金矿石堆浸前预处理工艺
采用制粒技术可以有效克服矿石泥质成分对浸堆渗透性的影响，生物预氧化技术的采用可以使硫化矿物(黄铁矿、砷黄铁矿等)包裹金矿物类型的低品位矿石用堆浸方法处理。焙烧或氯化则可使矿石中的“劫金”碳质物得到钝化，从而消除碳对金浸出率的影响。采用氨氧浸出、酸浸等方法可消除矿石中消耗氰化物的铜、锌等贱金属，从而提高堆浸金浸出率。
1 制粒堆浸
矿石中含有泥质成分将直接影响金的浸出速度和浸出率，制粒技术是解决矿石含泥高的最有效手段。从20世纪80年代起，美国黄金矿山便大量采用制粒预处理技术，甚至也将其用到那些含泥并不十分高矿石，其主要目的是通过制粒缩短浸出周期，提高生产效率。我国从20世纪90年代开始应用这项技术，并取得了可喜的效果。目前，这项技术已被应用在红土型、蚀变岩型、泥化角砾岩型、铁帽型矿石及尾矿堆浸之中。
蛇屋山金矿是国内目前最大的红土型金矿，该矿1994年开始采用制粒堆浸工艺。目前，年处理矿石量百万吨以上，年产黄金1t以上，金的浸出率为81.2%，回收率达到76%。与蛇屋山金矿相同的还有贵州晴隆县老万场红土型金矿、云南勐海红土型金矿等都采用了制粒堆浸工艺。
湖南龙王山金矿蚀变岩型金矿石采用制粒堆浸工艺处理，金的浸出率为86.21%，回收率为78.92%。这与常规堆浸相比，金的浸出率提高了20%~30%，浸出周期缩短了1/2~2/3，氰化钠单耗降低了60%；广西鑫宝公司龙塘金矿矿石为高黏土质蚀变岩型金矿石，该矿采用氰化溶液制粒，水泥用量15kg/t，固化时间24h，入堆金品位0.9~1.9g/t，尾矿品位0.16~0.25g/t，金的浸出率大于85%，浸出时间40~45d，年处理矿石量数十万吨。较早采用制粒堆浸处理蚀变岩型金矿石的还有新疆的赛都金矿、康古尔金矿等。从20世纪90年代起，处于黔桂滇金三角的许多卡林型金矿氧化矿石在堆浸过程都因为泥化严重而采用了制粒堆浸技术，这一带是制粒堆浸技术应用最为普遍的地区。
铁帽型金矿石往往因为氧化程度高，含泥量大而难以堆浸。江西某铁帽型金矿石，采用颚式破碎机破碎到-60mm，然后采用回转窑进行干燥，再用圆盘制粒机制粒，皮带输送机筑堆,制粒后金的浸出率与不制粒相比从65.4%提高到77%，生产周期由原来的50d缩短到45d，氰化钠耗量由0.84kg/t降低到0.74kg/t。
南京汤山金矿采用制粒堆浸工艺处理泥化角砾岩型金矿石，石灰用量12kg/t，水泥用量5~8kg/t，金的浸出率从原来的12%提高到91%，浸出时间缩短了近30d。
制粒技术也促进了浮选尾矿的开发利用，从1992年国内先后有很多厂矿尝试采用堆浸技术开发含金尾矿，而尾矿的开发首先要解决的就是浸堆渗透问题，制粒技术则是首选的预处理技术。1996年开始，河南灵宝焦村选矿厂浮选尾矿堆浸及樊岔金矿尾矿堆浸都采用了制粒技术，内蒙古矿产实验研究所曾对白乃庙金矿在尾矿进行了万吨级球团制粒堆浸工业试验研究。
当然，尾矿制粒难度一般大于原矿，其主要原因就是制粒无骨架，成粒难度大，稳定性差。目前，在尾矿处理上已经开始采用其它方法来取替制粒技术。
2 生物氧化预处理
生物氧化是最近一段时间研究力度比较大的一种矿石预处理技术，其最大的特点在于成本低和环保效果好，目前已被广泛用于高砷硫难浸金精矿的预处理中。从1990年开始，美国纽芒特黄金公司开始着手将生物氧化技术用于低品位卡林型难浸矿石堆浸前预处理之中，并且建立年处理能力440万t的生物预氧化堆浸场。我国从1993年开始着手生物氧化预处理堆浸技术的开发研究，并于1994~2000年期间进行的现场工业化试验，取得了一定效果,目前有两项相关的技术专利。
陕西堆浸技术中心，曾在1994年对双王金矿西段黄铁矿包裹型难浸金矿石进行了2000t级生物预氧化堆浸提金试验，矿石经过52d氧化预处理后，介质转化，氰化浸金，金的浸出率由原来的22%提高到63%。1996年在陕西安家歧金矿进行的生物氧化堆浸试验，氧化时间31d，金的浸出率从41%提高到64.75%。同年在丫他金矿进行的试验，氧化时间93d，金的浸出率从16.69%，提高到41.22%。在丫他金矿的生物氧化试验过程中，由于矿石为酸性矿石,硫酸的耗量仅为7.8kg/t。
