金渠尾礦庫(kù)擴(kuò)容改造工藝優(yōu)化及尾礦資源綜合回收試驗(yàn)

焦瑞琦 王德明 張志偉

(1.河南金渠黃金股份有限公司；2.威海市海王旋流器有限公司))

河南金渠黃金股份有限公司是中金控股的黃金礦山企業(yè)，位于靈寶市境內(nèi)，礦區(qū)屬小秦嶺金礦田，選礦生產(chǎn)規(guī)模為1 100 t/d，采用尼爾森重選+浮選生產(chǎn)工藝，重精砂和浮選精礦銷售冶煉廠，尾礦濕式排放尾礦庫(kù)?，F(xiàn)尾礦庫(kù)為2006年初運(yùn)行的四等庫(kù)，堆積壩標(biāo)高距設(shè)計(jì)最終高度不到5 m，剩余服務(wù)年限1.5 a，已趨于閉庫(kù)階段。按當(dāng)?shù)貙?shí)情，新建一座尾礦庫(kù)綜合費(fèi)用需4～5千萬(wàn)，報(bào)批手續(xù)和基本建設(shè)所用時(shí)間較長(zhǎng)，可能會(huì)對(duì)選礦連續(xù)生產(chǎn)運(yùn)行產(chǎn)生影響。考慮干堆尾礦終期庫(kù)容利用系數(shù)為1.0～1.4(或更高)，遠(yuǎn)大于貯存尾礦漿體的0.7～0.8[1]。經(jīng)有關(guān)專家考察論證，將尾礦排放方式改為干式堆存，可新增堆積壩高度28 m，總投資約1 400余萬(wàn)元，延長(zhǎng)尾礦庫(kù)服務(wù)年限8.22 a。為此，針對(duì)尾礦庫(kù)擴(kuò)容改造項(xiàng)目設(shè)計(jì)的尾礦運(yùn)輸、脫水方案進(jìn)行優(yōu)化，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行尾礦潛在資源的選礦回收試驗(yàn)研究，為現(xiàn)有生產(chǎn)工藝流程改進(jìn)創(chuàng)造必要的條件。

1 尾礦庫(kù)擴(kuò)容改造工藝優(yōu)化

尾礦擴(kuò)容改造設(shè)計(jì)工藝為：選礦尾礦自流至尾礦輸送泵站緩沖池，經(jīng)2臺(tái)串聯(lián)配置渣漿泵壓力輸送至脫水車間的濃密機(jī)進(jìn)行濃縮，濃密底流濃度達(dá)45%，泵入3臺(tái)廂式隔膜自動(dòng)壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾，濾餅經(jīng)帶式輸送機(jī)排入尾礦庫(kù)堆存，濾液和濃密機(jī)溢流水進(jìn)入回收池自流至選廠高位水池，返回選礦系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)廢水“零排放”。

1.1 生產(chǎn)尾礦粒度特性

生產(chǎn)尾礦濃度一般為38%±2%，尼爾森開(kāi)啟時(shí)濃度較低為32%±2%，細(xì)度為-0.074 mm 45%±2%。金渠選廠3個(gè)主要坑口的尾礦篩析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 金渠選廠3個(gè)主要坑口尾礦篩析結(jié)果

1.2 尾礦擴(kuò)容改造工藝優(yōu)化

1.2.1 新型盤式過(guò)濾機(jī)用于尾礦脫水

山東省歸來(lái)莊金礦1993年首次在新建CIP選礦廠設(shè)計(jì)中采用箱式過(guò)濾機(jī)進(jìn)行尾礦脫水，開(kāi)啟了我國(guó)黃金行業(yè)尾礦干式堆存工藝技術(shù)的先河。本世紀(jì)初，黃金選礦廠為減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度、改善操作環(huán)境，開(kāi)始用陶瓷過(guò)濾機(jī)代替箱式壓濾機(jī)，收到了很好的效果。但隨著陶瓷過(guò)濾機(jī)的使用，酸洗工序影響生產(chǎn)，占到工作時(shí)間的18%～23%，且?；废跛岽嬖谝欢ò踩[患；陶瓷片微孔毛細(xì)管易堵塞縮短了陶瓷使用壽命致成本增高等問(wèn)題突顯出來(lái)。為此有些企業(yè)又重新使用(隔膜)箱式壓濾機(jī)，或陶瓷過(guò)濾機(jī)與(隔膜)箱式壓濾機(jī)混合使用。洛陽(yáng)火力發(fā)電廠在過(guò)濾硫化石膏時(shí)用洛陽(yáng)中信研究院開(kāi)發(fā)的新一代盤式過(guò)濾機(jī)取代陶瓷過(guò)慮機(jī)，且應(yīng)用比較成功，該脫水設(shè)備在金礦尾礦中無(wú)應(yīng)用先例，需進(jìn)行尾礦過(guò)濾試驗(yàn)研究。

