Analysis of heap leaching process rate and migration behavior of gold mine tailings

Scientific Journal of Earth Science June 2013, Volume 3, Issue 2, PP.66-70

Analysis of Heap Leaching Process Rate and Migration Behavior of Gold Mine Tailings Xiaobing Liu#, Fenling Chen, Xubin Li Unke Geology 211 geological brigade, Xi’an Shaanxi Province 710024, China #

Email: liu-xiaobing02@163.com

Abstract Conventional gold extraction process of heap leaching is widely applied in low-grade gold flotation and secondary development and utilization of the tailings. From the practical work considerations, heap leaching process rate and migration behavior of gold mine tailings were studied, focus of discussion on ‘retention phenomenon’ of dissolved gold in percolated migration process, which are based on experimental data analysis of goldmine type, slag particle size, stockpile height, stacking way, the process operation are basically the same or similar conditions in the paper. The results show that the upper of heap leaching are more ideal, belonging to the cyanide leaching of ore; ‘retention’ phenomenon existed in the lower part and the amount of ‘retention’ was gradually increasing from upper to lower; the amount reached maximum before leaching peak from the time aspect.

Keywords: Gold Extraction Process of Heap Leaching; Process Rate; Retention Phenomenon; Percolated Migration

金矿尾渣堆浸进程速率及其迁移行为分析 刘小兵，陈粉玲，李续彬 陕西省核工业地质局 211 大队，陕西 西安 710024 摘

要：常规堆浸提金工艺在低品位金矿浮选、尾渣的二次开发利用方面较为广泛应用。本文即从实践工作出发，对金

矿类型、矿渣粒度、矿堆高度、筑堆方式、工艺操作等基本相同或者类似条件下实验数据分析，讨论研究金矿尾矿堆浸 进程速率及其迁移行为，重点分析讨论已溶金在渗滤迁移过程中的“滞留现象”。分析结果显示各堆上部浸出都较理想， 均属于氰化浸出矿石；下部都存在金的“滞留”现象，“滞留”量自上而下逐渐加大；从时间看，浸出高峰期前最大。 关键词：堆浸提金工艺；进程速率；滞留现象；渗滤迁移

引言 近几年，堆浸提金工艺在低品位金矿浮选、尾渣的二次开发利用方面比较成功，应用较为广泛[1]。但在室 内氰化浸出试验满意的情况下，有的尾渣堆浸效果不太理想。经过大量堆浸对比分析，发现在金矿类型、矿渣 粒度、矿堆高度、筑堆方式、工艺操作等基本相同或者类似条件下，矿堆的浸出速率和最终回收率有着很大差 别[2]，以贵液的峰值浓度标示性参数看，有的矿堆具有明显的浸出高峰期，峰值浓度与入堆矿石品位的数值（都 使用×10-6 数量级）比可达 3 以上，有的则不到 1，基本没有浸出的高峰期，有的堆高 2m 浸出效果比堆高 10m 的还要差。对浸出不好的矿堆取样分析，发现其上部浸出早已结束，而底层氰渣品位比原入堆品位还高，出现 了已溶金在渗滤迁移过程中的“滞留现象”。 金的这种“滞留”是否普遍存在？矿石性质、粒度、堆高以及工艺操作制度对“滞留”以及整个堆浸的过 程速率有何影响？带着这些问题，本文重点从完善堆浸工艺措施，通过现场生产实践分析，解决尾渣堆浸进程 速率及金的迁移行为问题研究。 - 66 http://www.j-es.org/

