黃金選礦技術(shù)與應(yīng)用

陳建龍

金礦是一種廣泛使用的礦產(chǎn)資源。由于其成礦規(guī)律和分布條件的特殊性，金礦開(kāi)發(fā)利用難度較大，金礦類型較多。二十世紀(jì)末，黃金選冶生產(chǎn)領(lǐng)域得以突飛猛進(jìn)的發(fā)展。近些年來(lái)，黃金的價(jià)格也在不斷增加，推動(dòng)了黃金工業(yè)的飛速發(fā)展。高品位黃金礦儲(chǔ)量日益枯竭，為了實(shí)現(xiàn)資源的合理利用，必須重視對(duì)黃金選礦技術(shù)的研究。金礦浮選工藝流程是較為復(fù)雜的選礦工藝。在選礦過(guò)程中，浮選工藝的種類有很多，如優(yōu)先浮選、混合浮選、部分混合優(yōu)先浮選、等可浮選、分支串流浮選、閃速浮選、快速浮選工藝等。而浮選工藝又包括一段浮選、階段浮選等流程。流程是礦石浮選時(shí)礦漿經(jīng)過(guò)各個(gè)浮選作業(yè)的總稱，段數(shù)是磨礦與浮選之間相結(jié)合的數(shù)目，浮選工藝階段流程的關(guān)鍵因素主要取決于有用礦物的嵌布特性。本文主要闡述在氰化浸出液中直接添加浸出添加劑的金處理方法的應(yīng)用，并比較了不同助浸劑下的試驗(yàn)結(jié)果，這對(duì)實(shí)際金礦床的處理、開(kāi)發(fā)和利用具有重要意義，從而促進(jìn)黃金選冶發(fā)展邁向新的高度。

1 黃金選礦技術(shù)

1.1 重選法提金

礦石中的含金量普遍較低，若想開(kāi)發(fā)利用這些黃金資源勢(shì)必要提取礦石中的黃金，利用破碎礦石之后磨細(xì)，再采用合理的選礦方式將礦石中的金成功分離?，F(xiàn)如今，在黃金選礦技術(shù)的應(yīng)用中，重選法與浮選法最為常見(jiàn)。特別是重選法的應(yīng)用十分久遠(yuǎn)。因?yàn)榈V石密度和金元素密度兩者存在很大的區(qū)別。為此，按照不同的礦石密度采用重選法進(jìn)行黃金選礦。此方法不但十分有效，并且其運(yùn)用非常經(jīng)濟(jì)。在黃金選礦時(shí)，若是能和其他的選礦技術(shù)進(jìn)行聯(lián)合應(yīng)用，就可以有效增強(qiáng)黃金的選款效率和質(zhì)量。利用重選法選擇黃黃金礦，還需要一些適宜的機(jī)械設(shè)備，譬如：搖動(dòng)槽、溜槽離心選礦機(jī)等，根據(jù)其自由的功能運(yùn)用到黃金礦重選中，才能有效增強(qiáng)黃金選礦效率，有效提升選礦的效果。

1.2 樹(shù)脂法提金

國(guó)際上樹(shù)脂礦漿法提金應(yīng)用最早的國(guó)家就是前蘇聯(lián)，在1949年時(shí)，英國(guó)的一個(gè)公司通過(guò)IR-4B型弱堿性陰離子交換樹(shù)脂的利用成功從堿性氰化液中提出黃金。樹(shù)脂最為適用的就是泥含量較大以及粘土型黃金礦石和原有的氰化-鋅置換法不能儲(chǔ)量的氧化鐵、瀝青、含石墨等天然吸附劑的黃金礦石和砷金等十分復(fù)雜的礦石，也比較適用于焙燒之后的含金黃鐵礦與堆侵低濃度含金液的處理。

樹(shù)脂的載金能力和活性炭的載金能力相比存在明顯的優(yōu)勢(shì)，在常溫常壓狀態(tài)下，可進(jìn)行有效的解吸，還可再生。樹(shù)脂的吸附速度、機(jī)械強(qiáng)度、耐磨損與抗擠壓、不易污染等，不吸附礦漿內(nèi)部含有的鈣物質(zhì)，在進(jìn)行砷礦物、泥質(zhì)的礦漿、有機(jī)物的處理等方面明顯比炭法更具有優(yōu)勢(shì)，并且生產(chǎn)成本較低。

