强化氰化在线浸出反应器在塞吉罗拉金矿的应用

翟庆祥，李 帅，龙松清，马嘉鹤，彭靖媛

(1.北方国际合作股份有限公司，北京 100040；2.中国兵器工业集团有限公司，北京 100821)

0 引 言

在金矿行业，重选与常见的炭浆法或炭浸法配套已成为处理高品位金矿的典型工艺。这一工艺在北美地区、西非地区、南非和澳大利亚得到了广泛的应用。通常而言，重选金精矿的品位高达5 000～20 000 g/t，约占选厂给料产率的0.03 %[1]，具有量少品位高的特点。对这一部分高品质产品的处理，常规方法有混汞法和第二段重选法等，但处理效果不尽如人意。

混汞法是一种古老的提金工艺，简单经济，适用于粗粒单体金的回收。但混汞法存在严重的安全和环保问题，已被大多数选厂摒弃。第二段重选法通常使用摇床作为精选设备，摇床作为一种低效的选别设备，其回收率难以保证，且摇床床面开阔，存在着较大的金精矿遗失风险。

强化氰化工艺作为一种新兴的技术，自1997年由澳大利亚Gekko公司发明以来，在处理由尼尔森选矿机或法尔肯选矿机产出的重选金精矿方面表现上佳，获得了很高的回收率[1]。文章即对强化氰化工艺及在线浸出反应器进行详细介绍，并结合塞吉罗拉金矿的实际应用对其使用效果进行说明。

1 强化氰化工艺的特点

1.1 重选作业的金回收率

强化氰化工艺稳定可靠，对重选金精矿的有效回收率一般超过95 %，通常在98 %以上，远高于普通摇床设备30 %～60 %的回收率。研究表明，当摇床尾矿返回到选矿回路中时，精矿多次返回摇床选别，此时旋流器溢流品位异常提高，使金从浸出回路中损失到尾矿中[1]。此外，强化氰化工艺的贵液可以转移到电积车间的电积槽或者炭吸附工段进行处理，浸渣返回磨矿流程，整个强化氰化工序产品不直接外排，不存在降低金回收率的风险。

1.2 氰化浸出原理明晰

金的氰化化学反应的原理早已查明，这为采取措施加速该氰化反应奠定了理论基础。经典的氰化化学反应如下：

在该氰化反应中，氧是必不可少的参与要素。氧的供应可以通过空气、氧化剂或制氧设备等实现。强化氰化工艺一般选用氧化剂作为供氧来源，通常用次氯酸钠作为固体氧化剂，过氧化氢作为液体氧化剂。在配套条件良好时，也可使用氧气直接供氧。强化氰化工艺条件下的氧浓度在15×10-6，为常规氰化工艺的2倍。

强化氰化工艺的另一个关键因素是控制氰化物的浓度。传统的炭浆法/炭浸法控制氰化物浓度在500 ppm水平上，而强化氰化条件下对于氰化物的浓度要求为20 000 ppm，约相当于传统氰化法的40倍，这极大地加快了金溶解速率。有研究表明，强化氰化条件下的金溶解速率约相当于传统氰化法的10 000倍[1]。

1.3 安保因素

黄金是一个特殊的行业，因其较高的经济价值备受关注，尤其是在西非等政治动荡、治安环境较差的地区。强化氰化工艺是在浸出条件严格的反应器中进行的，所有给矿、给药、反应过程、产品排放等均可在高度自动控制的条件下实现，这可以切断人为接触重选精矿或贵液的渠道，保障产品安全。

1.4 能提早实现应收早收

强化氰化工艺的另一个特点是能提早将流程中的重选可回收金(GRG)回收，降低了这部分金在后续流程中损失的风险。此外，对于采用强化氰化工艺的选厂，通常在试生产2～3天后即可有金产品进行冶炼，相较于常规炭浆法/炭浸法10～15天的金锭产出周期，强化氰化工艺对企业及早建成投产以及环节企业的经营现金流大有裨益。

