4. 矿石性质对氰化浸出的影响
在氰化浸出中,工艺参数(NaCN浓度、pH、溶解氧、时间、矿浆浓度)固然重要,但真正决定“金能不能被浸出来、浸得多快、药剂耗多少”的,往往是矿石本身的性质。同一套浸出条件,换一种矿石,浸出率可能从95%跌到60%,氰耗却翻几倍。因此,在确定工艺路线之前,必须先回答四个问题:矿石由什么矿物组成、金以什么形式赋存、磨到多细才合适、有哪些有害组分在“抢氰”或“吸附金”。本节围绕这四条主线展开,并给出可操作的判断方法。
一、矿物组成:决定脉石行为与药剂环境
矿物组成首先影响矿浆的酸碱缓冲能力和耗氧、耗氰水平。以石英为主的矿石性质稳定,pH调节容易,浸出过程“干净”;而含大量碳酸盐(方解石、白云石)的矿石会持续中和石灰,使pH难以稳定在10.5~11.5,需要大幅提高石灰用量。含磁黄铁矿、黄铁矿等硫化物的矿石,在碱性充氧条件下会被氧化,消耗溶解氧和氰化物,并生成硫氰酸盐(SCN⁻)、亚铁氰络合物等副产物,既抬高氰耗,又可能在后续锌粉置换中形成干扰。
黏土类矿物(高岭石、蒙脱石、伊利石)含量高时,会带来两个工程问题:一是矿浆黏度上升、沉降和过滤性能变差,洗涤效率下降;二是细泥会包裹金粒表面,形成“泥罩”阻碍氰根和氧的传质。实际生产中,这类矿石常需要添加分散剂(如六偏磷酸钠)或采用预先脱泥—泥砂分浸流程。
二、金赋存状态:决定“能不能浸出来”
金的赋存状态是四条因素中最具决定性的。可概括为三类:
- 单体解离金(游离金):赋存于石英、硅酸盐脉石裂隙或粒间,磨矿解离后可正常氰化,浸出率高、速度快。
- 包裹金:被黄铁矿、毒砂、石英等矿物包裹。若包裹层在磨矿中未被打磨开,氰根无法接触金粒,这部分金在常规浸出中基本“不可浸”。判断依据是浸出渣中仍有可见金或镜下金粒,且渣金品位随磨矿细度提高而明显下降。
- 难浸金(固溶体/微细浸染):金以亚显微状态存在于硫化物晶格中(如含砷黄铁矿中的“不可见金”),即使磨到很细也难以解离,必须借助焙烧、加压氧化、生物氧化等预处理破坏硫化物晶格后才能氰化。
因此,仅凭“原矿金品位”无法判断可浸性。工程上应结合岩矿鉴定、光片/薄片镜下观察、电子探针或MLA(矿物解离分析)确定金的粒度分布和解离度,再配合浸出试验渣相分析,才能判断损失金属于“未解离”“包裹”还是“吸附损失”。
三、粒度分布:解离度与传质的平衡
磨矿细度是浸出前最重要的可调参数。磨得越细,单体解离越充分,金粒暴露面积越大,浸出速率和浸出率提高;但过磨会带来负面效应:矿浆黏度增大、传质变差、细泥罩盖加剧、磨矿成本上升,且部分易泥化矿物会吸附已溶解的金。因此存在一个“最佳细度”,通常通过系列磨矿细度浸出试验确定。
判断方法:固定其他条件,做 -74 μm 占比分别为 60%、75%、85%、95% 的浸出对比试验,记录浸出率与氰耗。若浸出率在某一细度后趋于平台,说明解离已基本完成,继续细磨无益;若浸出率持续上升,则说明仍有包裹金未解离,需考虑更细磨或预处理。下表为某示例矿样的合理假设试验结果,仅用于说明判读逻辑:
| 磨矿细度(-74 μm 占比) | 浸出率(%) | 氰耗(kg/t) | 判读 |
|---|---|---|---|
| 60% | 78.5 | 0.42 | 解离不足,浸出率偏低 |
| 75% | 88.2 | 0.48 | 明显改善 |
| 85% | 92.6 | 0.55 | 接近平台 |
| 95% | 93.1 | 0.71 | 平台区,氰耗上升,经济性下降 |
该示例说明:85% 附近已接近解离平台,继续细磨收益有限而成本上升,宜选 85% 作为设计细度。实际选型必须以本矿样试验数据为准。
四、有害元素:砷、锑、碳质物的干扰机制
砷与锑:毒砂(FeAsS)、雄黄、雌黄及辉锑矿等含砷锑矿物在碱性氰化体系中会分解,生成 AsS₃³⁻、SbS₃³⁻ 等硫代酸盐,并在金粒表面形成钝化膜,阻碍金的溶解;同时大量消耗氰化物和溶解氧。含砷高的矿石往往还伴随“不可见金”赋存于毒砂中,属于典型难浸矿。处理思路包括:控制磨矿避免过粉碎、提高pH与充氧、采用阶段浸出,或先进行氧化预处理。
碳质物:石墨、活性炭质、腐殖酸等“劫金”组分会在氰化过程中吸附已溶解的金氰络合物(即“碳劫金”/preg-robbing),使金从溶液中“消失”,表现为浸出率虚低、尾渣金偏高而液中金偏低。判断方法:测定矿石的劫金指数(如采用活性炭对比吸附试验),或对比“加活性炭浸出”与“常规浸出”的浸出率差异。对策包括:添加煤油、柴油等钝化剂屏蔽碳质表面,采用树脂矿浆法(RIP)替代炭浆法,或先浮选/焙烧脱除碳质物。
此外,铜、铅、锌等重金属硫化物也会消耗氰化物形成络合物,其中铜最为敏感,通常要求浸出液中铜离子控制在较低水平,否则氰耗显著上升。
五、把矿石性质落到工艺判断上
综合来看,矿石性质评价应形成一条可执行的判断链:先做岩矿鉴定与MLA,明确矿物组成、金的粒度与解离度、有害元素赋存;再做系列磨矿细度浸出试验,确定解离平台;同时做劫金指数测定与氰耗平衡试验,识别碳质劫金和硫化物耗氰;最后用渣相分析定位损失金去向——是未解离、被包裹,还是被吸附。只有把“损失在哪里”判断清楚,才能决定是细磨、钝化、预处理还是更换浸出方式,而不是盲目提高氰浓度或延长浸出时间。