含吸附金的物質(zhì)的礦石利用離子交換法將會(huì)取得更好的效果。樹(shù)脂和活性炭相比存在的缺陷就是選擇性較差，粒度細(xì)、密度小于活性炭、耐磨性較差，較易吸附于礦漿表面，為此，內(nèi)含其他金屬氰絡(luò)合物離子的礦漿適宜利用炭漿法處理。

1.3 浮選法提金

浮選法比較適用于處理很細(xì)侵染的脈黃金礦石，一般情況下，在銅鉛精礦中注重金浮選法的有效利用，就可以在精礦中有效提取黃金，而原礦中若是包含有色金屬，利用浮選法更為經(jīng)濟(jì)合理，浮選法能夠?qū)崿F(xiàn)礦中多金屬的綜合運(yùn)用，因此，浮選法廣泛運(yùn)用于黃金選礦的硫化礦中。但浮選法也并非完美無(wú)缺的，其缺點(diǎn)就是在回收氧化礦的過(guò)程中，回收率非常低，一旦金粒的直徑過(guò)大，利用浮選法補(bǔ)收具有很大的困難。

通過(guò)多年的分析研究，現(xiàn)已研發(fā)并利用了許多黃金浮選的新型藥劑，如：中南大學(xué)有關(guān)專家學(xué)者利用GPT微擾理論，專門針對(duì)黃金浮選捕收劑創(chuàng)建了藥劑分子設(shè)計(jì)能力判斷依據(jù)，并針對(duì)其中三十多種可能的黃金浮選捕收劑結(jié)構(gòu)進(jìn)行了計(jì)算與分析，并采用了其中的六種結(jié)構(gòu)，針對(duì)性的開(kāi)展了藥劑合成試驗(yàn)與浮選實(shí)驗(yàn)。近些年來(lái)，在原生黃金礦的選礦領(lǐng)域中新的浮選法應(yīng)時(shí)而生，即生物浮選法，這樣的浮選法一般利用生物的吸附能力或是礦物表面性質(zhì)改進(jìn)的方式替換以往的選礦藥劑。很多研究和實(shí)踐已表明，浮選法中運(yùn)用捕收劑、絮凝劑等均來(lái)源于微生物和其代謝產(chǎn)物，對(duì)于微生物而言，微生物的新陳代謝可以起到絮凝劑的作用，并作為難選黃金礦浮選調(diào)整劑進(jìn)行利用，取得良好研究效果?，F(xiàn)有黃金選礦技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)就是突破高效利用選金設(shè)備，不僅如此，在開(kāi)發(fā)浮選藥劑方面也取得良好效果。為了高質(zhì)高效的提取黃金，加強(qiáng)新型生物技術(shù)中的微生物基因重組必不可少，微生物的浸金技術(shù)在低品位和難浸出的礦領(lǐng)域中必將獲得廣泛利用。

1.4 氯化法提金

提金操作中最早利用的方法就是氯化法，早在18世紀(jì)中期，就已針對(duì)硫化礦型貴金屬礦石采用了綠化焙烤模式，即浸出法。而19世紀(jì)中期，人們?cè)谔峤鸬倪^(guò)程中逐漸開(kāi)始利用氯化浸出法，自氰化法應(yīng)時(shí)而生后，此方式就被暫停應(yīng)用，隨著當(dāng)前社會(huì)大眾環(huán)保意識(shí)的日益增強(qiáng)和對(duì)黃金需求量的不斷提高，對(duì)氰工藝也擁有了更高的要求，為此，十九世紀(jì)中期人們對(duì)氰工藝提高了重視，電氯化浸出法由此而生。對(duì)于氯化法而言，其具有速度非常快的特征，還會(huì)使劫金的碳質(zhì)物質(zhì)失去活性。而氯化法也并非十分完美，其也存在缺陷，即若是在含有硫化物等還原物質(zhì)的原料中提取黃金，勢(shì)必會(huì)嚴(yán)重消耗氯氣。不僅如此，含有氯的酸性溶液，還具有很強(qiáng)的腐蝕性，所以，在提金的過(guò)程中應(yīng)該選擇抗腐蝕性能的設(shè)備。

1.5 黃金選礦數(shù)字孿生技術(shù)

