氰化尾渣综合利用研究进展作者:求真一、氰化尾渣的性质由于金矿石性质和企业生产工艺的差异,导致氰化尾渣中各元素含量存在着一定的差异,通常氰化尾渣含 Au 1~8 g/t、Ag 25~90 g/t、Fe 20% ~35% 、S 20% ~ 45% 、SiO225% ~ 40% 、Cu0.5% ~5% 、Pb 1%~5% 、Zn 1% ~ 5% 。
各元素在尾渣中的赋存状态也因原料工艺不同而不尽相同。
我国大部分黄金冶炼企业以硫化矿为原料,多采用浮选——焙烧——氰化的工艺从矿石中提金,此种工艺产生的氰化尾渣中铁主要以赤铁矿形式存在,脉石成分主要是石英和硅酸盐类物质,其它金属元素也主要以氧化物形式存在,而金、银被赤铁矿和脉石成分包裹其中。
对于少硫化物金矿石,黄金冶炼企业多在浮选得到金精矿后,直接对精矿进行氰化浸出,此工艺产生的氰化尾渣中,铁主要以黄铁矿形式存在,脉石同样是石英和硅酸盐类,其它金属也主要以硫化物形式存在,金、银被包裹在黄铁矿和脉石中。
尽管元素含量不同且元素赋存状态有所区别,但氰化尾渣在性质上仍具有一些共同特点如: 氰化尾渣多为粉末,粒度较细,且泥化现象严重,氰化尾渣中铁含量和脉石含量较高等。
而从氰化尾渣中回收金、银,难点在于:(1) 氰化尾渣中的金、银多以微细粒嵌存在铁矿物和脉石矿物中,常规手段难以使金银有效单体解离,导致氰化尾渣中的金、银回收困难。
(2) 氰化尾渣粒度较细,泥化现象严重,矿石经长时间氰化后,矿物表面性质发生变化且渣中含有残留氰化物,导致浮选处理较为困难。
近年来,国内外科技工作者在氰化尾渣的综合回收利用上做了大量试验研究,并取得了一定的进展。
但是各种方法均存在着一定的局限性,如成本较高,回收金银的成本远高于氰化尾渣的附加值,适应性较差,不宜推广应用等缺点。
目前,研究重点在于,如何建立一套低成本、且适应性较高的工艺对氰化尾渣进行回收利用。
目前处理氰化尾渣有几种不同的方法,包括湿法、火法、浮选法等。
采用湿法处理氰化尾渣,一般通过浸出破坏金、银的包裹态,使金、银裸露并富集。
采用火法处理氰化尾渣,一般通过焙烧破坏黄铁矿或者赤铁矿对金、银的包裹,使金、银充分裸露。
采用浮选法回收氰化尾渣中的金、银,一般使金、银富集在精矿中,再进行回收利用。
二、从氰化尾渣中回收金、银的方法1、湿法回收金、银根据氰化尾渣中大部分金、银被铁矿物包裹的特点,科技工作者提出湿法处理氰化尾渣的思路,即利用湿法冶金手段使金、银解离成单体。
由于各地氰化尾渣在性质上存在差异,所以处理方法也不尽相同。
按预处理方法的不同,具体又可分为酸浸-浸出法、氧化-浸出法、细磨—浸出法等方法。
(1)酸浸—浸出法采用酸浸—浸出法处理氰化尾渣,主要适用于处理金被赤铁矿包裹的氰化尾渣。
高酸条件下,尽可能的使渣中的Fe2O3与H2SO4反应,主要反应式如下所示: Fe2O3+ 3H2SO4→Fe2( SO4)3+ 3H2O铁进入溶液,金、银的包裹态被有效破坏,从而使金成单体态解离出来,并将金、银富集在渣中,方便下一步对金的浸出回收,而含铁浸出液经处理后,可用于制造铁红、铁黄等氧化铁颜料,实现对氰化尾渣综合利用的目的。
肖景波等以含金 15g/t、银150g/t、氧化铁44.64%,氧化铝5.53%的氰化渣为原料,采用高酸浸出铁、铝,非氰化浸出金、银工艺,在优化工艺条件下铁浸出率97.3%、铝浸出率98.2%、金、银浸出率分别为92.7%和95.4%。
并由酸浸出液制得了氧化铁红工业颜料和冰晶石,由非氰化浸出液分离收得了金和银,实现了对氰化渣的全元素无害化综合利用。
