難選泥質金礦石浮選工業試驗研究

張孟科，高鋒輝，王樹新，代 軍，王佳佳

洛寧吉家洼金礦有限公司 河南洛陽 471023

隨 著國民經濟飛速發展和國際形勢復雜多變，黃金具有的商品價值和世界貨幣地位益發重要。隨著高品位、近地表礦藏的金礦資源不斷開采利用，淺部金礦資源已逐漸枯竭。深部開采低品位、難選礦石資源已成為各礦山研究工作的重點。

浮選法是針對含金硫化礦巖金礦山經典的選礦方法。金的浮選，重點是研究金的載體礦物如黃鐵礦、黃銅礦等的浮選[1]。低硫化礦物含金礦石的浮選方法通常涉及重選、氰化和浮選法的聯合[2]2。浮選藥劑組合取決于礦石中脈石礦物的性質。在浮選回路的掃選段，常用的輔助捕收劑有兩種。對于部分氧化礦，使用類烴油與硫化劑配合，往往會改善浮選效果；pH值調整劑首選碳酸鈉，它既可以作為分散劑，也可以作為對金浮選不利的重金屬離子的絡合劑。當礦石含黏土時，可用調整劑分散礦泥，常用的分散劑是水玻璃和氧化淀粉[2]4。

河南某金礦礦石泥化現象較為嚴重，泥質金礦石中主要金屬礦物為黃鐵礦、菱鐵礦、褐鐵礦 (化)；脈石礦物主要為石英、長石、碳酸鹽、綠泥石、云母、黏土礦物等。該礦兩個礦區礦石金品位不穩定，且貧化率偏高。礦石金品位為 1.5～ 3.8 g/t，通過配礦入選平均品位為 1.8～ 2.8 g/t。金礦物為自然金、銀金礦，少量金銀礦，且顆粒細小，屬于微細粒金，多與脈石礦物共生密切。磨礦細度是單體解離關鍵。隨著磨礦細度的增加，泥質金礦石礦漿黏度加大，嚴重影響礦物分選效果。該礦采用浮選法富集金礦物，在實際生產中，回收率受礦漿黏度影響很大，只有 75% 左右。本次試驗將探索泥質金礦最佳的磨礦細度，并在此基礎上尋求最佳的藥劑制度，以期獲得最佳的選礦效果。

1 原礦性質

1.1 礦石的礦物組成

原礦中主要的有價金屬為金、銀，金含量為1.5～ 3.8 g/t，銀含量為 8.37 g/t，其他金屬含量都較低。礦石中主要金屬礦物為黃鐵礦、菱鐵礦、褐鐵礦 (化)；其他金屬礦物含量相對較少，有方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、輝銅礦、毒砂等。脈石礦物主要為石英、長石、碳酸鹽、云母、綠泥石、黏土礦物、螢石、少量炭質及其他礦物。礦石中礦物組分及原礦化學多元素分析結果分別如表 1、2 所列。

表1 礦石中主要礦物組分的含量Tab.1 Content of main mineral components in ore %

表2 原礦化學多元素分析結果Tab.2 Chemical element analysis results of raw ore %

1.2 金礦物的賦存狀態

鏡下觀察金礦物主要為自然金、銀金礦、金銀礦，粒度測定結果如表 3 所列。該礦石金礦物與脈石關系密切，占 71.00%；大多以微細粒產出，次顯微粒金占 12.00%。可以確定，少部分金隨磨礦細度的提高也很難能浮選出來。金礦物賦存狀態測量如表 4所列。

表3 金礦物粒度測定結果Tab.3 Particle size measurements of goldbearing mineral

表4 金礦物賦存狀態測定結果Tab.4 Measurements of occurrence state of gold-bearing mineral

1.3 原礦篩析結果

對磨機磨礦、旋流器分級入選的原礦 (細度為-0.074 mm 占 70%) 進行篩析，結果如表 5 所列。

表5 原礦篩分結果Tab.5 Screening results of raw ore

由表 5 可知：試驗樣品中金礦物分布不均勻；在小于 -0.074 mm 物料中，金分布率高達 77.88%。礦石中黏土礦物、碳酸鹽含量較高，原礦中礦泥含量隨著磨礦細度的提高而加大，這將對浮選造成嚴重影響。

