金矿堆浸工艺十大问题剖析

金矿堆浸工艺十大问题剖析
本文阐述了低品位金矿石堆浸工艺中影响金的回收率的因素，并逐个进行剖析，力求寻找出金矿堆浸的最佳工艺条件，充分利用低品位金矿资源，增加矿山的经济效益。
0概述
随着黄金选冶技术的发展，对低品位金矿的开发利用日益引起人们的重视。堆浸提金工艺已成为处理低品位含金氧化矿石的有效方法。因其投资和生产费用均低于氰化法，用于处理低品位含金氧化矿石、废石堆及丢弃的含金尾矿等均有显著经济效益，故堆浸工艺在黄金生产中广为推广。国内外均有不少成功的范例。美国是采用堆浸提金工艺处理低品位含金氧化矿石最早且收益最好的国家之一。据统计，目前堆浸矿山，金的年产量已达到100t，占美国黄金总产量的35%以上。
津巴布韦有350多个尾矿处理厂，大部分都是采用堆浸和渗滤浸出工艺。生产证明，按当时金价98.6元/g计算，即使尾矿含金品位低至0.5g/t，只要堆场生产能力达到1.5万t/堆以上，矿山就能盈利。
我国采用堆浸工艺起步较晚，80年代初才开始用于工业生产。目前河南、河北、陕西、云南、贵州、内蒙古、吉林、辽宁、湖南、新疆等省相继用该工艺处理低品位金矿石，据不完全统计，仅河南省从1982年至1993年就堆浸了100多万t矿石，生产规模也从每堆几百t到几千t，甚至万t以上。堆浸的含金矿石类型有:石英脉、蚀变
岩、角砾岩、斑岩、硅化碳酸盐、铁帽及热液变质岩等类型的氧化矿石。1988年陕西双王金矿(角砾岩型)进行了万t堆浸工业试验,1988～
1992年新疆萨尔布拉克金矿(砂砾岩型)做了10万t堆浸工业试验、哈巴河县赛都金矿(石英脉型及破碎蚀变岩型)进行了2万t制粒堆浸工业试验，均取得较好效果。当前，我国堆浸矿山的生产指标为:浸出率平均65～70%，总回收率60%～65%，成本55～68元/t矿。
堆浸法虽具有工艺简单、流程不复杂、基建投资少、操作容易、成本低和见效快的优点，但影响该工艺的生产指标及经济效益的因素是很多的，若处理不好仍有亏损的可能。现就影响黄金堆浸工艺的十大问题剖析如下：
1、矿石结构及其物理化学性质
就一般而言，矿石结构疏松，裂隙发育者，则其渗透性都较好，有利于氰化物溶液对矿石内部的渗透和扩散，使金得到充分的溶解，因此，其浸出速度较快。如湖南新邵县高家坳金矿属泥质砂岩型，矿石渗透性良好，对该矿作生产调试时，曾进行过测试，当喷淋浸出后第二天取样化验，结果贵液含金浓度为4g/m³以上，已超过吸附要求(吸附要求贵液浓度> 1.0g/m³)。反之，如果矿石结构致密或含粘土较高，则不利于浸出，不但浸出速度慢，而且浸出率也较低。如河南灵宝樊岔金矿为含金石英脉型，该矿于1988年进行过7万t级堆浸工业试验，终因矿石致密，渗透性差，浸出率低(40%左右)而失败。由此可见，矿石结构对堆浸影响极大。
如矿石中含有炭质物料，将会妨碍溶液进入被其包裹的矿石颗粒中，从而严重地阻碍金的溶解，并且具有活性的炭能吸附已溶金，致使金随尾矿流失。
矿石中如含有铜、铅、锌、砷、铁等非贵金属的化合物，也影响金的溶解、如用锌置换贵液，则其效果较差，且会增加氰化物的消耗。
另外，如果氰化溶液中的硫离子浓度达到5× 10^－7，则会降低金的溶解速度，黄药和二硫代磷酸盐等浮选剂也会降低金的溶解速度。
金颗粒大小与其溶解速度有关，不同粒度的金颗粒在0.12%氰化钠溶液中的溶解时间见表l。
2、矿石粒度
矿石粒度的大小对浸出率的影响很大，一般而言，粒度愈小，则所需浸出时间愈短，而浸出率也愈高，如图1和图2所示。
但在生产实践中，若细粒级含量过多(指－0.074mm含量超过35%以上)，则会影响浸出率(一般降低3～5%左右)。这是因为细粒级过多会使矿堆表面结板而形成沟流、影响溶液渗透之故。
