某硫铁矿烧渣的硫脲法浸金银研究①

廖阳平，刘有才，朱忠泗

（1.中南大学 化学化工学院，湖南 长沙410083；2.江西铜业集团化工有限公司，江西 上饶334000；3.湖南长远锂科股份有限公司，湖南 长沙410012）

硫铁矿烧渣中通常含有一定量金、银等贵金属，具备回收利用价值。回收金、银的传统方法为氰化法［1］，氰化法回收率高但对环境破坏性大。常用的非氰化法包括氯化法［2］、溴化法［3］、碘化法［4］、硫代硫酸酸盐及多硫化物法［5］、酸盐提金法［6］、石硫合剂法［7］、石硫加碱合剂法［8］、硫脲法［9-10］等，其中硫脲法具备良好的应用前景。

硫脲在碱性环境下不稳定，容易反应生成硫化物和氨基氰［11］，在稳定剂存在下才能实现碱性硫脲选择性溶金、银［12-13］。某硫铁矿烧渣金、银品位较低，金粒细，主要以铁矿物包裹形式存在，属难浸硫铁矿烧渣。本文采用酸性硫脲法对烧渣进行搅拌浸出，并与氰化法、硫代硫酸盐法的浸出效果进行了对比。

1 实验原料及方法

1.1 实验原料

某硫铁矿烧渣主要金属成分见表1。该烧渣含金1.16 g／t、银2.21 g／t、铁65.78%，具有回收价值。其中金、银采用化学浸出法回收，尾渣可直接作为铁精矿回收铁。

表1 硫铁矿烧渣化学多元素分析结果（质量分数）／%

硫铁矿烧渣矿物组成及相对含量见表2。该烧渣主要为含铁物相，其中绝大部分为Fe2O3相，另有少量Fe3O4相和磁黄铁矿，偶见黄铁矿；此外烧渣中还有少量氧化铜相和石英、白云母、钾长石、钠长石、方解石及高岭石等非金属矿物。

表2 硫铁矿烧渣中主要矿物组成及相对含量（质量分数）／%

烧渣产品中Fe2O3相呈蜂窝状孔洞，主要以单体方式产出，少量与脉石连生，Fe2O3相主要分布于0.020～0.080 mm粒级。Fe3O4相含量很低，主要呈圆粒状产出。磁黄铁矿呈星点状残留于Fe2O3相中，是黄铁矿在氧化焙烧过程中分解不完全的中间产物。烧渣中偶见黄铁矿包裹于脉石矿物中。烧渣样品中的脉石矿物主要为单体，其次以与Fe2O3相连生的形式存在。

取500 g综合矿样在XMQ-240×90锥形球磨机中球磨，入磨粒度-2.5 mm，磨矿浓度60%，磨矿时间10 min。采用标准筛对磨矿产品进行筛析，各粒级产品产率和Au、Ag分布情况见表3。

表3 磨矿产品中金、银分布情况

从表3可知，矿石中Au、Ag嵌布粒度细，在矿石中被包裹，难以解离。

1.2 实验试剂及设备

实验试剂主要有：硫酸、硫脲、硫代硫酸钠、硫代硫酸铵、硫酸铜、氰化钠和双氧水，均为分析纯。实验设备有：XMQ⁃350×160锥形球磨机、MYP2011⁃100电动恒速搅拌机、XY⁃SYG⁃26恒温水浴锅、2 L不锈钢容器等。

1.3 实验原理及方法

在酸性环境及有氧参与的条件下，硫脲具有还原性，可与金、银形成阳离子络合物，反应方程如下：

将400 g硫铁矿烧渣（-2 mm）、一定量水加入球磨机中进行湿式磨矿，得到的磨矿产品用一定量水洗入不锈钢搅拌器中，然后往搅拌器中加入硫酸、浸出剂，采用水浴加热，固定搅拌速度（搅拌时，浆料不飞溅出容器），搅拌一段时间。搅拌结束，将滤渣过滤、烘干，取样，采用原子吸收法分析浸渣中Au、Ag含量，计算Au、Ag浸出率。

