倪青青 高 志 宋祖光
(河南省巖石礦物測試中心,河南鄭州450012)
隨著礦床埋藏淺、品位高的金礦資源不斷地開采利用,易采選的資源逐漸枯竭[1]。高品位金礦的稀缺,導(dǎo)致國內(nèi)各金礦選廠或冶煉廠以低品位金礦為原料,合理開發(fā)利用金礦資源,特別是低品位黃金礦產(chǎn)具有重要意義[2]。自然金常呈不規(guī)則片狀、鱗片狀、顆粒狀、塊狀產(chǎn)出[3],而且一般自然金的粒度分布極不均勻,增加了金礦物的回收難度。
河南黃金產(chǎn)量連續(xù)多年在全國名列前茅,但河南地區(qū)金礦資源存在金品位低、嵌布粒度細(xì)、粒度分布不均勻等特點(diǎn),造成其開發(fā)利用難度大。目前金的回收方法主要有浮選法、重選法、浸出法,但是實(shí)踐證明采用單一的選礦方法,無法有效回收金品位低、金礦物分布不均勻、金礦物共伴生關(guān)系復(fù)雜的金礦石。因此,需要制定合理的選礦工藝流程,最大限度地回收有用礦物,避免資源的浪費(fèi)。
金選礦工藝流程的制定取決于礦石性質(zhì)、生產(chǎn)規(guī)模、基建投資、建廠地區(qū)經(jīng)濟(jì)條件等[4],其中最主要的因素為礦石性質(zhì)。河南某金礦金品位為1.39 g/t[5],金礦物分布極不均勻。黃金選礦生產(chǎn)中,浮選作業(yè)前設(shè)置重選作業(yè)回收顆粒金可以有效提升金的回收率,目前,尼爾森作為金的重選作業(yè)的主體設(shè)備應(yīng)用廣泛,本研究采用尼爾森重選—重選尾礦浮選的聯(lián)合工藝流程,通過條件試驗(yàn),確定流程中的最佳工藝條件,以期為該金礦石的開發(fā)利用提供一定的技術(shù)依據(jù)。
礦石自然類型主要為硅化、鉀化、黃鐵礦化的含金絹英巖,另有部分含金石英脈,因此為蝕變巖型金礦。對原礦進(jìn)行了光片、薄片、砂光片、X射線衍射、重砂淘洗、能譜等分析,確定組成礦石的礦物成分十余種。金屬礦物主要有黃鐵礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦、鈦鐵礦、黃銅礦,有少量自然金、微量碲鉛礦等;非金屬礦物主要有石英、斜長石、綠泥石、云母、白云石、方解石,其次含少部分角閃石等。其中有用礦物主要是自然金。
原礦的化學(xué)成分分析結(jié)果見表1,自然金的粒度分析及嵌布特征分別見表2、表3。
注:帶“*”單位為g/t。
由表1可知,原礦中金品位為1.39 g/t,為主要回收元素,銀品位為3.35 g/t,可以作為伴生金屬回收。
由表2可知,原礦中金的分布粒級較寬,通過單一的選礦手段無法較好地進(jìn)行金的回收。粗顆粒單體金在磨礦過程中,經(jīng)過多次沖擊和摩擦呈片狀、球狀,最終成為難以回收的細(xì)粉而流失,所以對于粗粒金,應(yīng)盡早在磨礦分級回路中回收[6]。
由表3可知,原礦中金顆粒主要是以包裹金形式存在(占58.83%),其次是裂隙金(占23.53%),粒間金占比較小(占17.65%)。其中石英包裹金占19.11%,該部分金中的細(xì)粒級和微細(xì)粒金容易損失在尾礦中。
尼爾森選礦機(jī)主要用于回收巨粒金及粗、中顆粒金,其回收粒級一般為+0.037 mm中粒金,而+0.074 mm粗粒金為易回收粒級,-0.037 mm細(xì)粒金僅能部分回收或較難回收。根據(jù)礦石中金粒度嵌布情況的不同,工業(yè)上尼爾森選礦機(jī)對脈金礦的選礦回收率一般在20%~60%之間。礦石工藝礦物學(xué)研究表明原礦中粒金(0.037~0.074 mm)占39.59%,粗粒金(0.074~0.295 mm)占35.26%。從礦石工藝礦物學(xué)的研究結(jié)果來看,理論上礦石中容易通過尼爾森重選回收的金的總比例可以達(dá)到74.85%。
2.1.1 液態(tài)化水量試驗(yàn)
