陳 橋， 楊洪英， 佟琳琳

(東北大學(xué) 冶金學(xué)院， 遼寧 沈陽 110819)

石英脈型金礦分布廣、數(shù)量多，是當(dāng)前我國黃金生產(chǎn)主要的金礦類型.該礦石中金礦物多為自然金和銀金礦，金礦物粒度分布因礦區(qū)而異.處理石英脈型金礦的方法主要有重選法、浮選法、氰化法重選-浮選以及重選-氰化聯(lián)合工藝等[1].隨著礦產(chǎn)資源開發(fā)利用過程中環(huán)保要求的逐漸增高以及離心選礦設(shè)備的出現(xiàn)，重力選礦在黃金生產(chǎn)中的地位日益突出[2].尼爾森選礦機是一種新型的離心選礦設(shè)備，具有體積小、富集比高、生產(chǎn)成本低及環(huán)境友好等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于黃金選礦領(lǐng)域[3-4].尼爾森選礦機不僅能有效回收粗顆粒金，同時對微細粒金也有較好的回收效果[5-6].尼爾森選礦機通常安裝在磨礦回路中，在浮選、氰化浸出等工藝之前回收金，可有效提高金回收率[7-8].

海南某大型石英脈型金礦目前采用跳汰-全泥氰化的生產(chǎn)工藝[9].因氰化物危害巨大，迫于環(huán)保壓力，開發(fā)綠色工藝，進行技術(shù)改革是企業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必由之路.本文針對該金礦的礦石特性，提出尼爾森重選-浮選的聯(lián)合工藝并探究最優(yōu)選礦條件及技術(shù)指標，旨在開發(fā)出適合該類型金礦的綠色高效選礦工藝，為企業(yè)工藝改造提供依據(jù).

1 原料分析

本試驗所用原料由海南某金礦提供，礦石金品位為9.8 g/t，其化學(xué)成分如表1所示.通過工藝礦物學(xué)研究表明，礦石中礦物組成相對簡單，金屬礦物主要為黃鐵礦和鈦鐵礦，還有微量輝鉍礦和單質(zhì)鉍；脈石礦物主要為石英、白云母、綠泥石和長石.礦石中金礦物以自然金為主，粒度分布范圍較廣，有巨粒金、粗粒金、中粒金及微細粒金.金礦物的賦存狀態(tài)主要為包裹金、粒間金及裂隙金，其中裂隙金和粒間金質(zhì)量分數(shù)約為50%，這部分金礦物在磨礦過程中易解離，可利用重選回收.

表1 原礦石的化學(xué)成分(質(zhì)量分數(shù))

*：單位g/t.

2 GRG試驗

GRG(gravity recoverable gold)試驗是由加拿大麥吉爾大學(xué)提出的一種評估金礦石中重選可回收金含量的方法，該試驗包括3次磨礦和3次尼爾森分選過程，是工業(yè)生產(chǎn)中預(yù)測和分析尼爾森重選效果的主要途徑[10-11].

試驗所用原礦石20 kg，尼爾森選礦機(MD3)的操作條件為相對離心力60g，反沖水壓14 kPa，礦漿質(zhì)量分數(shù)30%～40%，給礦速度400～1 000 g/min.將20 kg樣品磨至-2 mm以下(-74 μm占30%)，調(diào)漿后進行第一次尼爾森分選，所得精礦經(jīng)淘金盤淘洗后得到淘洗精礦1和淘洗尾礦1.將一次尼爾森重選尾礦磨礦至-74 μm占53%，重復(fù)尼爾森分選及淘洗步驟，得到淘洗精礦2和淘洗尾礦2；將二次重選尾礦再次細磨，至-74 μm占80%后進行第三次選別，得到淘洗精礦3、淘洗尾礦3及最終尾礦.分別分析淘洗精礦、淘洗尾礦及最終尾礦品位，計算各步驟金回收率.試驗結(jié)果如表2所示.

由表2可知，在粗磨細度為-74 μm占30%時，對應(yīng)的淘洗精礦1品位可達1.23%，淘洗尾礦1品位118.08 g/t.淘洗精礦1中存在較多肉眼可見金，用體視鏡觀察可發(fā)現(xiàn)大量單體金(圖1)及金礦物連生體(圖2).一次尼爾森分選金回收率為48.40%，表明接近一半的金礦物在粗碎過程中解離，巨粒、粗粒及中粒金幾乎全部回收.二次分選獲得淘洗精礦2品位4 567.5 g/t，淘洗尾礦2品位88.0 g/t，金回收率為20.14%.體視鏡下觀察淘洗精礦2可發(fā)現(xiàn)少量顆粒金，如圖3所示.三次分選獲得淘洗精礦3品位2 391.3 g/t，淘洗尾礦3品位75.7 g/t，金回收率為12.34%，淘洗精礦3中未發(fā)現(xiàn)肉眼可見金，利用掃描電子顯微鏡可觀察到微細粒金(圖4)，說明尼爾森選礦機對細粒金也有較好的回收效果.GRG試驗?zāi)釥柹剡x尾礦品位為1.9 g/t，金總回收率為80.88%，表明該金礦中重選可回收金含量較高，適合尼爾森重選工藝.

