中国含金黄铁矿选冶研究进展

中国含金黄铁矿选冶研究进展
胡艺博;叶国华;蒋京航;路璐
【摘要】我国金矿资源储量丰富,但难处理金矿比重较大,含金黄铁矿作为最主要的载金矿物,其中的金赋存状态复杂、伴生矿物种类繁多,导致开采和选冶困难.金在黄铁矿中的赋存状态可分为裂隙金、间隙金、表面吸附金、包裹金和晶格金.基于此,分别介绍了重选、浮选、化学浸出、生物处理等选别工艺的研究现状.
【期刊名称】《矿冶》
【年(卷),期】2018(027)006
【总页数】5页(P1-5)
【关键词】含金黄铁矿;赋存状态;提金;选冶工艺
【作者】胡艺博;叶国华;蒋京航;路璐
【作者单位】昆明理工大学国土资源工程学院,昆明650093;昆明理工大学国土资源工程学院,昆明650093;省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室,昆明650093;昆明理工大学国土资源工程学院,昆明650093;省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室,昆明650093;昆明理工大学国土资源工程学院,昆明650093
【正文语种】中文
【中图分类】TD953;TD982
金因具有良好的金属延展性和化学稳定性，且导电导热性优异〔1〕，近年来在工
业、信息电子科技、航天、航空和新能源、新材料等方面应用广泛〔2〕。

再加上首饰材料对黄金需求的不断增加，人们对金的需求和消耗量日益增多。

然而，随着采金业的逐渐扩大，易选金矿也在迅速枯竭，低品位难选硫化矿作为主要的载金矿物已经成为选金行业重要的开发资源〔3-4〕。

我国是世界上的产金大国，金矿资源储量较为丰富，为15 000～20 000 t，居世
界黄金矿物资源储量的第7位，主要分布在鲁、黑、川、赣、辽、吉、鄂、黔、
滇等省区〔5〕。

尽管如此，我国黄金矿产资源依然很紧缺，难处理金矿比重较大，金的赋存状态复杂，金矿床中出现的伴生矿物种类繁多，包括黄铁矿、毒砂、磁黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿等载金硫化矿〔6〕。

这些特点造成我国金矿开采和选冶困难，尤其黄铁矿是最主要的载金矿物，已经成为选冶金矿研究的重点。

本文以金在黄铁矿中的赋存状态为基础，从选矿工艺出发，对其中最主要的含金黄铁矿选矿方式进行总结论述，以期对含金黄铁矿的选矿研究有所裨益，对我国采金、选金行业的发展有所帮助。

1 黄铁矿中金的赋存状态
黄铁矿中金的赋存状态极其复杂，为了综合利用矿产资源，为金的选别提供有利依据，就必须研究金在黄铁矿中的赋存状态〔7〕。

在矿床学中，根据金矿物的粒度，一般分为明金(>200 μm)、显微金(200～0.2 μm)和次显微金(<0.2 μm，又叫
“不可见金”)〔8〕。

金硫化矿矿物的粒度一般决定了该矿的选别方式。

一般而言，明金采用重选居多，显微金和次显微金则需要根据金在黄铁矿中的赋存状态来选择是采用浮选还是浸出的选别工艺。

在矿物学中，按照金与载金黄铁矿之间的镶嵌关系，金的赋存状态可分为五种：裂隙金、间隙金、表面吸附金、包裹金和晶格金〔9〕。

裂隙金和间隙金在粒度上多为明金或显微金，基本以独立矿物存在，可以采用重选工艺；表面吸附金则多以胶体或者离子团的形式吸附在其他矿物上，可根据吸附矿物采用浮选或浸出工艺；包
裹金可以为独立矿物，也可以为络合物形式，可以通过重选或浮选工艺选别，或先通过生物氧化预处理后进行化学浸出；而晶格金则以类质同象(固溶体)形式存在，多采用浸出工艺〔10〕。

黄铁矿是“不可见金”最主要的载金矿物之一〔6,11〕，这种类型的含金黄铁矿赋存状态复杂、品位较低、选冶困难，是目前我国金矿资源开发利用急需解决的一类资源。

2 含金黄铁矿选别工艺
金价的持续上涨极大地促进了我国黄金产业的快速发展，无论在理论工艺，还是在新设备、新药剂的使用方面，我国金矿的选冶水平都处于世界领先地位，但同时由于金矿品位不断下降、难处理金矿比重逐渐增大，我国黄金产业面临着严峻的考验〔12〕。

