提高陜西某黃金冶煉廠金浸出率的研究與實(shí)踐

趙亞峰，呂超飛，黨曉娥，王憲忠，張紹輝，張新崗，董文龍，王鵬飛，劉 嬌

(1. 中國黃金集團(tuán)公司，北京 100011；2. 潼關(guān)中金冶煉有限責(zé)任公司，陜西 潼關(guān) 714399；3. 西安建筑科技大學(xué) 陜西省黃金與資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 710055)

提高陜西某黃金冶煉廠金浸出率的研究與實(shí)踐

趙亞峰1，呂超飛2，黨曉娥3*，王憲忠2，張紹輝2，張新崗2，董文龍2，王鵬飛2，劉 嬌2

(1. 中國黃金集團(tuán)公司，北京 100011；2. 潼關(guān)中金冶煉有限責(zé)任公司，陜西 潼關(guān) 714399；3. 西安建筑科技大學(xué) 陜西省黃金與資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 710055)

為提高某礦山氰化浸金率，降低尾渣金品位，提高礦粉日處理量，考察了球磨時(shí)間、液固比、浸出時(shí)間、氰化鈉濃度對金浸出率的影響。結(jié)果表明，以NaOH作保護(hù)堿，在NaCN濃度0.25%，液固比1.5:1，浸出時(shí)間48 h，礦粉粒度-325目占94.17%的條件下，金的浸出率可達(dá)97.80%，尾渣金品位小于1.5 g/t。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對現(xiàn)有生產(chǎn)工藝流程和設(shè)備進(jìn)行改造，通過改變加料方式，調(diào)整球磨機(jī)轉(zhuǎn)速，增加磨礦次數(shù)、分級(jí)次數(shù)和浸出槽數(shù)目，各項(xiàng)生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)得到明顯提升。

金浸出率；金品位；磨礦粒度；技術(shù)改造；技術(shù)指標(biāo)

陜西某黃金冶煉廠自1997年5月建廠以來，金精礦粉一直采用常規(guī)氰化浸出-鋅粉置換-氰化尾渣浮選銅、鉛，綜合回收金精礦中的金、銀、銅以及鉛有價(jià)金屬處理工藝。該工藝經(jīng)過多年的運(yùn)行，各項(xiàng)指標(biāo)穩(wěn)定，而且操作過程簡單，金屬回收率高，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。但是，隨著大規(guī)模礦業(yè)的開發(fā)，易處理金礦資源日益枯竭，難處理金礦的提取已成為礦山和冶煉企業(yè)面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，金礦復(fù)雜成分直接導(dǎo)致分選困難，經(jīng)選礦所產(chǎn)出的金精礦中含有大量銅、鉛、鋅等伴生元素，使黃金冶煉廠現(xiàn)有的生產(chǎn)流程和設(shè)備已不適合配礦要求[1-4]。尤其是高銅高硫原料的配入，導(dǎo)致金氰化浸出過程氰化鈉耗量大，金直接氰化浸出率偏低。自20世紀(jì)70年代以來，世界黃金價(jià)格出現(xiàn)了劇烈變動(dòng)[6]。特別是2013年4月以來，國際黃金價(jià)格劇跌，黃金市場由連續(xù)12年的牛市開始走向低谷。目前，大多數(shù)黃金冶煉企業(yè)處于虧損邊緣或者實(shí)際虧損狀態(tài)，因此，對難處理金礦資源進(jìn)行合理、高效地開發(fā)利用已成為目前世界各產(chǎn)金國主要面對的技術(shù)難題[6-7]。降本增效、提高“五率”(金屬回收率、勞動(dòng)生產(chǎn)率、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率、成本降低率、流動(dòng)資金周轉(zhuǎn)率)是目前黃金冶煉企業(yè)面臨的嚴(yán)峻課題。為了降低生產(chǎn)成本，提高“五率”，增大礦粉日處理量，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，本文在對現(xiàn)有生產(chǎn)流程和設(shè)備考察的基礎(chǔ)上，分析了影響該廠金浸出率較低的原因，在此基礎(chǔ)上對該廠金精礦進(jìn)行最優(yōu)氰化探索試驗(yàn)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對現(xiàn)有生產(chǎn)流程和設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)指標(biāo)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料及儀器

