碱性硫化物浸出含锑金精矿过程中的抑金措施

靳冉公 王 云 李 云 常耀超 孙留根 黄海辉

(1.矿冶科技集团有限公司，北京 100160；2.浙江华友钴业股份有限公司，浙江 衢州 314500)

近年来，国内外对于在我国甘肃天水、甘南以及俄罗斯等地发现的含锑4%～6%、金40～80 g/t的典型难冶炼含锑金矿进行了一系列的针对性研究。其中矿冶科技集团有限公司(以下简称“矿冶集团”)提出的采用碱性硫化物浸出脱锑、氰化综合回收工艺处理含锑难处理金矿，对矿物中的金、锑进行分步回收，避免了锑进入氰化系统以后消耗氰化物，以及形成包裹膜影响氰化浸出率的问题，取得了较好的经济效益[1-6]。然而，在工业实践中发现，由于碱性硫化物的固有浸金特性，不可避免地会导致部分金在脱锑过程中进入锑浸出液，造成分散损失。为进一步提高金锑分离效率，达到降耗增效目的[7]，本文根据碱性多硫化物在氧化条件下的不稳定性特点以及金、锑在碱性硫化钠体系中反应级数差等理论[1-2，8-9]，研究了空气氧化、两段浸出对碱性硫化体系浸锑过程抑制金浸出的效果，可为完善碱性硫化物浸出含锑金精矿工艺提供参考。

1 试验

1.1 原料

试验原料为甘肃省某地浮选后的含锑金精矿，其主要成分见表1。

表1 含锑金精矿主要化学成分Table 1 Chemical composition of antimony-containing fine gold ore /%

1.2 试验原理

1.2.1 空气氧化法抑金原理

若仅在空气中搅拌，自然氧化进程缓慢，金的浸出率下降不明显，所以本研究采用在矿浆搅拌过程中使用气泵通入空气的方法来对氧化进程进行加速，达到迅速降低Au浸出率的目的。

1.2.2 两段浸出抑金原理

在矿物表面上发生浸出反应，根据溶剂质量作用定律[10]，其速度见式(1)。

(1)

式中，VR—单位时间内由于溶剂在矿物表面发生化学反应而引起的浓度降低，即化学反应速度；kR—反应阶段速率常数；n—反应级数。

对碱性硫化钠体系浸出Au动力学考察发现，硫化钠浓度在20～80 g/L内的金浸出反应级数为3.067[1]，而碱性硫化钠浸出锑反应级数为1[10]，表明在硫化钠添加量不足时，其浓度对金浸出率影响要大于其对锑浸出率的影响。利用S2-不足时，锑和金的浸出率反应级数差，采用两步浸出对锑和金浸出率差进行放大来处理含锑精金矿的方法称为两段浸出法。该方法在保证锑脱除率的同时可降低金的浸出率，浸出流程见图1。

图1 二段浸出流程Fig.1 Flowchart of two-stage leaching

1.3 试验方法

1.3.1 浸出试验

浸取溶液均使用分析纯化学试剂及去离子水配制。试验在电子控温磁力搅拌玻璃容器中进行。试验中加入药剂和矿样后，加入去离子水加热到预定温度进行浸出，浸出完毕使用布氏漏斗抽滤，并对滤渣进行浆化洗涤，洗涤后再次使用布氏漏斗进行抽滤，滤渣烘干后进行分析，滤液立即装入密封塑料瓶送分析。

1.3.2 空气氧化浸出试验

浸取溶液均为分析纯化学试剂及去离子水配制。试验在机械搅拌玻璃容器中进行。空气由气泵打入，输气管贴烧杯壁布置，在出口处设置筛网将气流打散以增加气体在矿浆中的吸收效率。其余同浸出试验。隔一定时间用蠕动泵抽取一定量的矿浆，用布氏漏斗过滤后进行浆化洗涤，洗涤后再次过滤。滤渣烘干后送样分析。

