碱性硫化钠浸出含锑金精矿过程中金锑行为

doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2014.07.012
碱性硫化钠浸出含锑金精矿过程中金锑行为
靳冉公，王云，李云，孙留根
（北京矿冶研究总院，北京100160）
摘要：考察碱性硫化钠体系浸出某难处理含锑金精矿过程中金锑分离和综合回收，探讨浸出条件对金和锑浸出的影响，重点对该体系中金的浸出机理进行考察。

结果表明，在硫化钠80 g/L、氢氧化钠20 g/L、常温条件下锑的浸出率达到95.3%，有10.3%的金伴随浸出，同时揭示了金浸出率随电位及温度变化的规律。

关键词：含锑金精矿；碱性浸出；硫化钠；脱锑
中图分类号：TF831 文献标志码：A 文章编号：1007-7545（2014）07-0000-00
Behavior of Gold and Antimony during Leaching of Sb-Bearing Gold Concentrate with Sodium
Sulfide
JIN Ran-gong, WANG Yun, LI Yun, SUN Liu-gen
(Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy, Beijing 100160, China)
Abstract：The separation and comprehensive recovery of gold and antimony from Sb-bearing gold concentrate with in alkaline and sodium sulfide system were investigated. The effects of leaching conditions on leaching of gold and antimony were discussed. The gold leaching mechanism in this system was explored. The results show that the leaching rate of antimony at room temperature is 95.3% above accompanied with 10.3% leaching rate of gold under the conditions including sodium sulphide of 80 g/L and sodium hydroxide of 20 g/L. The relationship between gold leaching rate of potential and temperature is revealed.
Key words: antimony-bearing gold concentrate; alkaline leaching; sodium sulfide; antimony removal
难处理金矿通常含有一定量的锑、砷、硫、碳等，对后续的氰化提金十分有害，目前通常先采用火法焙烧或者氧压浸出等预处理工艺脱除这些有害物质[1-10]。

在我国甘肃某地有大量的难处理含砷、锑金精矿，经过选矿后得到一种含锑4%~7%的金精矿，由于含锑较低，不能作为火法炼锑的原料。

对于此类锑金矿，总的思路是先将干扰金氰化的锑分离出去，然后进行金的氰化[1]。

本文采用碱性硫化钠体系对该金精矿进行脱锑处理时，发现有少量的金伴随浸出，造成了金的损失，因此本文主要考察不同条件下金和锑的浸出率，对浸出过程中金的浸出机理进行考察。

1 试验原料和方法
本试验采用的矿样来自甘肃某金精矿，含Au 67.00 g/t，Ag 4.92 g/t，其余化学成分分析结果（%）：Sb 6.72、Al2O3 8.33、As 7.20、SiO2 28.44、Fe 16.24、Zn 0.06、Mn 0.02、Ca 2.87、C 1.48、S 16.86、Pb 0.04、Cu 0.08、MgO 1.51。

锑的物相主要是辉钨矿（86.32%）和脆硫铅锑矿（6.54%），砷的物相主要是毒砂（92.56%）。

所用试剂均为分析纯，水为去离子水。

试验在电子控温磁力搅拌玻璃容器中进行。

加入药剂、矿样、去离子水后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。

为保证滤液中锑浓度便于后续的回收，浸出均在液固比1∶1的条件下进行。

2 试验原理
矿石中的锑矿物可以溶解于碱性硫化钠溶液中，有关化学反应为：
3Na2S+Sb2S3=2Na3SbS3
Sb2O3+6Na2S+3H2O=2Na3SbS3+6NaOH
在硫离子和氧气存在情况下，金可以发生以下反应：
2Au+2HS-+0.5O2=2AuS-+H2O
2Au+2S2-+2H++0.5O2=2AuS-+H2O
在碱性硫化钠体系中，大量氢氧根离子的存在可能使溶液中的硫离子与部分硫反应形成多硫化物，在碱性条件下多硫化物中硫离子主要存在形式为S42-和S52-，以上离子可与金形成稳定的五原子球和六原子环螯合物。

收稿日期：2013-12-11
基金项目：“十二五”国家科技支撑计划项目（2012BAB08B04）
作者简介：靳冉公（1988-），男，山西大同人，硕士研究生.
3 试验结果及讨论
3.1 硫化钠浓度对浸出率的影响
在氢氧化钠用量为20 g/L时，在70 ℃浸出2 h的条件下，考察硫化钠浓度对金、锑浸出率的影响，结果如图1所示。

图1 硫化钠添加量对浸出率的影响
Fig.1 Effect of sodium sulfide dosage on leaching rate
由图1可知，随着硫化钠添加量从60 g/L增加到100 g/L时，锑浸出率由88.5%上升到最大值97.1%，再继续增加硫化钠添加量时，由于氧化作用的加剧导致锑浸出率略有下降[7]。

相对而言，金的浸出率在考察区间内变化较小，并且随硫化钠添加量的增加略有上升。

综合考虑成本及浸出率，硫化钠添加量选择80 g/L比较合适。

3.2 氢氧化钠用量对浸出率的影响
在硫化钠用量为80 g/L时，在30 ℃浸出1 h的条件下，氢氧化钠用量对金、锑浸出率的影响如图2所示。

图2 氢氧化钠添加量对浸出率的影响
Fig.2 Effect of sodium hydroxide dosage on leaching rate
从图2可以看出，氢氧化钠添加量由10 g/L上升至20 g/L时，锑浸出率也随之由92.3%上升至95.4%，氢氧化钠添加量进一步上升至40 g/L时，锑浸出率基本保持不变。

