強化氰化在線浸出反應器在塞吉羅拉金礦的應用

翟慶祥，李 帥，龍松清，馬嘉鶴，彭靖媛

(1.北方國際合作股份有限公司，北京 100040；2.中國兵器工業集團有限公司，北京 100821)

0 引 言

在金礦行業，重選與常見的炭漿法或炭浸法配套已成為處理高品位金礦的典型工藝。這一工藝在北美地區、西非地區、南非和澳大利亞得到了廣泛的應用。通常而言，重選金精礦的品位高達5 000～20 000 g/t，約占選廠給料產率的0.03 %[1]，具有量少品位高的特點。對這一部分高品質產品的處理，常規方法有混汞法和第二段重選法等，但處理效果不盡如人意。

混汞法是一種古老的提金工藝，簡單經濟，適用于粗粒單體金的回收。但混汞法存在嚴重的安全和環保問題，已被大多數選廠摒棄。第二段重選法通常使用搖床作為精選設備，搖床作為一種低效的選別設備，其回收率難以保證，且搖床床面開闊，存在著較大的金精礦遺失風險。

強化氰化工藝作為一種新興的技術，自1997年由澳大利亞Gekko公司發明以來，在處理由尼爾森選礦機或法爾肯選礦機產出的重選金精礦方面表現上佳，獲得了很高的回收率[1]。文章即對強化氰化工藝及在線浸出反應器進行詳細介紹，并結合塞吉羅拉金礦的實際應用對其使用效果進行說明。

1 強化氰化工藝的特點

1.1 重選作業的金回收率

強化氰化工藝穩定可靠，對重選金精礦的有效回收率一般超過95 %，通常在98 %以上，遠高于普通搖床設備30 %～60 %的回收率。研究表明，當搖床尾礦返回到選礦回路中時，精礦多次返回搖床選別，此時旋流器溢流品位異常提高，使金從浸出回路中損失到尾礦中[1]。此外，強化氰化工藝的貴液可以轉移到電積車間的電積槽或者炭吸附工段進行處理，浸渣返回磨礦流程，整個強化氰化工序產品不直接外排，不存在降低金回收率的風險。

1.2 氰化浸出原理明晰

金的氰化化學反應的原理早已查明，這為采取措施加速該氰化反應奠定了理論基礎。經典的氰化化學反應如下：

在該氰化反應中，氧是必不可少的參與要素。氧的供應可以通過空氣、氧化劑或制氧設備等實現。強化氰化工藝一般選用氧化劑作為供氧來源，通常用次氯酸鈉作為固體氧化劑，過氧化氫作為液體氧化劑。在配套條件良好時，也可使用氧氣直接供氧。強化氰化工藝條件下的氧濃度在15×10-6，為常規氰化工藝的2倍。

強化氰化工藝的另一個關鍵因素是控制氰化物的濃度。傳統的炭漿法/炭浸法控制氰化物濃度在500 ppm水平上，而強化氰化條件下對于氰化物的濃度要求為20 000 ppm，約相當于傳統氰化法的40倍，這極大地加快了金溶解速率。有研究表明，強化氰化條件下的金溶解速率約相當于傳統氰化法的10 000倍[1]。

1.3 安保因素

黃金是一個特殊的行業，因其較高的經濟價值備受關注，尤其是在西非等政治動蕩、治安環境較差的地區。強化氰化工藝是在浸出條件嚴格的反應器中進行的，所有給礦、給藥、反應過程、產品排放等均可在高度自動控制的條件下實現，這可以切斷人為接觸重選精礦或貴液的渠道，保障產品安全。

1.4 能提早實現應收早收

強化氰化工藝的另一個特點是能提早將流程中的重選可回收金(GRG)回收，降低了這部分金在后續流程中損失的風險。此外，對于采用強化氰化工藝的選廠，通常在試生產2～3天后即可有金產品進行冶煉，相較于常規炭漿法/炭浸法10～15天的金錠產出周期，強化氰化工藝對企業及早建成投產以及環節企業的經營現金流大有裨益。

