某高硫含砷低品位金精礦選礦工藝研究

劉 慧,趙福財(cái),王 蘋,王路平,臧文優(yōu),劉傳震,豆 娜

(山東國環(huán)固廢創(chuàng)新科技中心有限公司)

引 言

某金精礦中硫化礦物占82 %,金礦物主要以顯微包裹態(tài)賦存于硫鐵礦中,導(dǎo)致金精礦分選金品位難以突破15 g/t,嚴(yán)重降低其利用價(jià)值。該金精礦屬于高硫含砷低品位難處理金精礦,直接氰化浸出的金浸出率僅為37.45 %,當(dāng)前對(duì)于該類金精礦處理方法主要為采用預(yù)處理工藝(如焙燒氧化、熱壓氧化、生物氧化、化學(xué)氧化、超細(xì)磨等)提高金礦物的解離度后再采用氰化或非氰浸出工藝進(jìn)行提金,從而大幅提高金精礦的綜合利用率[1-3]。因生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)不具備實(shí)現(xiàn)深度預(yù)處理工藝的條件,為合理利用礦產(chǎn)資源,在不降低金精礦冶煉凈返系數(shù)等級(jí)基礎(chǔ)上探索綠色環(huán)保、易工業(yè)應(yīng)用的提金工藝。從選礦廠現(xiàn)狀、礦石儲(chǔ)量等實(shí)際情況出發(fā),分別考察尼爾森離心重選和高效旋流器分級(jí)工藝對(duì)提高該金精礦綜合利用價(jià)值的可行性[4-6],為同類型礦石的綜合利用提供技術(shù)依據(jù)。

1 礦石性質(zhì)

1.1 化學(xué)成分及礦物組成

試驗(yàn)金精礦為浮選富集的精礦產(chǎn)品,對(duì)其進(jìn)行化學(xué)成分分析,結(jié)果見表1。

表1 金精礦化學(xué)成分分析結(jié)果Table 1 Analysis results of chemical composition of gold concentrates

由表1可知:金精礦中有價(jià)元素主要為金,金品位為13.95 g/t、伴生銀品位為62.16 g/t、含硫42.63 %,其他有價(jià)元素含量較低。另外,該金精礦含砷1.33 %、含碳0.57 %,為高硫含砷低品位難處理金精礦。

該金精礦礦物組成較為簡(jiǎn)單,金屬礦物主要為黃鐵礦(81.57 %),少量毒砂、閃鋅礦、方鉛礦和黃銅礦等;脈石礦物主要為石英(9.94 %),其次為長(zhǎng)石、絹云母和鐵白云石等。金礦物主要為自然金和銀金礦,粒級(jí)以-0.01 mm(76.14 %)為主,主要呈顯微、次顯微細(xì)小粒狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)出,平均成色為856.9 ‰。

1.2 嵌布狀態(tài)

利用電子顯微鏡并結(jié)合化學(xué)分析,考察金嵌布狀態(tài),結(jié)果見表2。

表2 金嵌布狀態(tài)分析結(jié)果Table 2 Analysis results of gold dissemination status

由表2可知:該金精礦中黃鐵礦包裹金占53.30 %、單體及連生金占34.58 %。黃鐵礦為主要的載金礦物,在選礦過程中能夠同步富集,硫含量過高及金礦物嵌布粒級(jí)微細(xì)是該金精礦中金品位難以大幅提高的主要原因。

1.3 粒級(jí)組成及元素分布

采用標(biāo)準(zhǔn)篩對(duì)該金精礦進(jìn)行濕式篩析,并考察不同粒級(jí)產(chǎn)品的金、硫品位及分布情況,結(jié)果見表3。

表3 金精礦粒級(jí)分析及金屬分布結(jié)果Table 3 Results of gold concentrates particle size analysis and metal distribution

由表3可知:該金精礦中粒級(jí)為-0.074 mm的金精礦占92.16 %,且隨著粒級(jí)增加,金、硫品位呈現(xiàn)同步升高趨勢(shì)。在粒級(jí)為-0.038 mm的金精礦中,硫品位趨于穩(wěn)定,硫化礦物與金礦物解離程度較高,金品位提高幅度較大。

