无焰泄放装置
第30卷第3期矿冶Vol.30,No.3 2021年6月MINING AND METALLURGY June2021
doi：10.3969/j.issn.1005-7854.2021.03.020
刘翔IN王永良1韩培伟1闫敬民I"叶树峰1
(1.中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室，北京100190；
2.中国科学院大学化工学院，北京100049)
摘要：国外某微细浸染型金矿中金的品位为2.58g/t，采用X射线荧光光谱分析(XRF),X射线衍射分析(XRD)，冷场发射扫描电子显微镜一能谱仪(SEM-EDS)以及火焰原子吸收分光光度计(AAS)对原矿矿相组成以及性质进行了分析。在此基础上，采用硫代硫酸钠一铜氨络合体系直接搅拌浸出工艺进行浸金试验。考察了硫代硫酸钠、硫酸铜和氮水浓度、液固比、pH 值以及攬拌速度对浸金效果的影响。研究了两种稳定剂NazSOs和(NH4)2SO4对减少硫代硫酸盐消耗量的影响。结果表明，在常温常压、磨矿细度一0.05mm粒级占90%、Na2S2O3.5H2O浓度0.15mol/L.C11SO4浓度0.035mol/L，氨浓度0.3mol/L. (NHQ2SO4浓度0.1mol/L.N^SCh浓度0.005mol/L、液固比4：1、pH值10.5、搅拌速度为300r/min，浸出
3h的条件下，金的浸出率可达到73.26%；Na2S2O3用量对金的浸出率有着决定性影响，硫代硫酸盐浓度越高，金的浸出效果越好；适宜浓度的铜和氨对金的浸出具有催化效果，过量则会使金的浸出效果变差；(NHQ2SO4和Na2SO3可以作为Na2S2O3的稳定剂，降低硫代硫酸盐的消耗量，(NHQ2SO4可与氨水形成缓冲体系，稳定浸出液pH值，降低Na2S2O3的分解，适量的Na2SO3有利于重新转化生成，过量的NazSCh则会恶化金的浸出。
关键词：金矿；湿法冶金；非氤；硫代硫酸盐法；铜氨络合
中图分类号：TF831文献标志码：A文章编号：1005-7854(2021)03-0129-09
Leaching of gold from micro-disseminated oxidized gold ore by
thiosulfate method
LIU Xiang1'2WANG Yong-liang1HAN Pei-wei1YAN Jing-min1'2YE Shu-feng1
(1.State Key Laboratory of Multiphase Complex Systems,Institute of Process Engineering,Chinese Academy of Sciences,
Beijing100190,China；
2.School of Chemical Engineering,University of Chinese Academy of Sciences,Beijing100049,China) Abstract:The content of gold in a micro-disseminated oxidized gold deposit from abroad is2・58g/t.The mineral composition and properties were analyzed by X-ray fluorescence spectrometry,X-ray diffraction, scanning electron microscope with energy dispersive spectrometer,and flame atomic absorption spectrophotometry.On this basis,the direct stirring leaching process of sodium thiosulphate-copper ammonia complex system was studied・The effects of reagents