黄金冶炼尾渣综合利用研究进展*

张玉明，李晓恒，张福元

【摘 要】中国黄金冶炼企业每年会产生大量尾渣，尾渣中含金量在0.5g/t以上，还有部分铜、铅、锌等有价元素。由于技术或经济效益等原因，大部分企业只能将尾渣堆存处理，中国黄金冶炼尾渣综合利用率较低。这样不仅造成资源浪费，还会对环境造成危害。通过对黄金冶炼废渣的综合利用现状进行分析，研究分析了现行的几种尾渣综合利用的方法，为冶炼废渣的利用提供重要参考，以期实现黄金冶炼尾渣变废为宝，清洁利用。

【期刊名称】无机盐工业

【年(卷),期】2014(046)012

【总页数】4

【关键词】黄金；尾渣；综合利用；进展

随着中国经济的高速发展，黄金的需求量越来越大，因此黄金矿山的数量、规模和产量日趋增长。由于开采强度的日益增大，造成矿石开采品位不断降低，中国每年在黄金选冶生产过程中产生超过5 000万t的固体废弃物，而且逐年递增，这些固体废弃物主要是选矿尾矿和氰渣，统称尾渣［1-3］。尾渣的综合利用水平已成为衡量一个国家经济发达程度以及科研水平的重要因素。由于尾渣的成分复杂，也因地域的差异，其中有价成分的组成及含量也不尽相同，不仅含有一定数量的金（一般不低于0.5g/t），而且还含有其他可综合回收的有价金属及矿物，如铜、银、铅、锌、铁、锑、钨、铋、硫以及碳酸盐、硅酸盐等，大多具有回收利用的价值［4-5］。

现阶段中国黄金尾渣的综合利用率仅为7％左右，由于种种原因绝大多数尾渣只能堆存。尾渣堆存一方面占用大量的农用和林用土地，浪费矿产资源，另一方面尾渣中选矿药剂以及氰化药剂对环境可能造成危害，尾渣坝也给当地居民带来重大安全隐患［2］。为此，中国黄金行业的科研工作者对黄金冶炼尾渣综合利用进行了广泛的探索和深入的研究，研究工作主要集中在以下几个方面，即回收有价元素、用作建筑材料、填充矿山矿井采空区以及复垦造田。下面就从这几个方面对尾渣利用进行总结分析。

1 回收有价元素

1.1 回收铁

中国许多黄金矿石中，由于大部分伴生有铜、铅、锌、铁、硫等元素，所以氰化尾渣中除了可回收金银以外，还有数量相当可观的可回收的伴生金属。目前，尾渣中有价元素综合回收工作主要集中在金、银、铁、铜、铅、锌、硫等。

1）对于采用焙烧-氰化工艺进行生产的黄金冶炼企业，由于硫铁矿被氧化后，单纯的选矿无法回收铁矿物，且尾渣中铁含量达不到生产铁精矿的要求，只能考虑采用联合工艺进行回收。

部分科研工作者从生产高品质铁产品入手，对黄金尾矿中铁矿物的利用进行了研究探索。河南中原黄金冶炼厂有限责任公司，采用焙烧-酸浸-氰化生产工艺，从提高金银的回收率、综合回收冶炼废渣中铁矿物入手，发明了一种利用黄金冶炼废渣生产氧化铁颜料的新工艺，该工艺是采用氨法氧化合成法生产氧化铁。采用强化酸溶技术，使用一种价格低廉、可循环使用、绿色环保的助浸剂，强化浸出酸浸渣中的铁矿物；浸铁料液经净化，采用氨法制备氧化铁晶种，采用氧化合成工艺生产优质氧化铁颜料，成分复杂的含氨氮废水经高效蒸发结晶得到硫酸铵产品；酸浸渣经强化酸溶浸铁再氰化提金银，所得氰化尾渣外售给水泥厂。经该工艺处理后，每吨矿可多回收黄金1.5g，银的回收率可提高15％～30％。该工艺已经实现工业化应用，年处理12万t尾渣，可生产优质氧化铁颜料4万t、硫酸铵6万t，生产的优质氧化铁颜料在品质上优于传统方法生产的氧化铁颜料。该工艺不仅提高了废渣中金银的回收率，而且实现了精细化生产氧化铁颜料，为尾渣的综合利用提供了一种全新的处理思路。该项目荣获2013年河南省重大科技专项支持，进行行业推广。