1.2.1.1 金渠尾礦過(guò)濾試驗(yàn)

試驗(yàn)設(shè)備主要為真空過(guò)濾脫水設(shè)備、烘箱、電子天平、量筒、激光粒度分析儀。初始按45%質(zhì)量濃度配料，保證固體量不變，逐步提高濃度，直至將濃度提高到50%，試驗(yàn)過(guò)程采用2種不同濾布進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。尾礦粒漿激光粒度分析結(jié)果見(jiàn)表2，過(guò)濾試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表2中，篩下累計(jì)值10%時(shí)，對(duì)應(yīng)礦石粒度3.27 μm；篩下累計(jì)值50%時(shí)，對(duì)應(yīng)礦石粒度為67.51 μm；篩下累計(jì)值90%時(shí)，對(duì)應(yīng)礦石粒度為290.88 μm。

表2 金渠尾礦激光粒度分析結(jié)果

表3 金渠尾礦過(guò)濾試驗(yàn)結(jié)果

由表3可知，通過(guò)對(duì)金渠尾礦45%～50%不同濃度下進(jìn)行過(guò)濾試驗(yàn)，2種不同類型濾布效果均良好，濾餅厚度、含水率、產(chǎn)能穩(wěn)定。試驗(yàn)表明，提高物料濃度到50%可顯著提高設(shè)備產(chǎn)能；在低于50%質(zhì)量濃度下礦漿中固體顆粒沉淀速度較快，提高濃度后沉降速度顯著降低，濾餅厚度增加。濾餅厚度平均為15～30 mm，濾餅平均水分為14.72%。若控制濾餅厚度為15 mm左右，可確保濾餅水分達(dá)到15%以下，完全能滿足干料堆存的生產(chǎn)需要，同時(shí)確保濾餅單位平均產(chǎn)能約為(650～800)kg/(h·m2)。

1.2.1.2 盤式過(guò)濾機(jī)與傳統(tǒng)廂式過(guò)濾機(jī)、陶瓷過(guò)濾機(jī)使用對(duì)比

盤式過(guò)濾機(jī)與傳統(tǒng)廂式過(guò)濾機(jī)、陶瓷過(guò)濾機(jī)在石膏脫水方面的對(duì)比情況見(jiàn)表4、表5。

1.2.1.3 尾礦干排脫水設(shè)備選擇

盤式過(guò)濾機(jī)具有高效、節(jié)能、低運(yùn)行成本、無(wú)人值守連續(xù)運(yùn)行的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，濾板不用酸洗，操作環(huán)境好，濾布使用周期長(zhǎng)，自動(dòng)化程序高，安裝維護(hù)成本低等優(yōu)勢(shì)。經(jīng)公司機(jī)電、選礦技術(shù)人員考察驗(yàn)證，準(zhǔn)備在金渠尾礦干排工藝中嘗試應(yīng)用。

1.2.2 尾礦脫水工藝優(yōu)化

擴(kuò)容項(xiàng)目設(shè)計(jì)尾礦脫水采用濃密機(jī)+廂式壓濾

機(jī)二段機(jī)械脫水工藝，但從尾礦粒度組成看，+0.074 mm粒級(jí)含量超過(guò)一半，呈中、細(xì)粒級(jí)分布特性，區(qū)別于CIP工藝尾礦，適于分級(jí)脫水工藝，尾礦工藝流程見(jiàn)圖1。該工藝適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)尾礦中的粗、細(xì)級(jí)別針對(duì)性處理，旋流器-脫水篩實(shí)現(xiàn)粗粒級(jí)尾礦快速干排；濃密機(jī)-過(guò)濾機(jī)實(shí)現(xiàn)細(xì)粒級(jí)尾礦干排。由于旋流器-脫水篩實(shí)現(xiàn)了大部分尾礦干排，減少了后續(xù)濃密機(jī)及過(guò)濾設(shè)備的負(fù)荷，節(jié)省了設(shè)備投資和運(yùn)行成本。