为了更好地利用金矿资源，必须加强对难处理含金黄铁矿选冶方面的研究。

目前，处理含金黄铁矿的方法主要有重选、浮选、氰化法、生物处理等。

2.1 重选
由于金的密度大，在浮选方法中，重选总是首先考虑的一类工艺，在含金黄铁矿中，若金的赋存方式有裂隙金、间隙金，或包裹金粒度较大时，可采用重选工艺进行选别或进行辅助处理。

林国梁〔13〕在考虑了山东某含金硫化矿中黄铁矿含量较高
的基础上，提出了“破碎分级—摇床分选—磁电辅助分选”的工艺流程，分选后
的精矿中黄铁矿纯度达到97.18%，含金量从7.16 g/t提至33.56 g/t。

安徽某黄铁矿中金多以裂隙金、间隙金的形式存在。

据此，李宏建等〔14〕采用螺旋分级
机对其进行预处理，分级机返砂进入磨机，溢流进入浮选工艺，在闭路试验中其重选精矿品位为15 g/t，回收率31.53 g/t，预处理效果明显。

朱飞等〔15〕针对河南某金矿浮选尾矿的载金矿物多呈单体存在特点，通过半工业试验，采用图1的
重选工艺对尾矿中的金进行回收，硫精矿金品位从浮选尾矿的0.16 g/t提升至10.00 g/t，回收率达31.5%，取得了较好的回收指标和经济效益。

图1 浮选尾矿半工业试验流程Fig.1 Pilot test flow of flotation tailings
重选具有无药剂消耗、环保、流程短、成本及能耗低等优点，但由于该工艺对微细粒矿石的处理效果差，分选效率和回收率低〔1〕，在含金黄铁矿的选别中一般只作为一种辅助处理的手段。

2.2 浮选
在常见的和金共生的矿物中，黄铁矿的晶体结构和自然金最相近，因此黄铁矿成为了最主要的载金矿物〔6〕，而黄铁矿具有良好的可浮性，因此浮选是处理黄铁矿最有效和便捷的方法。

阙绍娟等〔16〕根据某地含金硫化矿的性质，确定了丁基黄药(200 g/t)作捕收剂、硫酸铜(150 g/t)作活化剂、DPS(1 000 g/t)作新型抑制剂、松醇油(30 g/t)作起泡剂的药剂制度，采用混合浮选工艺流程，获得了品位17.17 g/t、回收率94.55%的金精矿，选别指标良好。

洛阳某含金黄铁矿含金量达4.15 g/t，但金嵌布粒度较细，且多以包裹金形式存在，徐启云等〔17〕对该矿进行了一次粗选—两次精选—两次扫选、中矿顺序返回闭路试验。

浮选条件为磨矿细度-74 μm占比66%、丁基黄药+丁铵组合捕收剂用量(100+20 g/t)、松醇油用量17 g/t、NaCO3用量1 500 g/t，获得的金精矿金品位为52.25 g/t、回收率为85.90%的选矿指标。

王伊杰等〔18〕在分析云南某含金黄铁矿工艺矿物学的基础上，采用如图2的工艺流程，获得的金品位30.59 g/t、回收率95.12%的金精矿。

图2 粗选、扫选及精选次数试验流程Fig.2 Flow sheet of roughing, scavenging and cleaning flotation times
对于含金黄铁矿的浮选研究，最主要的是高选择性捕收剂的开发，针对常规浮选药剂的不足，孙忠梅等〔19〕采用了新药剂2-甲基-5-己基黄药(ZJ-6)与丁基黄药对两种含金黄铁矿进行了捕收性能的比较试验，结果显示与丁基黄药相比，采用ZJ-6的回收率分别高出3.35%和7.12%，因此，ZJ-6对于黄铁矿的浮选具有更好的
捕收效果。

随着易选金矿资源的不断开发和利用，开采贫、细、杂的含金黄铁矿愈加紧迫，常规的浮选工艺也越来越难以选别，需要选冶工作者加强在新工艺、新设备和新药剂方面的研究。

2.3 化学浸出
氰化法是目前我国提取金银的主要方法之一，主要包括堆浸法、炭浆法、树脂法等。

金在有氧的情况下，其在碱性的氰化物溶液中可以生成[Au(CN)2]-发生溶解，从
而可以将金与其他矿物分离〔20〕。

叶富兴〔21〕针对云南某金矿的金主要以包
裹体的形式赋存于黄铁矿中的特点，以浮选精矿为原料，采用焙烧—浸出的工艺
回收金，浮选精矿在800 ℃的条件下焙烧3 h脱硫，在矿浆液固比2∶1、石灰调节pH值约为10、KCN用量1 kg/t的条件下从烧渣中浸出金，获得金浸出率为87.14%的良好指标。