金精礦粉來自陜西某黃金冶煉廠的配礦樣，主要元素組成如表1所示。

表1 金精礦中主要元素含量Tab.1 Contents of main metal elements in gold ore /%

1.2 金含量分析

按照 GB/7739.1-2007《金精礦化學(xué)分析方法-火試金測定金量》對金精礦粉和氰化尾渣中金含量進(jìn)行檢測。

1.3 研究方法

在對影響金浸出率因素分析的基礎(chǔ)上，采用單因素試驗(yàn)法，考察磨礦時(shí)間、液固比、氰化鈉濃度和浸出時(shí)間對金浸出率的影響。每次取300 g金礦粉倒入浸出槽中，按一定液固比調(diào)漿，加入保護(hù)堿NaOH調(diào)節(jié)礦漿pH至10，堿浸2 h后加入氰化鈉進(jìn)行氰化浸出。浸出溫度和工業(yè)氰化浸出溫度相同，所有實(shí)驗(yàn)均在常溫浸出一定時(shí)間后，過濾、洗滌，浸渣烘干、取樣分析其中金含量，計(jì)算金浸出率。

2 改造前工藝流程分析

陜西某冶煉廠直接氰化系統(tǒng)主要處理小秦嶺地區(qū)以及當(dāng)?shù)亟鹁V粉和重砂，金精礦粉中除了主要含金、銀外，還含有鉛、銅等有價(jià)金屬。銅、鉛、鐵主要以黃銅礦、硫化鉛、黃鐵礦形式存在。改造前該廠采用原礦直接氰化浸金-貴液置換-氰化尾渣浮選鉛、銅工藝。金礦粉分析金品位后進(jìn)原料場分類堆存，采用鏟車配礦、人工加料方式，配礦粉通過皮帶輸送至調(diào)漿槽。用返回的貧液直接調(diào)漿后礦漿經(jīng)篩網(wǎng)過濾進(jìn)入泵槽，再經(jīng)SPR40-PV泵輸送至旋流器預(yù)先分級(jí)，旋流器底流礦漿進(jìn)入Φ1.5×4.0 m球磨機(jī)磨礦，旋流器溢流進(jìn)入Φ6 m濃密機(jī)進(jìn)行浸前濃縮，濃密機(jī)溢流進(jìn)貴液儲(chǔ)槽，底流礦漿通過軟管泵連續(xù)均勻給入浸出槽。浸出系統(tǒng)采用2臺(tái)Φ4 ×4.5 m和6臺(tái)Φ3×3.5 m浸出槽，浸出時(shí)間36 h。洗滌系統(tǒng)為一臺(tái)9 m單層和一臺(tái)7.5 m三層濃密機(jī)逆流洗滌。氰化尾渣預(yù)先浮選鉛，選鉛尾渣酸化后再選銅。浮選尾礦采用200 m2廂式壓濾機(jī)壓濾，堆存出售。鋅粉置換金后的貧液經(jīng)半酸化處理，電石中和酸液后壓濾回用，污水達(dá)到零排放，廢渣尾礦壩堆存。

目前該工藝日處理金精礦量70 t，根據(jù)建廠設(shè)計(jì)日處理量，采用現(xiàn)有工藝設(shè)備以及流程處理復(fù)雜難處理精礦，日處理量偏低。特別是外購成分復(fù)雜的金礦粉配入冶煉系統(tǒng)后，直接影響氰化尾渣中金品位，尾渣含金2 g/t以上，導(dǎo)致金氰化浸出率較低以及氰化鈉耗量增加等生產(chǎn)問題，嚴(yán)重影響了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

為了降低尾渣中金品位，提高金屬回收率，增加日處理量，降低生產(chǎn)成本，考察了氰化浸金系統(tǒng)的工藝流程，主要從上料系統(tǒng)、球磨系統(tǒng)、分級(jí)系統(tǒng)、礦粉粒度4個(gè)方面對影響金浸出率因素進(jìn)行詳細(xì)分析。

2.1 上料系統(tǒng)

該廠上料系統(tǒng)采用人工上料，上料量不穩(wěn)定、人為操作因素影響過大，導(dǎo)致礦漿濃度波動(dòng)范圍大，直接影響后續(xù)球磨系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)。

2.2 球磨系統(tǒng)