concentrations,liquid-solid ratio,pH value,stirring speed on the gold leaching were investigated.The effects of two stabilizers,Na2SO3and (NH4)2SO4on reducing the consumption of thiosulfate were also studied.The results show that at room temperature and pressure,grinding fineness一0・05mm particle size accounts for90%，Na2S2O3•5H2O concentration of0・15mol/L,CuSO4concentration of0・035mol/L,ammonia concentration of 0.3mol/L,(NH4)2SO4concentration of0・1mol/L,Na2SO3concentration of0.005mol/L,4:1ratio of liquid to solid,pH value of10・5,stirring speed of300r/min and leaching for3h,the leaching yield of 收稿日期：2021-04-13
基金项目：国家重点研发计划项目(2019YFC1908405,2019YFC1904204)
第一作者：刘翔，博士研究生，研究方向为金的非氤浸出及吸附回收技术。E-mail：***************
通信作者：王永良，博士，副研究员；E-mail:**************
・130・矿冶
gold reached73・26%・The dosage of Na2S2O3had a decisive effect on the gold leaching yield.The higher the concentration of thiosulfate,the better the gold leaching yield.Appropriate concentration of copper and ammonia has catalytic effect on gold leaching,but excessive concentration will make the gold leaching worse・(NHJzSCX and Na2SO3can be used as stabilizers of Na2S2O3to reduce its consumption. (NH4)2SO4can form a buffer system with ammonia water,and the stable pH value can reduce the decomposition of Na2S2O3.Anappropriate dosage of Na2SO3is conducive to the re-conversion to Na2S2O3. Excess Na2SO3will aggravate gold leaching・
Key words:gold ore；hydrometallurgy；non-cyanide；thiosulfate method；sodium thiosulphate and copper ammonia system
氤化提金法具有提金效果好、用量少、成本低、回收率高的特点，是黄金冶炼中普遍采用的方法但氤化提金过程中会产生大量含氤根的废水和废渣，如果处置不当，会严重危害环境和人体健康阂。因此，研究非氤浸金药剂日益受到科研工作者的关注。
近年来，对非氤化提金的研究，主要集中在硫法、硫代硫酸盐法、多硫化物法、石硫合剂法、卤素及
其化合物法等⑷。这些方法可以省去预处理工艺以及对剧毒氧化物的依赖，具有无毒或者低毒、浸金速度快和流程简单的特点。但目前这些方法仍然存在很多不足，限制了其工业应用。如硫