表2 原礦石GRG試驗結(jié)果

圖1 淘洗精礦1中單體金

圖2 淘洗精礦1中金-石英連生體

圖3 淘洗精礦2中單體金

圖4 淘洗精礦3中金礦物掃描電鏡照片

3 重選條件試驗

3.1 磨礦細度

磨礦細度直接決定金礦物的解離度，同時磨礦過程也會產(chǎn)生很高的成本，合適的磨礦細度對選礦生產(chǎn)至關(guān)重要.因此，首先探究磨礦細度對尼爾森重選的影響.設(shè)定試驗條件為：相對離心力60g，礦漿質(zhì)量分數(shù)40%，反沖水壓14 kPa，給礦速度500 g/min，以金精礦品位及金回收率為考察指標，磨礦細度試驗結(jié)果如圖5所示.

圖5 磨礦細度對重選指標的影響

由圖5可知，在磨礦細度-74 μm占95%以內(nèi)，隨著磨礦細度增加，精礦品位和金回收率均為先增加后降低，并在磨礦細度為-74 μm占80%時達到最大值，分別為214.4 g/t和79.35%.當(dāng)-74 μm質(zhì)量分數(shù)達到100%時，由于礦石粒度過細，分選床層遭到破壞.雖然此時留在富集錐中的少量精礦品位較高，但由于金精礦產(chǎn)率過少，大量金在尾礦中流失，導(dǎo)致金回收率急劇降低.綜合以上分析，確定最佳磨礦細度為-74 μm占80%.

3.2 相對離心力

尼爾森選礦機分選過程是在高倍的重力場下，通過擴大不同密度礦物之間所受的重力差來實現(xiàn)輕重礦物分離的，因此相對離心力(g)值是影響礦物分選效果的重要參數(shù).磨礦細度取-74 μm占80%，設(shè)置礦漿質(zhì)量分數(shù)40%，反沖水壓14 kPa，給礦速度500 g/min，探究相對離心力對精礦品位和金回收率的影響.試驗結(jié)果如圖6所示.

圖6 相對離心力對重選指標的影響

由圖6可以看出，隨著相對離心力增大，精礦品位和金回收率均為先增加后降低.精礦品位在50g時達到最大值219.9 g/t，金回收率在60g時達到最大值79.33%，此時精礦品位為218.7 g/t，與50g時相差不多；同時考慮到重選精礦還需利用搖床進一步精選，因此本試驗優(yōu)先選擇最大金回收率.綜合以上分析，確定最佳相對離心力為60g.

3.3 反沖水壓

尼爾森選礦機富集床層在反沖水作用下保持適度的流態(tài)化是實現(xiàn)金礦物連續(xù)富集的保證，選擇合適的反沖水壓對提高尼爾森重選效果意義重大.確定磨礦細度(-74 μm)為80%，相對離心力60g，設(shè)置礦漿質(zhì)量分數(shù)40%，給礦速度500 g/min.探究反沖水壓對精礦品位和金回收率的影響.試驗結(jié)果如圖7所示.

圖7 反沖水壓對重選指標的影響

由圖7可知，隨著反沖水壓不斷增大，精礦品位先迅速增大，在反沖水壓為22 kPa時達到最大值后基本不變.金回收率隨著反沖水壓增加先升高后降低，在16 kPa時達到最大值為80.29%，此時精礦品位為231.5 g/t.反沖水壓較小時分選床層出現(xiàn)壓死現(xiàn)象，分選效果較差，精礦品位和金回收率均較低；反沖水壓過大會導(dǎo)致精礦產(chǎn)率過低，部分金隨尾礦流失，金回收率降低.綜合分析，確定最佳反沖水壓為16 kPa.

3.4 礦漿質(zhì)量分數(shù)

礦漿質(zhì)量分數(shù)是選礦工藝中一個重要參數(shù)，不僅影響選礦指標，同時還關(guān)系到整個選礦流程中的水平衡.確定磨礦細度(-74 μm)占80%，相對離心力60g，反沖水壓為16 kPa，給礦速度500 g/min.探究礦漿質(zhì)量分數(shù)對精礦品位和金回收率的影響.試驗結(jié)果如圖8所示.

