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新金厂金矿堆浸法提金工艺与实践张树宏

来源：微智科技网

甘肃地质学报

1999　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1999第8卷　增刊　　　　　　　　　ACTA　GEOLOGICA　GANSU　　　　　　　　　Vol.8　增刊

　　文章编号:100424116(1999)S020094207

新金厂金矿堆浸法提金工艺与实践Heap-leachingTechnologyandItsPracticeinXinjinchangGoldMine

张树宏(ZHANGShu2hong)(甘肃有色地勘局四队,甘肃张掖　734012)

　　摘　要:新金厂金矿的生产实践证实了该金矿应用堆浸法工艺进行提金生产的合理性和科学性。为使该提金工艺更趋完善,为以后的黄金生产和相似金矿床的开发利用提供有利的依据和参

考,对堆浸法提金工艺与实践进行了较为详细的论述、总结和探讨。

　　关键词:工艺;实践;堆浸法提金;新金厂金矿　　中图分类号:TD863　　　文献标识码:B

1　新金厂金矿堆浸法提金工艺的确定与选择

　　新金厂金矿是我队80年代末发现的一个中型金矿床。矿区属戈壁荒漠低山区,岩石裸露,植被极少,海拨1600～1700m。区内属典型的内陆荒漠型气候,干旱少雨,昼夜温差大,冬冷夏热,最低气温-30℃左右,最高气温38℃左右,冰冻期自10月底至翌年3月底。矿区及附近仅有县、乡矿山企业进行规模不一的黄金生产。生产、生活资料及饮用水皆靠汽车拉运。111　矿石的工艺矿物学特征

　　新金厂金矿床是与压剪变形带有关的低温热液石英脉—碎裂蚀变岩型金矿床。矿体主要产于辉绿岩和安山岩中,也出现在英安岩、板岩中,多数矿体斜切并穿过上述岩层。　　矿石中金属矿物以褐铁矿、黄铁矿为主,占金属矿物含量的90%以上;少见孔雀石、方铅矿、毒砂、钛铁矿、磁铁矿;偶见闪锌矿、黄铜矿、铜蓝、自然铜。脉石矿物以石英、长石、绿泥石为主,占脉石矿物的85%以上;次有辉石、橄榄石、绢云母、方解石、绿帘石以及少量的锆石、磷灰石、榍石等。　　矿石结构主要为自形、半自形、它形粒状结构以及交代残余结构、穿插结构、碎裂结构和充填结构。矿石构造主要有脉状、角砾状、蜂窝状、浸染状等。　　矿石工业类型有两种:一为含金石英脉型;二是石英细、网脉—蚀变岩型,为矿石主要类型。矿床中矿石次生氧化作用强烈,褐铁矿化明显。主要自然类型为含金强氧化矿石。　　根据电子探针方法确定,金矿物主要为含银自然金,金成色较高,平均达到882‰。自然金形态多为蜂窝状、树枝状、角状、片状、不规则粒状,粒度0107～0125mm,为显微金。自然金以裂隙金(60%)、粒间金(30%)、包裹金(10%)的形式赋存于黄铁矿、褐铁矿的微裂隙中,或分布

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于矿物颗粒之间,只有少量的金嵌布在石英或黄铁矿晶粒中。矿石多元素分析结果见表1。　　

表1　矿石多元素分析结果表

名　称含量(%)名　称含量(%)

　　　注:Au、Ag含量为g󰃗t

Cu01015SiO257156

Pb0101TiO21137

Zn0102Al2O31016

Mo01017Fe2O37132

Co01003MgO2105

Sb0101CaO5181

As0122K2O2128

S0127Na2O0158Ni0101Au713

Ag214

112　工艺流程的确定与选择

　　新金厂金矿的矿石类型、矿物组成、化学组成、结构构造、含金矿物种类、金的粒度与赋存状态等工艺矿物学特征均符合堆浸法提金的工艺要求。除Au以外,Ag、Cu等其它重金属含量很低,无回收价值。由此选择原矿—破碎—筑堆—喷淋浸出—活性炭吸附金—载金炭解吸—解吸贵液电积金—阴极金泥处理—金粉熔铸合质金的工艺流程。