张福元等以含金2.1g/t、银63.7 g/t、铁28.4% 的氰化尾渣为原料,采用酸浸—氰化工艺,在矿浆浓度为35% 、硫酸过剩系数为1.3、反应温度为100℃、反应时间为 2.5 h 的条件下将氰化尾渣进行硫酸浸铁,铁的浸出率为97.80% ,有效破坏了氧化铁对金、银的包裹,使金、银充分裸露并富集在渣中,其后将浸铁渣氰化浸出,金、银的浸出率分别为86.2% 和80.2% 。
尚军刚等以含金1.82 g/t、银78 g/t、铁26.8% 的氰化尾渣为原料,采用高酸浸出—氰化工艺对氰化尾渣进行处理。
高酸浸出过程硫酸用量为理论用量的3.5倍、浸出温度为90℃、搅拌浸出时间4h,铁的浸出率可达93.33% 。
经高酸浸出后金、银被富集到渣中,其后对浸出渣进行氰化浸出,金、银的浸出率分别可达90%和70.62% 。
酸浸—浸出法处理氰化尾渣的优点在于流程短、能耗低。
但由于氰化尾渣中金的赋存状态较为复杂,金多与石英和铁矿物等杂质互相嵌存包裹,导致氰化尾渣经酸浸处理后,仍有部分金被石英等杂质包裹难以浸出。
而且酸浸法处理氰化尾渣,需在预处理前将氰化尾渣进行脱氰处理,否则在处理过程中会反应生产大量有毒气体 HCN。
同时酸浸法会产生大量的酸性浸出液需处理,所以工艺有待进一步优化,但在处理石英含量较少,赤铁矿含量较高的氰化尾渣时,酸浸—浸出法会有较好的应用效果。
(2)氧化—浸出法当氰化尾渣中的铁以黄铁矿形式存在,湿法中多采用氧化法对氰化尾渣进行预处理。
氧化处理是指在氰化尾渣进行预处理过程中加入高锰酸钾、次氯酸钠等氧化剂,例如加入高锰酸钾和硫酸后,可能发生的反应如下所示:16H++ 6Mn O4-+ 2Fe S2→2Fe3+ + 4SO42 -+ 6Mn2 ++8H2O24H++ 3Mn O4-+ 5Fe S2→ 5Fe3 ++ 10S + 3Mn2 ++12H2O黄铁矿被氧化后,铁进入溶液,金、银的包裹态被破坏,且金、银被富集在渣中。
含铁浸出液经处理后,也可用于生产氧化铁颜料,富集金、银的浸出渣经浸出后回收金、银。
翟毅杰等以含金 2.21 g/t、银 40.4 g/t、铁22.91% 的氰化尾渣为原料,渣中铁以黄铁矿形式存在,金、银以微细粒状态被黄铁矿包裹其中。
采用高锰酸钾为氧化剂对氰化尾渣进行氧化—浸出,在反应时间 5 h、搅拌速率 700 r/min、液固比20、高锰酸钾用量75 g/L、反应温度80℃、硫酸初始浓度1.3mol/ L 的条件下,有效的破坏了硫化物对金、银的包裹,铁的浸出率可达 92.82% ,使渣中金、银分别富集到4.25 g/t 和76.92 g/t。
史娟华以含金5.28 g/t、铁 32.1% 的氰化尾渣为原料,采用次氯酸钠为氧化剂,在氯化钠溶液中进行浸出。
在温度50℃、反应时间3h、氯化钠浓度100 g/L、液固比4的条件下,对氰化尾渣进行直接浸出,金的浸出率可达到41% 以上。
K.Fernando 等以含金 1.37 g/t 的氰化尾渣为原料,采用双氧水为氧化剂,在酸性环境下对氰化尾渣进行浸出,有效的破坏了黄铁矿对金的包裹,浸出液通过离子交换膜回收其中的铜、锌等元素,浸出渣进行氰化浸出,金的浸出率可达65.55% 。
氧化—浸出法处理氰化尾渣的优点是操作简单,流程短。
但由于氰化尾渣中金与黄铁矿和石英等杂质互相嵌存包裹,存在着经预处理后,仍有部分金被石英等杂质包裹,金浸出率较低的状况。
且氧化预处理成本较高,对设备腐蚀大、且酸性环境下会产生 HCN,工艺有待进一步优化。