除此之外，近年来对于生物氧化预处理堆浸法处理铜金矿石的研究也在增多。笔者在对青海松树南沟铜金矿石进行了生物预氧化堆浸试验，矿石中铜主要以黄铜矿形式赋存，经过116d预处理铜氧化浸出率为17.66%，金的氰化浸出率则从没经预处理的31%提高到了69%，氰化钠耗量则由原来的3kg/t降低到1.13kg/t。
文献中记载，对某铜金矿石进行生物氧化处理后,铜的浸出率为44.62%，金的氰化浸出率由原来的51.78%提高到80.35%。
对于生物预氧化技术而言，目前遇到的最大的问题是矿石类型问题。我国大多数难浸金矿石都属于微细浸染型(卡林型)，这类矿石一个突出的特点则是因含碳酸盐类矿物而显偏碱性。众所周知，生物氧化必须在酸性环境中进行，那么矿石中过高含量的碳酸盐矿物必然会导致酸耗量增加，同时生成过多硫酸钙盐，这样不仅会影响生物氧化效果，同时也会降低金的浸出率。1996年在甘肃鹿儿坝金矿的生物堆浸试验就是因为硫酸耗量太高而终止的，这也是目前生物氧化方法不能得到广泛意义上推广应用的一个直接原因。
3 焙烧预处理
焙烧是一种传统的、行之有效的矿石预处理技术。从20世纪80年代到2000年，这20年里由于环保的原因人们曾经试图采取其他方法(加压氧化、生物氧化及化学氧化)来代替焙烧工艺。在此期间，用于原矿焙烧的生产实践相对较少，只有那些尝试性小规模的焙烧生产试验依然进行。早期的焙烧由于对环保问题考虑的少，成本高，或者说焙烧在工程技术方面没有继续改进提高而导致了该技术应用的停滞。
1988年甘肃舟区某含砷金矿堆浸场进行待堆浸矿石现场焙烧，虽然金的回收率从1%提高到了60%，但因焙烧排气造成附近植被大面积死亡而终止。除此之外，20世纪90年代在广东、广西、青海、湖南、陕西、黑龙江等省的小型堆浸场都经有类似的尝试和失败的教训。
1999年四川尖尖山金矿采用直窑焙烧的方法处理高碳金矿石，焙烧温度800℃~900℃，焙烧时间8h，焙烧矿石粒度-50mm，堆浸金的浸出率从没焙烧的9%提高到35%左右。室内试验该类型矿石在680℃条件下焙烧2h，柱浸试验金的浸出率可达到86%。现场焙烧存在的主要问题仍在两个方面：一是温度难以控制，焙烧效果达不到要求，大块矿石难以被烧透,造成金浸出率低；二是燃烧气体不能有效处理，造成大气污染，该试验在当年被停止。
近年来，国内在难浸金矿石原矿焙烧工程技术有所突破的带动下，低品位原矿石焙烧堆浸发生了跳跃性改进。2003年，笔者首次采用封闭式立窑低温焙烧矿石获得成功，燃气采用两段除硫除尘，用于试验的低品位矿石在600℃~760℃下焙烧，整窑焙烧时间12h，原矿有效焙烧时间2~3h，废气经过处理后达到环保排放要求，每吨矿石处理成本为17元，焙烧后堆浸金的浸出率从不焙烧的13%提高到78%。这种焙烧设施及技术首先解决了生产成本问题，低投入、低成本、简单化操作使生产成本得到控制。另外，在原常规焙烧工艺的基础上，重视了环保环节，使气体排放达到了生产地区环保要求。
目前，焙烧技术与制粒技术相结合已经用于低品位难浸尾矿的预处理之中。
4 化学氧化预处理
4.1 氯 化
对于碳质金矿石而言，矿石中的有些碳一般会产生“劫金”效应，从而使金的回收变得困难或降低金的回收率，有效氯能有效地消除这种效应。
1992年，青海滩间山金矿率先采用氯化方法消除矿石中“劫金”碳质影响，金的浸出率由未处理的44%提高到69%。从1994年开始将原来的用次氯酸钙处理改为氯气处理，很大程度上降低了生产成本和劳动强度，取得相同的预氧化效果。10多年来采用氯化预处理堆浸技术处理低品位矿石近60万t，目前，该矿山仍在采用氯化预处理堆浸工艺处理低品位矿石，是我国采用预处理技术堆浸处理难浸金矿石最大的矿山。
