目前，对难选冶含砷金矿石，主要的提金技术有矿石焙烧氰化浸金；压热氧化-氰化浸金；细菌氧化氰化浸金。
这些方法主要是针对高品位的金精矿或原生矿石而研究开发，其在低品位含砷氧化矿石的应用中存在着设备投入高，生产成本高，或者操作工艺复杂，操作条件控制难的问题，仅在小规模生产得到少量应用。
我们为提高两个金矿(以下称为1、2号金矿)的氧化矿石浸出率，降低尾矿品位，通过多次柱浸试验，选择了新的工艺方案，并进行了工业堆浸生产实践，取得了较好的经济效益。
1 砷矿物对金浸出的影响和处理方案
1.1砷矿物对金浸出的影响
金矿石中常见的砷矿物是雄黄(As2S2)、雌黄(As2S3)、毒砂(FeAsS)，它们对金的氰化浸出有害，甚至还会使氰化过程无法进行。
雄黄和雌黄在碱性氰化液中易溶:
2As2S3+ 6Ca(OH)2=Ca3(AsO3)2+Ca3(AsS3)2+ 6H2O
Ca3(AsS3)2+ 6Ca(OH)2=Ca3(AsO3)2+6CaS+6H2O
2CaS+H2O+ 2O2=CaS2O3+Ca(OH)2
2CaS+2NaCN+2H2O+O2=2NaCNS+2Ca(OH)2
Ca3(AsS3)2+3CaS=Ca3(AsS3)2
6As2S2+3O2=2As2O3+4As2S3
6As2S2+3O2+18Ca(OH)2=4Ca3(AsO3)2+2Ca3(AsS3)2+18H2O
毒砂在氰化液溶液中难溶解，但其氧化产物如As2O3在缺乏游离碱的情况下进行如下反应:
As2O3+6NaCN+3H2O=2Na2AsO3+ HCN↑
可见砷矿物在氰化过程中大量消耗氰化物、氧和碱，而且污染环境。
1.2减小砷矿物对金浸出影响的方案
氰化浸金是通过氰化物对金的氰化而使金溶解出来的过程。在此过程中对氧化还原电位较氰化物为低的各种元素的原子或离子，都会与氰化物发生反应，消耗氰化物，因此加强矿石的氧化，使矿石中有害成分尽可能处于其最高氧化态，而不再与氰化物发生氧化反应，是提高金浸出率的一种途径。
由于氰化浸金是基于碱性环境溶金的一种工艺，这就要求选择的氧化剂必须在碱性环境下对有害元素具有氧化作用，且不会影响金的浸出。根据各种氧化剂的化学性质，通过比较、选择，过氧化氢是较为合适的一种氧化剂。
过氧化氢的相关性质:
(1) H2O2具有极微弱酸性，为强氧化剂，在某些情况下又是还原剂；H2O2容易分解，特别是某些客观条件会使分解加速进行，如活性炭即可使其完全分解。
(2)过氧化氢对砷、金和银具有氧化还原作用。
硫化砷在碱性溶液中能被H2O2氧化成砷酸盐:
As2S5+20H2O2+16NH4OH=2(NH4)3AsO4+5(NH4)2SO4+ 28H2O
As2S3+14H2O2+12NH4OH=2(NH4)3AsO4+3(NH4)2SO4+20H2O
在碱性条件下，H2O2可使Ag、Au离子还原:
Ag2O+H2O2=2Ag↓+O2↑+H2O
2AuCl3+3H2O2+6NaOH=2Au↓+6NaCl+3O2↑+6H2O
1.3堆浸浸金新措施
根据上述分析可知，利用过氧化氢的氧化性质对硫化砷、亚砷酸盐和As2O3进行再氧化，可以使砷变为+5价，即成为AsO43-离子，与矿石中大量存在的Fe3+离子发生反应，形成不溶性盐FeAsO4，均匀留在矿堆中。这样一方面既不影响金的浸出，也不污染环境;又可以使褐铁矿物对金的包裹打开，使金得到暴露，利于浸金。