固定磨礦細(xì)度為-0.075 mm占60%,重力倍數(shù)為60G,給礦速度為500 g/min,給礦量為1 kg/次,考察液態(tài)化水量對金粗選精礦指標(biāo)的影響,試驗(yàn)結(jié)果見圖1。
由圖1可知,隨著尼爾森液態(tài)化水量增加,金粗精礦中金的品位逐漸升高,金的回收率則逐漸減少。這是因?yàn)椋?dāng)給礦細(xì)度和重力倍數(shù)一定時(shí),隨著液態(tài)化水量增加,物料受到的反向沖洗力逐漸增加,物料被沖散的程度也逐漸增加,導(dǎo)致部分細(xì)顆粒金受到反向沖洗力的作用流失至尾礦中,進(jìn)而導(dǎo)致金的回收率降低。而隨著尼爾森液態(tài)化水量增加,物料受到的反向沖洗力逐漸增加,物料被沖散的程度也逐漸增加,因此能夠?qū)崿F(xiàn)顆粒金與其它物料的有效分離,顆粒金最大極限地富集至富集腔中,從而表現(xiàn)出金精礦金的品位隨著尼爾森液態(tài)化水量的增加而逐漸增加。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)來看,當(dāng)液態(tài)化水量為3.5 L/min的時(shí)候,金粗精礦中金的品位和回收率指標(biāo)相對較理想,所以試驗(yàn)室內(nèi)選擇尼爾森液態(tài)化水量為3.5 L/min。
2.1.2 重力倍數(shù)試驗(yàn)
固定磨礦細(xì)度為-0.075 mm占60%,液態(tài)化水量為3.5 L/min,給礦速度為500 g/min,給礦量為1 kg/次,考察重力倍數(shù)對金粗選精礦指標(biāo)的影響,試驗(yàn)結(jié)果見圖2。
由圖2可知,隨著尼爾森重力倍數(shù)增加,金粗精礦中金的品位呈下降趨勢,金的回收率則剛開始變化不大后出現(xiàn)驟降。這是因?yàn)椋?dāng)給礦細(xì)度和反沖洗水量一定時(shí),隨著重力倍數(shù)增加,物料受到的離心力逐漸增加,但是超過極限值后再增加重力倍數(shù),也很難增加金的回收率,另外由于富集腔的體積是固定的,過分增加重力倍數(shù),可能會導(dǎo)致富集腔內(nèi)的中細(xì)粒級顆粒金被其它物料取代從而排至尾礦中,進(jìn)而導(dǎo)致金回收率下降。綜合考慮選取尼爾森重力倍數(shù)為60G。
2.2.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)
有用礦物的單體解離是實(shí)現(xiàn)礦物高效分選的先決條件[7],為保證浮選獲得較好的工藝指標(biāo),研究磨礦細(xì)度對浮選的影響至關(guān)重要。固定石灰用量為1 300 g/t,粗選捕收劑MA+MC用量為(30+30)g/t,2號油用量為40 g/t,考察磨礦細(xì)度對金粗選精礦指標(biāo)的影響,試驗(yàn)結(jié)果見圖3。
由圖3可知,隨著磨礦細(xì)度的增加,金粗精礦中金的回收率逐漸增加,當(dāng)磨礦細(xì)度達(dá)到-0.074 mm占60%后,金回收率的提升幅度不大;金粗精礦中金的品位隨著磨礦細(xì)度的提高逐漸升高。綜合考慮,選取磨礦細(xì)度為-0.074 mm占60%的磨礦細(xì)度較為適宜。
2.2.2 石灰用量條件試驗(yàn)
石灰是黃鐵礦的有效抑制劑,具有成本低、來源廣等優(yōu)點(diǎn),其通過生成親水性的氫氧化物膜覆蓋于黃鐵礦表面,從而抑制了黃鐵礦的上?。?],進(jìn)而有效地提高精礦品位。固定磨礦細(xì)度為-0.074 mm占60%,粗選捕收劑MA+MC用量為(30+30)g/t,2號油用量為40 g/t,考察石灰用量對金粗選精礦指標(biāo)的影響,試驗(yàn)結(jié)果見圖4。