圖1 尾礦脫水工藝流程

對(duì)比項(xiàng)目單位面積出力(單位面積處理石膏量)/(t/(m2·h))濾餅含水量/%濾餅沖洗用水運(yùn)行連續(xù)性操作環(huán)境運(yùn)行穩(wěn)定性每年配件費(fèi)用人力投入盤式過(guò)濾機(jī)0.5～1.58～13不需要可連續(xù)運(yùn)行易采取集中抽塵可無(wú)人值守僅需更換濾布,100m2濾布?jí)勖?0個(gè)月以上,單價(jià)100元以下,年總成本在1萬(wàn)元以內(nèi)。3名維護(hù)維修人員(平常1人調(diào)休)。廂式壓濾機(jī)<113～17需高壓水沖洗間歇運(yùn)行易噴漿泄漏拉板裝置故障率較高、穩(wěn)定性較差。主要成本:1.濾布?jí)勖?個(gè)月1套,年成本4.6萬(wàn)元;2.液泵站換油(1年2次)1萬(wàn)元。操作工8人,2人/班,4班3倒。對(duì)比效率高脫水效果好節(jié)能、節(jié)水效率高操作環(huán)境友好穩(wěn)定性好年節(jié)約備件成本明顯年節(jié)約人力成本15萬(wàn)元。

1.2.3 尾礦輸送泵選擇

脫水車間位置確定主要基于：①脫水后尾礦(包括后期尾礦干堆)能通過(guò)帶式輸送機(jī)直接排入尾礦庫(kù)堆存；②脫水車間回水池能自流入現(xiàn)選礦廠高位水池。隨著尾礦輸送高程的增加，壓力輸送是普通渣漿泵難以實(shí)現(xiàn)的。為此增加中間泵站形成二級(jí)輸送或更換高揚(yáng)程漿泵。前者能節(jié)省工程投入費(fèi)用，但增加了生產(chǎn)管理難度；后者需重新建設(shè)砂泵站增加項(xiàng)目前期投入，但可實(shí)現(xiàn)尾礦漿高揚(yáng)程輸送。陜西省寶雞某公司研發(fā)的一種適應(yīng)黃金礦山低處理礦量柱塞泵能滿足尾礦輸送要求，且運(yùn)行成本低。擴(kuò)容項(xiàng)目設(shè)計(jì)中用2臺(tái)渣漿泵串聯(lián)輸送尾礦漿，因存在兩臺(tái)泵串聯(lián)相關(guān)的“協(xié)同性”差等問(wèn)題，為此推薦使用柱塞泵進(jìn)行尾礦輸送。

1.3 尾礦庫(kù)擴(kuò)容改造工藝優(yōu)化總結(jié)

尾礦擴(kuò)容項(xiàng)目考慮到脫水礦渣用動(dòng)力機(jī)車運(yùn)輸存在諸多問(wèn)題，將脫水車間置于尾礦庫(kù)附近，采用了以漿體方式管道輸送的設(shè)計(jì)方案；根據(jù)浮選尾礦特性，脫水前預(yù)先分級(jí)、區(qū)別對(duì)待，既增加了工藝適應(yīng)性，又節(jié)能降耗；脫水設(shè)備使用更新型盤式過(guò)濾機(jī)，彌補(bǔ)廂式壓濾機(jī)和陶瓷過(guò)濾機(jī)的不足，對(duì)尾礦干排工藝技術(shù)起到了很好的優(yōu)化作用。

2 尾礦資源綜合回收利用試驗(yàn)

金渠選礦廠1991年投產(chǎn)以來(lái)，不斷開(kāi)展技術(shù)研究，推進(jìn)工藝優(yōu)化與改進(jìn)，取得了較好的技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效益。2014—2016年金渠選礦廠工藝技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表6。

表5 盤式過(guò)濾機(jī)與陶瓷過(guò)濾機(jī)技術(shù)對(duì)比

注：表內(nèi)帶“*”指標(biāo)均是過(guò)濾面積為40 m2時(shí)的參數(shù)值。

表6 2014—2016年金渠選礦廠工藝技術(shù)指標(biāo)

注：表中金回收率指標(biāo)為金屬平衡實(shí)際回收率。

由表6可知，金渠尾礦中還有0.35 g/t以上的金存留于尾礦，由于金的特殊價(jià)值和作用，尾礦資源具有潛在價(jià)值；資源二次開(kāi)發(fā)利用不再需要采礦、破碎等作業(yè)，且生產(chǎn)成本低；同時(shí)具有建設(shè)周期短、投資少、見(jiàn)效快、可進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)、可綜合回收各種有價(jià)元素等優(yōu)點(diǎn)。

