某低品位金礦半工業性浮選柱探索試驗研究

熊召華

（1.青海省第六地質礦產勘查院，青海 格爾木816000；2.青海省金礦資源開發工程技術研究中心，青海 都蘭 816100）

隨著金礦資源的大規模開采與利用，易采易選及高品位的金礦資源日趨減少，復雜難處理和低品位金礦成為主要資源［1］。如何高效利用難處理或低品位金礦已成為選冶工作者面臨的難題之一［2］。青海某低品位金礦為微細粒浸染易泥化金礦，金主要以微細-超微細包裹于毒砂和斜方砷鐵礦中。在生產中，隨著開采深度的延伸，資源貧、細、雜和泥化給富集回收帶來較大困難［3］。浮選柱較常規浮選機對強化細粒級回收、提高精礦品位或優先獲得優質精礦有無法比擬的優勢［4-7］。為提高該選廠金資源利用率，開展了浮選柱半工業試驗，利用浮選柱的設備特性，強化細粒級回收，提高粗選回收率，獲得了較理想的試驗指標，為浮選柱工業生產提供了技術依據。

1 礦石性質

1.1 礦石化學成分分析

礦石多元素分析結果見表1。

注：Au、Ag含量的單位為g/t。

從表1可以看出，礦石有用元素主要為金，銀可作為計價元素考慮綜合回收，其他組分在現有的經濟技術條件下不具有回收價值。

1.2 金物相分析

礦石金物相分析結果見表2。

從表2可以看出，礦石中金以細粒和微細粒為主，大部分以硫化物包裹的形式存在，硫化物包裹金占有率為57.36%，裸露金占37.18%，少部分賦存在脈石礦物中。

1.3 礦石主要礦物賦存狀態及嵌布特征

礦石中金粒微細，顯微鏡中可見的金粒不多，大多數金粒在掃描電鏡下才能發現。金粒的嵌布狀態較復雜，主要有以下嵌布形式：①金粒與毒砂（有時含斜方砷鐵礦）連生，多見金粒嵌布于毒砂與脈石之間縫隙中，或毒砂中的微裂縫中；②金粒呈微細-超微細包裹體包含于毒砂和斜方砷鐵礦中，此種嵌布形式為礦石中金粒最主要的嵌布形式，金的粒度大多為微細-超微細分布，在浮選過程中可隨毒砂進入硫砷化物精礦，但由于與毒砂或斜方砷鐵礦呈包裹關系，不利于冶金提取；③微細金粒成群或單顆粒嵌布于絹云母黏土類脈石礦物中，這些金粒與質軟的黏土類礦物嵌布關系松弛，多數可通過磨礦獲得單體解離或出露表面，在浮選過程得以進入精礦，也有利于冶金提取；④微細金粒包裹于石英、榍石等礦物中，這些金粒與脈石呈包裹關系，粒度過于微細，不易磨礦解離，易損失于尾礦中；⑤少數金粒與黃鐵礦、磁黃鐵礦和黃銅礦等硫化礦物連生，可見金粒嵌布于黃鐵礦與脈石之間，也可見金粒包裹于黃鐵礦和磁黃鐵礦之中，這些金粒可隨硫化礦物進入浮選精礦，但包裹于硫化礦物中的金不利于后續的冶金提取。

2 選廠前期工藝考察概況

選廠二車間目前生產規模達到3 200 t/d，破碎工段為鄂破和短頭圓錐破碎機組成的兩段一閉路工藝流程，球磨工段為半自磨和球磨機組成的兩段一閉路工藝流程，浮選作業為1粗3精3掃。

近年來，選廠浮選指標下降。對現場工藝開展流程考察發現，浮選工段回收率偏低的主要問題在于粗選回收率偏低，限制了綜合回收率的提升。此外，還存在精礦富集效果差的情況。對最終浮選尾礦開展粒級篩析試驗發現，尾礦中-38 μm粒級損失金大約占尾礦中總金屬量的60%，表明現有的浮選系統對微細粒級的回收效果不理想。同時，由于原工藝流程較長，在掃選階段回收的粗粒連生體在返回前一作業流程過程中易掉落，如能將其回收，則可顯著提高浮選段金回收率。