　　由于矿石中杂质含量少,因此活性炭吸附金的效率和容量较高,同时由于活性炭可循环使用,炭的耗量较少,吸附贫液循环使用,在戈壁地区不仅可大大节省水资源,还能使氰化物得到充分利用,减少了氰化物的耗量和对环境的污染等。

　　通过近10年的试验和生产实践,证明新金厂金矿采用该工艺流程在技术和经济上都是比较合理的。

113　主要工艺参数的确定

　　为了确定堆浸生产适宜的工艺参数,除了借鉴国内、外已有的各项理论研究成果外,金矿先后进行了室内柱浸试验和室外小型堆浸工业试验,其主要工艺参数确定如下:　　(1)氰化物浓度

　　研究与生产实践均表明:当氰化物浓度在0105%以下时,金的溶解速度随氰化物浓度的增大而快速上升;当氰化物浓度在0105%～011%之间时,金的溶解速度缓慢上升,影响不显著。因为此时反应速度取决于溶解氧的浓度。为使浸出速度达到最大值,关键是保持浸矿液游离氰化物与氧的含量同步增加,并使它们的摩尔比等于6为最佳。在堆浸生产中,由于采用自然充气,要保证此条件是困难的。新金厂金矿除了采取合理的筑堆方法,保持矿堆的疏松,采取较大的堆场坡度,采用间歇喷淋方式等措施,根据矿石的工艺矿物学特征和浸出的不同阶段,将氰化物浓度控制在0102%～0108%之间。　　(2)pH值

　　由于氰化物在水溶液中易发生水解反应生成HCN,同时氰化物也易被大气中的CO2分出HCN。HCN易于挥发污染环境,消耗氰化物并影响金的浸出,因此必须保持溶液的碱性,但碱性过高会降低金的溶解速度,对金的浸出不利。新金厂金矿在堆浸过程中通过加氢氧化钠来控制浸矿液的pH值在915～11之间。　　(3)矿石入堆粒度

　　从动力学观点看,在相同的条件下,矿石的破碎粒度越小,金粒暴露的概率越大,液固相接触面越大,金的浸出速度越快。但矿石粒度太细会影响浸矿液的渗透速度,严重时过粉碎矿会阻碍浸矿液在矿堆中均匀流动,形成一些死角而影响浸出效率。新金厂金矿开发初期分别进行

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了粒度为-50mm的半工业堆浸试验和-10mm的小型制团堆浸试验,结果表明后者浸出率略高于前者,但后者的生产成本远高于前者,由此确定矿石入堆粒度为-40mm,部分较致密矿石入堆粒度为-30mm。　　(4)浸矿液的喷淋强度

　　新金厂金矿虽然矿堆规模大,但由于泥质量少,碎矿工序控制了过粉碎的产生,筑堆方法

合理,矿堆的渗透性比较好。通过半工业试验确定喷淋强度为011～012L󰃗m・min。

2　新金厂金矿堆浸法提金生产实践

211　采矿及矿石准备

　　矿石采矿前期以露天采矿为主,机械和人工相结合,剥离覆盖物后,沿矿体采掘。随着地质工作程度的加深和生产的持续进行,根据矿床地质特征、矿体规模、产状、大小等因素,采用斜井开拓法——以脉内斜井开拓为主,主要采用全面采矿法、房柱法,并辅以其它方法,矿块回采顺序以前进式和后退式相结合使用。在回采过程中,部分矿体实施了人工支柱工程,使回采率综合达到90%左右。　　采出的矿石按块矿和粉矿分别堆积在采区,并将大块废石进行人工挑拣。由于严格管理和指导民工队的采矿工作,使多年来入堆平均品位与矿体地质品位的矿石贫化率保持在10%以内,积累了丰富的含金氧化矿床采矿经验。212　堆浸场地建设　　(1)场地选择与平整