2.1 金渠尾礦再選回收試驗(yàn)

1250坑口礦石生產(chǎn)尾礦篩分分析及化驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 1250尾礦篩析試驗(yàn)結(jié)果

由表7可知，-0.045 mm粒級(jí)金分布率為32.43%，+0.125 mm粒級(jí)金分布率為43.07%，二者金分布率占到75.50%，是典型的“兩頭跑礦”現(xiàn)象。

2.1.1 浮選尾礦再選試驗(yàn)

浮選尾礦金品位為0.42 g/t，硫含量為0.04%，含水量為14.95%。尾礦再浮選試驗(yàn)條件見(jiàn)表8，試驗(yàn)工藝流程見(jiàn)圖2，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表9。

表8 尾礦再浮選試驗(yàn)條件

圖2 尾礦再浮選試驗(yàn)工藝流程

由表9可知，在不磨礦的情況下，尾礦再浮選金品位從0.42 g/t降低到0.31 g/t，綜合精礦品位僅1.82 g/t，回收效果不理想。

2.1.2 浮選尾礦試驗(yàn)室再磨再選試驗(yàn)研究

參照?qǐng)D2試驗(yàn)流程，對(duì)金渠1 250、1 060和9503個(gè)主要坑口的生產(chǎn)尾礦進(jìn)行再浮選試驗(yàn)。試驗(yàn)捕收劑異戊基黃藥用量為45g/t(粗∶掃=2∶1)，起泡劑11#油用量為24 g/t(粗∶掃=2∶1)；藥劑攪拌3 min；浮選時(shí)間5 min(3 min+2 min)；粗選、掃選的精礦混合作為浮選精礦；分4個(gè)細(xì)度段。再磨浮選試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表10。

表9 尾礦再選浮選試驗(yàn)結(jié)果

表10 生產(chǎn)尾礦再磨浮選試驗(yàn)指標(biāo)

注:金回收率為多個(gè)試驗(yàn)指標(biāo)匯集，精礦金品位為2～5 g/t。

由表10可知，當(dāng)尾礦再磨至-0.074 mm 90%時(shí)，3個(gè)坑口用浮選工藝均可回收尾礦中50%以上的金礦物。說(shuō)明金渠的礦石性質(zhì)適合階段磨礦階段浮選工藝，一段磨浮主要以提高精礦品位為主，二段磨浮防尾礦流失，保證金總回收率在94%以上。

2.1.3 浮選尾礦其他試驗(yàn)研究

尾礦粗粒(+0.074 mm)浮選試驗(yàn)：取尾礦樣品，原礦金品位0.53 g/t，人工篩出+0.074 mm粒級(jí)礦樣，將礦樣再磨至細(xì)度-0.074 mm 75%；試驗(yàn)獲得了精礦金品位為15.85 g/t，尾礦金品位為0.13 g/t，金回收率為76.10%的試驗(yàn)指標(biāo)。

取浮選尾礦旋流器底流礦樣做池浸試驗(yàn)，分別用NaCN和低毒環(huán)保浸金劑LJ進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)在原礦金品位為0.6 g/t時(shí)，用NaCN浸渣0.15 g/t，LJ浸渣為0.2 g/t。

2.2 浮選尾礦生產(chǎn)試驗(yàn)研究

2.2.1 浮選尾礦分級(jí)富集池浸生產(chǎn)試驗(yàn)

2010年4月，采用旋流器重選—重砂直接池浸—炭吸附生產(chǎn)工藝，重砂占尾礦總量的52%，1 t重砂產(chǎn)金0.3～0.4 g/t，相當(dāng)于尾礦金品位平均下降0.159 g/t，效果相當(dāng)理想[2]。

2.2.2 浮選尾礦再磨再選生產(chǎn)試驗(yàn)

2016年10月，把一車間部分浮選尾礦泵入二車間再磨、浮選系統(tǒng)，進(jìn)行生產(chǎn)試驗(yàn)。具體工藝流程見(jiàn)圖3。生產(chǎn)試驗(yàn)選一尾礦細(xì)度-0.074 mm 43%，濃度42.5%；再磨后試驗(yàn)細(xì)度-0.074 mm 68%，濃度35%；藥劑用量異黃用量45 g/t，11#油用量24 g/t。具體生產(chǎn)試驗(yàn)指標(biāo)見(jiàn)表11。

圖3 浮選尾礦生產(chǎn)試驗(yàn)工藝流程

坑口名稱處理礦量/t原礦金品位/(g/t)精礦金品位/(g/t)尾礦金品位/(g/t)金回收率/%140332000.5318.550.3629.5495019000.5518.490.3534.47

