某高硫含砷低品位金精礦選礦工藝研究

劉 慧,趙福財,王 蘋,王路平,臧文優,劉傳震,豆 娜

(山東國環固廢創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賦存于硫鐵礦中,導致金精礦分選金品位難以突破15 g/t,嚴重降低其利用價值。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 %,當前對于該類金精礦處理方法主要為采用預處理工藝(如焙燒氧化、熱壓氧化、生物氧化、化學氧化、超細磨等)提高金礦物的解離度后再采用氰化或非氰浸出工藝進行提金,從而大幅提高金精礦的綜合利用率[1-3]。因生產現場不具備實現深度預處理工藝的條件,為合理利用礦產資源,在不降低金精礦冶煉凈返系數等級基礎上探索綠色環保、易工業應用的提金工藝。從選礦廠現狀、礦石儲量等實際情況出發,分別考察尼爾森離心重選和高效旋流器分級工藝對提高該金精礦綜合利用價值的可行性[4-6],為同類型礦石的綜合利用提供技術依據。

1 礦石性質

1.1 化學成分及礦物組成

試驗金精礦為浮選富集的精礦產品,對其進行化學成分分析,結果見表1。

表1 金精礦化學成分分析結果Table 1 Analysis results of chemical composition of gold concentrates

由表1可知:金精礦中有價元素主要為金,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,粒級以-0.01 mm(76.14 %)為主,主要呈顯微、次顯微細小粒狀結構產出,平均成色為856.9 ‰。

1.2 嵌布狀態

利用電子顯微鏡并結合化學分析,考察金嵌布狀態,結果見表2。

表2 金嵌布狀態分析結果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微細是該金精礦中金品位難以大幅提高的主要原因。

1.3 粒級組成及元素分布

采用標準篩對該金精礦進行濕式篩析,并考察不同粒級產品的金、硫品位及分布情況,結果見表3。

表3 金精礦粒級分析及金屬分布結果Table 3 Results of gold concentrates particle size analysis and metal distribution

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

2 試驗方案

該金精礦粒級為-0.038 mm的微細粒產品呈現產率、金品位和金金屬分布率高的特點。擬通過試驗獲得這部分高品位金精礦,以增加其綜合利用價值。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,常規搖床等自然重力場對該金精礦分選效率較低。試驗方案1:采用強化重力場選礦的尼爾森離心選礦機進行試驗,該方案基于離心原理強化并高倍放大輕、重礦物顆粒間的密度差來實現礦物按密度分選[4]。試驗方案2:采用旋流器進行試驗,通過壓力給礦的旋流器分級工藝實現礦物顆粒按粒級(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。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,經實驗室搖床選礦、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。對影響實驗室尼爾森選礦機選別效果的重力倍數、反沖洗水量、給礦速度等重要技術參數開展條件試驗,以考察該方案的分選效果。

3.1 重力倍數

礦石真密度為4.16 g/cm3,遠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對該礦石分選至關重要。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,考察重力倍數對選別指標的影響。試驗結果見圖2。

圖2 重力倍數對選別指標的影響Fig.2 Effect of gravity multiple on separation indicators

由圖2可知:隨著重力倍數增大,尾礦金品位和精礦金回收率小幅增加,而精礦金品位呈現先上升后曲折下降的趨勢。因此,后續試驗確定適宜的重力倍數為60G。

3.2 反沖洗水量

反沖洗水可以對礦物形成反沖洗作用,使富集錐床層保持松散狀態,并結合離心力作用實現礦物的有效分選[7-8]。當作業礦物粒級大時,增加反沖洗水量有利于提高精礦金品位,但水量過大往往會影響選別指標,水量過小又會影響物料層的分散效果,造成過負荷運轉[8]。在給礦速度125 g/min,給礦濃度30 %,重力倍數60G的條件下,考察反沖洗水量對選別指標的影響。試驗結果見圖3。

圖3 反沖洗水量對選別指標的影響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,而精礦金品位呈現先上升后穩定的趨勢。因此,確定后續試驗適宜的反沖洗水量為4 L/min。

3.3 給礦速度

適當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間,容易出現夾雜或跑尾現象,從而影響選礦指標[8]。在給礦濃度30 %,重力倍數60G,反沖洗水量4 L/min的條件下,考察給礦速度對選別指標的影響。試驗結果見圖4。

圖4 給礦速度對選別指標的影響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,后續試驗適宜給礦速度為400 g/min。

3.4 精礦產率

通過控制精礦產率有利于平衡精礦金品位與精礦回收率的關系,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60G,反沖洗水量4 L/min的條件下,考察精礦產率對選別指標的影響。試驗結果見圖5。

圖5 精礦產率對選別指標的影響Fig.5 Effect of concnetrates productivity on separation indicators

由圖5可知:隨著精礦產率從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,試驗以精礦產率為9 %,精礦金品位為30.97 g/t進行綜合價值核算。

4 旋流器分級試驗

試驗選用FX150-GJ短錐型水力旋流器和FX150-GX型高效旋流器進行分級,在給礦壓力0.15 MPa,給礦濃度分別為15 %和20 %的條件下,通過調整沉砂口的尺寸規格進行旋流器分級探索試驗。短錐型水力旋流器分級試驗結果見表4,高效旋流器分級試驗結果見表5。

表4 短錐型水力旋流器分級試驗結果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,分選效果相對較差;高效旋流器分級溢流中金富集比為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,試驗選定高效旋流器分級工藝在給礦濃度20 %、沉砂口直徑22 mm時的分選產品進行綜合價值核算。

5 綜合價值核算

選礦廠現場原礦處理量為1 200 t/d,金品位為1.50 g/t,金回收率為72 %,年生產330 d,黃金價格以近5年平均價格(330元/g)計,以山東某冶煉廠和甘肅某冶煉廠金精礦計價系數參考標準分別核算金精礦及其分選產品的綜合經濟效益,對比結果見表6。

表6 不同分選方案綜合經濟效益對比Table 6 Comparison of rough comprehensive income calculation of different separation scheme

由表6可知:金精礦經尼爾森離心重選和高效旋流器分級工藝分選后金回收率分別可提高1.6 %～1.9 %和0.7 %～1.0 %,年綜合經濟效益分別可提高225.48萬～310.03萬元和105.85萬～176.42萬元。尼爾森離心選礦機在產率為0.1 %～0.5 %的低產率含金礦石中應用較成熟、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率為9 %。針對該類礦石的尼爾森離心重選工藝能夠成熟應用的較少,且投資成本較高,而高效旋流器分級工藝應用廣泛,新增1組FX150-GX型高效旋流器投資成本低。對比2種工藝的經濟性及適用性,推薦使用高效旋流器分級工藝進行金精礦的選別,以提高其綜合利用價值。

6 結 論

1)該金精礦金品位為13.95 g/t,硫品位為42.63 %,含砷1.33 %,金礦物嵌布粒級微細,賦存狀態復雜,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60G、反沖洗水量4 L/min、給礦速度400 g/min的分選條件下,試驗可獲得產率9 %,金品位30.97 g/t,金回收率19.97 %的重選精礦,尾礦銷售等級未變。

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

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