复杂金精矿矿物特性及焙烧预处理工艺研究-有色金属冶炼部分

doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2014.08.010
复杂金精矿矿物特性及焙烧预处理工艺研究
贺秀珍1，钟清慎1,2，马玉天1，刘玉强1,2
（1.金川集团股份有限公司贵金属研究中心，甘肃金昌737100；2.西安建筑科技大学冶金工程学院，西安710055）
摘要：对某复杂高砷金精矿进行了工艺矿物学研究，并考察了焙烧温度、时间和压缩空气流量对焙烧脱除砷、硫的影响。

结果表明，该复杂金精矿为少硫化物型金精矿，主要矿物是黄铁矿、砷黄铁矿以及长石、石英等脉石矿物，金精矿中金主要以金单质或者金与硫（砷）化物、氧化物和脉石的包裹体存在。

金颗粒粒径大多在1~3 μm，部分颗粒在1 μm以下，少数较大颗粒粒度可达4~5 μm。

当控制焙烧的温度、时间和压缩空气流量分别为650 ℃、45 min、150 L/h时，砷、硫的脱除率分别达到97%和98%以上。

关键词：复杂金精矿；工艺矿物学；氧化焙烧；砷；硫
中图分类号：TF831;TD91 文献标志码：A 文章编号：1007-7545（2014）08-0000-00 Study of Mineral Characteristics and Roasting Pretreatment Technology of
Complex Gold Concentrate
HE Xiu-zhen1, ZHONG Qing-shen1,2, MA Yu-tian1, LIU Yu-qiang1,2
(1. Precious Metals Research Centre, Jinchuan Group Co., Ltd, Jinchang 737100, Gansu, China;
2. School of Metallurgical Engineering, Xi’an University of Architecture and Technology, Xi’an 710055, China) Abstract: Process mineralogy of high arsenic bearing complex gold concentrate was investigated. The effects of roasting temperature and time, and compressed air flow on removal rates of arsenic and sulfur were studied. The results show that this complex gold ore concentrate contains fewer sulfides with main minerals of pyrite, arsenopyrite and gangue minerals such as feldspar and quartz. Gold in concentrate exists mainly as of element or gold and sulfur (arsenic) compound, oxide inclusions and gangue. Particle size of gold particles is mostly between 1~3 μm, part of particles is <1 μm, a few larger grain size can be up to 4~5 μm. Arsenic and sulfur removal rate is up to 97% and 98% above, respectively under the optimum conditions including roasting temperature of 650 ℃, roasting time of 45 min, and compressed air flow of 150 L/h.
Key words: complex gold ore concentrate; process mineralogy; oxidizing roasting; arsenic; sulfur
随着易处理金精矿资源的枯竭，大量复杂难处理金精矿资源的综合利用具有越来越重要的意义。

近年来的地质勘探工作表明，新发现的大中型金矿床大部分是复杂难处理金矿床，尤其是甘肃、青海、新疆和内蒙西部以及桂、滇、黔等地区发现或探明的金矿床主要是复杂高砷、高碳、微细浸染型金矿[1-4]。

复杂金精矿采用传统的常规氰化法提金工艺处理，金银回收率低[5-11]。

因此，首先必须进行预处理。

复杂金精矿的预处理工艺主要有焙烧预处理[12]、氧压浸出预处理[13-17]和生物氧化预处理[18]等。

本文研究一种内蒙古西部某复杂金精矿的矿物特性，并探讨其焙烧预处理工艺。

1 试验原料、仪器和方法
试验原料为取自内蒙古西部的某金精矿，含金47.95 g/t、银32.20 g/t，其它化学成分（%）：As 4.89、Fe 19.94、S 16.08、C 2.67、Sb 0.43、MgO 1.61、Cu 0.14、CaO 1.26、Pb 0.057、Zn 0.069、Hg 0.013、Al2O3 8.26。

可见该金精矿含砷、碳较高，而硫、铁、铜、铅、锌含量较低。

试验仪器：小型管式炉、Quanta TM600扫描电子显微镜(带EDAX双能谱探头、MLA矿物解离分析系统、电子背散射衍射分析系统）、XZ-4旋片真空泵、KBJ-Ⅱ无油空气压缩机、玻璃转子流量计、10 L抽滤瓶、箱式电阻炉、iCAP6300型全谱直读光谱仪。

焙烧试验在小型密封管式炉中进行，升温至焙烧温度后每次投入金精矿30 g，通入压缩空气并计时（由空气压缩机提供，玻璃转子流量计计量），焙烧烟气由三级串联的抽滤瓶中的10%NaOH溶液吸收后排放。

以焙砂中元素含量计算砷、硫脱除率，砷采用碘量法分析测定、硫采用燃烧—中和法分析测定；其余元素（金元素分析先用火试金法富集）采用光谱仪分析。

收稿日期：2014-01-26
基金项目：国家科技支撑计划项目（2012BAE06B00）；金川集团股份有限公司“十二五”重点科研项目（1305029）作者简介：贺秀珍（1967-），女，内蒙古丰镇市人，工程师.
2 试验结果及讨论
2.1 复杂金精矿矿物学特性研究
取3 g金精矿用碳粉分散，并以环氧树脂胶结成块，磨抛为SEM光片。