3 浮選柱半工業試驗

半工業試驗采用EFD Cavitation tube（空腔諧振式）浮選柱，柱體直徑0.5 m，最大高度5 m。該浮選柱根據空化原理設計，料漿通過氣泡發生器后，因壓力變化而產生空化現象，析出大量微泡，最細可達納米級。納米級氣泡有助于微細顆粒浮選，增加-38 μm以下疏水性顆粒被捕收的幾率，從而提高回收率。

3.1 礦漿濃度試驗

礦漿濃度是影響浮選指標的重要因素之一，由于浮選柱為靜態旋流設備，無攪拌功能，過高或過低的浮選濃度均不易獲得理想的浮選指標。礦漿濃度試驗采用1次粗選，藥劑用量與現場浮選藥劑制度相同，浮選柱處理量為9.48 t/d（新給礦與稀釋水用量比為1∶1），充氣量沿用小試結果為3.0 m3/h，循環壓力0.15 MPa，循環量40.09 t/d，不加噴淋水，試驗獲得的精礦指標與礦漿濃度關系曲線見圖1。

由圖1知，精礦品位、回收率均隨著礦漿濃度的增加先升高后降低。綜合考慮，選擇浮選柱粗選礦漿濃度為15%。

3.2 處理量試驗

在設備規格一定的情況下，處理量的大小直接影響給料在浮選系統的停留時間。處理量試驗采用1次粗選，藥劑制度選用車間浮選工段現行藥劑制度。給礦濃度固定為15%，充氣量為3.0 m3/h，循環量40.09 t/d，精礦指標與處理量關系曲線見圖2。

由圖2可知，隨著處理量的增加，回收率隨之降低，精礦品位先升后降。給料過大時，礦漿在浮選柱內停留時間減少，浮選柱底部排礦困難，尾礦管道堵死的情況時常發生，影響了浮選柱內的三相平衡。因此，選擇處理量為9.40 t/d。

3.3 循環量試驗

旋流-靜態微泡浮選柱與浮選機及其他形式浮選柱的一大區別在于其分選和吸氣動力主要由柱體外部的循環泵提供，循環泵將數倍于給料量的中礦從底部吸入后，再經循環泵增能加壓后重新進入浮選柱強化分選，其工作狀況直接影響到柱體分選效果［8］。循環量試驗采用1次粗選，藥劑用量與現場浮選藥劑制度相同，固定處理量9.40 t/d，給礦濃度15%，充氣量為3.0 m3/h，精礦指標與循環礦漿量關系曲線見圖3。

由圖3可知，精礦品位隨著循環量的增加而降低，回收率隨著循環量的增加先升高后降低。這是由于過高的循環量破壞了浮選柱內的平衡，使得浮選指標迅速惡化；另外，循環量的高低直接決定了循環泵的選型大小。綜合浮選指標及經濟考量，選擇循環量為42.4 t/d。

3.4 充氣量試驗

氣泡發生器為旋流-靜態微泡浮選柱的核心部件，設備特有的空化器在循環泵輸出的礦漿中充入大量微細均勻的空化氣泡，與柱體內新給礦形成對流，從而增加微細粒疏水礦物的上浮幾率。充氣量試驗采用1次粗選，藥劑用量與現場浮選藥劑制度相同，固定處理量9.40 t/d，給礦濃度15%，循環量42.4 t/d，精礦指標與充氣量關系曲線見圖4。

由圖4可知，粗選金精礦品位隨充氣量增加而降低，粗選回收率隨充氣量增加先提高后降低。因此，選擇充氣量為3.5 m3/h。

3.5 浮選柱粗選最優條件下連選平行試驗

3.5.1 浮選柱粗選連選平行試驗

依據條件試驗結果，在新給礦量為9.40 t/d、稀釋水量為47.0 t/d、循環量為42.4 t/d、充氣量為3.5 m3/h、黃藥用量為1.60 mL/min、2#油用量為1.80 mL/min條件下開展浮選柱粗選連選平行試驗，并另設1組增加噴淋水試驗，結果見表3。