但在处理含石英含量较少,黄铁矿含量较高的氰化尾渣时,氧化—浸出法有较好的应用效果。
(3)细磨—浸出法细磨处理氰化尾渣,通常是加入一定量添加剂,并将氰化尾渣细磨至一定粒度,在细磨过程中破坏金、银的包裹体,将金粒有效解离。
其后浸出回收金、银等有价金属。
薛光等以含金3 g/t、银103.4 g/t 的氰化尾渣为原料,经细磨预处理—热浸除铁后,使金、银富集在渣中,并有效除去了金、银表面的钝化膜,其后采用氰化浸出处理浸出渣,金、银的浸出率分别为65% 和41.49% 。
李绍卿等以含金6.8 g/t 氰化尾渣为原料,采用加入助浸剂细磨预处理—氰化浸出的工艺对氰化尾渣进行处理。
预处理阶段在助浸剂含量为3kg/ t 的条件下,氰化尾渣与助浸剂细磨10~30min,其后进行氰化浸出,金的浸出率可达90% 以上。
细磨预处理的优点在于对原料适应性较高,可以有效破坏铁矿物和石英对金、银的包裹,能够有效的提高金、银的浸出率。
但是,在大规模处理氰化尾渣时,细磨需要的能耗较高,会使处理成本增大,工艺有待进一步优化。
2、火法回收金、银火法处理氰化尾渣,也是科技工作者提出来的一种思路,通常采用的工艺有磁化焙烧、高温氯化挥发等。
进行焙烧的目的是为了改善氰化尾渣中金的赋存状态,使被包裹的金解离成单体态,或使载金矿物分解为疏松多孔的结构,从而提高后续金、银的浸出率。
焙烧过程中一般会加入一定量的添加剂,比如碳酸钠、硫化钠等,也是为改善氰化尾渣的性质,提高金、银的浸出率。
而氯化挥发法则是将氰化尾渣和氯化剂一起进行高温加热,使金、银、铜等金属经氯化反应生成具有挥发性的氯化物,再将这些氯化物捕收在烟尘和洗液中进行回收。
马红周等以含金1.67 g/t、银64.31 g/t 的氰化尾渣为原料,采用加入添加剂焙烧—常规氰化的工艺处理氰化尾渣。
在焙烧温度600℃、焙烧时间3h、添加剂用量为氰化渣重量的25% 的条件下焙烧预处理,焙砂进行常规氰化浸出,金银的浸出率可达35.93%和52.15% 。
刘大学等以含金3.45 g/t、银22.97 g/t、铁25.59% 的氰化尾渣为原料,采用高温氯化法从氰化尾渣中回收金、银。
在氯化钙添加量5% 、焙烧温度1200℃、焙烧时间1h 的条件下,金的挥发率为89.57% ,银的挥发率为53.46% ,其后将氯化生成的挥发性物质捕收于烟尘和洗液中,然后通过湿法工艺从中分步回收金、银。
黄海辉等以含金10.36 g/t、银22.47 g/t 的氰化尾渣为原料,采用氯化焙烧—水浸—氰化工艺从氰化尾渣中回收金、银。
在NaCl加入量为10%、焙烧温度 500℃的条件下焙烧60min,其后将矿渣进行氰化浸出,金、银的浸出率可达66.41%和40.18% 。
王安理等以含金1.46 g/t、银38.75 g/t、铁35.5% 的氰化尾渣为原料,采用磁化焙烧—氰化浸出—磁选工艺从氰化尾渣中回收金、银、铁。
尾渣细磨后进行磁化焙烧,其后焙砂进行氰化浸出回收金、银,浸出渣烘干后磁选得到铁精矿,金、银的回收率可达到65.55% 和65.69% 。
Liu bailong 等以含金1.3 g/t 的氰化尾渣为原料,采用磁化焙烧—氰化浸金的工艺从氰化尾渣中回收金。
在焙烧温度为750℃、还原剂添加量为6%的条件下焙烧1.25 h,铁的磁化率可达86.27% ,经磁化焙烧后被赤铁矿包裹的金充分裸露,焙砂进行氰化浸出,金浸出率可达46.14% 。
火法处理氰化尾渣的优点在于适用性强,经火法处理的氰化尾渣,金银的包裹态都被有效的破坏。