氰化法(Cyanidation),这是一种高效、经济且广泛应用的方法,尤其适用于低品位金矿(通常金含量低于1克/吨)。以下是氰化法提炼黄金的详细流程,结合其他辅助工艺,形成完整的现代黄金提取链条:
1. 矿石预处理
- 破碎与磨矿:原矿石经过颚式破碎机、圆锥破碎机等设备破碎,再通过球磨机磨成细粉(通常粒度小于0.075毫米),使金颗粒充分暴露。
- 选矿(可选):对含硫化矿物(如黄铁矿)的矿石,可能先采用浮选法富集,得到金精矿后再进行氰化处理。
2. 氰化浸出
- 原理:利用稀氰化钠(NaCN)溶液(浓度0.01%~0.05%)在碱性条件下(pH 10~11,用石灰调节)溶解金:
[
4Au + 8NaCN + O_2 + 2H_2O \rightarrow 4Na[Au(CN)_2] + 4NaOH
]
金与氰化物反应生成可溶于水的金氰络合物。
- 操作方式:
- 堆浸法:适用于低品位矿石,将矿石堆放在防渗垫上,喷洒氰化液,溶液渗透后收集含金贵液。
- 槽浸法:将细磨后的矿浆置于搅拌槽中,通入空气或氧气,加速反应(通常24~48小时)。
3. 固液分离与金的回收
- 洗涤与过滤:浸出后的矿浆通过浓缩机或过滤器分离,得到含金贵液和尾矿(固体废物需处理以降低氰化物毒性)。
- 金的提取:
- 锌粉置换法(Merrill-Crowe工艺):向贵液中加入锌粉和铅盐,金被还原置换为固体金泥:
[
2[Au(CN)_2]^- + Zn \rightarrow 2Au + [Zn(CN)_4]^{2-}
]
- 活性炭吸附法(CIP/CIL工艺):
- 炭浆法(CIP):将活性炭加入氰化后的矿浆中,吸附金氰络合物。
- 炭浸法(CIL):在氰化浸出的同时加入活性炭,吸附与浸出同步进行。
载金炭经酸洗脱除杂质后,用高温(700°C)或电解法解吸金。
4. 金泥精炼与铸锭
- 酸处理:金泥用硫酸或硝酸溶解杂质(如锌、铜),剩余粗金含金量可达60%~90%。
- 电解精炼:粗金作为阳极,纯金片作阴极,在氯金酸电解液中电解,得到纯度≥99.99%的金。
- 熔铸:电解金在感应炉中熔化(约1100°C),加入硼砂等助熔剂去除杂质,倒入模具铸成金锭(如标准400盎司伦敦金锭)。
5. 环保与安全措施
- 氰化物管理:严格控制氰化物浓度、pH和氧含量,防止生成剧毒氰化氢。
- 尾矿处理:使用过氧化氢(H₂O₂) 或 SO₂/空气法 降解尾矿中的氰化物,达到排放标准。
- 闭路循环:尽量回收水与氰化物,减少环境污染。
补充:其他现代提金工艺
- 生物氧化法:用嗜硫细菌预处理难处理矿石(如含砷金矿),打破硫化物包裹后再氰化。
- 树脂吸附法:用离子交换树脂替代活性炭,适用于高粘土或含有机质矿石。
- 无氰提金技术:如硫脲法、硫代硫酸盐法(环保但成本较高),目前应用有限。
总结
现代黄金提炼以氰化法为核心,通过破碎磨矿—氰化浸出—吸附/置换—精炼铸锭的流程,实现高效、大规模生产。技术进步集中在环保优化(如氰化物降解)和难处理矿石的预处理上,同时自动化与资源回收率的提升进一步推动了行业的可持续发展。