艾砂磨機在黃金氰化生產(chǎn)細磨工藝中的應用研究

錢 虎，徐忠敏，熊宗彪，李俊杰

(1.招金礦業(yè)股份有限公司； 2.浙江艾領(lǐng)創(chuàng)礦業(yè)科技有限公司)

引 言

氰化提金生產(chǎn)中磨礦是必不可少的工序，其目的是將金解離出來，便于后續(xù)氰化浸出[1-2]，而磨礦成本約占氰化生產(chǎn)直接成本的20 %。招金礦業(yè)股份有限公司(下稱“招金礦業(yè)”)某金礦氰化生產(chǎn)多年來一直采用小型球磨機和鋼球介質(zhì)進行磨礦，磨礦工藝為球磨機與水力旋流器組成的閉路磨礦分級工藝，最終產(chǎn)品細度-0.037 mm占90 %～92 %。這種磨礦方式存在諸多弊端：一是設(shè)備數(shù)量多、占地面積大、噪聲高，僅1個氰化車間就有12臺球磨機，操作、維護人員投入多；二是磨礦成本居高不下，球磨機鋼球消耗高，維修費用高；三是產(chǎn)品粒級分布不合理，產(chǎn)品粒級受分級影響[3]，如果繼續(xù)提高磨礦細度，電耗和鋼球消耗將繼續(xù)攀高；四是大量使用鋼球，增加后續(xù)生產(chǎn)工藝鐵屑污染，石灰和氰化鈉消耗升高，影響氰化浸出效果。為解決氰化細磨成本高、鋼球消耗大等問題[4]，該金礦與浙江艾領(lǐng)創(chuàng)礦業(yè)科技有限公司合作，先后進行了新型細磨設(shè)備——艾砂磨機[5]ALC-100 L和ALC-1 000 L 的中試及工業(yè)試驗研究。工業(yè)試驗采用1臺 ALC-1 000 L艾砂磨機及1套配套給料系統(tǒng)，用以替代4臺φ1540溢流型球磨機[6]，取得了理想的效果，表明艾砂磨機在氰化細磨[7]工藝中具有較強的優(yōu)勢。艾砂磨機為礦物加工細磨設(shè)備，在國外已應用20余年，磨礦效果好，將磨礦與分級合而為一，流程簡單易操作，僅開路磨礦即可得到合格產(chǎn)品。

1 樣品性質(zhì)

試驗樣品為金礦石浮選后獲得的金精礦，其中可利用的元素主要是金、銀、銅、鉛、鋅、鐵、硫，有害元素砷、銻、碳因含量較低對回收影響不大。試驗樣品化學成分分析結(jié)果見表1。

表1 試驗樣品化學成分分析結(jié)果

X射線衍射分析是根據(jù)不同礦物晶體結(jié)構(gòu)不同，對樣品中主要礦物成分進行定性分析，結(jié)果見圖1。

圖1 樣品X射線衍射譜圖

根據(jù)X射線衍射分析結(jié)果,該樣品中主要礦物成分為黃鐵礦、石英、微斜長石，其他礦物成分含量較低。采用掃描電鏡及能譜儀對黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦、石英等礦物進行了觀察分析，結(jié)果見圖2、圖3。

圖2 黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦嵌布狀態(tài)

圖3 黃銅礦、閃鋅礦、黃鐵礦、石英嵌布狀態(tài)

由鏡下觀測結(jié)果可知：樣品中金屬礦物主要有黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦、黃銅礦等，其中黃鐵礦含量最多，閃鋅礦次之，方鉛礦、黃銅礦含量極少，各種金屬礦物大多呈現(xiàn)單體解離狀態(tài)；非金屬礦物主要為石英。

2 艾砂磨機

艾砂磨機具有高效節(jié)能、設(shè)備占地面積小、投資基建省、維修簡便等優(yōu)點，且磨礦產(chǎn)品粒度分布窄，可有效避免磨礦過程中的過磨和欠磨[8]，開路磨礦工藝可實現(xiàn)閉路磨礦效果。ALC-1 000 L艾砂磨機裝機功率400 kW，最大處理量15 t/h，滿足單系列處理量280～300 t/d的要求，在給料細度-0.037 mm占45 %～50 %的前提下實現(xiàn)磨礦產(chǎn)品細度-0.037 mm占90 %的細磨需求。艾砂磨機結(jié)構(gòu)見圖4，ALC-1 000 L艾砂磨機基本參數(shù)見表2。