姜凌等［6］以制酸酸渣为原料，采用酸浸-催化氧化-水解聚合的工艺，制取高附加值的无机高分子絮凝剂聚合硫酸铁（PFS），在氧化聚合工艺中引入非亚硝酸盐催化剂。结果表明，合理控制酸浸条件，硫铁矿烧渣中铁的浸出率可达91.69％；选用合理的催化剂及助催化剂，控制反应条件，制得聚合硫酸铁产品各项指标均符合HG/T 2153—1991《水处理剂聚合硫酸铁》要求；制得的PFS对废水具有很好的除浊效果。

Zhang Yali等［7］利用磁选-焙烧淋滤工艺处理黄金冶炼尾渣。先采用磁选，目的在于筛选出含铁量较高的矿石，然后结合焙烧淋滤法，将磁性物质和非磁性物质分离，分别加以回收利用。分离出的非磁性物质一部分用于提取金，另一部分用于合成建筑材料。经此工艺可筛选出含铁65.11％（质量分数）的磁铁矿，铁回收率达到75.12％。

2）对于全泥氰化产生的硫化矿尾渣，大多可采用简单的选矿方式回收硫铁。陕西南部月河流域产生的黄金尾矿中包含21种以强磁性矿物为主的矿物，其中以磁铁矿、赤铁矿、钛铁矿和石榴石含量较高，可加以回收利用。以回收磁铁矿、赤铁矿、钛铁矿和石榴石为主要目的，安康金矿采用了干式分选工艺，每年可以回收铁精矿1 700t、砂金2.187kg［8］。

余程民等［9］对黄金浮选尾矿中有价元素铁、金进行了回收研究。所用浮选尾矿中Au含量为0.41g/t、铁含量为25.1％（质量分数）。通过对尾矿进行中强磁粗选，粗选精矿进行多级弱磁精选，获得含铁质量分数约为60％的铁精矿。磁选尾矿进行重选金，可获得含Au含量为30g/t的金精矿。

1.2 回收铜、铅、锌

由于金通常与黄铜矿、闪锌矿、方铅矿等共生，且随着矿石的不同各元素含量有所差异，通常在氰化提金之后综合回收铜、铅、锌。

从尾渣中回收铜、铅、锌不同于传统的硫化矿回收工艺，主要是因为：一方面金精矿中的铜、铅、锌矿物在氰化浸出过程中经历了细磨和长时间的充气搅拌，出现严重过磨，呈现“类胶态”分散体系，致使浮选困难；另一方面大量泥质矿物和残留氰化物使矿物表面形成亲水性薄膜，使捕收剂失去对各种矿物捕收的选择性，同时薄膜也阻碍捕收剂对矿粒表面的吸附，增加了浮选分离的难度［10］。

林俊领等［2］对新疆某金矿氰化尾渣中的铜进行了回收研究。氰化尾渣中铅锌氧化较严重而难于回收，采用一次粗选、一次扫选、二次精选工艺流程，选用Na2SO3＋ZnSO4为锌硫矿物抑制剂、PAC为铜矿物捕收剂，获得了铜品位为15.27％、回收率为80.55％，铜精矿中金品位为8.32g/t、回收率为23.46％，银品位为129g/t、回收率为37.69％的指标，实现了尾渣中铜矿物的综合回收。

徐承焱等［11］对山东某黄金冶炼厂氰化尾渣中的有价元素铅、锌、铜、硫、铁及少量金、银等进行了回收研究。对氰化尾渣进行活性炭脱药后，采用铅锌混浮后再分离浮选，尾矿优先浮选铜，铜尾浮硫工艺，实现了氰化尾渣多元素的有效回收。先混浮铅锌再分离浮选，可获得铅品位为30.29％的铅精矿，铅回收率为70.12％；以及锌品位为41.19％的锌精矿，锌回收率为74.93％。尾矿优先浮铜，可获得铜品位为7％的铜精矿。铜尾浮硫，获得了硫品位为40％～50％的硫精矿。硫铁矿送焙烧制酸工艺，控制焙烧条件可获得铁品位为65.40％以上的铁精粉。