　　整个场地质地均匀,有足够的强度;合适的地势,具有一定的自然坡度;场地不在矿体分布范围,不在塌落界限和爆破危险区内;浸渣贮放有足够的场地,远离生活区;原矿及浸渣运距短,距水、电源近;场地有扩大余地。

　　场地选定后,平整出足够的面积,除堆矿面积外,四周要有115～210m的留空区,场地边缘筑起高约30cm的堤坝。平整后用汽车或辊子压实,拣去块状石。最终使场地在长度方向向中心有大致1%的坡度,宽度方向向中心有3%～7%的坡度,便于汇集浸出液。之后,在合适的部位修筑集液沟,场地周围修筑防洪坝。　　(2)修建贮液池和铺设底垫

　　贮液池分为贵液池和贫液池。根据矿堆大小和当地最大降雨量,按每千吨矿石6～8m3的体积确定贵液池和贫液池的体积,贵液池和贫液池的大小基本相当。修筑时,以不漏液为原则。前几年使用块石混凝土灌筑的贮液池,发现有渗漏现象后在内壁焊制一钢板贮液池,确保了溶液不渗漏。在场地平整、贮液池修筑完成、有一定矿石量后即可按下述的程序进行底垫的铺设:首先在平整夯实的场地上,铺一层细碎土料或细河砂,压实后铺设一层优质沥青毡,接缝处叠压10～15cm,并用热化沥青粘接。其上铺设人造革,接缝处叠压10～15cm,亦用热化沥青粘接。然后上面铺设苇席保护上述底垫。苇席上按一定密度放置块状贫矿石或废河石,既保护底垫使之在筑堆前不暴露在外,亦可作为浸出时的排液层。213　碎矿和筑堆

　　新金厂金矿筑堆方法如下:

　　在堆场的高端选择合适部位推筑一条运矿道路,道路终端即场地高端边缘建立破碎平台,破碎后的矿石经胶带运输机送至堆浸场,形成一定高度和数量后及时由推土机不断将矿料一

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层一层推向四周,直至设计要求。筑堆时粉矿和破碎后的块矿混合入堆,既保证了矿堆内矿石各粒级的分布大致均匀,避免筑堆中最有害的偏析现象,又使整个矿堆品位亦大致均匀。筑堆的高度一般在6～10m。淋浸后对浸渣不同位置探井刻槽取样分析,矿堆各部分浸渣品位大致相近,无明显的差异,证明所采用的破碎粒度、筑堆方法和堆高是科学和合理的。214　喷淋浸出

　　(1)喷淋浸出的设备

　　由于堆矿量达数万吨,选择离心式清水泵,型号IS15021252315。喷淋管网设计为鱼刺状横列于矿堆表面。主管道为5108mm钢管,其上每隔4m等距焊接525mm钢管为支管道,支管道上每隔4m开一小孔,焊接特制喷嘴,上面安装长约200～300mm的医用乳胶管,形成4m×4m的喷淋管路。喷淋时乳胶管受泵液的压力作用而前后左右不规则摆动,使溶液均匀地喷洒在矿堆上。这种喷淋方式由于喷淋液滴大,雾化现象小,不受大风天气的影响,有效地减少了溶液挥发损失,最适合于风大干旱地区的堆浸,且造价很低,检修方便,在西部地区已逐渐推广。　　(2)喷淋浸出的操作　　①洗矿和调整pH值

　　由于矿山位于戈壁干旱地区,水资源比较紧张和宝贵,所以不用清水洗矿,而直接配制碱溶液喷淋矿堆,目的是中和矿石中的酸性组分,防止氰化物的分解造成损失。当从矿堆底部流出的溶液pH值稳定在915以上时,洗矿作用结束,洗水直接用以配制浸矿液。　　②浸矿液的配制

　　先在药剂桶中加入pH值10以上的氢氧化钠溶液,再加入进行搅拌溶化,直至固体完全溶解,控制的浓度在5%左右,然后再将此高浓度的溶液配制成～11的浸矿液。NaCN浓渡0102%～0108%、pH值为915

