摘要：單一易處理金礦資源日益枯竭，復雜難處理金礦資源已成為中國黃金工業生產的主要來源。難處理金礦預處理方法主要有加壓氧化法、焙燒法、生物氧化法等?？偨Y分析了主要預處理方法發展歷程及國內外研究進展，重點闡述了國內外典型黃金冶煉廠預處理方法工業應用及指標對比，并對難處理金礦預處理方法未來研究方向進行了展望。
關鍵詞：難處理金礦;預處理;加壓氧化;生物氧化;焙燒;工業應用
引 言
金是一種貴金屬，在地殼中屬于微量元素，具有很高的化學穩定性，多用于金融交易、官方儲備、飾品材料和電子器件等。世界上有80多個國家生產黃金，金在世界范圍內的分布相對較廣，主要分布在南非、俄羅斯、中國、澳大利亞等。截至2019年，中國黃金產量連續13年位居全球第一。2019年，中國黃金資源可控制基礎儲量僅為2 000 t，位居世界第八。據美國地質調查局報道，2019年全球礦山生產黃金3 463.67 t，占黃金總供給的72.52 %，礦產金是金的主要來源[1]。
金在自然界中多以自然金、金與銀的固溶體系列礦物、金的碲化物存在，金與硫化礦物有密切關系，通常與黃鐵礦和毒砂伴生，賦存在黃鐵礦和毒砂等礦物中[2]。隨著金礦床開采力度和開采規模不斷加大，易處理金礦資源日漸枯竭，難處理金礦資源逐漸成為中國黃金工業生產的主要來源[3]。根據金礦石工藝礦物學性質，可將難處理金礦分為復雜多金屬硫化礦、碳質礦、碲化礦等[4]。目前，世界金礦儲量中難處理金礦占60 %～70 %，而在世界黃金總產量中，由難處理金礦產出的金占30 %左右。中國已探明的金礦資源主要分布在山東、甘肅、河南等省，其中復雜多金屬硫化礦儲量最為豐富[1]。如何實現難處理金礦中金的高效、綠色、低成本回收已成為黃金冶煉行業亟需解決的重大問題。
1 難處理金礦
難處理金礦是指不經預處理，直接采用氰化法浸出，金浸出率低于80 %的金礦。難處理金礦金提取率低的原因如表1所示[5]。
針對難處理金礦金提取困難的原因，采用特定預處理方法可大幅提高難處理金礦中金回收率。常見的預處理方法有焙燒法、加壓氧化法和生物氧化法等。
2 難處理金礦預處理方法
2.1 焙燒法
焙燒法是一種工藝成熟、應用廣泛的金精礦預處理方法，主要處理硫化礦物包裹型金精礦。金精礦經氧化焙燒后轉變為表面疏松多孔的焙砂，使包裹金充分暴露便于浸出，硫和砷轉化為SO2和As2O3得以收集。焙燒法大致分為氧化焙燒、閃速焙燒、固化焙燒、微波焙燒等方法。依據金精礦中砷含量高低，氧化焙燒又可分為一段焙燒和兩段焙燒。當金精礦中砷含量較低時，采用一段氧化焙燒，主要化學反應式為：
4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2(1)
4Fe7S8+53O214Fe2O3+32SO2(2)
若砷含量較高，采用一段氧化焙燒時，氧化鐵易與砷發生副反應(如式(3)、式(4)所示)，對金形成致密二次包裹，阻礙后續金的浸出。
Fe2O3+As2O3+O22FeAsO4(3)
Fe2O3+As2O52FeAsO4(4)
因此，當金精礦中砷含量較高時，采用兩段焙燒，第一段在弱氧化性氣氛中焙燒脫砷脫硫，第二段在強氧化性氣氛中深度脫硫，四氧化三鐵氧化生成三氧化二鐵，打開毒砂等硫化礦物對金的包裹，主要化學反應式[6]為：
12FeAsS+29O26As2O3+4Fe3O4+12SO2(5)
3FeS2+8O2Fe3O4+6SO2(6)
3Fe7S8+38O27Fe3O4+24SO2(7)
4Fe3O4+O26Fe2O3 (8)
焙燒預處理提金方法發展歷程如圖1所示。1988年5月，招遠黃金冶煉廠成功應用焙燒—氰化工藝，為中國焙燒預處理提金工藝工業化應用提供了實例參考。21世紀初，紫金礦業集團股份有限公司(下稱“紫金礦業”)和湖南中南黃金冶煉廠等相繼采用焙燒—氰化提金工藝，取得了良好經濟效益[7-12]。
宋裕華等[13]開展了復雜金精礦焙燒預氧化—氰化提金工藝研究，該金精礦中黃鐵礦和毒砂占金屬礦物相對含量的98.19 %，通過采用兩段焙燒氧化預處理，金浸出率由40 %提升到91.40 %。董曉偉等[14]開展了含碳金礦石氧化焙燒—氰化提金工藝研究，在最佳條件下，金浸出率可達86.91 %。尹福興等[15]開展了某含金硫精礦焙燒—酸浸渣非氰提金試驗研究，在最佳條件下，金浸出率可達95.35 %。LIU等[16]為提高某難處理金礦石金回收率，在一段富氧焙燒中加入Na2SO4，熱力學分析和浸出結果表明：Na2S溶液能有效脫除焙砂中的Sb，采用Na2SO4輔助焙燒和堿性Na2S浸出相結合的提金工藝，可使難處理金礦石金回收率達到95 %。
焙燒法工藝成熟，適應性強，操作簡單，生產成本低，但對操作參數和物料的成分配比敏感，易造成欠燒或過燒問題，導致焙燒預處理過程中金被二次包裹，致使金提取率不高。應用焙燒預處理工藝過程中，應對礦物進行系統工藝礦物學分析，厘清焙燒過程中各有價金屬行為規律，確定合適的工藝條件，在打開原生包裹金的同時，減少二次包裹金占比，必要時可進一步降低焙砂粒度，深度打開金的包裹，實現金的高效提取。
2.2 加壓氧化法
加壓氧化法又稱熱壓氧化法，其基本原理是在高溫、高壓、有氧條件下，加入酸或堿分解礦石中包裹金的硫、砷化合物，使金暴露出來，達到提高金回收率的目的。該工藝既適合處理精礦又適合處理原礦，根據溶液介質的不同，可分為酸法和堿法2種。
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