由表11可知，生產(chǎn)1 t尾礦的直接成本(含試驗(yàn)工人工資)為9.77元；試驗(yàn)精礦金品位相當(dāng)理想，富集比近35倍，不足之處是磨礦細(xì)度偏低影響金回收率。

2.2.3 浮選尾礦鎢、金回收生產(chǎn)試驗(yàn)

金渠地質(zhì)資料顯示，礦石中含鎢(主要是白鎢)，雖然達(dá)不到可開(kāi)采工業(yè)品位，但尾礦中鎢可考慮綜合回收。將浮選尾礦(部分)泵入旋流器重選，旋流器溢流直接排尾，底流通過(guò)搖床選別，搖尾進(jìn)尾礦外排，搖中和搖精進(jìn)浮選金、鎢分離，預(yù)先浮選出含金硫化物，產(chǎn)出金精礦；再在加熱條件下進(jìn)行鎢的粗選和精選。生產(chǎn)試驗(yàn)工藝流程見(jiàn)圖4，生產(chǎn)指標(biāo)見(jiàn)表12。顯微鏡下可見(jiàn)，鎢沒(méi)有和脈石有效地分離，而影響鎢的回收率。若對(duì)搖床精礦進(jìn)行再磨，對(duì)鎢的回收將非常有益。

2.3 浮選尾礦再選回收建議方案

金渠礦山礦脈較多、性質(zhì)復(fù)雜、選礦方法沒(méi)有針對(duì)性是尾礦金流失較高的主要原因。通過(guò)以上分析探討并結(jié)合尾礦干排工藝，應(yīng)采用以回收金為主、綜合回收鎢的工藝流程：浮選尾礦先旋流器分級(jí)、富集，底流搖床—浮選法回收鎢、金后，用環(huán)保低毒藥劑淋浸出其中的金或者再磨浮選回收金；旋流器溢流濃縮后因礦泥含量大可考慮用浮選柱回收其中的微細(xì)粒金[3](若品位低于盈虧平衡點(diǎn)時(shí)也可直接進(jìn)尾礦系統(tǒng))；所有尾礦過(guò)濾機(jī)脫水后干排。建議工藝流程見(jiàn)圖5。圖5中虛線方框中為再磨浮選工藝，主要依據(jù)礦石性質(zhì)情況堆(淋)浸出或再磨浮選。

圖4 浮選尾礦鎢金選礦工藝流程

產(chǎn)品原礦品位旋流精品位旋流器回收率搖床精品位搖床回收率浮選精礦品位浮選回收率總回收率鎢0.050.0863.500.7085.0020.8890.5048.83金0.35～0.582.0020～3815～20

注:Au品位單位為g/t。

3 結(jié) 語(yǔ)

(1)尾礦干排增加“分級(jí)脫水”工藝，流程適應(yīng)性增強(qiáng)的同時(shí)，可節(jié)省設(shè)備投資，降低運(yùn)行成本；盤式過(guò)濾機(jī)用于尾礦脫水作業(yè)，高效、節(jié)能、自動(dòng)化程度高。金渠尾礦干排工藝具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

圖5 選廠尾礦綜合回收建議工藝流程

(2)金渠尾礦再選回收試驗(yàn)，針對(duì)“兩頭跑礦”特性，粗、細(xì)粒級(jí)區(qū)別對(duì)待，取得了較好的技術(shù)效果；試驗(yàn)室研究的同時(shí)，注重生產(chǎn)試驗(yàn)，提高了試驗(yàn)結(jié)論的可靠性。

(3)研究了尾礦中金、鎢有價(jià)組份的再選富集，小秦嶺金礦石主要是含金石英脈型，原礦石中二氧化硅含量70%左右， 可對(duì)尾礦中石英砂通過(guò)色選回收。

[1] 邢萬(wàn)芳，金英豪，姚 香.黃金尾礦干堆技術(shù)若干問(wèn)題探討[J].有色金屬：礦山部分，2008，60(1):48-49.

[2] 焦瑞琦.金渠金礦尾礦資源綜合回收研究與應(yīng)用[J].中國(guó)礦山工程，2012，41(2):39-40.

[3] 任向軍，牛桂強(qiáng)，楊玉杰，等.旋流—靜態(tài)微泡浮選柱在處理礦泥中的應(yīng)用[J].中國(guó)礦山工程，2012，41(5):31-34.