SEM背散射图像如图1所示。

图1 复杂金精矿SEM背散射形貌
Fig.1 SEM BS morphology of complex gold concentrate
由图1可见，该金精矿主要由暗色的非金属相和亮色的金属相组成。

非金属相主要为石英、长石和云母等脉石矿物，还有少量铁镁铝硅酸盐、方解石等。

金属相以铁硫化物、高砷铁硫化物和铁氧化物为主，还有少量的磷灰石、金红石、独居石等，以及微量的铁、铅、金单质。

金精矿中各种矿物聚集呈稀松的团块状，金属矿物多呈单体，少数边缘有脉石连生，或包裹有其他金属小颗粒。

该金精矿中金主要有两种形式存在，一种是金单质，另一种是包裹金，在检测到的金颗粒中，金以单体的形式存在于矿物裂缝中，或者为黄铁矿、毒砂和氧化铁矿的所包裹，或者与铁氧化物、黄铁矿、长石、石英等边界连生，部分可见于黄铁矿、毒砂和铁氧化物的裂隙或孔洞中。

金颗粒大多粒度较细，粒径1~3 μm，少数颗粒可达4~5 μm，部分颗粒在1 μm以下。

矿物半定量分析结果（%）：铅0.06、铁0.66、金0.02、硫化铁30.69、高砷硫化铁11.46、高砷硫化铁钴0.06、铁氧化物3.66、砷酸钙铁1.08、金红石0.93、独居石0.07、磷灰石0.61、长石19.99、石英17.70、云母9.14、方解石0.17、铁镁铝硅酸盐3.10、钙镁硅酸盐0.20、钙铁镁氧化物0.39、其他0.01。

金矿物的粒度分布（%）：4~5 μm 7.80、3~4 μm 13.76、2~3 μm 35.68、1~2 μm 34.50、<1 μm 8.26。

2.2 焙烧预处理试验研究
焙烧预处理试验研究主要考察温度、时间和压缩空气流量对砷和硫脱除率的影响。

2.2.1 焙烧温度对砷、硫脱除率的影响
固定焙烧时间60 min、压缩空气流量120 L/h，考察焙烧温度对金精矿砷、硫脱除率的影响，结果见图2。

脱除率/%焙烧温度/℃
图2 焙烧温度对砷、硫脱除率的影响
Fig.2 Effect of roasting temperature on removal rate of arsenic and sulfur
由图2可见，随着焙烧温度的提高，金精矿中砷、硫的脱除率增加，当焙烧温度达到650℃左右时，砷的
脱除率达到最大值，随着温度继续升高，砷的脱除率逐渐下降。

因此，合适的焙烧温度为640~670℃左右。

2.2.2
焙烧时间对砷、硫脱除率的影响
固定焙烧温度650 ℃、压缩空气流量120 L/h ，焙烧时间对金精矿中砷、硫脱除率的影响如图3所示。

脱除率/%焙烧时间/min
图3 焙烧时间对砷、硫脱除率的影响
Fig.3 Effect of roasting time on removal rate of arsenic and sulfur
从图3可看出，随着焙烧时间的延长，金精矿中砷、硫的脱除率增加，当焙烧时间达到45 min 时，砷和硫
的脱除率达到最大值，随着焙烧时间的继续增加，砷、硫的脱除率逐渐下降。

因此，合适的焙烧时间为40~50 min 。

2.2.3
压缩空气流量对焙烧金精矿砷、硫脱除率的影响
固定焙烧时间45 min 、焙烧温度650 ℃，压缩空气流量对金精矿砷、硫脱除率的影响见图4。

脱除率/%空气流量/(L ·h -1)
图4 空气流量对砷、硫脱除率的影响
Fig.4 Effect of compressed air flow on removal rate of arsenic and sulfur
图4表明，随着通入的压缩空气流量的增大，金精矿中砷、硫的脱除率增加，当压缩空气流量达到150 L/h 时，砷、硫的脱除率达到最大值，此后，砷、硫的脱除率不再增加。

因此，合适的压缩空气流量为150 L/h。

2.2.4 综合条件试验
根据上述单因素试验结果，在焙烧时间45 min、焙烧温度650 ℃、压缩空气流量150 L/h的条件下进行综合试验，试验共进行2次，脱砷率分别为97.01%和98.08%，脱硫率分别为98.06%和99.86%。

综合试验结果表明，脱砷率和脱硫率结果稳定、重复性较好。

3 结论
1）该金精矿为复杂难处理金精矿，其特点是高含砷、少硫化物型，铁含量较低，金主要以微细粒间金、浸染型包裹金形态存在，为铁砷硫化物、铁氧化物或硅酸盐脉石的包裹体。

2）控制焙烧温度650 ℃、焙烧时间45 min、压缩空气流量150 L/h时，该金精矿中砷的脱除率达97%以上，硫的脱除率达到98%以上。

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