庄涛等〔22〕对金品位4.95 g/t，嵌布粒度较细的某含金硫化矿，采用闭路浮选—细菌氧化处理—氰化浸出的工艺流程，获得了金浸出率95.95%的精矿。

由于氰化物对生物具有很大的危害性，随着环保理念的不断加强，又出现了硫代硫酸盐法、硫脲法、氯化法等新的化学浸出新工艺〔23〕。

如杨大锦等〔24〕针对
某黄铁矿精矿，采用硫脲法进行浸出试验，在硫脲质量浓度8～12 g/L、硫酸质量浓度15 g/L、时间>10 h、温度40～50 ℃的条件下，获得了金浸出率大于85%
的良好效果。

晋帅勇〔25〕提出了NH4Cl-NH3-H2O稀液堆浸法处理黄铁矿烧渣回收金的新工艺，并通过试验得出了金的浸出率随着氨水和氯化铵浓度增加以及黄铁矿烧渣粒径的减小而增加的结论。

彭会清等〔26〕对安徽某含金硫化矿的浮选
精矿进行了浸出条件试验，流程如图3所示，结果显示，在最佳浸出工艺条件时，可获得浸渣含金品位0.33 g/t、浸出率90.70%的理想指标。

图3 浮选精矿浸出条件试验流程Fig.3 Experimental flow of leaching
conditions for flotation concentrate
目前，化学浸出是处理复杂含金黄铁矿最有效的方法，但由于氰化法环境污染较大，其他新型化学浸出法工艺不成熟，适应性不强，尚未得到广泛的工业应用，因此，选冶研究人员应在氰化法成熟工艺的基础上，完善浸出新工艺和寻找更加有效、适应性强的浸出剂。

2.4 生物处理
生物处理矿物是指利用细菌为主体的微生物技术应用于矿产资源的处理〔27〕。

生物处理含金黄铁矿技术环境友好，是目前提金研究的热点之一。

当黄铁矿包裹住金粒时，传统的化学浸出工艺对包裹金的浸出率较低，此时利用微生物可将黄铁矿包裹层氧化腐蚀，从而提高浸出率〔28〕。

张勋〔29〕采用L. ferriphilum、S. thermo-sulfidooxidans、A. manzaensis三种试验菌株，研究了不同成因黄铁矿的物理性质差异对其生物浸出效果的影响因素，结果发现，高温热液成因的N型
黄铁矿几乎不能溶解，而低温热液和煤系沉积成因的两种P型黄铁矿的浸出率分
别可达到15.25%～27.92%和27.50%～34.59%。

刘杰〔30〕通过改进双层平板分离方法，从酸性矿山废水中提取了嗜铁钩端螺旋菌菌株，在温度41 ℃、初始
pH值为1.4、10% (V/V)的接种量条件下，对新疆某金矿浸矿渣进行清洗，矿石
氧化率提高至81.82%。

作为一项新工艺，生物处理技术还有较大的缺陷和研究空间，主要表现在：微生物生存条件较为苛刻，包括pH值、温度、重金属离子浓度等〔31〕，都会严重影
响微生物的生长；微生物培养周期较长，生长速度慢，处理矿物的效率较差。

但随着难浸金矿及低品位矿的开发，生物处理技术还有很大的发展空间，将对我国含金黄铁矿的开发利用产生深远影响。

3 结论
1)金在黄铁矿中的赋存状态是决定选别工艺的重要因素：裂隙金和间隙金多可采用
重选处理；表面吸附金可采用浮选或浸出工艺；包裹金可通过重选或浮选工艺选别或通过生物氧化预处理后进行化学浸出；而晶格金多采用浸出工艺。

2)重选处理方式简单，对微细粒矿石的处理效果差、分选效率和回收率低，在含金黄铁矿的选别中一般只作为一种辅助处理的手段；浮选是处理含金黄铁矿最便捷的方法，但需要加强在新工艺、新设备和新药剂方面的研究；化学浸出是处理复杂含金黄铁矿最有效的方法，需要进一步完善浸出新工艺和寻找更加有效、适应性强的浸出剂；生物处理技术环境友好，但目前存在着较大的技术缺陷，需进一步研究开发。

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