由圖8可知，隨著礦漿質(zhì)量分數(shù)增加，金回收率先增大后降低，但變化幅度較小，在礦漿質(zhì)量分數(shù)為30%和40%時金回收率幾乎相同.精礦品位隨著礦漿質(zhì)量分數(shù)的變化出現(xiàn)微小波動，在礦漿質(zhì)量分數(shù)為40%時精礦品位最高.總體來看，礦漿質(zhì)量分數(shù)對尼爾森重選指標影響不大，實際生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)流程中礦漿質(zhì)量分數(shù)合理調(diào)整.本試驗確定最佳礦漿質(zhì)量分數(shù)為40%.

圖8 礦漿質(zhì)量分數(shù)對重選指標的影響

根據(jù)以上試驗，確定出該礦石尼爾森選礦機重選的最佳操作為磨礦細度(-74 μm)占80%，相對離心力60g，反沖水壓16 kPa，礦漿質(zhì)量分數(shù)40%.在此條件下，利用尼爾森選礦機處理原礦石可得品位230 g/t、回收率80.30%的重選精礦，所得尾礦金品位2.0 g/t.

4 浮選試驗

以尼爾森選礦機重選所得尾礦為浮選原礦，進行浮選試驗研究.浮選原礦金品位為2.0 g/t，粒度為-74 μm占80%.利用一次粗選流程分別考察捕收劑用量及浮選時間對浮選效果的影響，得出最佳浮選條件，并在此基礎(chǔ)上進行閉路浮選試驗.

4.1 捕收劑用量

經(jīng)過浮選藥劑對比試驗，選擇出戊基黃藥為最佳捕收劑.在pH中性，水玻璃用量200 g/t，硫酸銅用量100 g/t，11號油用量20 g/t，浮選時間4 min的條件下進行捕收劑用量試驗，考察戊基黃藥用量對浮選效果的影響.試驗結(jié)果圖9所示.

由圖9可知，隨著戊基黃藥用量的增加，精礦品位逐漸下降，金回收率逐漸上升，當(dāng)戊基黃藥用量超過200 g/t時，金回收率增加幅度減小并趨于不變，說明戊基黃藥用量為200 g/t時即可滿足浮選要求，此時精礦品位為20.0 g/t，金回收率為60.05%.

4.2 浮選時間

浮選時間的長短直接影響精礦產(chǎn)率及金回收率，浮選時間過短，目標礦物未能與氣泡充分接觸，精礦回收率較低；浮選時間過長則會降低設(shè)備處理效率，增加成本.在捕收劑用量為200 g/t條件下，考察浮選時間對浮選結(jié)果的影響.試驗結(jié)果如圖10所示.

圖9 戊基黃藥用量對浮選結(jié)果的影響

由圖10可知，當(dāng)浮選時間為5 min時，精礦品位和金回收率較高，進一步增加浮選時間，精礦品位急劇降低，金回收率幾乎不變，故確定浮選時間為5 min，此時精礦品位為17.1 g/t，金回收率為66.80%.

圖10 浮選時間對浮選結(jié)果的影響

4.3 閉路實驗

經(jīng)過精選試驗和掃選試驗，確定出合理的浮選流程為一次粗選、一次精選及三次掃選流程，在此基礎(chǔ)上進行閉路浮選試驗，浮選原礦為尼爾森選礦機重選尾礦，浮選流程如圖11所示，試驗結(jié)果如表3所示.

圖11 閉路浮選試驗流程

表3 閉路浮選試驗結(jié)果

由表3可知，采用一次粗選一次精選三次掃選閉路流程可獲得品位為57.3 g/t、作業(yè)回收率為75.66%的浮選精礦.

綜合重選-浮選試驗結(jié)果可知，該礦石原礦品位9.8 g/t，經(jīng)過一次尼爾森重選以及一次粗選一次精選三次掃選浮選工藝，最終尾礦金品位降低至0.5 g/t，全流程金總回收率為95.21%.

5 結(jié) 論

1) 該礦石中重選可回收金質(zhì)量分數(shù)為80.88%，尼爾森選礦機能有效回收游離金及部分連生體金.

2) 尼爾森選礦機重選最優(yōu)條件為：磨礦細度-74 μm占80%，相對離心力60g，反沖水壓16 kPa，礦漿質(zhì)量分數(shù)40%.浮選最優(yōu)條件為戊基黃藥用量200 g/t，浮選時間5 min.

3) 原礦石經(jīng)尼爾森重選及一次粗選一次精選三次掃選浮選工藝處理，所得重選精礦和浮選精礦品位分別為230 g/t和57.3 g/t.最終尾礦金品位降低至0.5 g/t，全流程金總回收率為95.21%.該流程環(huán)境友好、金回收率高，可替代原有氰化流程，滿足礦山的技術(shù)改造和持續(xù)發(fā)展需求.