1 技术方法 利用矿堆浸出进程中氰原中金的质量分数变化和浸出液中金的质量浓度变化来推断判定堆浸的效果[3]， 具体的手段和方法包括以下几点。 （1）尾矿明显特征：粒度细小，润湿后有一定的团聚力，用洛阳铲就可随心所欲操取任何部位矿样。 取样按预先设计的立体网格图，分批分期、分层、分段、等距等量打孔进行。统一以柱长 1m 为一个样，分 期限、重复取样布孔都在原孔位 1～2m 处，以便对比。 （2）尾矿另一个显著特性：矿堆各部位的矿渣粒度、矿石品位、矿物成分、水动力特性基本一致，在 一定程度上可视为一个均质体，既可作为对比分析参照系，又可作为条件试验的固定因子[2]。 （3）尾矿堆浸需用排渗褥垫[4]。混凝土褥垫为非常密集平行的集液通道延至堆外，浸出液在流入集液沟 混匀之前可以很方便地定时定量取样，为利用浸出液中金的浓度变化来判定液样所对应的矿堆部位浸出情况 提供了又一个考察手段。 （4）对部分氰渣精样加工按目的和任务而定[5]，分析时没有再磨，因为部分被包裹在渣粒中未解离的金 难以浸出，作为现场生产控制分析，再磨也没有多少实际意义；为了解金“滞留”形态及原因，部分氰渣样 作了一分为二处理，一半直接烘干送分析，另一半经 3 次留，每次三倍于矿渣的水洗涤过滤、烘干后送分析， 两份样分析结果列表对照；堆中有个别细粉矿团块，在现场缩分时取了部分拣块组合样，与对应的砂氰渣同 时列表对比。 （5）氰渣湿样附着的水份，经多组测定，为干矿渣的 20%左右，差别不大。为对比方便，统一按 20% 计算。考虑到这 20%水中有溶解金，特将取样当时布液和集液中金质量浓度在表中做了注明。以便考察“滞 留”全景时分析计算。 为实验分析堆浸过程速率，入堆矿石品位、粒度、堆高、取样时间，翻堆时间等也都在表中做了注明。

2 实验分析 实践分析同时在三地进行，矿石同属石英脉型金矿浮选尾渣。各类内容及结果见下列各表。 表 1 五庄堆场浸堆（40 天）氰渣金品位统计表 样号

1

2

1

0.06

2

0.31

3

0.46

0.47

样深

3

4

5

6

7

0.07

0.1

0.12

0.06

0.07

0.02

0.35

0.31

0.47

0.25

0.12

0.10

0.07

0.56

0.94

0.56

0.47

0.57

0.37

组合

8

上述 8 个样组合后洗涤送分析

层均

浸出率%

其中泥块

0.07

84.78

(0.15)

0.25

45.65

(0.31)

0.55

-19.56

(0.47)

0.30

34.78

注：入堆品位 0.46g/t，矿石粒度：-200 占 71%，堆高 3 m 取样时贵液金质量浓度：0.28g/m3，布液中金残留浓度 0.10g/t 第 45 天卸掉 1.5m，50 天时贵液高峰浓度 0.67g/m3 表 2 文岸 1#堆浸出过程氰渣金品位统计表 样号

A1

A2

A3

B1

B2

B3

C1

C2

C3

D1

D2

D3

1

0.05

0.05

0.05

0.12

0.07

0.07

0.05

0.05

0.12

0.12

0.05

0.05

层均品位 (其中细泥) 0.07

2

0.05

0.12

0.05

0.10

0.05

0.10

0.12

0.07

0.10

0.05

0.10

0.12

0.08(0.20)

3

0.05

0.25

0.35

0.20

0.25

0.15

0.10

0.12

0.16

0.10

0.12

0.10

0.16(0.31)

4

0.48

0.45

0.58

0.40

0.27

0.43

0.10

0.43

0.10

0.17

0.35

0.62

0.36(0.37)

5

0.58

0.43

0.70

0.45

0.38

0.50

0.83

0.78

0.63

0.30

1.20

0.73

0.62(0.45)

0.04

0.06

样深

3

3

以上为 66 天取样时贵液 0.40g/m ，贫液 0.06g/m ，第 6m 深未取出样 4

0.09

0.04

0

0

0.04

0.09

0.2

0.04

- 67 http://www.j-es.org/

0.04

0.04

0.07

0.37

0.16

6

0.44 0.37 0.9 0.46 1.48 0.51 1.07 0.25 0.23 0.3 以上为 96 天取样，86 天卸去了一半即 3m 堆高，取样时贵液 0.55g/m3，贫液 0.10g/m3