价格昂贵，碱性条件下不稳定，易氧化分解为硫化物和氨基氤，致使其消耗量过大，而且不宜浸出含碱性脉石较多的矿石；多硫化物法和石硫合剂法起步晚，对浸金机理研究少，普遍认为有效成分为多硫化钙(Ca^SJ和硫代硫酸钙(CaS2O3)，具有氧化性，SzCT为络合剂，二者联合作用提金，但后续提金工艺不完善⑷；氯化法活性高，浸出含硫化物金矿时，一部分硫化物溶解，加大了后续回收金的难度，增加浸出成本，而且氯离子对工艺设备腐蚀大、毒性强、危害人体健康且污染环境厲口；碘化法用碘-碘化物溶液浸出金，目前一般用于工业废料提金，浸出时含金物料中银、铜会选择性溶解，从而消耗部分碘，在电积回收金时为了达到理想的效率，需要保持较高的碘浓度，药剂使用量大，且碘和碘化物价格昂贵、药剂成本高、经济效益差；漠化法浸金效果近似碘化法，且药剂费用更低廉，与氯化法类似，只不过使用的漠的氧化性低于氯，此法不会过多溶解金矿中的杂质金属离子⑷，对pH值变化适应性强，可降低工业设备费用，但漠化法也存在药剂量大、药剂昂贵、成本高 的问题，且单质漠有挥发性，蒸汽有腐蚀性和毒性，限制了其发展⑷。与这些试剂相比，硫代硫酸盐被普遍认为是能替代氤化物的最有应用前景的浸金试剂，具有绿环保、价格便宜、无毒，浸金速度快的特点而被广泛研究。与氤化法相比，硫代硫酸盐浸金反应时间可从氧化法的48h缩短为3〜4h，浸出效率高，而且对含As金矿、含Cu 金矿以及含碳质难处理金矿中金的回收效果较优，碱性条件下浸金，对设备无腐蚀，
因此硫代硫酸盐作为氧化物的替代品具有广泛的应用价值但该法也存在硫代硫酸盐消耗量大、副反应多、浸出液组分复杂等问题。本文针对国外某微细浸染型金氧化矿，在对原矿矿相组成以及性质分析的基础上，采用硫代硫酸钠-铜氨络合体系来浸出矿物中的金。研究了两种稳定剂Na?SO3和(NH4)2SO4对减少硫代硫酸盐消耗量的影响。考察了Na2S2O3,CuSCX、氨水、NazSOs、(NHQ2SO4浓度以及pH值、液固比、搅拌速度对金浸出效率的影响，并对浸出条件进行了优化，研究了降低硫代硫酸盐消耗，提高金浸出率的方法。研究结果可为这一类型矿产资源的开发利用提供参考。
1矿石性质
试验矿样来源于国外某含金氧化矿，属于微细浸染型金矿，主要脉石矿物为石英、正长石、云母、锲十字沸石、總钵磷灰石。矿样用球磨机磨矿至一0.05mm占比90%左右，取样进行多元素分析。采用X射线荧光光谱分析(XRF,AXIOS-MAX,PANalytical B.V.)测定矿样的元素种类以及含量，结果见表1。采用X射线衍射仪(XRD, Smartlab-201307,Rigaku Corporation，日本)对矿样进行XRD分析，结果如图1所示。矿样粉末的XRD定性分析结果与XRF分析分析结果一致，可知矿样含量最多的元素依次为Si、Al、K、Fe、Ca、Mg等。采用火焰原子吸收分光光度计(AAS, WFX-130A)对矿样测定的结果见表2。矿石中有
刘翔等：硫代硫酸盐法浸出某微细浸染型金矿中的金
装配式隔墙板• 131 •
价金属元素为Au，品位2. 58 g/t，其他伴生金属 少量S 元素，结合Fe 元素的含量可知矿石中可能
如银、铜等含量较少，对浸出有害的元素As 含量 含少量黄铁矿Elo '11] o
也较低，说明与金矿伴生的毒砂含量少。矿石中含
表1矿样的XRF 分析结果
Table 1 XRF analysis results o£ ore
/%
Si
Al K Ca Kfe Na S Ti
含量
31. 36 6. 28
4・ 49 4. 06 2. 67 1. 07 1. 02
0. 71
0. 41 0.09
表2矿样的AAS 分析结果
/%
Table 2 AAS analysis results of ore
元素Cu Pb As Fe S
Au"Agi 〉
含量
0.010. 020. 24 4. 68
0. 68 2. 58
2. 75
注:1）单位为g/t
Fig. 1 XRD pattern of ore
原矿的微观形貌如图2所示，主要为片层状细
小颗粒。少数为方形颗粒，电镜下未观察到金颗粒