球磨機(jī)對金礦粉起粉碎作用，其鋼球作用形態(tài)主要有瀉落式和拋落式2種。不考慮其他因素，僅把鋼球看成一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在筒壁上運(yùn)動(dòng)，且鋼球與筒壁有足夠的摩擦力，則球磨機(jī)達(dá)到離心運(yùn)動(dòng)時(shí)的臨界轉(zhuǎn)速為nc=30/R1/2，其中R為球磨機(jī)內(nèi)部半徑[8]。經(jīng)計(jì)算臨界轉(zhuǎn)速nc=30/0.71/2=35.86 r/min，而實(shí)際球磨機(jī)的筒體轉(zhuǎn)速為30 r/min，n實(shí)際=83.66%·nc，因此球磨機(jī)中的鋼球主要呈拋落式運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，即當(dāng)鋼球上升到上方時(shí)向下直接拋落，在拋落過程中，球與球之間及球與礦粒之間下落速度均相同，不存在相對運(yùn)動(dòng)，也就不產(chǎn)生磨礦作用。但當(dāng)鋼球落到球荷底腳，鋼球?qū)ο旅娴囊r板及球荷形成強(qiáng)烈沖擊，對礦粒產(chǎn)生沖擊破碎作用，底腳區(qū)的鋼球運(yùn)動(dòng)很活躍，磨礦作用很強(qiáng)。所以，鋼球作拋落運(yùn)動(dòng)時(shí)磨礦作用以沖擊為主，研磨為輔，從而影響金礦粉的粒度，使粒度偏大，進(jìn)而影響后續(xù)金的氰化浸出率，導(dǎo)致浸出率偏低。

2.3 分級(jí)系統(tǒng)

對生產(chǎn)流程進(jìn)行考察，經(jīng)計(jì)算分級(jí)系統(tǒng)平均給礦量為3.2 t/h，其中原礦未經(jīng)磨礦前礦物粒度-325目粒級(jí)下所占比例為64.6%，返砂比高達(dá)254.6%，旋流器的分級(jí)效率僅為59.9%。因此，若只采用一級(jí)旋流器對礦漿進(jìn)行預(yù)先分級(jí)，球磨返砂比較高，且旋流器分級(jí)效率較低，影響金礦粉的日處理量。

2.4 分級(jí)系統(tǒng)礦粉細(xì)度

對現(xiàn)場旋流器溢流礦漿細(xì)度進(jìn)行檢測，平均礦粉粒度-325目所占比例為82%左右。此實(shí)際磨礦效率偏低，礦粉粒度較大，金精礦粉細(xì)度無法滿足氰化浸出過程要求，導(dǎo)致金浸出率偏低。

3 結(jié)果與討論

經(jīng)上述分析發(fā)現(xiàn)上料系統(tǒng)人工操作，礦漿濃度波動(dòng)范圍較大；球磨系統(tǒng)鋼球做拋落運(yùn)動(dòng)，球磨效果較差，致使礦粉粒度偏大，-325目粒級(jí)下所占的比例僅為82.0%左右，因此，氰化浸出效果較差。另外，采用一級(jí)旋流器，返砂較大，進(jìn)而影響礦粉日處理量。針對生產(chǎn)系統(tǒng)存在的以上問題，進(jìn)行了相應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究，主要考察了磨礦時(shí)間、液固比、NaCN濃度、浸出時(shí)間對氰化浸金率的影響。

3.1 磨礦時(shí)間對金浸出率的影響

在金精礦粉500 g，液固比(m/m，下同)=1，浸出液固比為1.5:1，助浸劑3 kg/t，NaOH調(diào)節(jié)礦漿pH至10，氰根濃度0.25%，浸出時(shí)間48 h條件下。研究了球磨時(shí)間對礦粉粒度和金浸出率的影響，結(jié)果如表2所示。

表2 磨礦時(shí)間對礦粉粒度和金浸出率的影響Tab.2 Effect of milling time on mineral powder particle size and the gold leaching rate

表2數(shù)據(jù)表明，延長球磨時(shí)間，金在-325目粒級(jí)下所占的比例逐漸增大，同時(shí)金的浸出率也提高。未磨時(shí)，金在-325目粒級(jí)下所占比例僅為45.2%，金的浸出率僅為74.6%；球磨20 min后，金的浸出率達(dá)到97.1%；球磨20 min后，金浸出率變化緩慢；當(dāng)球磨時(shí)間延長至40 min時(shí)，金在-325目粒級(jí)下所占比例高達(dá)96.5%，金的浸出率也高達(dá)98.1%。為了縮短球磨時(shí)間，提高礦粉球磨處理量以及降低磨礦能耗，綜合考慮，球磨時(shí)間取30 min。