汪洋等［12］以氰化尾渣衍生物为原料，采用X体系在常压下进行氧化浸出，采用二段浸铅与气液固强化浸出相结合的方法在高效气液固反应器中进行实验。最优条件：试剂A用量为15.6g/L，试剂B用量为90g/L，液固质量比为10∶1，鼓氧量为1.5L/min，浸出温度为70℃，每段浸出时间均为3h。所得铅精矿品位为75.49％、锌精矿品位为45％、副产品硫磺品位为99％，其中铅总回收率高达90.68％、锌总回收率高达99％、单质硫回收率高达99.1％。

1.3 回收金、银

黄金冶炼尾渣中通常还含有一部分的金银，金含量一般不少于0.5g/t。对于难处理的金矿，有些尾渣中金品位高达8g/t。虽然尾渣中金品位相对较低，但因尾渣数量巨大，尾渣中的这部分金的储量就相当可观，具有很高的回收价值。因此，许多黄金科研工作者对尾渣中提取金银进行了大量的研究工作。

张尚铎等［13］对铜陵地区黄金矿山尾矿资源进行了回收金银的研究。在黄岭尾渣库附近兴建了一座500t/堆的小型堆浸试验场，利用池浸选金厂的一些设备和设施，从尾渣库中采出的尾渣粒度小于75μm的达75％，制粒后直接入堆，加入CaO于清水池中，调节pH至10～11，而后加入NaCN使CN-质量分数达到0.5％～0.8％时开始喷淋，用锌丝置换。整个喷淋置换过程为50d，共冶炼成品Au 0.263kg、Ag 21.5kg。尾渣除CN后的含铁尾渣销售至水泥厂，土石尾渣填充原露天采矿坑。

薛光等［4］通过试验提出一种从焙烧氰化尾渣中回收金、银的工艺方法。将氰化尾渣加添加剂再磨至粒度小于38μm粒子质量分数大于95％，以除去矿样中砷，并使氰化尾渣中脉石包裹的金、银暴露。然后用30％（质量分数）除杂剂加热浸取杂质，并除去金矿物表面钝化膜。处理后的矿样采用氰化法浸取金、银。试验结果表明，该工艺可使焙砂氰化尾渣中金、银的氰化浸出率分别达到65.00％和41.49％。

2 用作建筑材料

2.1 生产制砖

从尾渣中回收有价元素后，仅能实现对尾渣中少量有价元素提取，但并不能有效减少尾渣数量，仍不能从根本上解决尾渣侵占土地、破坏和影响生态环境问题。中国黄金矿床类型复杂，围岩种类多样，部分矿床中金属矿物含量稀少，脉石矿物比较纯净，尾渣可作为重要非金属原料或建筑材料直接利用。

2005年国家全面禁止生产黏土烧结砖，为了满足建筑行业不断增加的建材需求，需要寻求一种储量大、廉价的建筑材料，于是黄金尾渣就被用来作为免烧砖的替代材料。

朱敏聪等［14］将金矿尾渣和生石灰、石膏按质量比为78∶20∶2混合后，采用高温蒸压养护工艺，制备出抗压强度达到GB 11945—1999《蒸压灰砂砖》MU15级要求的砖。晏拥华等［15］利用页岩做胶结剂，采用传统的烧结砖生产工艺和真空挤出成型等方法，试制出金尾渣掺量为40％（质量分数）的尾渣页岩烧结空心砖。杨永刚等［16］采用干压硬塑成型法，在金矿尾渣掺量为90％（质量分数）、成型水分质量分数为8％～9％、成型压力为15MPa、烧结温度为1 000℃实验条件下，制备出强度达到MU10级的普通烧结砖。S.Roy等［17］以黄金尾渣为原料，黑棉土和红土为添加剂，制备烧结砖。添加65％和75％的黑棉土、50％和45％的红泥，烧结砖的成本分别为普通黏土砖的0.74、0.72、0.83和0.85倍。

2.2 生产水泥及混凝土

用尾渣生产水泥，是利用尾渣中的某些微量元素影响水泥熟料的形成和矿物的组成，主要有两种方法：1）利用尾渣中含铁量高的特点，以尾渣替代常用水泥配方使用的铁粉；2）用尾渣替代水泥原料的主要成分。火山凝灰岩贫硫型黄金矿床，尾渣富含硅、铝，可直接压制建筑用砖或作为水泥原料；碳酸岩型矿床，尾渣直接作为水泥原料。

