难处理金矿预处理方法研究进展及工业应用

　　摘要：单一易处理金矿资源日益枯竭，复杂难处理金矿资源已成为中国黄金工业生产的主要来源。难处理金矿预处理方法主要有加压氧化法、焙烧法、生物氧化法等。总结分析了主要预处理方法发展历程及国内外研究进展，重点阐述了国内外典型黄金冶炼厂预处理方法工业应用及指标对比，并对难处理金矿预处理方法未来研究方向进行了展望。

　　关键词：难处理金矿;预处理;加压氧化;生物氧化;焙烧;工业应用

　　引 言

　　金是一种贵金属，在地壳中属于微量元素，具有很高的化学稳定性，多用于金融交易、官方储备、饰品材料和电子器件等。世界上有80多个国家生产黄金，金在世界范围内的分布相对较广，主要分布在南非、俄罗斯、中国、澳大利亚等。截至2019年，中国黄金产量连续13年位居全球第一。2019年，中国黄金资源可控制基础储量仅为2 000 t，位居世界第八。据美国地质调查局报道，2019年全球矿山生产黄金3 463.67 t，占黄金总供给的72.52 %，矿产金是金的主要来源[1]。

　　金在自然界中多以自然金、金与银的固溶体系列矿物、金的碲化物存在，金与硫化矿物有密切关系，通常与黄铁矿和毒砂伴生，赋存在黄铁矿和毒砂等矿物中[2]。随着金矿床开采力度和开采规模不断加大，易处理金矿资源日渐枯竭，难处理金矿资源逐渐成为中国黄金工业生产的主要来源[3]。根据金矿石工艺矿物学性质，可将难处理金矿分为复杂多金属硫化矿、碳质矿、碲化矿等[4]。目前，世界金矿储量中难处理金矿占60 %～70 %，而在世界黄金总产量中，由难处理金矿产出的金占30 %左右。中国已探明的金矿资源主要分布在山东、甘肃、河南等省，其中复杂多金属硫化矿储量最为丰富[1]。如何实现难处理金矿中金的高效、绿色、低成本回收已成为黄金冶炼行业亟需解决的重大问题。

　　1 难处理金矿

　　难处理金矿是指不经预处理，直接采用氰化法浸出，金浸出率低于80 %的金矿。难处理金矿金提取率低的原因如表1所示[5]。

　　针对难处理金矿金提取困难的原因，采用特定预处理方法可大幅提高难处理金矿中金回收率。常见的预处理方法有焙烧法、加压氧化法和生物氧化法等。

　　2 难处理金矿预处理方法

　　2.1 焙烧法

　　焙烧法是一种工艺成熟、应用广泛的金精矿预处理方法，主要处理硫化矿物包裹型金精矿。金精矿经氧化焙烧后转变为表面疏松多孔的焙砂，使包裹金充分暴露便于浸出，硫和砷转化为SO2和As2O3得以收集。焙烧法大致分为氧化焙烧、闪速焙烧、固化焙烧、微波焙烧等方法。依据金精矿中砷含量高低，氧化焙烧又可分为一段焙烧和两段焙烧。当金精矿中砷含量较低时，采用一段氧化焙烧，主要化学反应式为：

　　4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2(1)

　　4Fe7S8+53O214Fe2O3+32SO2(2)

　　若砷含量较高，采用一段氧化焙烧时，氧化铁易与砷发生副反应(如式(3)、式(4)所示)，对金形成致密二次包裹，阻碍后续金的浸出。

　　Fe2O3+As2O3+O22FeAsO4(3)

　　Fe2O3+As2O52FeAsO4(4)

　　因此，当金精矿中砷含量较高时，采用两段焙烧，第一段在弱氧化性气氛中焙烧脱砷脱硫，第二段在强氧化性气氛中深度脱硫，四氧化三铁氧化生成三氧化二铁，打开毒砂等硫化矿物对金的包裹，主要化学反应式[6]为：

　　12FeAsS+29O26As2O3+4Fe3O4+12SO2(5)

　　3FeS2+8O2Fe3O4+6SO2(6)

　　3Fe7S8+38O27Fe3O4+24SO2(7)

　　4Fe3O4+O26Fe2O3 (8)

　　焙烧预处理提金方法发展历程如图1所示。1988年5月，招远黄金冶炼厂成功应用焙烧—氰化工艺，为中国焙烧预处理提金工艺工业化应用提供了实例参考。21世纪初，紫金矿业集团股份有限公司(下称“紫金矿业”)和湖南中南黄金冶炼厂等相继采用焙烧—氰化提金工艺，取得了良好经济效益[7-12]。

　　宋裕华等[13]开展了复杂金精矿焙烧预氧化—氰化提金工艺研究，该金精矿中黄铁矿和毒砂占金属矿物相对含量的98.19 %，通过采用两段焙烧氧化预处理，金浸出率由40 %提升到91.40 %。董晓伟等[14]开展了含碳金矿石氧化焙烧—氰化提金工艺研究，在最佳条件下，金浸出率可达86.91 %。尹福兴等[15]开展了某含金硫精矿焙烧—酸浸渣非氰提金试验研究，在最佳条件下，金浸出率可达95.35 %。LIU等[16]为提高某难处理金矿石金回收率，在一段富氧焙烧中加入Na2SO4，热力学分析和浸出结果表明：Na2S溶液能有效脱除焙砂中的Sb，采用Na2SO4辅助焙烧和碱性Na2S浸出相结合的提金工艺，可使难处理金矿石金回收率达到95 %。

　　焙烧法工艺成熟，适应性强，操作简单，生产成本低，但对操作参数和物料的成分配比敏感，易造成欠烧或过烧问题，导致焙烧预处理过程中金被二次包裹，致使金提取率不高。应用焙烧预处理工艺过程中，应对矿物进行系统工艺矿物学分析，厘清焙烧过程中各有价金属行为规律，确定合适的工艺条件，在打开原生包裹金的同时，减少二次包裹金占比，必要时可进一步降低焙砂粒度，深度打開金的包裹，实现金的高效提取。

　　2.2 加压氧化法

　　加压氧化法又称热压氧化法，其基本原理是在高温、高压、有氧条件下，加入酸或碱分解矿石中包裹金的硫、砷化合物，使金暴露出来，达到提高金回收率的目的。该工艺既适合处理精矿又适合处理原矿，根据溶液介质的不同，可分为酸法和碱法2种。

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文章名称： 难处理金矿预处理方法研究进展及工业应用

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