由圖4可知,隨著石灰用量的增加,金粗精礦中金的品位逐漸升高,尤其當(dāng)石灰用量從600 g/t提高至1300 g/t(對應(yīng)pH值從8.1提升至9.1)的時(shí)候,金粗精礦中金的品位從21.37 g/t提高到了30.13 g/t;隨著石灰用量的增加,金粗精礦中金的回收率逐漸降低,礦漿pH值在9.1~9.7之間的時(shí)候,粗精礦品位和回收率的指標(biāo)相對較理想,綜合考慮選取石灰用量為1 300 g/t,此時(shí)礦漿pH值約為9.1。
2.2.3 捕收劑種類試驗(yàn)
浮選金礦的捕收劑市場上有較多種類,如黃藥類、黑藥類等。根據(jù)不同的礦石性質(zhì),使用不同的藥劑或藥劑組合會對選礦指標(biāo)產(chǎn)生一定的影響。本試驗(yàn)主要對乙戊基鈉黃藥(60 g/t)、丁基鈉黃藥+丁銨黑藥(50+10 g/t)、MA+MC(30+30 g/t)和 Y-89(60 g/t)幾種藥劑組合進(jìn)行考察。固定磨礦細(xì)度為-0.074 mm占60%,石灰用量為1 300g/t,2號油用量為40 g/t,試驗(yàn)結(jié)果見圖5。
由圖5可知,丁基鈉黃藥+丁銨黑藥為捕收劑所獲得的粗精礦中金的回收率最高,可以達(dá)到80.91%,MA+MC為捕收劑劑時(shí)所得金的回收率比丁基鈉黃藥+丁銨黑藥稍微低一點(diǎn),Y-89所得到的金回收率最低,從所獲得的金粗精礦中金品位來看,Y-89做捕收劑時(shí)所得金的品位最高,可以達(dá)到32.13 g/t,MA+MC做捕收劑時(shí)所得金的品位比Y-89低一點(diǎn),可以達(dá)到30.13 g/t,綜合品位和回收率兩方面考慮,選取金的捕收劑為MA+MC。
2.2.4 捕收劑MA+MC配比試驗(yàn)
選取為MA+MC的組合藥劑,考察捕收劑MA+MC配比對金粗選精礦指標(biāo)的影響。固定磨礦細(xì)度為-0.074 mm占60%,石灰用量為1 300 g/t,2號油用量為40 g/t,試驗(yàn)結(jié)果見圖6。
由圖6可知,在MA+MC總用量為60 g/t的情況下,隨著MC用量的增加,金精礦中金的品位逐漸降低,金的回收率逐漸升高,綜合考慮,選擇MA與MC配比為1∶1。
2.2.5 捕收劑用量條件試驗(yàn)
選取MA和MC比例為1∶1,考察捕收劑用量對金粗選精礦指標(biāo)的影響。固定磨礦細(xì)度為-0.074 mm占60%,石灰用量為1 300 g/t,2號油用量為40 g/t,試驗(yàn)結(jié)果見圖7。
由圖7可知,隨著捕收劑MA+MC用量的增加,金精礦中金的品位逐漸降低,金的回收率先升高后逐漸趨于平緩。當(dāng)MA+MC用量分別為10 g/t時(shí),就可以取得較好的選礦指標(biāo),進(jìn)一步增加捕收劑用量并沒有帶來回收率的大幅提升,反而降低了金精礦的品位,因此,選擇捕收劑MA+MC用量為(10+10)g/t。
2.2.6 起泡劑用量條件試驗(yàn)
2號油有較強(qiáng)的起泡性,可生成大小均勻、結(jié)構(gòu)致密、粘度適中的穩(wěn)定泡沫,是國內(nèi)使用最廣泛的起泡劑。但用量過大時(shí),氣泡變小變脆,惡化浮選指標(biāo),甚至轉(zhuǎn)變?yōu)橄輨T囼?yàn)?zāi)サV細(xì)度為-0.074 mm占60%,石灰用量為1 300 g/t,捕收劑MA+MC用量為(10+10)g/t,考察起泡劑用量對金粗選精礦指標(biāo)的影響,試驗(yàn)結(jié)果見圖8。
由圖8可知,隨著起泡劑2號油用量的增加,金粗精礦中金的品位先基本不變后逐漸降低,金的回收率則先升高后降低,綜合考慮,確定2號油用量為20 g/t。
2.2.7 粗選礦漿濃度條件試驗(yàn)