从图2中8mm粒度的曲线可以看出，灵湖石英脉摩棱岩型含金矿石，金的浸出率为41.1%,樊岔石英脉型为52.7%，河南毛塘斑岩型金矿为62.8%,湖北大冶铁帽型金矿为73%，上管蚀变岩金矿地表氧化矿为91.4%。可见，除矿石粒度外，矿石类型也是影响金浸出率的重要因素之一。
3、原矿中粘土含量
原矿中粘土含量的多少对浸出有明显的影响。研究证明，当粘土被氰化溶液润湿以后，体积会膨胀。其体积增大率达２５～30%。这将
导致矿堆孔隙度及溶液渗透速度的降低。如图3所示，当粘土含量从15%增加到60%时，溶液的渗透速度从25cm/d降到0.4cm/d，而浸出时间则从15d增至125d。
对粘土含量高的矿石而言，溶液渗透速度随浸出时间的变化而变化，如图4所示。当浸出第10d时，溶液渗透速度达到最大值6L/t矿·d。其后则由于粘土矿物的膨胀，而矿堆孔隙度降低，故溶液渗透速度减至3.5～4L/t矿·d。
4 pH值
在浸出过程中，氰化溶液必须保持一定的碱度，以防止氰化物分解。因此，pH值要控制在9.5～11之间，如果过高，则金的溶解速度会相应地降低，如湖南高家坳金矿，1993年生产期间，由于筑堆时对石灰用量控制不严，pH值达12以上，致使矿石表面形成一层薄膜，从而影响了金的溶解速度，延长了浸出时间。
pH值对金溶解速度的影响如图5所示。从图中可以看出，用石灰做保护碱，当pH> 11.5时，对金的溶解有明显的抑制作用。这是由于在高pH值时，在矿石表面生成过氧化钙薄膜而阻止其与氰化物反应之故。
5、氰化物浓度
金银溶解速度与氰化物浓度的关系如图6所示。
从图中可以看出，当氰化物浓度在0.05%以下时，金、银的溶解速度随着氰化物浓度的增大而直线上升，若继续提高浓度则金、银的溶解度仅缓慢上升而已，直至氰化物浓度增大到0.1%时为止。当浓度超过0.1%以上时，金、银的溶解速度便逐渐下降。因此，在实际生产中必须注意到，并非氰化物浓度愈高，金、银的溶解速度愈快。而金、银在低浓度氰化物溶液中其溶解速度较快的原因，是氧在其中的溶解速度及其在稀溶液中扩散速度均较大所致。氧在低浓度氰化物溶液中的溶解度几乎是恒定不变的，所以，用低浓度氰化物溶液浸出矿石时，金、银的溶解速度均很大，但各种非金属矿的溶解度却很小，这样，氰化物的消耗量可以减少到最低限度。湖南高家坳金矿堆浸厂进行生产调试时，采用低浓度氰化溶液喷淋浸出。结果证明，在低浓度溶液中((0.03%～0.08%)金溶解速度较快，喷淋后第二天贵液含金浓度便达到吸附要求。不但速度快，而且大大地降低氰化物的用量，据计算，处理一吨原矿消耗氰化钠仅135g/t（广西鑫宝矿业龙塘金矿为100g/t左右），用量为国内同类型堆浸矿山的1/3～1/4，低于国外的先进水平。
关于氰化物浓度与金的溶解速度的关系问题，笔者认为:当氰化物浓度低时，金的溶解速度只取决于氰化物溶液的浓度。反之，当氰化物浓度高时，金溶解速度与氰化物浓度无关，而取决于氧的浓度。在不同氰化物浓度下，金的浸出率随时间长短而变化，即如果要求达到同样的浸出率，低浓度时所需时间可能长些，如图7所示。当氰化物浓度为0.025%时，达到80%的浸出率需要25d，而氰化物浓度为0.1%时，要达到上述的浸出率只需5d。所以，在实际生产中必须全面权衡氰化物消耗量、浸出时间和成本等诸方面相关因素统一考虑。
根据堆浸生产经验，当处理金矿时，氰化物浓度应控制在0.03～0.08%的范围内，银为0.1%～0.15%。
6、矿堆高度