2 選礦工藝及金精粉銷售要求

選廠設計破碎工段為兩段一閉路工藝流程，磨礦工段為一段兩閉路磨礦工藝流程，選礦為單一浮選流程，浮選為一粗兩精三掃工藝流程。金精粉銷售要求品位不能低于 20 g/t，金精礦含金品位按計價系數進行折算。為使銷售利益最大化，根據實際情況及計價系數統計分析，確定金精礦品位控制在 20～37 g/t為最佳。

3 選礦半工業試驗研究

3.1 磨礦細度試驗

磨礦細度是影響浮選指標的重要因素之一。該礦區金的主要載體為黃鐵礦，呈微細粒狀賦存礦石中，且金呈微細粒存在，與脈石關系緊密。磨礦細度過粗，礦物無法實現充分的單體解離，從而造成精礦品位下降，嚴重時浮尾品位抬升，回收率降低。磨礦細度過高，會產生大量次生礦泥，惡化浮選條件，浮選效果較差，回收率達不到最佳狀態。礦區分布有 3 條礦脈，金品位差別較大，給生產配礦造成困難，導致原礦品位極不穩定。因此，在生產過程中，對磨礦細度間斷性調整，以確定最佳磨礦細度。浮選流程如圖1 所示。工業試驗每 5 d 調整一次磨礦細度，在藥劑制度不變情況下，試驗結果如表 6 所列。

表6 磨礦細度對分選指標的影響Tab.6 Influence of grinding fineness on separation indexes

從表 6 可看出，磨礦細度 -0.074 mm 占 70%～80% 時，浮尾在最佳狀態；細度再提高，效果并不好。在實際生產中，現場的磨礦細度很難達到試驗中的細度要求，因而確定磨礦細度 -0.074 mm 含量控制在 75%～ 80%為理想細度。

3.2 捕收劑種類和用量試驗

山東煙臺君邦生產的 JB05 黃藥是吸收國外高效捕收劑優點基礎上開發，它是浮銅、金、銀的專用捕收劑。該捕收劑含多個鍵合原子類型的極性官能團，能與銅、金、銀等礦物表面的金屬離子形成穩定的螯合物。其烴基疏水，故對銅、金、銀等金屬礦物表現出很好的捕收效果。MC 黃藥為湖北荊江生產的荊星系列產品，牌號 C-WO11 是普通黃藥的升級版，極易溶于水和酒精，能與鎳、銻、銅等多金屬離子生成難溶的化合物，可浮選有色金屬，如硫化鎳、輝銻礦、氧化銅、硫化銅、自然銅、方鉛礦、閃鋅礦、金、銀等。MC 黃藥的捕收性能優于丁基黃藥，并有一定的起泡作用。選廠生產初期使用 JB05 黃藥和丁銨黑藥作為捕收劑，礦石泥化現象較嚴重，且礦石中氧化礦極不穩定，各浮選槽泡沫很少，且泡沫層薄。改用 MC 黃藥后，泡沫層明顯變厚，且黃鐵礦富集明顯；從中礦結果來看，富集程度較 JB05 要好很多。捕收劑粗略試驗數據如表 7 所列。

由表 7 可知：采用 MC 黃藥+丁銨黑藥的組合藥劑，能較好地實現對該礦石的浮選；MC 黃藥較 JB05黃藥捕收能力更強，更適合該泥質礦物浮選。

表7 捕收劑對比試驗結果Tab.7 Comparative test results of collector

3.3 pH 值調整劑用量試驗

該礦區礦石經過檢測略偏酸性，浮選礦漿 pH值為 6.0～ 6.5。實際生產中，礦漿的 pH 值對浮選效果的影響非常明顯。為提高浮選效果，采用碳酸鈉(Na2CO3) 作為浮選礦漿 pH 值調整劑。在磨礦細度-0.074 mm 占 75%～ 80% 的條件下，進行 pH 值調整劑用量試驗。為了減少選礦成本，補加少量生石灰 (原礦含水率高，使用生石灰吸收水分)。單一采用生石灰，雖然可使礦漿 pH 值提高，但浮尾品位也相應提高，否則石灰會抑制自然金和含金硫化物。選用碳酸鈉作為 pH 值調整劑，它既可以作為分散劑，也可以作為對金浮選不利的重金屬離子的絡合劑，這在實際生產中得到了驗證。pH 值調整劑用量如表 8 所列。