的独立产出以及金包裹于脉石矿物中的现象，说明 矿石中的金为微细浸染型嵌布，零星分布于云母、
石英和黏土矿物中，粒度极细，很难达到单体解 离。从EDS 能谱面扫描结果可以看出，0、Si 和
A1分布相似，主要分布在细小的片层颗粒中，进
一步说明片层结构为富含Si 和A1的云母。Si 和O
呈正相关分布，均分布在方形颗粒中，证实较难解
离的方形大颗粒为含大量石英的颗粒。脉石组分以
SiO2、AI2O3不易泥化氧化物为主，易泥化的碱性
脉石组分CaO 和MgO 含量相对较少，这对直接搅
拌浸出较为有利。
Si Kai A Kai Fe Kai
图2 （a ）, （b ）矿样的SEM 图像；（c ）〜⑴为（b ）的EDS 能谱面扫描图像
Fig. 2 SEM images of ore sample (a)and(b) ; Firure(c)to(f): EDS energy spectra scanning maps of sample
(b)
・132・矿冶
从对矿样的分析结果看，试验用金矿氧化程度较高，金是主要有价元素，其他常与金伴生的元素含量较低，可能属于易浸出类型金矿，因此可采用不进行预处理的直接搅拌浸出工艺进行提金。
2试验
2.1试验试剂与仪器设备
试验用药剂均为分析纯，市售Na?£Q•5耳0（国药集团化学试剂有限公司），CuSCk（99%，麦克林），氨水（氨含量25%，北京试剂），（NHQ2SO4（国药集团化学试剂有限公司），Na2SO3（98%，安耐吉）。
恒温电动搅拌器（RHDY-6S，常州市人和仪器厂）；循环水式多用真空泵（北京科伟永兴仪器有限公司）；额式破碎机（武汉探矿机械厂）；锥形球磨机（XMQP240X90，武汉探矿机械厂）；多用真空
过滤机（XTLZ-026O/02OO，武汉探矿机械厂）；电热恒温鼓风干燥箱（DHG-9240A，上海一恒科学仪器有限公司）；布氏漏斗、抽滤瓶、滤纸、烧杯等。
2.2试验方法
矿样准备：用顎式破碎机破碎矿样至一2mm，再用球磨机磨矿至一0.05mm粒级占92%左右，经真空抽滤机固液分离后用鼓风干燥箱烘干滤饼，用滤饼制样，混样均匀后作为浸出矿样和分析用试样。
浸出试验：每组试验分别取50g矿样放入500mL烧杯，加水调浆至设定的液固比，加入浸出药剂后，测试pH值并记录，如果需要调节pH 值，则用NaOH和稀硫酸调节pH值至设定值。设定机械搅拌速度和水浴锅的温度，开始进行浸出反应并计时，保持各试验条件稳定直至试验结束。试验结束后，测量矿浆pH值并记录，用循环水式真空泵以及布氏漏斗抽滤，并用清水冲洗滤饼三次以上，充分洗去滤饼中的贵液。
固液分离后，将滤饼烘干制样，采用逆王水蒸煮一王水蒸煮一海绵吸附一高温灼烧一稀王水溶样一火焰原子吸收分光光度法（AAS）分析测定样品金含量。浸出液稀释后用火焰原子吸收分光光度计测定金含量。金的浸出率根据溶液和残渣中金的含量比来计算，如式（1）所示。
X m=W s/（W s+W r）（1）
式中，X m—金的浸出率，％;Ws—浸出液金含量，g/t；W r—浸出渣金含量，g/t。
泄洪道
3结果与讨论
3.1硫代硫酸钠浓度对金浸出的影响
硫代硫酸盐提金有多种浸出体系，其中，铜氨络合物一硫代硫酸盐体系研究较为广泛。硫代硫酸盐法浸金主要依靠s2or，其具有较强的络合性，与金形成[A u（S2O3）2]3-配合物，稳定系数可达26.5〜28.0⑷，要使金溶解浸出，则浸出液须有足够的硫代硫酸盐。S2O釘在酸性条件下易分解，碱性环境中较稳定，且碱性溶液中其他金属杂质溶解度降低山」。浸金过程中，如果只有氧气作为氧化剂，反应方程式如式（2）所示。
4A u+8S2O3-++2H2O—*•4Au（S2O3）1-+ 4OH（2）控制浸出液CuSO。浓度0.025mol/L、氨浓度0.2mol/L、（NH4）2SO。浓度0.05mol/L、Na2SO3浓度0.01mol/L，液固比4：1、搅拌速度400r/min、pH值9.5、浸金时间3h，在0〜0.6mol/L内改变
0浓度，考察硫代硫酸钠浓度对金浸出率的影响，结果如图3所示。
€
•
3
迫
nH g
烟
-B-a
®!