3.2 液固比對金浸出率的影響

磨礦時(shí)間30 min，其余條件不變，考察了液固比對金浸出率的影響，結(jié)果如表3所示。

表3 液固比對金浸出率的影響Tab.3 Effect of the liquid-solid ratio on the gold leaching rate

表3數(shù)據(jù)表明，氰化鈉濃度一定時(shí)，隨著浸出液固比的增加，金的浸出率逐漸增大。在液固比為3時(shí)，金的浸出率高達(dá) 98.0%，但是工業(yè)氰化浸金一般采用槽浸，液固比增加，造成設(shè)備體積龐大和投資增大，浸出過程氰化鈉的用量也相應(yīng)增加，增加了生產(chǎn)成本。綜合考慮，后續(xù)實(shí)驗(yàn)選取液固比為1.5，此時(shí)金的浸出率達(dá)到97.5%。

3.3 NaCN濃度對金浸出率的影響

在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過程，氰化鈉濃度對金浸出率和生產(chǎn)成本影響較大。在磨礦時(shí)間30 min，液固比1.5，其他條件不變的情況下，考察了氰化鈉濃度對金浸出率的影響，結(jié)果如表4所示。

表4 NaCN濃度對金浸出率的影響Tab.4 Effect of NaCN concentration on the gold leaching rate

由表4可見，金的浸出率隨NaCN濃度的增加而升高，當(dāng)NaCN濃度小于0.25%時(shí)，金的浸出率增加幅度較大。NaCN溶液濃度為0.40%時(shí)，金的浸出率高達(dá)97.8%。考慮到企業(yè)生產(chǎn)成本以及經(jīng)濟(jì)效益，后續(xù)試驗(yàn)控制NaCN溶液濃度為0.25%。

3.4 浸出時(shí)間對金浸出率的影響

在磨礦時(shí)間30 min，液固比1.5，NaCN溶液濃度0.25%，其他條件不變的情況下，考察了浸出時(shí)間對金浸出率的影響，結(jié)果如表5所示。

表5 浸出時(shí)間對金浸出率的影響Tab.5 Effect of the leaching time on the gold leaching rate

表5表明，隨著氰化浸出時(shí)間的延長，金的浸出率逐漸升高，浸出 36 h時(shí)，金的浸出率達(dá)到97.1%，浸出36 h后，金的浸出率變化緩慢，說明此時(shí)反應(yīng)已接近完成，反應(yīng)72 h后，金的浸出率高達(dá)98.1%。綜合考慮，氰化浸金時(shí)間取48 h。

4 改造后的工藝流程及工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐

通過對生產(chǎn)流程的考察結(jié)果的分析以及實(shí)驗(yàn)室氰化浸出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，認(rèn)為礦粉上料量不穩(wěn)定、粒度偏大、旋流器分級(jí)效率較低、浸出時(shí)間不足、金浸出速度緩慢是導(dǎo)致該廠氰化尾渣金品位偏高、氰化浸金率偏低的主要原因。為解決以上問題對生產(chǎn)過程的影響，對現(xiàn)有生產(chǎn)流程進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)改進(jìn)，改造后的設(shè)備連接如圖1所示。

圖1 改造后工藝流程圖Fig.1 The process flow diagram after transforming

對現(xiàn)有工藝和設(shè)備進(jìn)行了如下改造：

1) 改人工上料為鏟車上料，精確計(jì)量輸送礦粉，解決了人工上料量不穩(wěn)定、礦漿濃度波動(dòng)范圍較大的問題，同時(shí)可降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。

