金渠尾礦庫擴容改造工藝優化及尾礦資源綜合回收試驗

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，位于靈寶市境內，礦區屬小秦嶺金礦田，選礦生產規模為1 100 t/d，采用尼爾森重選+浮選生產工藝，重精砂和浮選精礦銷售冶煉廠，尾礦濕式排放尾礦庫?，F尾礦庫為2006年初運行的四等庫，堆積壩標高距設計最終高度不到5 m，剩余服務年限1.5 a，已趨于閉庫階段。按當地實情，新建一座尾礦庫綜合費用需4～5千萬，報批手續和基本建設所用時間較長，可能會對選礦連續生產運行產生影響。考慮干堆尾礦終期庫容利用系數為1.0～1.4(或更高)，遠大于貯存尾礦漿體的0.7～0.8[1]。經有關專家考察論證，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余萬元，延長尾礦庫服務年限8.22 a。為此，針對尾礦庫擴容改造項目設計的尾礦運輸、脫水方案進行優化，并在此基礎上進行尾礦潛在資源的選礦回收試驗研究，為現有生產工藝流程改進創造必要的條件。

1 尾礦庫擴容改造工藝優化

尾礦擴容改造設計工藝為：選礦尾礦自流至尾礦輸送泵站緩沖池，經2臺串聯配置渣漿泵壓力輸送至脫水車間的濃密機進行濃縮，濃密底流濃度達45%，泵入3臺廂式隔膜自動壓濾機進行壓濾，濾餅經帶式輸送機排入尾礦庫堆存，濾液和濃密機溢流水進入回收池自流至選廠高位水池，返回選礦系統，實現廢水“零排放”。

1.1 生產尾礦粒度特性

生產尾礦濃度一般為38%±2%，尼爾森開啟時濃度較低為32%±2%，細度為-0.074 mm 45%±2%。金渠選廠3個主要坑口的尾礦篩析結果見表1。

表1 金渠選廠3個主要坑口尾礦篩析結果

1.2 尾礦擴容改造工藝優化

1.2.1 新型盤式過濾機用于尾礦脫水

山東省歸來莊金礦1993年首次在新建CIP選礦廠設計中采用箱式過濾機進行尾礦脫水，開啟了我國黃金行業尾礦干式堆存工藝技術的先河。本世紀初，黃金選礦廠為減輕工人勞動強度、改善操作環境，開始用陶瓷過濾機代替箱式壓濾機，收到了很好的效果。但隨著陶瓷過濾機的使用，酸洗工序影響生產，占到工作時間的18%～23%，且危化品硝酸存在一定安全隱患；陶瓷片微孔毛細管易堵塞縮短了陶瓷使用壽命致成本增高等問題突顯出來。為此有些企業又重新使用(隔膜)箱式壓濾機，或陶瓷過濾機與(隔膜)箱式壓濾機混合使用。洛陽火力發電廠在過濾硫化石膏時用洛陽中信研究院開發的新一代盤式過濾機取代陶瓷過慮機，且應用比較成功，該脫水設備在金礦尾礦中無應用先例，需進行尾礦過濾試驗研究。

1.2.1.1 金渠尾礦過濾試驗

試驗設備主要為真空過濾脫水設備、烘箱、電子天平、量筒、激光粒度分析儀。初始按45%質量濃度配料，保證固體量不變，逐步提高濃度，直至將濃度提高到50%，試驗過程采用2種不同濾布進行試驗驗證。尾礦粒漿激光粒度分析結果見表2，過濾試驗結果見表3。

表2中，篩下累計值10%時，對應礦石粒度3.27 μm；篩下累計值50%時，對應礦石粒度為67.51 μm；篩下累計值90%時，對應礦石粒度為290.88 μm。

表2 金渠尾礦激光粒度分析結果

表3 金渠尾礦過濾試驗結果

由表3可知，通過對金渠尾礦45%～50%不同濃度下進行過濾試驗，2種不同類型濾布效果均良好，濾餅厚度、含水率、產能穩定。試驗表明，提高物料濃度到50%可顯著提高設備產能；在低于50%質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，可確保濾餅水分達到15%以下，完全能滿足干料堆存的生產需要，同時確保濾餅單位平均產能約為(650～800)kg/(h·m2)。