由于H2O2在碱性环境下的分解产物为H2O和O2，其添加入矿堆中不会产生二次污染;另一方面对金的浸出过程来讲，其可以补充O2，促进金的浸出。但是过量过氧化氢对氰化过程也是有害的，因为过氧化氢也可以使氰化物发生分解，并使Au3+, Ag1+还原为Au和Ag，阻碍金的浸出，因此合适的工艺方案应是:洗矿→矿石预氧化→除残余过量H2O2→氰化浸金。
(1)洗矿:洗矿的目的是除去矿石中的酸性离子及对金浸出有害的可溶性盐类。这一步骤根据矿石类型和矿区的水质不同可简化，也可省略，或者是加强。如对CO32-含量较高的水质，若矿石中Ca2+含量很高，或矿堆中拌有石灰，大量洗矿，则会在矿物表面形成CaCO3结垢，将金包死，反而不利于金的浸出，对此类情况则应尽量减少洗矿水量。
( 2)矿石预氧化:其作用是将矿石中的砷化合物及其它有碍金浸出的化合物氧化，减少有害元素对氰化浸金的影响。
(3)除去过量H2O2，若矿石预氧化阶段，总的H2O2投入过量，使预氧化结束后，矿液中H2O2过量，则对金的浸出是有害的，必须使矿堆中H2O2降至合理水平。
(4)氰化浸金。这一步骤与常规堆浸工艺相同，先调节喷淋溶液pH值至9. 5～11，然后按常规工艺用氰化钠浸金。在氰化浸金时，在对浸金无害的情况下，微量的H2O2是有利于金的浸出的。所以对浸金到后期，矿堆中O2量不足时，可适量加入H2O2，以提供O2，加快金的浸出。
2 试验所选择的矿石介绍
2.1 1号金矿
1号金矿矿石为氧化矿石、半氧化矿石。其金是以自然金呈微细浸染状分布于矿石中。Au品位一般在1.4～2.0g/t。在部分氧化较差的矿石中可见到毒砂，在氧化矿石中肉眼未观察到砷矿物。通过化学光谱半定量分析，在1号晕、4号晕采点矿石砷含量在0.5%左右(见表1)，在该矿17号晕的砷则高达2% ，采用常规氰化堆浸，尾矿金品位在0. 7～1g/t 。
1号金矿矿石主要元素含量 g/t 表1
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元素
|
1号晕
|
4号晕
|
|
1
|
3
|
4
|
2
|
5
|
6
|
|
Au
|
1.48
|
≈2
|
≈2
|
0.89
|
≈2
|
≈2
|
|
Ag
|
＜0.2
|
0.5
|
1
|
＜0.2
|
＜0.2
|
＜0.2
|
|
Cu
|
12
|
30
|
100
|
10
|
50
|
30
|
|
Pb
|
10
|
20
|
30
|
5
|
30
|
10
|
|
Ni
|
10
|
20
|
30
|
5
|
50
|
10
|
|
As
|
0.3%
|
0.5%
|
0.5%
|
0.8%
|
0.7%
|
0.3%
|
|
Mn
|
600
|
500
|
500
|
120
|
1000
|
800
|
|
Sb
|
100
|
0.3%
|
300
|
500
|
|
|
2.2 2号金矿
2号金矿矿石为含砷黄铁矿型。经显微镜下鉴定，矿石中金属矿物主要有黄铁矿、白铁矿、毒砂、赤铁矿及褐铁矿，其次有磁黄铁矿、黄铜矿、铜蓝、辰砂、闪锌矿。金矿物有金银矿、自然金、银金矿、自然银等。非金属矿物有石英、绢云母，其次有雌黄、雄黄、方角石、粘土等。矿石中金一部分为显微可见金，一部分为不可见金。当矿石粒度为-200目时，单体金和连体金占40%，包裹金占60%，其中硫化物包裹占50%。矿石含砷0.5%～0.8%。该矿氧化矿石、半氧化矿石采用常规氰化堆浸工艺生产，入堆矿石金品位为3～5g/t。以前尾矿品位达1.7g/t ，对矿石加大破碎，尾矿品位降至1g/t左右。