金浸出率随氢氧化钠添加量变化略有波动，但基本上比较稳定。

为得到较高的锑浸出率，氢氧化钠添加量选取20 g/L。

3.3 温度对浸出率的影响
在氢氧化钠用量为20 g/L、硫化钠用量为80 g/L时，在不同温度浸出2 h后，金、锑的浸出率结果见图3。

图3 温度对浸出率的影响
Fig.3 Effect of temperature on leaching rate
由图3可知，30 ℃时锑浸出率就已达到93.8%，并随温度的上升基本上呈上升趋势，在85 ℃时，锑浸出率达到96.3%。

这是因为，样品中锑绝大多数以硫化锑形式存在，常温下极易溶于硫化钠。

而金浸出率则随温度上升呈现出先上升后下降的态势。

考虑到当地高海拔条件（沸点91 ℃），没有进一步对更高的温度段进行考察。

综合考虑金、锑的浸出率以及节省生产动力因素，在常温下进行矿石的浸出是比较合适的。

3.4 浸出时间对浸出率的影响
在硫化钠浓度为80 g/L，氢氧化钠用量为20 g/L时，在常温下浸出不同时间，测定金、锑的浸出率，结果见图4。

图4 浸出时间对浸出率的影响
Fig.4 Effect of reaction time on leaching rate
从图4可以看出，当反应进行至30 min时，金和锑的浸出率就分别达到11.2%和88.52%的较高水平；在30~60 min，锑和金的浸出率上升趋势逐渐放缓，反应时间到达60 min时，锑和金的浸出率都到达最高值；当反应时间大于60 min后，在此过程中矿浆的氧化程度增大，氧化生成的硫代硫酸钠和亚硫酸钠使硫化锑在硫化钠溶液中的溶解度下降，从而降低了锑的浸出率[11]，与此同时金浸出率也逐渐下降。

综合考虑处理量与金、锑的浸出率，浸出时间选取60 min。

3.5 其他元素的浸出
碱性硫化钠对于含锑金精矿具有良好的浸出选择性，对矿中的除砷以外的伴生元素基本上不浸出。

虽然该种含锑金精矿中砷含量达到了7.2%，但是由于其大部分存在于毒砂（FeAsS）中，在硫化钠浸出过程中，砷的浸出率较低。

在氢氧化钠20 g/L、硫化钠80 g/L的条件下，在30 ℃浸出1 h后，浸出液的半定量分析结果为（g/L）：Sb 47、As 0.39，Mg、Cu、Pb、Al、Fe、Mn等均小于0.05 g/L。

4 碱性硫化钠体系浸出金机理分析
4.1 多硫化物浓度对金浸出率的影响
碱性硫化钠体系中无铜、氨离子存在时，S x2-是浸出金的主要有效成分[12]。

为进一步探索金的浸出机理，对体系中各含硫成分浓度随温度的变化进行考察，结果如图5所示。

图5 温度对含硫离子浓度的影响
Fig.5 Effect of temperature on concentrations of sulfur-bearing ions
在30~50 ℃时，S x2-及S2-部分发生氧化，使得其含量略有下降，导致S2O32-浓度略有上升；在50~60 ℃之间S2-明显下降，S x2-和S2O32-浓度略有上升，说明在该温度段，S2-与矿浆中存在的S开始发生剧烈的歧化反应，形成S x2-和S2O32-，高的S x2-浓度导致了金浸出率的上升。

温度超过70 ℃后，S x2-水解作用加剧，其浓度加速下降，与之伴随的是金浸出率的下降。

不同温度下多硫根S x2-浓度与金浸出率的关系见图6。

图6 不同温度下多硫根浓度与金浸出率的关系
Fig.6 Relationship between concentration of polysulfide and gold leaching rate at different temperatures
由图6可以看出，含锑精金矿中金浸出率鱼溶液中S x2-浓度相关度较为紧密。

溶液中S x2-含量随温度升高而升高，在70 ℃时达到最大值后随温度上升而下降。

温度小于70 ℃时，随温度升高溶液反应活性增强，溶液中S2-与单质S发生歧化反应形成S x2-，导致溶液中S x2-浓度增加，推动了金浸出率的上升；温度高于70 ℃时，S x2-体系加速水解及氧化使金浸出率有所下降[13]。

4.2 矿浆电位对金浸出率的影响
在Au-S-H2O体系中，多硫化物与金络合物AuS x2-只能存在于较低电位，电位升高至一定程度则氧化分解为单质金[14]。

因此，在硫化钠用量80 g/L、氢氧化钠20 g/L条件下，于常温进行浸出，考察反应过程中电位随时间的变化，结果见图7。

图7 电位随时间变化曲线
Fig.7 Electric potential variation with time
碱性硫化钠浸出体系还原性强，电位较负。

结合图4和图7，当反应进行至30 min时，矿浆电位下降至-825 mV，此时金浸出率达到11.2%；30~60 min时，空气中氧气与浸出体系不断释放出的还原性成分反应，电位变化进入一个“平台期”，在此过程中电位在-825~-827 mV间波动，此过程中金的浸出率进一步升至最高值；反应时间大于60 min后，矿浆中还原物质释放量减少，空气中氧气对矿浆氧化作用就显现出来，矿浆电位开始稳步上升，导致金浸出率逐渐下降至10.8%。

5 结论
1）在碱性硫化钠体系中浸出含锑金精矿的优化条件是：氢氧化钠用量20 g/L、硫化钠用量80 g/L，浸出时间1 h，浸出温度常温（30 ℃），此时，锑浸出率可以达到95.2%，同时有10.3%的金伴随浸出。

2）该体系中金的主要有效浸出成分多硫化物含量随温度波动造成金浸出率与温度相关性较强。

随着浸出过程中矿浆电位的上升，多硫化物与金络合物的分解导致金浸出率下降。

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