由表3可知：對比理論和實際回收率可知R23、R24浮選柱粗選試驗達到平衡；浮選平衡后浮選柱粗選精礦品位為12.40 g/t，粗選理論回收率為71.93%；增設噴淋水后，粗選精礦品位由12.70 g/t提高至19.35 g/t，粗選回收率由72.83%降至69.54%。

3.5.2 浮選柱粗選—常規浮選機精選

由于浮選柱適宜回收粒級較常規浮選機不同，在僅考慮部分作業由浮選柱更換浮選機的情況下，有必要開展浮選柱精礦在常規浮選機中的精選試驗。浮選柱精礦（R24）精選試驗結果見表4。

由表4可知，浮選柱粗精礦經過常規浮選機1次精選后，不添加捕收劑和起泡劑，精選1精礦品位由19.35 g/t提高至27.31 g/t，回收率83.32%；添加捕收劑和起泡劑，精選1精礦品位由19.35 g/t提高至24.31 g/t，回收率85.80%。

3.5.3 浮選柱粗選—常規浮選機聯合工藝指標

浮選柱粗選—常規浮選機浮選聯合工藝流程見圖5，指標見表5。

由表5可知，經浮選柱粗選，常規浮選機1次精選、1次掃選作業后，可獲得最終精礦品位27.31 g/t，綜合回收率80.32%的浮選指標。

3.5.4 浮選柱產品與常規浮選機產品粒級篩析對比試驗

分別取平衡后浮選柱精礦、尾礦和對應的選廠常規浮選機精礦、尾礦進行粒級篩析對比試驗，探明浮選柱設備回收粒度特性。篩析試驗數據結果見表6、表7。

由表6可知，浮選柱相較常規浮選機，90～74 μm、-38 μm粒級產率分別高出6.23、16.83個百分點。-38 μm浮選柱較常規浮選機精礦黃金金屬量分布率高出11.81個百分點，表明浮選柱在微細粒級的回收效果上較常規浮選機優勢明顯。

由表7可知，浮選柱與常規浮選機尾礦損失粒級分布規律大體一致，浮選柱尾礦產品自74 μm以下產率及黃金金屬量分布率較常規浮選機均有不同程度的降低，表明浮選柱在微細粒級金損失率較常規浮選機要低。

浮選柱在微細粒級的回收效果上有常規浮選機無法比擬的優勢，比較浮選柱和常規浮選機精礦-38 μm品位情況，浮選柱-38 μm精礦品位較常規浮選機低，這表明浮選柱在微細粒的回收上存在不同程度的機械夾雜，其微細粒分選性不如常規浮選機。

4 結論

（1）連續半工業浮選柱試驗結果表明浮選柱粗選最佳試驗條件為：處理量9.40 t/d、浮選濃度15%、充氣量3.5 m3/h、循環量42.4 t/d，噴淋水視精礦品位添加。采用浮選柱粗選+常規浮選機1精1掃聯合工藝流程（浮選柱粗選閉路、常規浮選機開路）可獲得最終精礦品位27.31 g/t、粗選回收率71.11%、綜合回收率80.32%的浮選指標，且有提升空間。

（2）從粒級篩析試驗結果來看，浮選柱較常規浮選機在回收微細粒上有明顯優勢，粗粒級回收效果欠佳。值得注意的是，從精礦粒級產率來看，本試驗中所用浮選柱也回收了部分常規浮選機難以捕收的90～74 μm粒級，該部分粗粒級中有用礦物在返回至常規浮選機中能否加以回收起來也有待進一步試驗。

（3）浮選柱最佳浮選濃度為15%，較常規浮選機要低，因此在工業生產中對選廠水平衡管理將更為嚴格，且對高原水資源匱乏地區工藝水平也將是極大的挑戰。