圖4 艾砂磨機結(jié)構(gòu)示意圖

3 試驗工藝流程

艾砂磨機安裝于氰化車間磨礦工段最東側(cè)空地，占地8 m×2 m×3 m。磨礦工藝采用開路磨礦，氰化原料給料端增加篩分和攪拌給料系統(tǒng)，艾砂磨機磨礦出料直接進入現(xiàn)有堿浸濃密機與后續(xù)工藝相銜接。試驗工藝流程見圖5。

表2 ALC-1 000 L艾砂磨機基本參數(shù)

圖5 試驗工藝流程

4 結(jié)果與討論

4.1 中試試驗

艾砂磨機所用介質(zhì)為納米陶瓷球(下稱“納米球”)[9-10]，該納米球主要應用于金屬礦山二段球磨。其理化指標為Al2O3≥80 %、Fe2O3≥11 %、SiO2≥7 %、CaO≥1 %、其他≤1 %。

1)1.8～2.0 mm納米球試驗。在保證磨礦細度-0.037 mm占90 %的前提下，選用球徑為1.8～2.0 mm 納米球，分別進行不同給料濃度對比試驗，考察處理量及電耗等指標，結(jié)果見表3。

表3 1.8～2.0 mm納米球試驗結(jié)果

由表3可知：采用1.8～2.0 mm納米球時，艾砂磨機實際電耗為30 kW·h/t以上，處理量最高達到1.0 t/h，預估所用介質(zhì)球徑偏小，后續(xù)進行了3.0～4.0 mm納米球試驗。

2)3.0～4.0 mm納米球試驗。試驗結(jié)果見表4。

由表4可知：采用3.0～4.0 mm納米球進行磨礦，艾砂磨機處理量為1.46 t/h，電耗僅為20.26 kW·h/t，球耗100.53 g/t，效果較好，因此選用3.0～4.0 mm納米球進行后續(xù)工業(yè)試驗。

表4 3.0～4.0 mm納米球試驗結(jié)果

4.2 工業(yè)試驗

通過改變介質(zhì)充填率、除雜篩網(wǎng)尺寸，考察兩方面問題：一是量的考察，即考察磨礦產(chǎn)品細度在達到現(xiàn)狀-0.037 mm占90 %～92 %時，艾砂磨機的最大處理能力；二是質(zhì)的考察，即考察磨礦產(chǎn)品細度在-0.037 mm占90 %的基礎(chǔ)上提高至93 %～95 %時，艾砂磨機的處理能力和單耗。

4.2.1 量的考察

在保證磨礦產(chǎn)品細度-0.037 mm占90 %～92 %的前提下，以期實現(xiàn)處理能力為280～300 t/d。基于前期小型試驗結(jié)果，磨礦介質(zhì)選用中試試驗所用3.0～4.0 mm納米球，該球堆密度2.16 g/cm3。

艾砂磨機初裝球1 000 kg，充填率55 %。試驗過程中根據(jù)效果調(diào)整充填率、篩網(wǎng)尺寸，充填率由55 % 最終調(diào)整至82 %，篩網(wǎng)由5目、10目、20目最終調(diào)整至40目。試驗過程中通過調(diào)整給料泵、給料管路直徑、機封水(使用堿浸工藝循環(huán)水，過濾后使用，不額外補加新水)、電動機風扇方向、篩下礦漿下料口位置等，最終達到穩(wěn)定給料。試驗原則是在磨礦產(chǎn)品細度合格的前提下，調(diào)節(jié)給料泵頻率、給料量，從而穩(wěn)定生產(chǎn)，指標見表5。

表5 ALC- 1 000 L艾砂磨機運行指標

由表5可知：在穩(wěn)定給料的前提下，該艾砂磨機平均處理量達283.3 t/d，期間裝球量為1 475 kg，充填率82 %，每天補加球25 kg，球耗88 g/t；主機運行線速度較高，電流和功率基本滿負荷，電耗相對球磨機略有上升，平均為31.35 kW·h/t；給料濃度平均為36.7 %，給料流量平均為23.1 m3/h，給料細度-0.037 mm 占42.67 %～52.00 %。