2 浸出实验及结果

2.1 磨矿细度对金、银浸出的影响

浸出剂硫脲浓度15 g／L、pH值2.5、液固比3、搅拌时间7.5 h、矿浆温度50℃，磨矿细度对金、银浸出效果的影响见图1。

图1 磨矿细度对浸出率的影响

由图1可知，增加磨矿细度，金、银浸出率不断提高，其中银浸出率提升更明显。考虑磨矿成本，适宜的磨矿细度为-0.074 mm粒级占89%。

2.2 硫脲浓度对金、银浸出的影响

磨矿细度-0.074 mm粒级占89%，其他条件不变，硫脲浓度对金、银浸出效果的影响见图2。

图2 硫脲浓度对浸出率的影响

由图2可知，增加硫脲浓度，金、银浸出率不断提高，其中银浸出率提升更明显。硫脲浓度超过15 g／L后，继续增加硫脲浓度，金、银浸出率增加缓慢。综合考虑，选择硫脲浓度15 g／L。

2.3 液固比对金、银浸出的影响

硫脲浓度15 g／L，其他条件不变，液固比对金、银浸出效果的影响见图3。

图3 液固比对浸出率的影响

由图3可知，增大液固体比，金、银浸出率不断提高。液固比大于3以后，继续增大液固比，金、银浸出率几乎不变。选择液固比为3。

2.4 矿浆pH值对金、银浸出的影响

液固比3，其他条件不变，选用硫酸调整矿浆pH值，pH值对浸金、银浸出效果的影响见图4。

图4 矿浆pH值对浸出率的影响

由图4可知，随着pH值升高，金、银浸出率降低。适宜的pH值范围为2～3，选择pH＝2.5，此时对应的硫酸质量浓度为10%。

2.5 搅拌时间对金、银浸出的影响

矿浆pH值2.5，其他条件不变，搅拌时间对金、银浸出率的影响见图5。

从图5可以看出，搅拌初期，金、银浸出率快速增加，易浸金、银与浸出剂快速反应。但当搅拌时间超过8 h后，与浸出剂反应的主要为难浸金、银，难浸金、银

图5 搅拌时间对浸出率的影响

被矿石包裹，浸出剂渗透至脉石内部与金、银反应后，浸出率提升很缓慢。合适的搅拌时间为7.5 h。

2.6 矿浆温度对金、银浸出的影响

搅拌时间7.5 h，其他条件不变，矿浆温度对金、银浸出率的影响见图6。

图6 矿浆温度对浸出率的影响

从图6可以看出，提升矿浆温度，金、银浸出率不断提高，当温度达到50℃时，金、银浸出率均达到最大值。继续增加矿浆温度，金、银浸出率均急剧下降，这可能与高温造成硫脲分解有关。适宜的矿浆温度为50℃。

2.7 综合试验

通过单因素实验，确定硫脲法浸出烧渣中金银的适宜条件为：烧渣磨矿细度-0.074 mm粒级占89%、硫脲浓度15 g／L、pH值2.5、液固比3、搅拌时间7.5 h、矿浆温度50℃，该条件下金、银浸出率分别为84.8%和72.1%。

与氰化法和硫代硫酸钠法浸出进行了对比试验，其中氰化法和硫代硫酸钠法中烧渣用量及磨矿工艺与硫脲法相同。硫代硫酸钠法浸出参数为：温度70～80℃，磨矿细度-0.074 mm粒级占89%，浸出剂硫代硫酸钠、硫代硫酸铵和硫酸铜浓度分别为8 g／L、15 g／L和9 g／L，pH值10～11，液固比3，搅拌时间9～10 h；氰化法浸出参数为：温度30～40℃，磨矿细度-0.074 mm粒级占89%，浸出剂氰化钠和双氧水浓度分别为1.5 g／L和0.8 g／L，pH值10～11，液固比3，搅拌时间8～9 h。各方法浸出结果对比见表4。

表4 不同浸出方法浸出硫铁矿烧渣试验结果

与硫脲法相比，硫代硫酸钠法和氰化法金、银浸出率均偏低，浸出渣产率均偏大。综合考虑经济效益与环境保护，硫脲法具有较大优势。

3 结 论

1）硫铁矿烧渣主要组成为含铁物相，其中绝大部分为Fe2O3相，另有少量Fe3O4相和磁黄铁矿，偶见黄铁矿；此外烧渣中还有少量氧化铜相和石英、白云母、钾长石、钠长石、方解石及高岭石等非金属矿物。矿石中金、银矿嵌布粒度细，在矿石中被包裹，难以解离。

2）硫脲法浸金、银的适宜条件为：磨矿细度-0.074 mm粒级占89%、浸出剂硫脲浓度15 g／L、pH值2.5、液固比3、搅拌时间7.5 h、矿浆温度50℃，该条件下金、银浸出率分别为84.8%和72.1%。

3）与硫脲法相比，硫代硫酸钠法和氰化钠法金、银浸出率均偏低，且浸出渣产率均偏大。