0.6

4

0.09

5

0.34

0.41

0.23

0.34

0.23

0.25

0.25

0.27

0.32

0.28

5

0.23

0.09

0.09

0.07

0.07

0.07

0.05

0.07

0.07

0.09

0.07

0.09

0.08

0.12

0.12

0.09

0.07

0.17

0.07

0.18

0.07

0.12

0.10

0.07

0.10

0.10

0.16

6

0.17

0.25

0.12 3

3

以上为第 127 天取样，该时贵液 0.25g/m ，贫液 0.08g/m

注：入堆品位 0.41g/t，矿石粒度：-200 占 50.10%，堆高 6 m，86 天后为 3 m

样别

表 3 文岸 1#82 天取样氰渣及洗涤后金品位统计表 未 洗 洗 未洗 洗 未洗 洗 均 0.09 0.16 0.11 0.17 0.09 0.14 0.11 0.35 0.07 0.35 0.12 0.32 0.27 0.51 0.18 0.64 0.28 0.54

未洗

样深 3 4 5

0.09 0.25 0.46

洗均

洗差

0.10 0.10 0.24

0.04 0.22 0.30

表 4 文岸 1#堆浸出率考察表 时间

30

41

54

66

1

0.12

0.12

0.11

0.07

2

0.30

0.23

样深

82

96

127

0.12

0.08

3

0.23

0.16

0.14

4

0.45

0.36

0.32

0.10

0.08

0.62

0.54

0.28

0.10

0.67

0.60

0.16

0.38

0.55

0.25

5 6 溃液品位

0.15

0.27

0.38

0.40

注：入堆品位 0.41g/t，86 天卸掉 3m，堆后翻松继续浸出 表 5 蛤蟆沟 7#堆浸出过程（50 天）氰渣品位统计表 序号

样 深

1

行

2

3

4

5

6

7

8

9

10

A 0.04 0.04 0.11 0.02 0.09 0.11 0.09 0.07 0.09 0.16 B 0.02 0.04 0.04 0.07 0.04 0.04 0.07 0.04 0.07 0.02 A 0.16 0.11 0.11 0.09 0.14 0.14 0.14 0.09 0.11 0.23 B 0.09 0.07 0.09 0.07 0.04 0.07 0.09 0.09 0.11 0.11 A 0.20 0.18 0.14 0.16 0.25 0.20 0.18 0.16 0.40 0.58 B 0.23 0.14 0.25 0.16 0.07 0.09 0.14 0.09 0.11 0.20 A 0.40 0.23 0.30 0.35 0.30 0.40 0.23 0.74 0.60 B 0.40 0.23 1.23 0.25 0.25 0.14 0.16 0.16 0.18 0.46 A 0.55 0.30 B 0.53 0.69 0.46 0.44 0.53 0.30 0.23 0.28 0.97 B洗 0.34 0.28 0.27 0.25 0.37 0.23 0.18 0.14 0.41 注：入堆品位 0.51g/t，砂石粒度-200 占 51.60％，堆高 A 到 4.5m 紧贴高护坡 B 列 5.5m,浸台外侧。取样时贵液 1.05g/m3，贫液 0.20g/m3。1.24g/m3 峰值已过。

1 2 3 4

5

11

12

0.11 0.18 0.27 0.25 0.34 0.34 0.40 0.30

0.07 0.11 0.07 0.11 0.11 0.23 0.23 0.44

0.48 0.39

0.70 0.30

层均 品位 0.08 0.06 0.14 0.10 0.24 0.17 0.38 0.35 0.43 0.51 0.29

浸率 （％） 83.30 88.24 75.55 80.39 52.94 66.67 25.49 31.37 16.67 0.00 43.14

表 6 蛤蟆沟 8＃号堆分期取样分析结果 样序 孔深

1 氰渣

1

2 洗后

氰渣

3 氰渣

0.30

0.11

22.64

43.40

0.81 0.72 0.72 0.44 0.74 0.63 0.71 0.54 0.83 0.72 0.93 0.65 1.20 0.88 0.99 0.75 以上为第 9 天取样，当时浸矿液反复循环，未启动吸附，贵液 0.94g/m3