丁亚斌等［18］针对黄金尾渣的特点，具体研究了黄金尾砂湿磨工艺、脱泥工艺及制品养护制度和生产工艺流程，利用黄金尾矿生产加气混凝土砌块。砌块主要原材料配比为m（尾砂）∶m（水泥）∶m（生石灰）∶m（石膏）∶m（铝粉膏）＝68∶8∶22∶2∶0.07，水料质量比为0.6。郜志海等［19］以黄金尾矿和石灰石为原料，煅烧制备富含高贝利特相的混凝土掺合料（JS），研究用JS掺合料配制的C80高性能混凝土的耐久性能，结果表明：采用JS掺合料配制的混凝土抗冻融破坏能力与普通C80混凝土性能差别不大；JS掺合料能改善混凝土耐硫酸盐腐蚀性能；JS掺合料混凝土的抗渗性能与普通C80混凝土相近；采用JS掺合料配制C80高性能混凝土耐久性不会出现问题。

2.3 制备微晶玻璃

微晶玻璃，又称玻璃陶瓷，是综合玻璃和陶瓷技术发展起来的一种新型材料。在基础玻璃中加入TiO2、ZrO2等晶核剂，经热处理等即可得含微细晶粒的陶瓷状材料，即微晶玻璃。金矿尾砂主要化学成分是SiO2和Al2O3，且含有制造硅酸盐玻璃所必需的MgO、CaO、K2O、Na2O等，因此可用来制备微晶玻璃。

刘心中等［20］以黄金尾渣为主要原料，根据尾砂成分主要为Al2O3特点，引入MgO、CaO等成分，形成CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃，并以此为基体，添加各种着色剂等助剂制成各种颜色微晶玻璃花岗石。

3 矿山填充料、复垦造田

利用尾渣回填矿山采空区是直接利用尾渣最行之有效的方法之一，尤其对于那些无法设置尾渣库、当地建筑材料市场较小的矿山企业，利用尾渣回填采空区就具有更大的环境和经济意义。

由于开采矿产资源时地下会形成大量的采空区，近年来不断有矿山采空区地陷的报道，给当地的居民带来重大的安全隐患和财产损失，企业已经考虑对废置的矿井矿坑进行回填，黄金尾渣是一种较好的填充料，可以就地取材、废物利用，免除采集、破碎、运输等生产填充料碎石的费用。一般情况下，用尾渣作填充料，其填充费用较低，仅为碎石填充费用的1/4［21］。尾渣、骨料再加一些水泥在合理的工艺条件下就可实现矿井和矿山回填。而且一些建在巷道、采空区浅地层之上的城镇也可利用黄金尾渣作回填材料进行井下填充，以防止地面坍塌与陷落，保证城镇建筑物安全和居民生命与财产的安全。

黄金尾渣另外一个用途就是复垦造田。氰化物分解后会转化为天然肥料，这为尾渣库复垦创造了良好条件，在尾渣堆积物上种植农林作物、生命力强作物，对于保护环境、防止污染都有积极作用。在一些邻近城市或土地相对紧张的矿山，对矿山复垦造田尤为有利。尾渣库复垦不仅防止扬沙，而且美化环境，减少污染，兼具经济效益、社会效益和环境效益。

尾渣复垦造田主要有两种方法：一种是在废渣表面覆盖一层土壤，然后种植植物，此方法虽然最有效，但是覆盖处理需要大量的“好土”，不仅要考虑取土以及运输等一系列问题，而且这种方法费用较高，因而影响推广应用；另一种方法是直接在尾渣砂上种植植物。针对尾渣库复垦难的状况，山东某市在尾渣库不覆土的条件下种植火炬树，结果表明火炬树的抗旱、耐寒、耐瘠薄能力远远高于其他树种，不仅成活率高，而且生长快，可节省复垦费用95％。

4 结论

目前，中国黄金行业对于尾渣综合利用程度较低，与国外相比存在巨大差距。因此，要考虑从综合利用黄金矿产资源源头入手，提高现行工艺多元素综合回收能力，并根据需要发展技术可行、适应市场需要、清洁绿色生产的尾渣处理工艺，并予以大规模推广应用。同时，还要转变尾渣处理思路，要从过去单纯处理有毒有害物逐渐向废物资源化利用转变。此外，政府和企业都要进一步加大科研投入、完善激励制度并加大激励力度，实现废物循环利用，在为企业带来利润的同时，还能带来环境和社会效益。

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*基金项目：2013年河南省重大科技专项项目（编号：131100310300）。

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黄金冶炼尾渣综合利用研究进展