　　③喷淋浸出操作

　　用喷淋泵将浸矿液直接泵入喷淋管路,通过乳胶管将浸矿液喷洒到矿堆上。喷淋到矿堆的浸矿液在重力作用下,沿着矿堆均匀下降,并流经矿石的表面和裂隙,与所能接触到的金颗粒起氰化作用,再从矿堆的底部经过集液沟流至贵液池。贵液经活性炭吸附后进入贫液池,在贫液池中补加和氢氧化钠后,再次喷淋至矿堆,进行浸出,如此循环。当浸出贵液的金品位

降低到013～015g󰃗m,即浸出金的价值低于整个堆浸厂生产一天所化费的成本时,喷淋浸出作业结束。

　　新金厂金矿浸出周期较短,一般50天左右即可结束(包括洗矿)。根据检测一般在一周左

右时间达到浸出最高峰,贵液品位最高可达25g󰃗m,25天左右即可浸出70%以上金,浸出后期及洗涤作业可浸洗出10%～20%的金,总浸出率可达85%～92%。这与90%左右的金为裂隙和粒间金的金赋存状态基本吻合。　　浸出曲线如图1所示。　　④洗涤和处理矿堆

　　停止喷淋后的矿堆含液量大约占矿石量的8%～10%,这部分溶液中所含的金通过洗涤回收。洗涤矿堆在第二年进行,由于矿堆含有一定量的浸矿液,通过一个冬天或更长时间的浸出,洗涤效果颇佳。这种洗涤矿堆方式也已被许多堆浸矿山所采用,产生了较好的推广效应。洗涤矿堆用不含的碱水喷淋矿堆,排出的洗涤液继续吸附,当多次洗涤后,洗涤液中的金

含量达011g󰃗m或更低时,矿堆中的含量也已接近工业排放标准,此时用清水配制漂

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图1　新金厂金矿堆浸浸出曲线图1—贵液品位;2—金浸出率

白粉水洗涤矿堆,当低部流出液的含量达到工业排放标准时便可停止洗涤。洗水检测后排放。尾矿堆或卸堆或搁置。　　⑤喷淋浸出的技术条件

　　入堆矿石粒度:大部分-40mm,少部分较硬或致密矿石控制在-30mm;

　　浸矿液中,浓度控制在0102%～0108%,浸出初期在高限,浸出末期在低限,耗量0125～0130kg󰃗t矿石;　　浸矿液的pH值控制在915～11之间,氢氧化钠耗量014～015kg󰃗t矿石;

　　浸矿液的喷淋强度011～012L󰃗m・min,采用间歇喷淋的方式,一为避开蒸发量大的时段,二为矿堆充氧。215　吸附

　　当浸出得到的贵液含金浓度达到一定值(一般>1g󰃗m)时,采用自己研制开发的敞口六级阶梯式吸附系统用活性炭吸附(图2)。

图2　敞口六级阶梯式吸附系统示意图

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　　贵液首先从第1柱底部泵入,流经活性炭床,然后从柱子上部溢流,溢流借助高差进入下一个吸附柱,当贵液流经6个吸附柱后,成为贫液,排入贫液池,反回喷淋浸出作业。通过检测,当第1柱金吸附饱和后卸换炭,贵液切换至从第2柱泵入,第6柱的溢流液从底部液池泵入第1柱,贫液从第1柱排出,溶液与活性炭逆向流动,依次类推。　　吸附作业技术条件

　　(1)进入炭吸附的贵液含金品位应保持在1g󰃗m以上,便于获得较高品位载金炭;浸出后

3期或洗涤阶段,因需尽量多回收金,给入吸附的溶液金品位可降至011～013g󰃗m以上;　　新金厂金矿载金炭品位一般12～37kg󰃗t炭,间有更高者甚至可达50kg󰃗t炭左右。　　(2)选用粒度8～16目的优质杏核炭或椰壳炭;