1.2.1.2 盤式過濾機與傳統廂式過濾機、陶瓷過濾機使用對比

盤式過濾機與傳統廂式過濾機、陶瓷過濾機在石膏脫水方面的對比情況見表4、表5。

1.2.1.3 尾礦干排脫水設備選擇

盤式過濾機具有高效、節能、低運行成本、無人值守連續運行的獨特優勢，濾板不用酸洗，操作環境好，濾布使用周期長，自動化程序高，安裝維護成本低等優勢。經公司機電、選礦技術人員考察驗證，準備在金渠尾礦干排工藝中嘗試應用。

1.2.2 尾礦脫水工藝優化

擴容項目設計尾礦脫水采用濃密機+廂式壓濾

機二段機械脫水工藝，但從尾礦粒度組成看，+0.074 mm粒級含量超過一半，呈中、細粒級分布特性，區別于CIP工藝尾礦，適于分級脫水工藝，尾礦工藝流程見圖1。該工藝適應性強，對尾礦中的粗、細級別針對性處理，旋流器-脫水篩實現粗粒級尾礦快速干排；濃密機-過濾機實現細粒級尾礦干排。由于旋流器-脫水篩實現了大部分尾礦干排，減少了后續濃密機及過濾設備的負荷，節省了設備投資和運行成本。

圖1 尾礦脫水工藝流程

對比項目單位面積出力(單位面積處理石膏量)/(t/(m2·h))濾餅含水量/%濾餅沖洗用水運行連續性操作環境運行穩定性每年配件費用人力投入盤式過濾機0.5～1.58～13不需要可連續運行易采取集中抽塵可無人值守僅需更換濾布,100m2濾布壽命10個月以上,單價100元以下,年總成本在1萬元以內。3名維護維修人員(平常1人調休)。廂式壓濾機<113～17需高壓水沖洗間歇運行易噴漿泄漏拉板裝置故障率較高、穩定性較差。主要成本:1.濾布壽命6個月1套,年成本4.6萬元;2.液泵站換油(1年2次)1萬元。操作工8人,2人/班,4班3倒。對比效率高脫水效果好節能、節水效率高操作環境友好穩定性好年節約備件成本明顯年節約人力成本15萬元。

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)能通過帶式輸送機直接排入尾礦庫堆存；②脫水車間回水池能自流入現選礦廠高位水池。隨著尾礦輸送高程的增加，壓力輸送是普通渣漿泵難以實現的。為此增加中間泵站形成二級輸送或更換高揚程漿泵。前者能節省工程投入費用，但增加了生產管理難度；后者需重新建設砂泵站增加項目前期投入，但可實現尾礦漿高揚程輸送。陜西省寶雞某公司研發的一種適應黃金礦山低處理礦量柱塞泵能滿足尾礦輸送要求，且運行成本低。擴容項目設計中用2臺渣漿泵串聯輸送尾礦漿，因存在兩臺泵串聯相關的“協同性”差等問題，為此推薦使用柱塞泵進行尾礦輸送。

1.3 尾礦庫擴容改造工藝優化總結

尾礦擴容項目考慮到脫水礦渣用動力機車運輸存在諸多問題，將脫水車間置于尾礦庫附近，采用了以漿體方式管道輸送的設計方案；根據浮選尾礦特性，脫水前預先分級、區別對待，既增加了工藝適應性，又節能降耗；脫水設備使用更新型盤式過濾機，彌補廂式壓濾機和陶瓷過濾機的不足，對尾礦干排工藝技術起到了很好的優化作用。

2 尾礦資源綜合回收利用試驗

金渠選礦廠1991年投產以來，不斷開展技術研究，推進工藝優化與改進，取得了較好的技術指標和經濟效益。2014—2016年金渠選礦廠工藝技術指標見表6。

表5 盤式過濾機與陶瓷過濾機技術對比

注：表內帶“*”指標均是過濾面積為40 m2時的參數值。

表6 2014—2016年金渠選礦廠工藝技術指標

注：表中金回收率指標為金屬平衡實際回收率。

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，由于金的特殊價值和作用，尾礦資源具有潛在價值；資源二次開發利用不再需要采礦、破碎等作業，且生產成本低；同時具有建設周期短、投資少、見效快、可進行大規模生產、可綜合回收各種有價元素等優點。