4.2.2 質(zhì)的考察

在磨礦產(chǎn)品細度-0.037 mm占90 %～92 %的基礎(chǔ)上，提高磨礦細度-0.037 mm占比至93 %～95 %，考察其處理能力及單耗。2021年4月8—17日ALC- 1 000 L艾砂磨機運行指標見表6。

由表6可知：在提高質(zhì)的同時，也就是排料細度-0.037 mm占比提高至95.16 %時，艾砂磨機處理量為202.98 t/d，處理量雖有下降，但功率消耗明顯降低，電耗降為25.4 kW·h/t，此時主機線速度和給料濃度均有降低，更符合生產(chǎn)加料現(xiàn)狀，易操作。試驗期間最佳裝球量為1 400 kg，充填率78 %，球耗97～140 g/t，除雜篩網(wǎng)為40目，給料細度-0.037 mm占41.00 %～49.50 %。

表6 2021年4月8—17日ALC-1 000 L艾砂磨機運行指標

4.3 磨礦成本

1)球磨機成本分析。4臺φ1540溢流型球磨機易損件及折舊只計主體設(shè)備，折舊計提1.18元/t(每臺球磨機原價約30萬元)。4臺φ1540溢流型球磨機備件消耗見表7。

表7 4臺φ1540溢流型球磨機備件消耗

2)艾砂磨機成本分析。1臺ALC-1 000 L艾砂磨機易損件只計主體設(shè)備，折舊計提2.35元/t(主體設(shè)備按240萬元計算)。ALC-1 000 L艾砂磨機易損件消耗見表8。

表8 ALC-1 000 L艾砂磨機易損件消耗

3)綜合成本分析。試驗過程中納米球球耗在90～140 g/t，在此按150 g/t計入成本。按電費0.6元/(kW·h)，鋼球價格5 100元/t，納米球價格35 000元/t計，易損件單耗及折舊均按300 t/d處理量攤銷，具體成本對比結(jié)果見表9。

表9 球磨機與艾砂磨機磨礦成本對比

由表9可知：艾砂磨機磨礦成本下降明顯，質(zhì)的提高取得了良好效果；相對于球磨機，艾砂磨機在磨礦產(chǎn)品細度同比提高5.16百分點的情況下，球耗+電耗成本下降了13.32元/t，同比下降了39.40 %，計入易損件及折舊費用，綜合成本下降了7.29元/t(輔助設(shè)備估算成本按1元/t計入)，同比下降了20.15 %。由于試驗時間有限，未能完全測試其易損件的耐磨性及使用周期。艾砂磨機電費只計算了主機功率，輔助設(shè)備振動篩(1.5 kW)、給料泵(15 kW)及機封水泵(3 kW)沒有單獨計算，在成本核算中以1元/t暫估計入。

4.4 指標對比

為了考察磨礦細度提高對浸出效果的影響，在每批次配礦(根據(jù)不同礦區(qū)礦石性質(zhì)進行配礦)給料前均進行磨礦細度對比浸出試驗。多批次對比試驗結(jié)果見表10。

由表10可知：隨著磨礦細度的提高，金浸出率均有不同幅度的提高；氰渣金品位平均降低0.10 g/t，金浸出率同比提高0.26百分點。

5 結(jié) 論

1)根據(jù)招金礦業(yè)某金礦金精礦性質(zhì)，通過磨礦介質(zhì)球徑對比試驗表明，采用球徑為3.0～4.0 mm納米球作為磨礦介質(zhì)，艾砂磨機處理能力最大，效果較優(yōu)。

2)通過對艾砂磨機量與質(zhì)的考察可知，單純追求單臺設(shè)備處理能力，經(jīng)濟效益并不明顯，而以提高磨礦細度為前提，降低能耗，提高氰化金浸出率，可實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化。

表10 多批次對比試驗結(jié)果

3)研究結(jié)果表明，1臺ALC-1 000 L艾砂磨機在排料細度-0.037 mm達到95.16 %時，處理量為202.98 t/d，磨礦綜合成本最低，與球磨機相比磨礦成本同比下降了20.15 %。同時，磨礦介質(zhì)為納米球，杜絕了鋼球介質(zhì)的鐵屑污染對金回收的影響，間接地降低了藥劑消耗。此外，通過對比試驗表明，提高磨礦細度可提高氰化金浸出率，經(jīng)濟效益和社會效益顯著。