3 矿石的柱浸试验
首先进行了实验室柱浸试验，其目的在于确定新工艺方案的可行性；确定新工艺方案合适的工艺条件，如H2O2加入时的pH值、浓度和吨矿用量。
试验是选用1号金矿的1号晕和4号晕采点的氧化矿石，环境温度在20℃～30℃，水质采用现场喷淋水源，装柱矿量在5～10kg，过氧化氢为市售27%浓度直接计量。试验结果表明H2O2对矿石的预氧化(或再氧化，以下同)对提高金浸出率是有效的(见表2)。
矿石柱浸试验结果比较 ? 表2
|
试验号
|
是否预氧化
|
氧化时pH值
|
尾矿品位g/t
|
|
96-1
|
是
|
中性
|
0.13
|
|
96-2
|
否
|
|
0.50
|
|
96-3
|
是
|
10.7
|
0.26
|
|
97-36
|
是
|
11.1
|
0.32
|
不加过氧化氢矿石尾矿品位为0.5g/t；加过氧化氢氧化后，矿石尾矿品位约0.3g/t。
预氧化时的pH值为中性略偏碱，矿石尾矿品位为0.13g/t；预氧化时的pH值为11左右，矿石尾渣品位为0.3g/t左右，这说明预氧化时的pH略低较好。根据硫化砷和As2O3的性质，预氧化时的pH值应在7～9之间，但考虑到氰化工艺的要求可选择pH值在9.5～11之间。
H2O2的吨矿用量为0.5L较之1L(约1kg)浸出效果要好(见表3)，因此使用0.5L/t矿的用量即可。
H2O2加入时的浓度以1L/m3为好(见表3)。
? 矿石预氧化过氧化氢用量试验 表3
|
试验号
|
H2O2用量
L/t
|
喷淋溶液H2O2浓度
L/m3
|
尾矿品位
g/t
|
|
96-4
|
0.5
|
1.7
|
0.92
|
|
96-5
|
1.0
|
3.3
|
1.25
|
|
96-6
|
0.5
|
1.0
|
0.66
|
|
97-8
|
0.5
|
1.0
|
0.38
|
未进行预氧化的柱浸试验，氰化浸出时间为5～6d，而加入H2O2对矿石进行预氧化的柱浸试验为3～4d,氰化浸出时间有所缩短。
在柱浸试验时，为了使氧化液体中的H2O2充分发挥作用并且不影响后续的氰化浸出，加入H2O2后使滤液循环2～3d，从而降低了H2O2对氰化物的破坏，试验证明所采用的方案是可行的。
4 工业堆浸试验
根据柱浸试验的结果， 1号金矿、2号金矿进行了新工艺的工业生产试验。在预氧化结束后，利用活性炭可以分解H2O2的性质，在加氰化物前，将喷淋溶液通过活性炭吸附一个循环，以消除残余过量过氧化氢对氰化浸出的影响。工业试验时矿石预氧化加入的过氧化氢浓度为1L/m3水，H2O2的吨矿用量为0.4～0.5L，预氧化结束时测定，H2O2基本耗尽。
4.1 1号金矿工业试验结果
工业试验采用的工艺方案为二种: 过氧化氢预氧化和未经预氧化工艺。
表4为1号金矿矿石的2种工艺工业堆浸试验比较结果。
工业试验结果与柱浸试验基本相同
由于工业试验较常规方案在工艺时间上基本未加长，且氰化钠耗量增加很少，经测算处理每吨矿石新增成本仅1.092元。采用新工艺，后堆浸尾矿由0.97g/t降至0.47g/t；全矿堆浸平均尾矿降为0.3g/t，可见其经济效益十分显著。
1号金矿工业试验堆浸比较结果 表4
|
堆号
|
pH值
|
NaCN耗量g/t
|
喷淋时间d
|