2) 調(diào)整球磨機(jī)轉(zhuǎn)速，增加磨礦次數(shù)和分級(jí)次數(shù)。適當(dāng)降低球磨機(jī)轉(zhuǎn)速，使鋼球運(yùn)動(dòng)呈瀉落式，提高球磨效率。增加FXJ-150-1旋流器和TW50塔式磨浸機(jī)各一臺(tái)，將原系統(tǒng)中一次磨礦，一次分級(jí)改為兩次磨礦，兩次分級(jí)，二級(jí)旋流器與塔磨機(jī)形成閉路循環(huán)，解決了磨礦粒度偏大、球磨返砂比過高以及旋流器分級(jí)效率較低等問題，將磨礦細(xì)度-325目占85%提高到90%以上，大幅度改善了磨礦條件，優(yōu)化了礦粉粒度。

3) 調(diào)整礦漿濃度，增加2臺(tái)4×4.5 m浸出槽，延長浸出時(shí)間。在9 m濃縮機(jī)后增加了2臺(tái)Φ4×4.5 m浸出槽，通過補(bǔ)加貧液，將濃縮機(jī)底流礦漿濃度由55%調(diào)整至40%左右，進(jìn)行兩段浸出工藝流程調(diào)整，延長實(shí)際浸出時(shí)間，利用補(bǔ)加貧液來降低礦漿中Au(CN)2-和Ag(CN)2-，達(dá)到提高金、銀浸出率的目的。

通過上述技術(shù)改進(jìn)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)室研究選擇的最佳條件進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐。經(jīng)過2個(gè)月的連續(xù)生產(chǎn)實(shí)踐，金氰化浸出率高達(dá)97%以上，尾渣中金含量控制在1.5 g/t以下，日處理礦粉量增加到80 t，取得了較好的生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)。

5 結(jié)論

1) 導(dǎo)致某廠金浸出率較低的因素主要有上料量波動(dòng)大，球磨效果較差、礦粉粒度大等。影響日處理礦粉量的因素主要有返砂量大、旋流器分級(jí)效率低。

2) 實(shí)驗(yàn)室研究得到的氰化浸出優(yōu)化條件為磨礦時(shí)間30 min，NaCN濃度0.25%，液固比1.5:1，浸出時(shí)間48 h，金在-325目粒級(jí)下所占比例為94%以上，金的浸出率可達(dá)97%。

3) 工業(yè)生產(chǎn)過程中，通過改變上料方式，調(diào)節(jié)球磨機(jī)轉(zhuǎn)速，增加球磨次數(shù)和延長浸出時(shí)間等措施可明顯降低尾渣中金含量，顯著提高金浸出率。

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Study and Practice of Increasing the Gold Leaching Rate of a Gold Smelter in Shaanxi

ZHAO Yafeng1, Lü Chaofei2, DANG Xiaoe3*, WANG Xianzhong2, ZHANG Shaohui2, ZHANG Xingang2, DONG Wenlong2, WANG Pengfei2, LIU Jiao2
(1. China National Gold Group Corporation，Beijing 100011, China; 2. Tongguan Zhongjin Smelting Co. Ltd., Tongguan 714399, Shaanxi, China; 3. Key Laboratory for Gold and Resources of Shaanxi, Xi’an University of Architecture and Technology, Xi’an 710055, China)

In order to increase the cyanide gold leaching rate from raw ore, and reduce the amount of gold remaining in tailing and raise mineral powder processing output, The effects of ball milling time, liquid-solid ratio, leaching time and sodium cyanide concentration on the gold leaching rate were specifically investigated. The results show that the gold leaching rate is up to as high as 97.80%, and the remaining gold in tailing is less than 1.5 g/t from raw ore powder with a particle size of -325 mesh accounting for 94.17%, under the conditions of 0.25% NaCN concentration, 1.5/1 liquid to solid ratio and 48 h leaching time. According to the results, some improvements were carried on for the existing production process and equipment to guarantee a high gold leaching rate. These mainly included the change of the feeding mode, adjustment of the rotational speed during boll milling, increase of the grinding numbers as well as the augment of classification and leaching tanks, so the production technical indicators are improved significantly.

gold leaching rate; gold grade; grinding particle size; technological transformation ; technology indicators

TD953

A

1004-0676(2016)04-0058-05

2016-02-28

陜西省教育廳重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目(No. 14JS053)。

趙亞峰，男，高級(jí)工程師，研究方向：冶煉生產(chǎn)技術(shù)管理。E-mail: zyd990412@aliyun.com

*通訊作者：黨曉娥，女，博士，副教授。研究方向：冶金新技術(shù)及固廢資源綜合利用。E-mail: dxe2371@126.com