:1，加入氰化钠至浓度为3 ‰，用空气泵供氧，磁粒子搅拌，常温浸出时间72 h.氰化浸出结束后，用3 ‰氰化钠溶液洗涤抽滤，滤渣干燥称重送样分析，金、银、铜的浸出率以渣中金、银、铜含量计算.

1.3 试验原理 1.3.1 氧化焙烧原理

复杂金精矿预处理采用一段焙烧氧化法.随着焙烧氧化的进行^[16]，金精矿中的硫化物被氧化，破坏了对金、银的包裹形态，使金、银暴露充分，然后通过酸浸除去有害杂质金属，氰化提金、银.金精矿在焙烧过程中，黄铁矿、闪锌矿、黄铜矿比较容易分解，而方铅矿比较难分解.在300~500 ℃时，氧化焙烧反应有:

4FeS₂+11O₂=2Fe₂O₃+8SO₂

3FeS+5O₂=Fe₃O₄+3SO₂

2FeS+7/2O₂=Fe₂O₃+2SO₂

如图 1所示，焙烧温度＞600 ℃时，铜硫化矿开始氧化分解，铜硫化物被氧化为氧化物或硫酸盐，闪锌矿和部分方铅矿也开始分解，反应式如下:

2CuFeS₂+13/2O₂=2CuO+Fe₂O₃+4SO₂

ZnS+3/2O₂=ZnO+SO₂

PbS+3/2O₂=PbO+SO₂

2CuS+3O₂=2CuO+2SO₂

2CuO+2SO₂+O₂=2CuSO₄

1.3.2 加入添加剂焙烧原理

添加剂的加入，一方面是作为复杂金精矿氧化焙烧的膨松剂，使复杂金精矿在焙烧过程中有良好的透气性，利于焙烧氧化.另一方面与复杂金精矿中的SiO₂等成分反应，生成硅酸钠盐2NaO·SiO₂等物质，抑制了硅等成分与铜、金、银等有价金属化合物之间的作用，减少了不利于浸出回收物质的产生.本试验采用的添加剂有Na₂CO₃、NaOH、Na₂SO₄、Na₂SO₃、CaO和Na₂S, 焙烧反应如下:

Na₂SO₃=Na₂O+SO₂

2NaOH+SiO₂=Na₂SiO₃+H₂O

2Na₂S+3O₂=2Na₂O+2SO₂

Na₂O+ SiO₂=Na₂SiO₃

CaO+SiO₂=CaSiO₃

2 实验结果与分析 2.1 添加剂的遴选

分别选取Na₂CO₃、NaOH、Na₂SO₄、Na₂SO₃、Na₂S、CaO作为添加剂，添加剂用量为复杂金精矿质量的6 %，焙烧温度650 ℃，焙烧时间3 h，然后进行酸浸分铜-氰化浸出，考察添加剂种类对金、银、铜浸出率的影响，结果见表 3.

由表 3可知，未加入添加剂时，金、银的浸出率很低，尤其是银的浸出率仅有16.23 %.加入添加剂后，金、银浸出率均有提高，而铜的浸出率表现不一.以NaOH作为添加剂时，金、银、铜的浸出率均为最高，分别达到91.58 %、72.26 %和95.7 %，而所用添加剂中NaOH碱性最强，说明金、银、铜的浸出率与添加剂碱性强弱呈正相关.因此后续试验选用NaOH作为焙烧添加剂.

2.2 焙烧温度对金、银、铜浸出率的影响

在100 g复杂金精矿，NaOH用量6 %，焙烧时间3 h条件下，焙烧温度分别控制在550 ℃、600 ℃、610 ℃、620 ℃、630 ℃、640 ℃、650 ℃、700 ℃，考察焙烧温度对金、银、铜浸出率的影响，结果如图 2所示.

由图 2可以看出，氧化焙烧温度低于600 ℃或高于650 ℃时，复杂金精矿中金、银、铜的浸出率均不理想，温度太低，复杂金精矿中的硫脱除率低，不利于氰化浸出提金、银工序.温度过高，硫脱除率高，但复杂金精矿易出现烧结现象，造成金、银、铜的二次包裹，不利于金、银、铜的浸出.当焙烧温度区间为600~650 ℃时，金、银、铜的浸出率只有小幅度的波动，当焙烧温度为630 ℃时，金、银、铜浸出率分别为93.53 %、71.37 %、94.42 %，焙烧效果好.综合比较，氧化焙烧温度控制在630±5 ℃.

2.3 焙烧时间对金、银、铜浸出率的影响

NaOH用量6 %，焙烧温度630 ℃，控制不同的焙烧时间，考察焙烧时间对金、银、铜浸出率的影响.结果如图 3所示.

图 3可知，焙烧时间对于复杂金精矿金、银的浸出率影响非常显著.在焙烧时间较短时(≤2 h)，金、银的浸出率均较低，然后随着焙烧时间的延长，金、银的浸出率快速提高，金、银的浸出率在焙烧时间为3 h时达到最高.焙烧时间对铜的浸出率影响不大，在试验条件下均保持在90 %以上，在焙烧时间为4 h时，铜浸出率达到最高为94.80 %.焙烧时间超过4 h后，金、银的浸出率急剧下降.采用焙烧预处理的目的在于，使复杂金精矿中的FeS₂转变为Fe₂O₃等铁氧化物，破坏其对金、银等的包裹，同时使铜的硫化物转变为氧化物、硫酸盐等易浸出的物相，从而提高其浸出率，硫化物氧化反应十分容易发生，在本试验条件下可以在3 h之内完成，继续延长焙烧时间，对硫化矿的氧化率没有帮助，反而导致铁酸盐、硅酸盐等物质的生成，对金、银、铜等有价成分形成新的包裹，降低了金、银的浸出率.由此可知焙烧时间并非越长越好，综合考虑，选择氧化焙烧时间为3 h更加适宜.

2.4 添加剂用量对金、银、铜浸出率的影响

在焙烧温度630 ℃，焙烧时间3 h条件下，考察添加剂用量对金、银、铜浸出率的影响，试验结果如图 4所示.

图 4表明，随着NaOH用量的增大，复杂金精矿中金、银、铜的浸出率逐渐提高，然后趋于稳定.在NaOH用量达到2 %以后，金、铜的浸出率升高的速度趋于平缓.银浸出率对于NaOH加入量相对敏感，在NaOH用量未达到4 %以前，浸出率随NaOH用量的增大快速升高，而后基本维持不变.由于金的价格比银和铜高很多，因此选择NaOH加入量为6 %为宜.

3 结论

(1)研究表明，用一段氧化焙烧法预处理复杂金精矿时，焙烧温度，焙烧时间，添加剂的种类和用量，对于焙烧效果的影响非常显著，平衡这4个因素的关系，对于提高金、银、铜的浸出率至关重要.

(2)选用NaOH作为焙烧添加剂可以有效提高金、银、铜的浸出率，在NaOH用量6 %、焙烧温度630 ℃、焙烧时间3 h，50 ℃酸浸4 h，硫酸浓度1 mol/L，酸浸液固体积质量比5:1，常温氰化72 h，氰化纳浓度3 ‰，氰化浸出液固体积质量比5:1条件下，金、银、铜浸出率分别为93.53 %、75.37 %、94.23 %.其中银浸出率相对该黄金冶炼厂原工艺提高了近25 %，同时铜和金的浸出率也较优.

(3)复杂金精矿综合回收过程中银的浸出率始终较低，其原因有待后续进一步探讨.