阿爾及利亞某金礦選礦工藝流程對(duì)比研究

劉庭忠，吳師金，趙桂洪，黃六老，陳軍

(1.江西省地質(zhì)調(diào)查研究院，國(guó)土資源部南昌礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心，江西 南昌330030；2.江西銅業(yè)股份有限公司城門山銅礦，江西 九江 332100)

金礦的選礦工藝發(fā)展歷史悠久，方法較多，如：重選法、混汞法、浮選礦及氰化法等[1]?；旃▽?duì)工作場(chǎng)所及周圍環(huán)境造成較大影響，且對(duì)人會(huì)產(chǎn)生一定的危害[2-3]，已逐漸被淘汰。氰化法提金至今已有100多年的生產(chǎn)實(shí)踐，是金礦浸出生產(chǎn)的主要方法，人們?nèi)栽诓粩鄬?duì)其進(jìn)行研究[4-5]，尤其是針對(duì)環(huán)保、低毒或無毒氰化法(非氰化法)的研究已取得較好的成果[6-8]。重選法運(yùn)用在金礦的選礦中歷史最悠久，從原始的流浪盤、船形盤淘金，到搖床、溜槽回收粗顆粒自然金等，重選法在常規(guī)金礦選礦中運(yùn)用是最廣泛的方法之一。近年隨著尼爾森選礦機(jī)在回收細(xì)粒自然金的顯著效果，尼爾森重選法在金礦選礦中的研究正方興未艾[9-10]。近年來金礦在選礦聯(lián)合工藝方面的探索研究也取得了顯著的成果，劉亮等采用重-浮-浸聯(lián)合工藝對(duì)江西遂川某金礦進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，獲得金總回收率高達(dá)99.64%的極佳效果[11]。邱沙等采用尼爾森重選-氰化浸出工藝對(duì)蘇丹某金礦進(jìn)行研究，取得總回收率達(dá)到90.18%的顯著效果[12]。阿爾及利亞某金礦作為我國(guó)“走出去”和“一帶一路”戰(zhàn)略項(xiàng)目，項(xiàng)目位于環(huán)境較脆弱的非洲，因此在眾多黃金選礦方法中尋找一種高效環(huán)保的方法是必要的。

1 礦石物質(zhì)組分研究

1.1 礦石的化學(xué)組成

礦石的多元素分析結(jié)果見表1。

表1 礦石的多元素分析結(jié)果/%Table 1 Multi-element analysis result of the ore

1.2 礦石的礦物組成

礦石的礦物成分較簡(jiǎn)單，除自然金外，金屬礦物主要有方鉛礦、黃鐵礦、褐鐵礦，以及少量的黃銅礦、孔雀石、白鉛礦、閃鋅礦、輝銅礦和磷氯鉛礦；非金屬礦物主要有石英、白云母以及少量的鋯石、磷灰石、重晶石、螢石、石榴子石等。

表2 礦石中礦物含量Table 2 Mineral content in ores

1.3 金的嵌布特征

自然金為礦石中金的賦存形式。金和銀呈完全類質(zhì)同象，電子探針成分分析數(shù)據(jù)可知，該礦石中自然金含金量為80.90% ～ 82.11%，平均81.41%；含 銀15.65% ～ 16.24%，平 均 含 銀15.96%，見表3。

表3 自然金電子探針分析結(jié)果/%Table 3 Results of natural gold electron probe analysis

自然金多以鱗片狀、薄片狀、不規(guī)則粒狀、圓粒狀、枝叉狀的形態(tài)產(chǎn)出；其嵌布粒度以粒徑大于37 μm的中、大粒自然金為主，其次為粒徑小于37 μm的微粒、細(xì)粒金，有少量為粒徑小于2.3 μm的超顯微金；自然金的嵌布形式有三種：a.以包體金出現(xiàn)在黃鐵礦、方鉛礦、黃銅礦等礦物中；b.以粒間金存在于其他礦物粒間；c.以裂隙金存在于礦物裂隙中，其中以裂隙金為主，其次為包體金，少量為粒間金。

礦石中的金主要以暴露連生金（含單體解離金）、銅（鉛、鋅）硫化礦中金形式存在，其次以碳酸鹽中金、褐鐵礦中金形式存在，另有少量石英和硅酸鹽中金、黃鐵礦中金形式存在。礦石金的物相分析結(jié)果見表4。

表4 礦石中金的物相分析結(jié)果Table 4 Results of phase analysis of gold in the ore

3 選礦實(shí)驗(yàn)研究

為了確定該礦石適宜的選礦工藝流程，根據(jù)該礦石以自然金為主要賦存形式且其嵌布粒度以中大粒為主，礦石中暴露連生金（含單體解離金）和硫化礦中金的占有率幾乎均分（分別為45.81%、46.89%）的特點(diǎn)，分別采用重選、浮選、氰化浸出和非氰浸出等選礦工藝流程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)方案對(duì)比研究。