2 结果与讨论

2.1 空气氧化浸出试验

试验条件：硫化钠80 g/L、氢氧化钠20 g/L、常温。为加强氧化效果采用空气泵对矿浆进行空气注入，液体通气率4.5 L/(L溶液·min)。

图2为通入空气后，浸出矿浆氧化还原电位与浸出时间的关系曲线。从图2可以看出，随着反应时间的延长，矿浆的氧化还原电位先降低后上升。这是因为在反应的初期阶段，含锑精金矿中添加的硫化钠以及氢氧化钠开始溶解，由于硫化钠溶液本身具有较强的还原性，矿浆电位在开始阶段急速下降，电位下降至-826 mV时变化放缓，在此阶段溶解后的硫化钠与矿浆充分接触，矿物中的锑浸出消耗不断释放出的S2-，矿浆中还原性物质的消耗与释放达到动态平衡，电位变化形成 “平台期”，之后，矿浆中还原性物质释放完毕，随着反应的继续进行，空气中的氧气对矿浆体系的氧化作用占主导作用，电位持续上升。

图2 通入空气后矿浆氧化还原电位—浸出时间关系曲线Fig.2 Relationship curve of oxidation reduction potential and leaching time after air injection

图3 通入空气后多硫化物浓度—反应时间关系曲线Fig.3 Relationship curve of polysulfide concentration and reaction time after air injection

图4 通入空气时反应时间对金和锑浸出率的影响Fig.4 Effect of reaction time on leaching rate of gold and antimony with air

空气氧化法实质上是通过不断向矿浆通入氧气，氧化消耗矿浆中的硫，虽然可以有效降低碱性硫化钠脱锑过程中的金损失，但是锑浸出率也受到影响。

2.2 两段浸出法

要保证两段浸出法锑的总脱除率，第一段浸出流程锑脱除率应保持在70%左右。以下考察了在更低范围内Na2S浓度对浸出过程的影响。图5为一段浸出时，硫化钠添加量(单位体积溶液中加入的质量)对金、锑浸出率的影响。从图5可以看出，随着硫化钠添加量的减小，锑及金的浸出率均出现不同程度的下降。Na2S添加量由80 g/L降至40 g/L时，锑浸出率由92%降至63%，同时金浸出率由10%降至3%左右。不难发现，当溶液中添加的总硫降低时，金浸出率下降梯度明显大于锑下降梯度。Na2S添加量为80 g/L时所得锑的浸出率为92.3%，金的为8.2%，而Na2S添加量降为40 g/L时所得锑的浸出率为69.45%，金的为3%。

图5 硫化钠添加量对金和锑浸出率的影响(一段浸出)Fig.5 Effects of sodium sulfide dosage on leaching rate of gold and antimony(Primary leaching)

图6 硫化钠添加量对金和锑浸出率的影响(二段浸出)Fig.6 Effects of sodium sulfide dosage on leaching rate of gold and antimony(The second stage leaching)

2.3 浸出方法所得浸出指标比较

作为重要的预处理步骤，碱性硫化钠浸出步骤既回收了含锑金精矿中的锑，又为后续焙烧—氰化浸出步骤做好了铺垫。彻底脱锑有助于提升锑的回收率及后续的金浸出率，但是过高的硫化钠浓度也会导致金损失率的增加。从生产的经济性角度来考虑，必须在其中有所取舍。各种浸出方法所得主要技术指标见表2。

表2 不同浸出方法主要指标Table 2 The main indicators of different leaching methods

由表2可知，各种浸出方法相比较，空气氧化法的金损失率较小，但是空气氧化法在抑制金浸出的同时也抑制了锑的浸出，渣中锑含量仍有2.89%，无法满足后续焙烧-氰化流程需要。两段浸出与一段直接浸出相比，金的损失率由10.2%降低至4.2%，金的损失率降低6个百分点，锑浸出率由92.7%下降至89%，而且硫化钠用量降低至50 g/L，在已有设备的基础上进行改造即可实现。两段浸出虽未能彻底避免金的损失，但也能取得一定效益的提升，具有一定程度上的应用价值。

3 结论

1)甘肃某含锑难处理金精矿含锑6.72%、金67 g/t，采取两段浸出法进行浸出，在硫化钠用量40 g /L、氢氧化钠用量10 g/L条件下，锑浸出率为89%，金损失率为浸出4.2%，相比直接一段浸出法金损失率降低了6个百分点，锑脱除率降低了3.7个百分点，可在保证脱锑率的同时达到抑制金浸出的目的。