.8
00.10.20.30.40.50.6
-5也0浓度伽ol-L-1）
图3硫代硫酸钠浓度变化对金浸出的影响Fig.3Effects o£sodium thiosulfate concentration on
gold leaching
o
o
o
o
o
O
7
6
5
4
3
双氧水稳定剂玻尿酸蚕丝面膜2
10
O
从图3可以看出，金的浸出率随着硫代硫酸钠浓度的增加而显著增大，当N a2S2O3浓度为0.15mol/L时，浸出渣中金的含量为1.22g/t，其浸出率只有52.71%，当其浓度增大到0.6mol/L 时，浸出后渣中金含量为0.8g/t，浸出率为6&99%。在高浓度段，进一步增大Na2S2O3浓度，金的浸出率仍然逐渐增大，但增速放缓。可见, NazSzOs用量对金的浸出有着非常重要的影响，
母液
要保
刘翔等：硫代硫酸盐法浸出某微细浸染型金矿中的金・133・
证浸出效果则需要较高的药剂浓度。鉴于NazQQ浓度从0.15mol/L增加到0.6mol/L时，金的浸出率增加不如低浓度段显著，在满足一定浸出率的条件下，为了降低药剂使用量，本研究选择Na2S2O3浓度为0.15mol/L进行后续试验。
3.2硫酸铜浓度对金浸出的影响
有研究发现，当溶液中存在Cu2+时，Cu2+可以促进金在硫代硫酸盐溶液中的溶解，Ct?+与氨形成的Cu(NH3)i+在硫代硫酸钠浸出体系中起到催化剂的作用，可以加速金的氧化溶解匚词。加入铜离子和氨水时的浸金反应式见式(3)。
Au+52or+cu(nh3)i+—A u(s2o3)r+
4NH3+Cu(S2O3)r(3)这一浸金机理的具体过程如图4所示：金在Cu(NH3)l+催化作用下先与氨形成Au(NHs)+进入溶液，然后被S2O釘络合，形成更稳定的Au(S2O3)r配合物"叫Cx?+转化为Cu+后被溶液中氧气氧化重新生成Cu2+，但是，Cu(NH3)!+与此同时也会促进S2Oi~的氧化分解，生成s4or™，致使体系发生一系列的副反应。因此，控制硫代硫酸盐浸金体系中合适的cr+浓度至关重要。
6
X
(
!
•
W
Q
ng g
爛
甘
期
腿
,
0
0.8
70
'Au
广[Cu(NHM
I|_______l/4O2,1/2H.O, V-/[CufNH^J2*如码
2S盘
图4铜-氨-硫代硫酸盐浸金机理
Fig.4Mechanism of copper-ammonia-thiosulfate leaching
控制浸出液Na^Os•5巴0浓度0.15mol/L、氨浓度0.2mol/L、(NH4)2SO4浓度0.05mol/L、Na2SO3浓度0.01mol/L、液固比4：1、搅拌速度400r/min、pH值9.5、浸金时间3h，在0—0.055mol/L内改变CuSO4浓度，考察CuSO4浓度对金浸出率的影响，结果如图5所示。
从图5可以看出，CuSCh浓度从0增大到0.055mol/L时，金的浸出率先增大后减小，最大金浸出率对应的硫酸铜浓度为0.035mol/L。由于硫酸铜浓度过大时，溶液中cr+过量，将硫代硫酸盐催化分解成连四硫酸盐，影响浸出口"，因此，适宜的CuSO4浓度为0.035mol/L0
—浸渣中金的品位
亠金的浸出率
00.010.020.030.04
CuS()4浓度/(mol•L-1)
50
40
30
20
10
0.050.06
图5硫酸铜浓度变化对金浸出的影响
Fig.5Effects of copper sulfate concentration on
gold leaching
3.3氨水浓度对金浸出的影响
氨的主要作用一方面是为体系提供碱性环境，减少硫代硫酸盐分解；另一方面，氨与溶液中的Ci?+形成的Cu(NH3)r作为氧化剂和催化剂，可提高浸出效率山删。普遍的理论认为氨可以吸附在金表面并快速络合Au+山，诃，使金的溶解速率有大幅度提高。因此，氨浓度会影响铜氨络合离子的稳定存在，影响金的浸出E13'1?]O
控制浸出液Na^Os-SHz0浓度0.15mol/L、CuSO4浓度为0.035mol/L、(NH4)2SO4浓度0.05mol/L、Na2SO3浓度0.01mol/L、液固比4：1、搅拌速度400r/min、pH值9.5、浸金时间3h，在0〜0.7mol/L内改变氨浓度，考察氨水浓度对金浸出率的影响，结果如图6所示。
(
L
•
凹
迫
ns s
爛
壬
期
呢
00.10.20.30.40.50.60.7
氨浓度/(mol-L-')
图6氨水浓度变化对金浸出的影响
Fig.6Effects of ammonia concentration on gold leaching 从图6可以看出，随着氨水浓度的增大，金的浸出率逐渐增大，在高氨水浓度段，增加氨的添加
o
o
o
o
o
o
O
7
6
5
4
3
2
1
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议