2.1 金渠尾礦再選回收試驗

1250坑口礦石生產尾礦篩分分析及化驗結果見表7。

表7 1250尾礦篩析試驗結果

由表7可知，-0.045 mm粒級金分布率為32.43%，+0.125 mm粒級金分布率為43.07%，二者金分布率占到75.50%，是典型的“兩頭跑礦”現象。

2.1.1 浮選尾礦再選試驗

浮選尾礦金品位為0.42 g/t，硫含量為0.04%，含水量為14.95%。尾礦再浮選試驗條件見表8，試驗工藝流程見圖2，試驗結果見表9。

表8 尾礦再浮選試驗條件

圖2 尾礦再浮選試驗工藝流程

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 浮選尾礦試驗室再磨再選試驗研究

參照圖2試驗流程，對金渠1 250、1 060和9503個主要坑口的生產尾礦進行再浮選試驗。試驗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個細度段。再磨浮選試驗結果見表10。

表9 尾礦再選浮選試驗結果

表10 生產尾礦再磨浮選試驗指標

注:金回收率為多個試驗指標匯集，精礦金品位為2～5 g/t。

由表10可知，當尾礦再磨至-0.074 mm 90%時，3個坑口用浮選工藝均可回收尾礦中50%以上的金礦物。說明金渠的礦石性質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 浮選尾礦其他試驗研究

尾礦粗粒(+0.074 mm)浮選試驗：取尾礦樣品，原礦金品位0.53 g/t，人工篩出+0.074 mm粒級礦樣，將礦樣再磨至細度-0.074 mm 75%；試驗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%的試驗指標。

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

2.2 浮選尾礦生產試驗研究

2.2.1 浮選尾礦分級富集池浸生產試驗

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

2.2.2 浮選尾礦再磨再選生產試驗

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，進行生產試驗。具體工藝流程見圖3。生產試驗選一尾礦細度-0.074 mm 43%，濃度42.5%；再磨后試驗細度-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。具體生產試驗指標見表11。

圖3 浮選尾礦生產試驗工藝流程

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

2.2.3 浮選尾礦鎢、金回收生產試驗

金渠地質資料顯示，礦石中含鎢(主要是白鎢)，雖然達不到可開采工業品位，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，底流通過搖床選別，搖尾進尾礦外排，搖中和搖精進浮選金、鎢分離，預先浮選出含金硫化物，產出金精礦；再在加熱條件下進行鎢的粗選和精選。生產試驗工藝流程見圖4，生產指標見表12。顯微鏡下可見，鎢沒有和脈石有效地分離，而影響鎢的回收率。若對搖床精礦進行再磨，對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、性質復雜、選礦方法沒有針對性是尾礦金流失較高的主要原因。通過以上分析探討并結合尾礦干排工藝，應采用以回收金為主、綜合回收鎢的工藝流程：浮選尾礦先旋流器分級、富集，底流搖床—浮選法回收鎢、金后，用環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粒金[3](若品位低于盈虧平衡點時也可直接進尾礦系統)；所有尾礦過濾機脫水后干排。建議工藝流程見圖5。圖5中虛線方框中為再磨浮選工藝，主要依據礦石性質情況堆(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 語

(1)尾礦干排增加“分級脫水”工藝，流程適應性增強的同時，可節省設備投資，降低運行成本；盤式過濾機用于尾礦脫水作業，高效、節能、自動化程度高。金渠尾礦干排工藝具有很好的推廣應用價值。

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，針對“兩頭跑礦”特性，粗、細粒級區別對待，取得了較好的技術效果；試驗室研究的同時，注重生產試驗，提高了試驗結論的可靠性。

(3)研究了尾礦中金、鎢有價組份的再選富集，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， 可對尾礦中石英砂通過色選回收。

[1] 邢萬芳，金英豪，姚 香.黃金尾礦干堆技術若干問題探討[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用[J].中國礦山工程，2012，41(2):39-40.

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