浮選過程中,礦漿濃度過低時(shí),會增加藥劑消耗量,影響精礦回收率;當(dāng)?shù)V漿濃度過高,精礦夾雜嚴(yán)重,影響精礦質(zhì)量。固定磨礦細(xì)度為-0.074 mm占60%,石灰用量為1 300 g/t,捕收劑MA+MC用量為(10+10)g/t,2號油用量為20 g/t,考察粗選礦漿濃度對金粗選精礦指標(biāo)的影響,試驗(yàn)結(jié)果見圖9。
由圖9可知,隨著浮選礦漿濃度的增加,金粗選精礦中金的品位逐漸降低,金的回收率先升高后降低,綜合考慮確定礦漿濃度為25%。
由試驗(yàn)室尼爾森重選試驗(yàn)結(jié)果可知,對該礦石采用尼爾森回收取得的金回收率比較理想,但是精礦富集倍數(shù)較低,主要是由于上述試驗(yàn)都是在1 kg的給礦條件下取得的,為了模擬工業(yè)生產(chǎn)中尼爾森的使用效果(高富集比),就必須有大量的給礦,工業(yè)上尼爾森富集倍數(shù)在1 000倍左右,對于一些砂金礦富集倍數(shù)可能會達(dá)到幾千倍。為了達(dá)到1 000倍的富集倍數(shù),完全采用試驗(yàn)室尼爾森進(jìn)行試驗(yàn),則需要至少100 kg的礦樣,顯然該方法是無法在試驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行的,為了模擬出實(shí)際生產(chǎn)的效果,我們采用的試驗(yàn)方法為:①首先準(zhǔn)備20 kg礦樣,分別用磨機(jī)把它們磨至-0.074 mm占30%的細(xì)度,全量進(jìn)入尼爾森進(jìn)行選別;②對第1次尼爾森選別的尾礦,進(jìn)行再次磨礦,使得磨礦細(xì)度達(dá)到-0.074 mm占45%,對再磨后的礦石再次采用尼爾森進(jìn)行選別;③對第2次尼爾森選別的尾礦進(jìn)行再磨,使得磨礦細(xì)度達(dá)到約-0.074 mm占60%;④對第3次尼爾森選別的精礦進(jìn)行人工淘洗,使得搖床重砂質(zhì)量達(dá)到約10 g,則此時(shí)的精礦產(chǎn)率達(dá)到0.05%;⑤將搖床尾礦混入第三次尼爾森選別后的尾礦中,攪勻后作為浮選作業(yè)的給礦;⑥對重選尾礦按照2.2中浮選的最佳工藝條件進(jìn)行浮選閉路試驗(yàn),獲得浮選精礦,則重選+浮選的聯(lián)合工藝流程完成。試驗(yàn)流程見圖10,試驗(yàn)結(jié)果見表4。
注:金含量的單位為g/t。
由表4可知,在最佳的試驗(yàn)條件下,采用重—浮聯(lián)合工藝,經(jīng)3次尼爾森重選、1次搖床精選,重選尾礦經(jīng)“1粗2精2掃”浮選,最終可獲得重砂和浮選精礦2種金精礦產(chǎn)品。重選的精礦產(chǎn)品金品位達(dá)到986.60 g/t,回收率達(dá)到50.42%;浮選精礦金品位達(dá)到35.75 g/t,回收率達(dá)到了41.57%。金的總回收率為91.99%,取得了較好的效果。
(1)礦石自然類型主要為硅化、鉀化、黃鐵礦化的含金絹英巖,另有部分含金石英脈,為蝕變巖型金礦。原礦主要有用礦物為自然金,其品位為1.39 g/t,銀品位為3.35 g/t,可以作為伴生金屬綜合利用,次要金屬礦物主要為黃鐵礦,另含有少量的黃銅礦、磁鐵礦、輝鉍礦和方鉛礦等,脈石礦物主要為石英、斜長石、綠泥石、云母、白云石、方解石,其次含少部分角閃石。
(2)對自然金嵌布特征進(jìn)行了統(tǒng)計(jì),可以看出金顆粒主要是以包裹金(58.83%)形式存在,其次是裂隙金(占23.53%),粒間金占比較?。?7.65%)。其中石英包裹金占19.11%,該部分金中的微細(xì)粒金容易損失在尾礦中。
(3)通過重—浮聯(lián)合工藝可以獲得重砂含金986.60 g/t,金回收率為50.42%,浮選精礦含金35.75 g/t,金回收率為41.57%,金的總回收率為91.99%。