2 試驗(yàn)方案

該金精礦粒級(jí)為-0.038 mm的微細(xì)粒產(chǎn)品呈現(xiàn)產(chǎn)率、金品位和金金屬分布率高的特點(diǎn)。擬通過試驗(yàn)獲得這部分高品位金精礦,以增加其綜合利用價(jià)值。該金精礦的礦物組成以黃鐵礦為主,不同礦物的沉降速度差別較小,常規(guī)搖床等自然重力場(chǎng)對(duì)該金精礦分選效率較低。試驗(yàn)方案1:采用強(qiáng)化重力場(chǎng)選礦的尼爾森離心選礦機(jī)進(jìn)行試驗(yàn),該方案基于離心原理強(qiáng)化并高倍放大輕、重礦物顆粒間的密度差來實(shí)現(xiàn)礦物按密度分選[4]。試驗(yàn)方案2:采用旋流器進(jìn)行試驗(yàn),通過壓力給礦的旋流器分級(jí)工藝實(shí)現(xiàn)礦物顆粒按粒級(jí)(或沉降速度)分選,以此探索能夠提高該金精礦綜合利用率的高效分選技術(shù)。分選工藝原則流程見圖1。

圖1 分選工藝原則流程Fig.1 Flow chart of separation process principles

3 尼爾森離心重選

該金精礦中黃鐵礦含量高、密度大,經(jīng)實(shí)驗(yàn)室搖床選礦、淘洗盤淘洗均無法有效分選,在尼爾森離心重選試驗(yàn)中該金精礦可以得到高效分選,獲得部分高品位重選精礦,有利于提高金精礦的綜合利用率。對(duì)影響實(shí)驗(yàn)室尼爾森選礦機(jī)選別效果的重力倍數(shù)、反沖洗水量、給礦速度等重要技術(shù)參數(shù)開展條件試驗(yàn),以考察該方案的分選效果。

3.1 重力倍數(shù)

礦石真密度為4.16 g/cm3,遠(yuǎn)高于常見一般含金原礦真密度2.80 g/cm3,因此適宜的重力倍數(shù)對(duì)該礦石分選至關(guān)重要。在給礦速度125 g/min,給礦濃度30 %,反沖洗水量4 L/min的條件下,考察重力倍數(shù)對(duì)選別指標(biāo)的影響。試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖2 重力倍數(shù)對(duì)選別指標(biāo)的影響Fig.2 Effect of gravity multiple on separation indicators

由圖2可知:隨著重力倍數(shù)增大,尾礦金品位和精礦金回收率小幅增加,而精礦金品位呈現(xiàn)先上升后曲折下降的趨勢(shì)。因此,后續(xù)試驗(yàn)確定適宜的重力倍數(shù)為60G。

3.2 反沖洗水量

反沖洗水可以對(duì)礦物形成反沖洗作用,使富集錐床層保持松散狀態(tài),并結(jié)合離心力作用實(shí)現(xiàn)礦物的有效分選[7-8]。當(dāng)作業(yè)礦物粒級(jí)大時(shí),增加反沖洗水量有利于提高精礦金品位,但水量過大往往會(huì)影響選別指標(biāo),水量過小又會(huì)影響物料層的分散效果,造成過負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)[8]。在給礦速度125 g/min,給礦濃度30 %,重力倍數(shù)60G的條件下,考察反沖洗水量對(duì)選別指標(biāo)的影響。試驗(yàn)結(jié)果見圖3。

圖3 反沖洗水量對(duì)選別指標(biāo)的影響Fig.3 Effect of back flush water amount on separation indicators

由圖3可知:隨著反沖洗水量增加,尾礦金品位小幅下降,而精礦金品位呈現(xiàn)先上升后穩(wěn)定的趨勢(shì)。因此,確定后續(xù)試驗(yàn)適宜的反沖洗水量為4 L/min。

3.3 給礦速度

適當(dāng)增加給礦速度有利于提高礦石處理量。但是,給礦速度過快,部分礦物因缺乏足夠的分選時(shí)間,容易出現(xiàn)夾雜或跑尾現(xiàn)象,從而影響選礦指標(biāo)[8]。在給礦濃度30 %,重力倍數(shù)60G,反沖洗水量4 L/min的條件下,考察給礦速度對(duì)選別指標(biāo)的影響。試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

圖4 給礦速度對(duì)選別指標(biāo)的影響Fig.4 Effect of feeding rate on separation indicators

由圖4可知:精礦金品位和精礦金回收率在給礦速度高于400 g/min后大幅降低。綜合考慮,后續(xù)試驗(yàn)適宜給礦速度為400 g/min。

3.4 精礦產(chǎn)率

通過控制精礦產(chǎn)率有利于平衡精礦金品位與精礦回收率的關(guān)系,有利于選擇合適的排礦周期。在給礦速度125 g/min,給礦濃度30 %,重力倍數(shù)60G,反沖洗水量4 L/min的條件下,考察精礦產(chǎn)率對(duì)選別指標(biāo)的影響。試驗(yàn)結(jié)果見圖5。