2001年，四川阿不让金矿采用氯化熟化的方法，采用次氯酸盐处理含碳金矿石，每吨矿石消耗次氯酸钙6kg，氯化熟化时间9d，堆浸金的浸出率达到78%，而未经处理的矿石金的浸出率为20%~30%，在氯化过程中浸出金量占总可浸金量的50%。除此之外，这项方法技术在新疆哈密地区、甘肃陇南地区、四川阿坝地区低品位碳质金矿石堆浸中都得到了应用。
1992年，河南省地矿局第二地质调查队曾进行水氯化法堆浸矿石的尝试，氯化法是化学法预处理技术中一种比较成熟的方法。
4.2 氨氰浸出
当矿石中含有较高的铜时金的浸出将直接受到影响，研究表明，当矿石中的氧化铜质量分数高于0.2%时，氰化钠耗量将增加三倍以上。如果含量特别高时，氰化钠耗量将成指数增加，而这时金的浸出几乎完全被抑制。笔者曾对某铜质量分数为1.3%、金品位为3.5g/t的尾矿进行直接氰化试验，氰化钠的耗量达到71kg/t，金的浸出仅为31%；采用氨氰浸出之后，氰化钠耗量降低到1.31kg/t，金的浸出率达到81%。
目前，D-N(氨氰体系)浸出法已经成为处理含铜难浸金矿石的首选处理方法。该方法在含铜尾矿堆浸中应用已经有很大的进展，随着工艺条件的不断完善，将很快大规模地被用于生产实践之中。
4.3 酸 浸
对于耗酸量比较少的含铜金矿石，采用酸浸的方法浸取其中的铜是一种比较简单易行的方法，一方面可以消除铜对金浸出过程中所产生的副作用，另一方面也可将铜作为有价元素来回收。当然这种预处理方法对矿石的类型要求很高，关键是原矿中的铜(尤其是氰化可浸铜)能够很有效的被酸浸，不给后续氰化浸金造成障碍。
1996年，吉林集安铜金矿采用酸浸除铜堆浸提金工艺处理铜质量分数为1.2%、金2.3g/t低品位矿石，采用质量分数为2%的硫酸浸铜18d，铜浸出率达到87.65%，介质转换后氰化浸金，金的浸出率达到71.07%。相比未经预处理的矿石，金的浸出率提高了44.62%，氰化钠耗量由原来的10.80kg/t降低到1.97kg/t。
1999年，陕西汉中桃园金矿采用酸浸铜-氰化浸金堆浸工艺处理铜金矿石(3000t/堆)，采用质量分数为2%~3%的H2SO4溶液浸铜26d，铜的浸出率达到74%，铜品位从1.1%降低到0.4%，然后经过15d介质转换，氰化浸金36d，金的浸出率为66%，氰化钠耗量2.23kg/t。这种处理方法存在的主要问题是，介质转换难度大，氰化钠消耗比较高。
4.4 氧化剂助浸
用于堆浸助浸的氧化剂主要有H2O2、CaO2、Na2O2、K2MnSO4。助浸的主要目的是对包裹金的硫化矿物进行氧化或增加矿堆中的含氧成分，加快金的浸出速度。
H2O2是一种弱酸性强氧化剂，他一方面可以氧化硫化砷矿物，另一方面也可以为堆浸矿石提供氧。
庞家河金矿曾对含砷矿石堆浸按0.4~0.5L/t加入H2O2，pH值在10.7的条件下，喷淋40d左右，尾渣品位从原来的0.97g/t降低到0.47g/t，金的浸出率提高了11%。
K2MnSO4作为一种氧化剂其主要作用是为矿堆增氧，从而加快金的浸出速度，提高金的浸出率。在对陕西葫芦沟金矿石和内蒙阿拉善盟呼伦西贝金矿石进行高锰酸钾预浸试验，试验结果：加入高锰酸钾后，金的浸出率分别提高了7.19%和2.16%。
5 结 语
堆浸技术作为低品位金矿资源开发利用的有效手段和平台，进入难浸金矿石领域后就提出了比中高品位金矿资源开发利用更高的要求，不仅要低投资、低成本生产，更主要的还要符合日益严格的环保要求。因此，只有与预处理技术紧密的结合，才能延续堆浸技术强盛的生命力。今后预处理堆浸技术的开发势必朝两个方向发展：一是基于传统理论和工艺技术的不断挖掘和革新；二是新理论、新技术和新材料的开发。制粒、焙烧、生物氧化随着过程技术方面的突破，在今后还会有新的发展，并仍然要扮演预处理的主要角色。而D-N体系，3Cl体系及有机氯体系等一批在传统理论上开发出的新工艺也将得到更多的工业化的尝试，并作为补充手段而发挥更大的作用。另外，各类预处理技术的叠加组合运用也是一个很重要的发展趋势。