2 強化氰化在線浸出反應器

強化氰化工藝自1997年問世以來，依托于澳大利亞Gekko公司和Consep公司分別自研的在線浸出反應器在世界各地得到了廣泛的應用，已累計安裝并成功運行數百臺套。Gekko系列反應器和Consep系列反應器在原理設計上并無差別，均是通過加大藥劑用量、改善供氧條件，以及增大固液作用面積提高金的回收率，在具體實現手段上各有特點。

2.1 核心部件

Gekko系列在線浸出反應器以半沉沒床方式操作。其核心是一個旋轉介質鼓，將重選金精礦給入部分密封的旋轉介質鼓中至溢流水平面以下。利用反應鼓的旋轉保證含有藥劑的溶液以比較大的流量通過鼓循環，從而保證供給固定量的氰化物和氧氣，與試驗室常用的滾瓶類似。

Consep系列在線浸出反應器的核心是一個升流式流化床反應器，通過上升溶液流促進固體和液體的接觸和反應，從而在沒有機械攪拌的前提下得到較好的反應效果。

2.2 處理能力

Gekko和Consep 2個系列的在線浸出反應器均有間斷式和連續式2種型式。前者處理精礦量較少、品位較高的金精礦，后者主要用于給礦量較大的工況。2個系列的在線浸出反應器規格基本覆蓋從小型試驗室需求到大型礦山生產等各種規模的工況。

Gekko系列在線浸出反應器有七種規格，分別對應不同的處理能力，詳見表1。

表1 Gekko系列在線浸出反應器規格Tab.1 Specifications of Gekko series online leaching reactors

Consep系列在線浸出反應器有八種規格，分別對應不同的處理能力，詳見表2。

表2 Consep系列在線浸出反應器規格Tab.2 Specifications of Consep series online leaching reactors

2.3 選用原則

重選可回收金(GRG)是金礦中較易回收的部分，采用重選分離能快速生成貴金屬精礦，經過處理后可直接出售給精煉廠，使得礦山企業付款條件更好、回款更快、現金流更及時。在重選可回收金(GRG)比例超過20 %時即可考慮采用強化氰化在線浸出反應器，某些重選可回收金(GRG)比例超過80 %時，采用強化氰化在線反應器的優勢更為明顯，在礦山生產初期可以為企業提供較大現金流。

3 在線浸出反應器在塞吉羅拉金礦的應用

塞吉羅拉金礦位于尼日利亞，是該國第一座現代化大型金礦，設計年采選規模100萬t。試驗單位的分析測試結果表明，該礦山中的重選可回收金(GRG)含量為43 %，因此，在工藝流程設計中，選用了Consep系列CS1000型間斷式在線浸出反應器用于處理重選金精礦，詳見圖1。該反應器用于處理尼爾森選礦機的精礦，貴液轉移到電積車間的電積槽中處理，尾渣泵送返回磨礦流程。

圖1 Consep CS1000型間斷式在線浸出反應器在塞吉羅拉金礦的應用Fig.1 Application of the Consep CS1000 intermittent online leaching reactor in the Sergillo Gold Mine

Consep CS1000型在線浸出反應器的現場控制操作條件為氰化物濃度2 %，氫氧化鈉濃度1 %，供氧采用固體次氯酸鈉直接添加的方式實現。在給礦重選金精礦品位3 000 g/t條件下，通過18 h的強化氰化浸出，最終浸渣的品位<40 g/t，金的工序回收率超過98 %，生產指標十分理想。

該反應器現場每天可處理960 kg尼爾森選礦機精礦，給礦量可通過改變旋流子的個數靈活調整。

4 結 語

強化氰化在線浸出反應器處理重選金精礦可以大幅度提高金的綜合回收率，尤其是在處理尼爾森選礦機、法爾肯選礦機以及在線旋轉選礦機精礦方面經濟且高效。相對于傳統選別手段，該型設備浸出率更高，勞動強度極低，安全可靠。

塞吉羅拉金礦的現場生產指標已經證實，僅需使用常用的浸出藥劑，強化氰化工藝的金回收率可以達到98 %以上。與離心選礦機等重選設備配套聯用后，強化氰化回路處理量靈活，回收率可靠，給料中金的品位波動對浸出效果的影響很小，具有較高的使用和推廣價值。