圖5 精礦產(chǎn)率對(duì)選別指標(biāo)的影響Fig.5 Effect of concnetrates productivity on separation indicators

由圖5可知:隨著精礦產(chǎn)率從9 %下降至3 %,精礦金富集比由2.22增加到3.22,精礦金品位由30.97 g/t提高至44.84 g/t,而精礦金回收率從19.97 %大幅降低至9.91 %。因此,試驗(yàn)以精礦產(chǎn)率為9 %,精礦金品位為30.97 g/t進(jìn)行綜合價(jià)值核算。

4 旋流器分級(jí)試驗(yàn)

試驗(yàn)選用FX150-GJ短錐型水力旋流器和FX150-GX型高效旋流器進(jìn)行分級(jí),在給礦壓力0.15 MPa,給礦濃度分別為15 %和20 %的條件下,通過調(diào)整沉砂口的尺寸規(guī)格進(jìn)行旋流器分級(jí)探索試驗(yàn)。短錐型水力旋流器分級(jí)試驗(yàn)結(jié)果見表4,高效旋流器分級(jí)試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表4 短錐型水力旋流器分級(jí)試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Results of short-cone hydrocyclone classification test

由表4、表5可知:隨著給礦濃度和沉砂口直徑增加,短錐型水力旋流器溢流中金富集比為1.04～1.24,金品位為14～18 g/t,分選效果相對(duì)較差;高效旋流器分級(jí)溢流中金富集比為1.38～1.88,金品位為19～27 g/t,分選效果較好,該工藝可獲得高品位溢流。因此,試驗(yàn)選定高效旋流器分級(jí)工藝在給礦濃度20 %、沉砂口直徑22 mm時(shí)的分選產(chǎn)品進(jìn)行綜合價(jià)值核算。

5 綜合價(jià)值核算

選礦廠現(xiàn)場(chǎng)原礦處理量為1 200 t/d,金品位為1.50 g/t,金回收率為72 %,年生產(chǎn)330 d,黃金價(jià)格以近5年平均價(jià)格(330元/g)計(jì),以山東某冶煉廠和甘肅某冶煉廠金精礦計(jì)價(jià)系數(shù)參考標(biāo)準(zhǔn)分別核算金精礦及其分選產(chǎn)品的綜合經(jīng)濟(jì)效益,對(duì)比結(jié)果見表6。

表6 不同分選方案綜合經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比Table 6 Comparison of rough comprehensive income calculation of different separation scheme

由表6可知:金精礦經(jīng)尼爾森離心重選和高效旋流器分級(jí)工藝分選后金回收率分別可提高1.6 %～1.9 %和0.7 %～1.0 %,年綜合經(jīng)濟(jì)效益分別可提高225.48萬～310.03萬元和105.85萬～176.42萬元。尼爾森離心選礦機(jī)在產(chǎn)率為0.1 %～0.5 %的低產(chǎn)率含金礦石中應(yīng)用較成熟、回收效果好[9-10],而該高硫含砷低品位難處理金精礦的精礦產(chǎn)率為9 %。針對(duì)該類礦石的尼爾森離心重選工藝能夠成熟應(yīng)用的較少,且投資成本較高,而高效旋流器分級(jí)工藝應(yīng)用廣泛,新增1組FX150-GX型高效旋流器投資成本低。對(duì)比2種工藝的經(jīng)濟(jì)性及適用性,推薦使用高效旋流器分級(jí)工藝進(jìn)行金精礦的選別,以提高其綜合利用價(jià)值。

6 結(jié) 論

1)該金精礦金品位為13.95 g/t,硫品位為42.63 %,含砷1.33 %,金礦物嵌布粒級(jí)微細(xì),賦存狀態(tài)復(fù)雜,屬于高硫含砷低品位難處理金精礦。

2)在尼爾森離心重選重力倍數(shù)60G、反沖洗水量4 L/min、給礦速度400 g/min的分選條件下,試驗(yàn)可獲得產(chǎn)率9 %,金品位30.97 g/t,金回收率19.97 %的重選精礦,尾礦銷售等級(jí)未變。

3)在高效旋流器分級(jí)工藝給礦濃度20 %、沉砂口直徑22 mm的分選條件下,試驗(yàn)可獲得產(chǎn)率6.64 %,金品位為26.02 g/t,金回收率為12.50 %的溢流,底流銷售等級(jí)未變。

4)初步核算尼爾森離心重選和高效旋流器分級(jí)工藝,金回收率分別可提高1.6 %～1.9 %和0.7 %～1.0 %。對(duì)比2種分選工藝的成熟度、適用性及經(jīng)濟(jì)性,推薦使用高效旋流器分級(jí)工藝進(jìn)行金精礦分選。