尾矿品位g/t
|
|
96 I 1
|
10.7
|
375
|
40
|
0.97
|
|
96 I 2
|
10.7
|
376
|
42
|
0.47
|
注:表中1号堆未经预氧化，2号堆浸使用了预氧化工艺
4.2 2号金矿矿石工业试验结果
2号金矿矿石采用的堆浸工艺为:洗矿→H2O2预氧化矿石→调pH值→清除过量H2O2→氰化浸金。
从表5中可以看出:
(1)2号金矿混合矿石经二段破碎后喷淋浸出比一段破碎后喷淋浸出，浸出率提高8%以上。说明该矿石微细裂隙不太发育，矿石渗透性能差。矿石仅进行一段破碎时，由于粗粒级矿石过多，浸矿液难以渗透到矿石内部进行溶金反应，影响了金的浸出率。对矿石进行了二段破碎后，矿堆细粒级矿石增多石表面积增大，相应地暴露出来的金颗粒增多。同时，由于二段破碎时的挤压作用，使矿石的裂隙增多，为浸矿液向矿石内部渗透和扩散提供了较为有利的条件，使浸金反应更加充分。
（2）矿石经二段破碎及过氧化氢预氧化处理后喷淋浸出，比未进行预氧化处理的矿堆，其浸出率又提高了11个百分点以上。这是因为矿石经预氧化处理后，氧化程度进一步提高，矿石的致密结构遭到破坏，改变了矿石的渗透性能。同时经预氧化处理后，使金的褐铁矿物包体进一步打开，微裂隙中的充填物被清除，为浸矿液中CN–离子和溶解氧向矿石内部的渗透与扩散提供了更为顺畅的通道，提高了金与氰根离子反应几率。再者，过氧化氢的分解可以补充矿堆中的溶解氧，而剩余的过氧化氢又可直接参加溶金反应，从而使金的溶解速度及浸出率得到进一步提高。
(3)表5中所列进行预氧化处理的97-1和97-2两堆的尾矿品位分别降到0.60g/t和0.77g/t,与同样进行二段破碎但未进行预氧化处理的96-1堆(尾矿品位为1.04g/t)相比，分别降低了0.44g/t和0.27g/t。
2号金矿工业试验堆浸出效果对比结果 表5
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堆号
|
入堆矿量t
|
入堆品位g/t
|
尾矿品位g/t
|
浸出率%
|
备注
|
|
95-1
|
5011
|
4.52
|
1.74
|
61.50
|
一破浸出
|
|
96-1
|
4153
|
3.47
|
1.04
|
70.03
|
二破浸出
|
|
97-1
|
4254
|
3.23
|
0.60
|
81.42
|
二破、预氧化浸出
|
|
97-2
|
3900
|
4.57
|
0.77
|
81.35
|
二破、预氧化浸出
|
从以上对比分析可看出：控制矿石粒度，可以提高浸出效果，同时也为矿石预氧化工艺创造良好的条件，在适当的粒度下，对矿石进行过氧化氢预氧化处理，才能获得较佳的浸出效果。
5 工艺方案总结
由以上室内及工业试验结果可以看出，洗矿→H2O2预氧化矿石→除残余过量H2O2调pH值→氰化浸金工艺，工业生产是适用的，已具备大规模应用条件，其工艺条件是:
(1) H2O2加入时的pH值为中性略偏碱，考虑到氰化浸金工艺要求，也可以选择9.5～11之间。
(2) H2O2的吨矿用量为0.4～0.5L/t。
(3) H2O2加入喷淋溶液的浓度为1L/m3
6 结论
? (1)采用过氧化氢对含砷氧化、半氧化金矿石进行预氧化，是除去砷等有害元素对氰化浸金影响的一种有效方法。
(2）H2O2预氧化氰化堆浸新工艺操作简单，成本低，投入产出比高，经济效益明显。