表8 pH 值調整劑的種類和用量試驗結果Tab.8 Results of test for type and dosage of pH modifier

結合實際生產經驗，由表 8 可知：礦漿 pH 值超過 9.5 時，虛泡多且厚，精礦、粗選、掃選冒槽，浮選流程不穩；pH 值達不到 7.5 以上時，泡沫黏度大，泡沫與礦漿不分離，浮尾品位偏高嚴重。當Na2CO3用量大于 1 000 g/t 時，進一步加大用量，粗精礦品位、浮尾品位變化不大。與 Na2CO3相比，Na2CO3+CaO 組合試劑的選礦效果相差不大，但實際生產中，CaO 的添加量為少量，可忽略不計。因此，選用 Na2CO3作為調整劑，其用量為 1 000 g/t，礦漿pH 值為 7.0～ 8.5 時，浮選效果最佳。

3.4 抑制劑用量試驗

該礦石黏土礦物含量較高，隨著磨礦細度的提高，易泥化的硅酸鹽和碳酸鹽脈石礦物造成礦漿黏度增大，嚴重影響浮選效果。有效分散礦泥及強化藥劑對脈石礦物的抑制作用，對該金礦石的浮選尤為重要。鑒于水玻璃對硅酸鹽、石英、鋁硅酸鹽礦物有良好的抑制作用，同時對礦泥也具有分散作用[3]，在磨礦細度 -0.074 mm 占 75%～ 80% 狀態下，進行抑制劑水玻璃用量試驗。試驗結果如圖 2 所示。

由圖 2 可知：抑制劑用量由 0 增加到 2 500 g/t時，浮選尾礦品位整體呈下降趨勢，由 0.8 g/t 降到最低 0.4 g/t，浮選回收率由 67% 左右提高到 88.92%，提高近 22個百分點。這說明：隨著水玻璃用量的加大，強化了其對脈石礦物的抑制，促進礦泥的分散，明顯改善了浮選環境，從而降低浮尾品位，提高了回收率。若繼續增大水玻璃用量，浮選尾礦品位變化不大，回收率相對降低。生產結果表明：水玻璃用量過大，抑制作用增強但選擇性較差，反而不利于浮選分離。實際生產中，為降低選礦成本及解決原礦濕度大的問題，適當加入生石灰后回收率沒有變化。因此，原礦場補加少量生石灰，確定水玻璃用量為 1 000 g/t。

4 工業試驗結果分析

根據上述試驗結果進行工業試驗，試驗條件如下：磨礦細度在 75%～ 80%；捕收劑使用 MC 黃藥 +丁銨黑藥，在浮選槽中，MC 黃藥的用量為 (40+20 +10) g/t，丁銨黑藥的用量為 (20+10+0) g/t；采用純堿調整礦漿 pH 值，為 7.0～ 8.5；抑制劑水玻璃用量為 1 000 g/t。實際生產中，當月回收率達到 88.95%，選礦效果明顯轉好。連續性的生產指標統計結果如表9 所列。

表9 工業生產試驗結果Tab.9 Industrial production test results

5 結論

(1) 河南某金礦礦石含金為 1.8～ 2.8 g/t，其他金屬含量都較低。礦石中主要金屬礦物為黃鐵礦、菱鐵礦等；主要載金礦物為石英等脈石礦物，其次為黃鐵礦。金礦物主要以粒間金的形式賦存于載金礦物中，脈石金達到 71%。粒度細，多在 0.037～ 0.005 mm，與脈石礦物解離難度大。

(2) 浮選試驗結果表明：在磨礦細度 -0.074 mm 占75%～ 80% 情況下，粗選采用碳酸鈉作為礦漿 pH 值調整劑，用量為 1 000 g/t；采用水玻璃作為分散劑，用量為 1 000 g/t；以 MC 黃藥和丁銨黑藥作為混合捕收劑，用量為 100 g/t (按 4∶1 計量)，可實現金礦物與脈石礦物有效分離。

(3) 工業生產浮選流程采用一粗兩精三掃工藝，為了降低浮選尾礦品位，提高回收率，控制精礦品位在 20～ 37 g/t，金回收率最高達到 88.95%。

(4) 雖然調整后的選礦效果較初期有較大改善，但目前浮選尾礦品位還有下降空間，浮選礦漿黏度不夠穩定。為確保浮選流程的穩定性，一方面，要提高球磨工、浮選工的操作水平及對突發問題的處理能力；另一方面，公司也在探索更好的方法，降低浮選礦漿黏度，同時期待與同行共同交流探討。