0.17 0.24

-33.96 -86.79

-0.02 -41.51

0.16

0.30

0.25

0.35

0.21

3 4

0.42

0.40

0.88

0.51

氰渣

0.11 0.53

0.25

洗后

氰渣

0.11 0.46

0.35

洗后

氰渣

0.11 0.42

- 68 http://www.j-es.org/

0.42

洗后

层浸出率（%） 氰渣

2

洗后

层均品位

5

差值

0.16

洗后

4

0.13 0.41

洗后 75.47

3 4

0.09 0.02 0.14 0.11 0.48 0.37 0.42 0.27 0.28 0.28 0.19 0.09 47.17 0.20 0.09 0.35 0.14 0.53 0.48 0.58 0.44 0.37 0.34 0.41 0.30 0.11 22.64 以上为第 20 天取样，当时贵液 0.78g/m3，贫液 0.07g/m3，1.46g/m3 的峰值浓度出现在第 13 天 0.11 0.11 0.11 0.07 0.11 0.10 0.10 0.18 0.16 0.18 0.13 0.11 0.16 69.81 0.23 0.09 0.23 0.11 0.34 0.23 0.23 0.16 0.27 0.16 0.26 0.15 0.11 50.94 0.34 0.11 0.25 0.14 0.41 0.37 0.39 0.25 0.37 0.18 0.35 0.21 0.24 33.96 ， 以上为第 30 天取样结果，该时贵液 0.49g/m3，吸附贫液 0.10g/m3 堆顶已冻，布液少 注：入堆品位 0.53g/t，矿石粒度-200 占 37.75％,堆高 4m

1 2 3 4

64.15 44.40 8.13 71.70 60.38

表 7 哈蟆沟 2#堆浸出贵液分区分期分析结果 时间 区别与高度

10 天

21 天

45 天

50 天

60 天

70 天

88 天

100 天

116 天

A

4

1.86

2.04

1.05

0.81

0.63

0.46

0.10

停

B

5

1.11

1.78

1.16

1.16

0.93

0.70

0.18

停

C

6

0.23

1.63

1.40

1.51

1.27

0.93

0.35

0.18

0.15

D

7

0.05

0.23

0.40

0.58

0.70

0.70

0.41

0.35

0.30

注：入堆品位 0.68g/t；矿石粒度-200 占 46.60% 矿堆按长度（30m）均分四区，自 A 至 D 变高变窄，轮流喷淋 表 8 哈蟆沟尾渣库表层排矿口至排水口连续拣块样分析结果 取样区间

0-20m

20-40m

40-60m

600-80m

粒度（%）

（-200 目）10%

（-200 目）30%

（-200 目）60%

（-200 目）90%

品位

0.54

0.40

0.36

0.21

从表中可以看出： (1)各堆上部浸出都较理想，均属于氰化浸出矿石； (2)各堆下部都存在金的“滞留”现象。“滞留”量自上而下逐渐加大；从时间看，浸出高峰期前最大。 它不但与堆高正相关，也与布液和集液中金的质量浓度正相关。 (3)“滞留金”大部分都可以洗出。各堆浸出前期、中期最底层渣样在室内都可洗出相当于矿渣 0.20g/t～ 0.30g/t 质量分数的“滞留金”。各堆实际淋洗“滞留金”的难易程度有很大区别； (4)堆浸过程速率与矿石性质、矿渣粒度、矿堆高度、布液强度药剂浓度等相关[6]； (5)各堆浸出结束后，上部到下部尾渣中仍有约 0.05g/t 金未被浸出回收，即损失率大约在 10%至 20%左 右。若贵液浓度降至 0.2g/m3，即停止淋洗，损失程度要达 30%以上，操作不当，总回收率会更低。