3.1 尼爾森重選實(shí)驗(yàn)

磨礦采用XMQ-（200×90）mm錐形球磨機(jī)，重選采用尼爾森（Knelson）離心選礦機(jī)，流程見圖1，結(jié)果見表5。

表5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 5 Exploration test results

圖1 尼爾森重選流程Fig.1 Knelson gravity concentration flowchart

3.2 浮選實(shí)驗(yàn)

浮選藥劑為：硫酸銅、丁黃藥、2#油，浮選設(shè)備： XFD-63型3 L單槽浮選機(jī)，其流程見圖2，結(jié)果見表5。

圖2 浮選流程Fig.2 Flotation flow chart

3.3 氰化浸出實(shí)驗(yàn)

氰化浸出藥劑為：氰化鈉、石灰，氰化浸出采用HSJ-2/4/6A型數(shù)顯恒溫水浴攪拌器。其流程見圖3，結(jié)果見表5。

圖3 氰化浸出流程Fig.3 Cyanidation leaching flow chart

3.4 非氰浸出實(shí)驗(yàn)

非氰浸出實(shí)驗(yàn)是指不使用氰化物為浸出劑的黃金浸出實(shí)驗(yàn)(簡(jiǎn)稱非氰浸出)，浸出藥劑為：環(huán)保型黃金浸出劑JD-1試劑、石灰，浸出采用HSJ-2/4/6A型數(shù)顯恒溫水浴攪拌器。其流程見圖4，結(jié)果見表5。

圖4 非氰浸出流程Fig.4 Flow chart of cyanide-free leaching

3.5 尼爾森重選-非氰浸出實(shí)驗(yàn)

通過上述尼爾森重選、浮選、浸出實(shí)驗(yàn)可知，該礦采用單一選礦工藝均能取得較好的選礦指標(biāo)，尤其是氰化浸出工藝，浸出率接近99%，拋廢(浸渣)品位只有0.08 g/t，而非氰浸出工藝表現(xiàn)也不俗，浸出率為97.98%，拋廢(浸渣)品位為0.16 g/t。尼爾森重選工藝和浮選礦工藝的回收率均在92%以上，但拋廢(尾礦)品位較高，均在0.6 g/t以上。

為了體現(xiàn)金礦早收快收的原則，并期待獲取更理想的選礦指標(biāo)，對(duì)該礦采用尼爾森重選-重選尾礦非氰浸出的聯(lián)合流程實(shí)驗(yàn)。即：圖1流程進(jìn)行到磨礦細(xì)度為-0.074 mm 50%，進(jìn)行尼爾森重選，其尾礦直接進(jìn)行非氰浸出實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：尼爾森重選金精礦品位10748 g/t，回收率90.14%，重選尾礦非氰浸出率88%，占全礦回收率8.68%，總回收率高達(dá)98.82%，浸渣品位只有0.09 g/t，詳見表5。

4 選礦工藝流程評(píng)價(jià)體系探討

根據(jù)該礦礦石物質(zhì)組成特征，選擇了五種選礦工藝流程進(jìn)行了選礦實(shí)驗(yàn)研究，其回收結(jié)果均取得較好的選礦回收指標(biāo)。但如何比選選礦工藝流程的優(yōu)劣，需要一個(gè)比較好的方法。

4.1 選礦工藝流程評(píng)價(jià)影響因素選擇

傳統(tǒng)比選選礦工藝流程優(yōu)劣，主要是看重精礦品位和回收率，且回收率高即優(yōu)，回收率低則劣。事實(shí)上選礦工藝流程的優(yōu)劣受諸多因素影響，如，精礦(貴液)品位、回收率、選礦成本、精礦(貴液)提金成本、選礦對(duì)環(huán)境的影響、精礦(貴液)雜質(zhì)含量以及精礦(貴液)提金對(duì)環(huán)境的影響等，其中回收率和精礦(貴液)品位為正面評(píng)價(jià)因素，其他為負(fù)面評(píng)價(jià)因素，而且精礦(貴液)品位可以通過其對(duì)提金成本的影響轉(zhuǎn)化為負(fù)面評(píng)價(jià)因素。為了簡(jiǎn)化比選方法，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐和文獻(xiàn)資料，本文確定比選方法的影響因素為回收率、選冶(提金)成本、精礦(貴液)雜質(zhì)含量和環(huán)境影響因素，其中精礦(貴液)品位以精礦(貴液)提金成本體現(xiàn)，與選礦成本為合并選冶成本，選礦對(duì)環(huán)境的影響和精礦(貴液)提金對(duì)環(huán)境的影響合并為環(huán)境影響因素。

4.2 選礦工藝流程評(píng)價(jià)定量化模型

為了將各評(píng)價(jià)因素有機(jī)統(tǒng)一，建立如下選礦工藝流程評(píng)價(jià)定量化模型，計(jì)算各選礦工藝流程的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，且值高者則優(yōu)：