矿堆高度取决于矿石的性质，一般渗透性好的矿石，矿堆可以高一些，否则反之。目前我国堆浸矿山平均高为2～4m，国外为4～8m，但随着筑堆设备的改造和更新，堆高己达10～18m。美国已对一个61m高的矿堆进行了试验，这表明对某些矿石适于筑高堆浸出。矿堆究竟多高才合适，可通过试验来确定。生产实践表明，矿堆太高会影响其下部矿石的供氧量及渗透性，从而会降低浸出率。
矿堆高度直接影响成本，但随着矿堆的增高，底垫费用及管理费也相应的减少。实验室柱浸试验数据表明，矿柱高度增加，将会导致浸出率的降低。堆高从6.1 m增至18.3m，堆浸费用可降低3～3.5元/t矿，但浸出率也将降低5%左右。两者熟优，矿山可进行核算。
为了减少生产费用，笔者建议采用阶梯式堆浸法较为合理。我国吴家林金矿曾用于生产获得了成功。该法就是充分利用地形的自然坡度修建堆场，如图8所示。即第一堆喷淋浸出结束后不必卸堆，可在原堆的基础上继续堆矿，只要底垫不破，可连续堆3～5层，堆高可达15～25m。
7、喷淋强度
实践表明：适当增大喷淋强度，可以缩短浸出时间，提高浸出率，见图9。同时加强了溶液与矿石之间的相对运动，起到强化扩散作用。
我国堆浸矿山的喷淋强度为8～12L/m²·h，国外为10～20L/m²·h。喷淋强度大，虽然具有一定优点，但由于氰化溶液与空气接触机会增多，而氰化物的氧化、损失也随之增加。故喷淋强度过高对生产是不利的。
喷淋强度对贵液浓度(含金品位)的影响如图10所示。当喷淋强度大于11.5L/m²·h时，贵液浓度明显下降。随着喷淋强度的增高，金浓度与杂质总浓度比(C_AU/ΣC杂质)则减少，见表2。
8、浸出时间
浸出率随浸出时间的延长而增加。浸出周期的长短与金的嵌布特性、矿石粒度及渗透性有关。软高岭土矿(I、Ⅱ)和软石灰、片岩(I、Ⅱ)的金浸出率与浸出时间的关系如图11所示。从图11中可知，软石灰、片岩的渗透性良好，故浸出速度快、时间短，浸出率高。现场堆浸的时间通常为实验室柱浸试验时间的3～6倍。
根据1993年对湖南高家坳金矿堆浸进行测定结果表明:浸出第10d,浸出液含金占最终浸出总金量的35％，第15d占50%以上，至第20d达最高峰，占最终浸出金量的90%。这时由大部分的金已被浸出，故20d以后浸出液含金量开始趋于平缓状态，见图12。生产证明，如原矿中金品位为2.0～3.5g/t，规模5000～7000t/堆，堆 高为3.5～4. 5m，则浸出时间30～35d即可完成(不包括筑堆、洗矿和卸堆)。
9溶液中的氧
巴尔斯基等人用氮、氧及其混合气体于0.1%氰化钠溶液中，在不同氧浓度的情况下，测定金的溶解速度见表3。从表中可以看出，金的溶解速度随氧浓度的增高而加快。
氧在水中的溶解度随温度和液面上氧分压的变化而变化，主要取决于所处海拔标高下当地的大气条件，水中的氧浓度最大在5～l０mg/L的范围内。
含金矿石在进行堆浸氰化时，其他矿物和有机物等同样要消耗溶液中的溶解氧。因此，在氰化过程中，氧的总消耗量通常会超过反应时理论上所需氧量的几百倍，甚至上千倍。所以，在堆浸过程中，适当地补充氧是有利的。
矿堆鼓气浸出试验结果如表4。从表中可知，向矿堆鼓入空气，可提高金的溶解速度。溶液中的不必饱和，而浸出时间明显缩短。鼓气后浸出时间由45d降到32d。
10、温度
金在氰化物溶液中的溶解速度，随着温度的升高而加快，在85℃时为最大。当温度低于10℃时，金溶解速度将大大地减慢。
升高温度，能加速氰化反应，提高金的浸出率。堆浸是在自然环境的气温下进行的，为了在冬季继续进行浸出，适当地提高浸出液的温度是有利的。据说用加热器对溶液加温在技术、经济上是可行的。因此，设有溶液加温系的堆浸矿山，即使在－10℃的气温下仍能进行喷淋浸出，故加温浸出很适用于我国东北和西北地区的堆浸。注：因上不了图片，大家将就下吧！