2 强化氰化在线浸出反应器

强化氰化工艺自1997年问世以来，依托于澳大利亚Gekko公司和Consep公司分别自研的在线浸出反应器在世界各地得到了广泛的应用，已累计安装并成功运行数百台套。Gekko系列反应器和Consep系列反应器在原理设计上并无差别，均是通过加大药剂用量、改善供氧条件，以及增大固液作用面积提高金的回收率，在具体实现手段上各有特点。

2.1 核心部件

Gekko系列在线浸出反应器以半沉没床方式操作。其核心是一个旋转介质鼓，将重选金精矿给入部分密封的旋转介质鼓中至溢流水平面以下。利用反应鼓的旋转保证含有药剂的溶液以比较大的流量通过鼓循环，从而保证供给固定量的氰化物和氧气，与试验室常用的滚瓶类似。

Consep系列在线浸出反应器的核心是一个升流式流化床反应器，通过上升溶液流促进固体和液体的接触和反应，从而在没有机械搅拌的前提下得到较好的反应效果。

2.2 处理能力

Gekko和Consep 2个系列的在线浸出反应器均有间断式和连续式2种型式。前者处理精矿量较少、品位较高的金精矿，后者主要用于给矿量较大的工况。2个系列的在线浸出反应器规格基本覆盖从小型试验室需求到大型矿山生产等各种规模的工况。

Gekko系列在线浸出反应器有七种规格，分别对应不同的处理能力，详见表1。

表1 Gekko系列在线浸出反应器规格Tab.1 Specifications of Gekko series online leaching reactors

Consep系列在线浸出反应器有八种规格，分别对应不同的处理能力，详见表2。

表2 Consep系列在线浸出反应器规格Tab.2 Specifications of Consep series online leaching reactors

2.3 选用原则

重选可回收金(GRG)是金矿中较易回收的部分，采用重选分离能快速生成贵金属精矿，经过处理后可直接出售给精炼厂，使得矿山企业付款条件更好、回款更快、现金流更及时。在重选可回收金(GRG)比例超过20 %时即可考虑采用强化氰化在线浸出反应器，某些重选可回收金(GRG)比例超过80 %时，采用强化氰化在线反应器的优势更为明显，在矿山生产初期可以为企业提供较大现金流。

3 在线浸出反应器在塞吉罗拉金矿的应用

塞吉罗拉金矿位于尼日利亚，是该国第一座现代化大型金矿，设计年采选规模100万t。试验单位的分析测试结果表明，该矿山中的重选可回收金(GRG)含量为43 %，因此，在工艺流程设计中，选用了Consep系列CS1000型间断式在线浸出反应器用于处理重选金精矿，详见图1。该反应器用于处理尼尔森选矿机的精矿，贵液转移到电积车间的电积槽中处理，尾渣泵送返回磨矿流程。

图1 Consep CS1000型间断式在线浸出反应器在塞吉罗拉金矿的应用Fig.1 Application of the Consep CS1000 intermittent online leaching reactor in the Sergillo Gold Mine

Consep CS1000型在线浸出反应器的现场控制操作条件为氰化物浓度2 %，氢氧化钠浓度1 %，供氧采用固体次氯酸钠直接添加的方式实现。在给矿重选金精矿品位3 000 g/t条件下，通过18 h的强化氰化浸出，最终浸渣的品位<40 g/t，金的工序回收率超过98 %，生产指标十分理想。

该反应器现场每天可处理960 kg尼尔森选矿机精矿，给矿量可通过改变旋流子的个数灵活调整。

4 结 语

强化氰化在线浸出反应器处理重选金精矿可以大幅度提高金的综合回收率，尤其是在处理尼尔森选矿机、法尔肯选矿机以及在线旋转选矿机精矿方面经济且高效。相对于传统选别手段，该型设备浸出率更高，劳动强度极低，安全可靠。

塞吉罗拉金矿的现场生产指标已经证实，仅需使用常用的浸出药剂，强化氰化工艺的金回收率可以达到98 %以上。与离心选矿机等重选设备配套联用后，强化氰化回路处理量灵活，回收率可靠，给料中金的品位波动对浸出效果的影响很小，具有较高的使用和推广价值。