其中Ice為綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，Ire為回收率評(píng)價(jià)指標(biāo)，Ico為成本評(píng)價(jià)指標(biāo)，Ien為環(huán)境影響評(píng)價(jià)指標(biāo)，Iim為雜質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)，ρ、σ、τ:分別為成本、環(huán)境影響和精礦(貴液)雜質(zhì)權(quán)重，且：ρ+σ+τ=1。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，Ire、Ico、Ien、Iim、ρ、σ和τ確定方法如下：

Ire：將五個(gè)選礦工藝流程的回收率中的最大值設(shè)置為1，其他工藝流程的回收率與最大回收率的比值為各工藝流程的回收率評(píng)價(jià)指標(biāo)。

Ico：計(jì)算五個(gè)選礦工藝流程的選冶成本，充分考慮精礦(貴液)品位對(duì)成本的影響，將其中的最大值設(shè)置為1，其他工藝流程的成本與最大成本的比值為各工藝流程的選冶成本評(píng)價(jià)指標(biāo)。

Ien：選冶對(duì)環(huán)境的影響可分為小、較小、中等、較大和大五級(jí)，其在0～1之間分別取值0.1、0.3、0.5、0.7和0.9。在上述五個(gè)選礦工藝流程中，尼爾森重選只涉及懸浮物，對(duì)環(huán)境影響小，浮選、非氰浸出和重選-非氰浸出涉及選礦藥劑，但藥劑無毒，對(duì)環(huán)境影響較小，氰化浸出使用劇毒氰化物，對(duì)環(huán)境影響大。

Iim：由于工藝流程不同，形成的產(chǎn)品形式也不同，如該金礦中，浮選和重選為金精礦，浸出為貴液，而重選-浸出聯(lián)合工藝有金精礦和貴液兩種。針對(duì)不同選礦工藝流程，將評(píng)價(jià)指標(biāo)統(tǒng)一到同一尺度，且為了便于比較和計(jì)算，以每種工藝流程獲取的精礦(貴液)中主雜質(zhì)元素品位與主回收元素品位比值乘以精礦(貴液)回收率的積之和作為雜質(zhì)影響值(Vim)。計(jì)算公式為：

將最大雜質(zhì)影響值(maxVim)的工藝流程的雜質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)(Iim)設(shè)為1，其他工藝流程的雜質(zhì)評(píng)價(jià)值(Vim)與最大雜質(zhì)影響值(maxVim)的比值即為該工藝流程的雜質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)(Iim)。

根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐和現(xiàn)有的金精礦標(biāo)準(zhǔn)，該金礦主回收元素為金，主要雜質(zhì)為砷，由于原礦砷含量極低，小于0.001%，各選礦工藝流程的金產(chǎn)品中砷含量相差較小，因此，各工藝流程的Iim均取1。

ρ、σ和τ：根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐及經(jīng)驗(yàn)，ρ取0.65，σ取0.25，τ取0.10。

4.3 選礦工藝流程評(píng)價(jià)結(jié)果

通過計(jì)算各選礦工藝流程的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，見表6。

表6 選礦工藝流程評(píng)價(jià)指標(biāo)Table 6 Evaluation of mineral processing process

從表6可知，引入選冶成本、精礦(貴液)雜質(zhì)含量和選冶對(duì)環(huán)境的影響為評(píng)價(jià)因素的綜合評(píng)價(jià)體系，更客觀、全面和科學(xué)地反映出不同選礦工藝流程的特點(diǎn)和優(yōu)劣，且判斷更直觀。

5 結(jié) 論

(1)阿爾及利亞某金礦采用浮選、尼爾森重選、氰化浸出、非氰浸出和重選-非氰浸出5個(gè)工藝流程，均取得較好的選礦回收指標(biāo)，回收率在92.02% ～ 98.91%之間。

(2)通過評(píng)價(jià)選礦工藝定量化模型計(jì)算，非氰浸出選礦工藝流程的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)較好，為0.44，其次是尼爾森重選工藝流程，其值為0.39，再次是浮選出工藝流程，其值為0.32；再后是氰化浸出工藝流程，其值為0.29，最后為重選-非氰浸出選礦工藝流程其值為0.17。

（3）將選冶成本、環(huán)境影響和精礦(貴液)雜質(zhì)含量等納入評(píng)價(jià)因素并予以定量的形式得出的綜合評(píng)價(jià)結(jié)論，遠(yuǎn)比傳統(tǒng)選礦方案比選更全面、更直觀。

(4)評(píng)價(jià)選礦工藝定量化模型可以作為同一礦山不同選礦工藝流程對(duì)比研究的參考方法之一，不同礦山可以依據(jù)礦山實(shí)踐調(diào)整各影響因素的權(quán)重，使之更合理化。