0 引言

江西九江县丁家山金矿属于褐铁矿型氧化矿小型金矿, 选矿采用氰化法浸出, 活性炭吸附浸出贵液的生产工艺。对于载金炭中黄金的提取, 1998年以前使用解吸-电解工艺, 因技术指标不高且电解厂远离矿区, 该工艺于1998年停用。1999年以后, 使用笔者研发的液溴法提金工艺。从1999年至2003年, 在矿山就地冶炼, 共提取黄金超过300kg, 成品金成色99.7%, 冶炼总回收率99.26%, 提金试剂成本0.337元/g。对于没有解吸电解设备的小型金矿来说, 此提金技术具有成本低、黄金直收率高、成色较高的优点, 非常适合于小型金矿的推广使用。现将液溴法从焙烧载金炭中提金工艺介绍如下。

1 原矿性质 1.1 矿石性质及选矿原则流程

丁家山金矿矿物主要为含金褐铁矿, 其次为赤铁矿, 少量黄铁矿、黄铜矿, 偶见方铅矿、闪锌矿、自然铜、铜兰、毒砂及自然金、硫铁银矿, 非金属矿物主要为石英、硅质水云母、高岭土及绢云母等, 见表 1。

选矿主要采用氰化法浸出工艺, 浸出方法有池浸及堆浸二种。选矿原则流程为:原矿-破碎-池浸或堆浸-含金贵液活性炭吸附-载金炭处理。

1.2 载金炭综合样化验分析结果

对1999~2001年生产中的载金炭进行了综合取样, 并作了光谱分析及金银分析。见表 2、表 3。

2 液溴法提金原理分析

黄金是一个十分稳定的金属, 在单个的三大工业用酸(盐酸、硫酸、硝酸)中都不溶解, 黄金的浸出反应主要是电化学反应, 金的标准还原电极电位很高, φAu³⁺/Au=1.4V, 见表 4^[1]。只有比Au电极电位还高的强氧化剂才能将金氧化, 使金在电化学反应中变为负极, 被夺取电子, 使金溶解。具体浸金反应^[1~2]为:

(1)

(2)

金的还原反应为:

(3)

其他反应:

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

从表 4可见, φBr₂/Br^-的还原电位为1.065V, φCl₂/Cl^-的还原电位为1.395V, 而φAu³⁺/Au的还原电位为1.42V, 反而比φBr₂/Br^-的还原电位高。但金的卤化物电位却不高, φAuCl4^-/Au为0.944V, φAuBr4^-/Au为0.87V, φBr₂/Br^-的还原电位比金的卤化物电位均高, 加上其他强氧化剂的协助作用, Br₂便能将金浸出。反应(1)式的可行性可从电化学中“能斯特公式”^[3]证明:

只要E>0, 反应便能进行, 即[HBr]/[HAuBr₄]> 1.25×10^-10, E便大于0, 由于液溴在酸性溶液中的不断溶解, 实际使用中[HBr]/[HAuBr₄]会远大于这个值。

3 小型组合浸出试剂试验

将20kg载金炭焙烧后, 分成3等份(每份含金34.5g), 经盐酸预处理后, 进行不同浸出试剂配比的提金试验, 具体小型试验工艺流程为:载金炭→焙烧→盐酸预处理→金湿法浸出→浸出液亚钠还原→金泥提纯→成品金99.9%。

提金分别进行了3个浸出试剂配方试验, 具体为条件1:HCl+Br₂; 条件2:次氯酸氯化法; 条件3:次氯酸+液溴。用量(略), 液固比L/S=5, 常温经过2h浸出后, 试验结果见表 5。

从表 5结果可见, 用条件3(次氯酸+液溴法)能快速将金浸出, 一次浸出率达到98.55%, 条件1稍低, 达92.75%, 条件2没有用液溴, 因浸出过程中得不到持续的氯供应, 浸出率最低, 只有11.59%。在生产中主要以液溴为主, 配以氯化强氧化剂为辅的浸出方法浸出金。

4 液溴法提金工艺生产应用

液溴法提金生产工艺流程, 见图 1。

4.1 主要工艺操作

(1) 烧炭。将载金炭从选厂拆下来后, 用清水将载金炭冲冼平净, 然后烘干或晒干, 装入焙烧桶内, 用木炭将其引燃, 每天定期翻动, 炭自燃7d左右烧灭, 炭烧失率约为95%。

(2) 筛分、盐酸浸泡。用0.280mm网筛将烧灭的炭灰进行筛洗, 洗净后, 筛下灰浆用盐酸浸泡4h, 用清水将灰浆洗至pH=7。筛上炭碴重新晒干, 返回重新焙烧。

(3) 浸出。将上述处理好的灰浆加入浸出瓶中, 开始加药, 进行液溴法浸出, 所加药剂配方见表 6。每次浸出时间约4h, 浸完后, 用虹吸将红褐色上清液抽入桶内, 进行下一步还原工序, 反复浸出3次即结束浸出工序。

(4) 还原。将浸出含金溶液用无水亚硫酸钠还原, 还原剂用量适当过量, 还原后沉淀, 得到金泥。进行下一步除杂。

(5) 硝酸除杂。将还原后得到的金泥用硝酸煮二次, 清洗至pH=7, 烘干。

(6) 熔炼铸锭。将除杂后的金粉用石墨坩埚或瓷坩埚在熔金炉上熔化加少量的氧化剂提纯, 熔化后倒入预热的金模中, 铸成每块1kg的长方体金锭。全部工序结束。

4.2 生产成本及技术经济指标对比 4.2.1 生产成本

经过多年的生产, 液溴法工艺经过优化, 其提金试剂及提金成本见表 6。

从表 6可见, 提金试剂成本为0.337元/g。

4.2.2 技术经济指标及对比

与过去金矿采用的高碱高氰解吸电解法相比, 以每年产金60kg计算, 以80元/g计价。历年生产统计, 用液溴法提金黄金直收率年平均为99.6%, 黄金成色99.7%, 冶炼总回收率99.26%;高碱高氰解吸电解法为黄金冶炼总回收率97.2%, 黄金成色98%, 具体见表 7。

从表 7可见, 每年用液溴法提金可增加效益12.55万元, 对没有解吸电解的金矿, 此法非常适合于小型金矿推广使用。

银渣中仍含有金约1.0g/kg, 含银约80g/kg, 银渣产率占到载金炭重量的1.5%左右, 这部分金银用火法贵铅回收。

4.3 注意事项

因液溴法提金, 溴会产生呛人的气味, 对人体呼吸道产生危害, 生产必须在通风良好的情况下进行; 冬季气温下降会明显降低浸金速度, 因此必须适当升温, 以保证金的快速浸出。

5 结语

(1) 载金炭经自燃焙烧后, 再用盐酸处理, 其灰浆用液溴法浸出提金, 黄金冶炼总回收率达99.26%, 金成色达99.7%, 此工艺流程短, 技术指标较高。

(2) 液溴法与高温高氰解吸电解法相比, 黄金回收率高2.06%, 克金成本低0.455元, 每年增加效益可观。

(3) 对于使用氰化工艺及炭吸附法的又没有解吸电解的小型金矿, 用液溴法提金值得推广使用。