3 讨论 从金的氰化浸出机理及二者生成物的特性看，能被清水洗出的“滞留金”应是以 Au(CN)-2 形态存在[3]。 它是不是湿氰渣所含溶液中的溶解金呢？也不是金。从取样当时贵液金浓度看，大都在 0.5g/m3 左右，最高 不超过 1g/m3。按 20%折算，叠加到渣样中金品位应增加 0.1g/t 左右，最高也只能增加 0.2g/t，而洗出的金多 在 0.2 g/t 以上。由此可推断，能洗出的“滞留金”是以被吸附形态而附着在氰渣上[7]。 五庄矿石围岩为沉积变质岩，含泥量高，泥质矿物会吸附金早已被证实，那么其它两地看不出含大量粘 土，但有硅酸盐。而硅酸盐能在强碱性溶液中分解，会生成吸附能力很强的胶体氧化硅和絮状氧化铝，还有 矿石中的 Mg、Fe 等也会生成胶质物 Mg(OH)2 和 Fe(OH)3，进而将金劫持后沉淀在硅酸盐矿物表面上，造成 金的损失。 从表中还看出，吸附金量最高的时期是进入高峰期前，这可能是新配制的高浓度氰化钠溶液，溶矿能力 强，表层供氧也充分，很快被浸出随液流向下迁移。浸矿液中 CN-却逐步被消耗怠尽。有文献指出，黄铜矿、 黄铁矿等硫化物矿石在低浓度氰化物溶液中，有很能强的劫金（吸附金）能力，金会以中间吸附物形式被还 原在硫化物矿物表面上。使矿石呈现迅速地消耗氰化物和沉淀金属氰络合物特性（ 《黄金》2005 年第 6 期） ， - 69 http://www.j-es.org/

这也是浸出初期虽有大量溶液涌出，但几乎测出 CN-和金的原因[8,9]。所以没有粘土，也没有铜砷等耗氰物质 的蛤蟆沟堆场也出现了大量吸附金现象。 当较高浓度氰化钠溶液可以到达矿堆底部时，矿物吸附过程中的动力条件有了改变，转而变为解吸环境， 底部矿石中金得以浸出，加上重新解吸出来的金垒加后随循环液涌出堆外，形成浸出的高峰期[10]。文岸矿石 有少量铜和磁铁矿，五庄矿石含有较多的铜，氰化钠消耗都多。同样的布液条件，矿堆底部很难形成较好的 氰化和解吸环境条件，拖得时间很长，表现速率较慢，所以高峰期很难形成，各卸掉一半堆后，情况有所改 变，但仍不理想，可能是因浸出过程中动力学因素或条件不如蛤蟆沟矿堆。 如何减少金被吸附和沉淀损失，同时加快堆浸速率，需要断续理论探索和大量研究试验。对于很难承受 高成本的尾矿提金工艺而言，眼前只能在增强矿堆渗透性、降低堆高、多更换新的浸矿液，坚持高 CN-配剂 制度等方面采取一些措施。特别是各堆的堆高参数需要优化，尽量使浸出的金在大量吸附沉淀之前迅速流出 堆外加以回收，同时也要保证矿石处理量不致太少而失去规模效益[11, 12]。 从浸出过程动力学条件研究出发，下步需做淋洗脱药（浮选药剂）、爆晒脱药、碱浸预处理、NaCN 浓度、 PH 值、循环液杂质浓度、布液强度、浸润线高度、间歇时间等条件度验，并在现场实际考察基础上采取进 一步的技术和措施。

4 结论 (1)石英脉型金矿浮选尾渣大都适应常规堆浸工艺提金。 (2)非常简便又灵活适用的取样工具及方法，为随时在生产现场考察矿堆浸出、淋洗情况并及时进行工艺 参数调整，提供了很能好的手段，增强了时效性，可避免大的失误。 (3)尾矿中原生或次生矿泥、硅酸岩矿物、硫化矿物等都会吸附金。如何改变堆浸过程中吸附动力学条件， 加快堆浸速率，是完善尾渣堆浸工艺的重要任务。

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【作者简介】 刘小兵（1968-） ，男，陕西西安人，陕西核工业地质局 211 大队高级工程师。 Email: liu-xiaobing02@163.com

- 70 http://www.j-es.org/