　　(3)为促使活性炭在吸附柱中形成流态化床,吸附贵液流速控制在500～600L󰃗m・min。　　实践证明,该系统具有装炭量大(每柱达300kg);便于检查和观察柱内活性炭的流态化程度,以获取较高品位的载金炭;吸附率高;便于取炭样和液样;操作简单,检修方便等特点,很适合较大规模堆浸厂使用。216　解吸—电积—冶炼　　载金炭的解吸作用采用长春黄金研究所与吉林探矿机械厂共同研制生产的JC2B型常压成套设备,常压操作。

　　金矿生产初期解吸作业采用常规的南非英美公司法(AARL法),解吸率只达到95%左右。后经笔者对药剂制度进行了大胆的改革,采用如下方案:第一阶段采用[NaOH]1%、[NaCN]315%的预处理剂在90～95℃下浸泡2小时,然后用95～98℃的热水以1～115床炭󰃗

～8床载金炭的体积。第二阶段再用[NaOH]1%、h的速度洗涤载金炭,洗涤液的数量为6

[NaCN]115%的预处理剂在90～95℃下浸泡1小时后,用95～98℃的热水以1～115床炭󰃗h

的速度洗涤载金炭,洗涤液的数量为2～4床载金炭的体积,整批作业时间也为20～24小时,

解吸率由95%左右增加到99%以上。　　电积作业操作

　　解吸的贵液经混合澄清后由高位槽直接流入矩形电解槽。电解槽阳极采用不锈钢板,阴板采用钢棉,电积过程中,金在阴板上析出。当钢棉上析出的金量增加到影响金的再析出时,取出

含金钢棉,将新鲜钢棉加到最后,其余依次前推。循环电积后的贫液金浓度降至1g󰃗m左右时返回解吸作业。饱和钢棉取出后,先用水冲洗,再用盐酸溶解,所得金沉积物烘干称重后以备熔炼。

　　电积技术条件

　　①槽电压:315～5V;②阴极电流密度:40～55A󰃗～250L󰃗kg钢棉;③电解液流速:150m・min;④电解液温度:室温～80℃左右。　　熔铸作业操作

　　熔铸作业采用粘土耐火砖砌筑而成的焦炭坩锅炉。由于处理后的金泥比较洁净,杂质量少,熔炼和铸锭作业一次完成。先将炉子升温,并放入坩锅预热,至>500℃时,将坩锅取出,放

入配比搅拌好的炉料,炉料上覆少量硼砂。加料完毕后将坩锅放入炉内继续升温,将炉料熔化,控制温度在1200～1250℃大约1小时,待造渣完毕并拔渣干净后将坩锅从炉内取出迅速将熔体倒入预热处理好的铸模内。

　　熔炼配料比:硼砂15%～30%,碳酸钠3%～5%,石英砂1%～3%。

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　　熔铸回收率>9919%。217　脱金炭再生

　　脱金炭的再生采用酸洗法。在酸洗槽中用3%～5%浓度的稀盐酸进行搅拌,除去碳酸钙和大部分贱金属络合物。酸洗后的炭用碱中和并用清水洗涤后经20目的筛子水洗筛分除去微细粒炭后返回吸附作业。

3　新金厂金矿主要生产技术指标

　　年处理量:x万t　　浸渣品位:0183g󰃗t

　　消耗量:0125～0130kg󰃗t矿石　　pH值:915～11

　　浸出周期:50天左右　　吸附率:9910%　　电积率:9915%　　总回收率:8513%

　　　　注:以上数据为1992～1997年平均值。

入堆品位:6167g󰃗t矿石入堆粒度:-40mm氢氧化钠消耗量:0140～0150kg󰃗t矿石矿堆高度:6～10m浸出率:8716%解吸率:9910%熔铸率:9919%

采选冶总成本:50元󰃗吨原矿

参考文献:

[1]林国琪,赵洪克.堆浸法提金工艺与设计[M].沈阳:东北大学出版社,1993.[2]黄礼煌.金银提取技术[M].北京:冶金工业出版社,1995.[3《]浸矿技术》编委会.浸矿技术[M].北京:原子能出版社,1994.

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