NASA提出的“數(shù)字孿生”概念有其明確的需求導(dǎo)向，即服務(wù)于未來(lái)宇航任務(wù)。在這個(gè)數(shù)字孿生系統(tǒng)中各種對(duì)應(yīng)不同宇航任務(wù)的仿真模型構(gòu)成了對(duì)運(yùn)載工具及任務(wù)流程全生命周期的支持。將這些仿真模型集成到一起，再加上包括實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)、歷史維護(hù)數(shù)據(jù)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)等的支撐，以及資產(chǎn)管理、規(guī)劃管理等內(nèi)容，就構(gòu)成了一種NASA追求的全新的“數(shù)字孿生”工作模式。對(duì)于礦業(yè)行業(yè)，或者再具體到黃金選礦行業(yè)，數(shù)字孿生系統(tǒng)必須要具有行業(yè)特點(diǎn)，能夠滿足行業(yè)特定需求，在擁有若干不同類型仿真模塊的情況下，完成局部或全部生產(chǎn)流程的虛擬，實(shí)現(xiàn)交互。

2 工藝流程的試驗(yàn)

2.1 單一浮選工藝

選礦工藝流程可用于處理可浮性很高的硫化礦物含金礦石，將金浮選入銅、鉛精礦中，然后從這些精礦中提取金，因此對(duì)原礦中含有色金屬的金礦石來(lái)說(shuō)是比較經(jīng)濟(jì)合理的工藝流程，它可以實(shí)現(xiàn)多金屬綜合利用，把金盡可能地富集到硫化礦物中。黃金選礦可采用兩次連續(xù)磨礦后再進(jìn)入浮選的方式，之后無(wú)需再次進(jìn)行磨礦作業(yè)，這種流程也是一段浮選流程。例如，有些結(jié)晶礦物粒度需要磨至0.074mm以下才能使有用礦物基本達(dá)到單體分離，該種礦物結(jié)晶粒度細(xì)且均勻，也符合一段浮選的要求。

浮選工藝流程試驗(yàn)涉及到硫酸銅、捕捉收劑使用類型、硅酸鈉、碳酸鈉、磨礦細(xì)度及開(kāi)路試驗(yàn)。以此為基礎(chǔ)，正式開(kāi)始閉路試驗(yàn)。閉路試驗(yàn)驗(yàn)證了黃金選礦礦石品位為96.80g/t，礦物回收率95.77%。說(shuō)明金礦浮選效果優(yōu)良，但在浮選試驗(yàn)驗(yàn)證期間發(fā)現(xiàn)了粗金下沉的情況。

2.2 振動(dòng)篩重選

金礦浮選要以了解原礦性質(zhì)為基礎(chǔ)，采用重選回收方式可篩選顆粒金。過(guò)去我們較為常用的選礦方式是重力選礦，這種方法可以不添加其他化學(xué)試劑，最突出的特點(diǎn)是沒(méi)有污染性，但該方法也存在一定缺點(diǎn)，金礦篩選富集比較低，篩選出的金礦質(zhì)量無(wú)法達(dá)到深加工要求，如出現(xiàn)溜槽、重介選礦產(chǎn)品、跳汰、生產(chǎn)能力不足。當(dāng)選礦粒度達(dá)到巖礦占比的百分之六十左右時(shí)，進(jìn)行搖床重選的礦石可分為三個(gè)品位。分級(jí)搖床重選浮選精礦的整體品位可達(dá)到133.77g/t，金精礦回收率可達(dá)到百分之九十左右，可將尾礦損失率降到百分之十以下，搖床不能進(jìn)行浮選礦石品位最粗為0.2mm，經(jīng)過(guò)反復(fù)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)搖床浮選可幅度提升金精礦的回收率。

2.3 尼爾森+搖床重選

將黃金礦浮選工藝流程總結(jié)為以下幾個(gè)步驟，具體如下：①尼爾森+搖床重力濃縮研磨細(xì)度試驗(yàn)。試驗(yàn)前要選取50kg原礦樣，礦漿濃度控制在百分之四十左右，礦樣重力倍數(shù)為六十克。要尼爾森重力濃縮粗精礦的重力品位提升上去，可通過(guò)精選方式進(jìn)行粗精礦浮選。當(dāng)-七十四微米磨礦細(xì)度為百分之六十時(shí)，金精礦回收率最高，尾礦損失率最低，為百分之四十二。因此尼爾森研磨細(xì)度為-七十四微米，占百分之六十。②尼爾森重力倍數(shù)測(cè)試尼爾森重力倍數(shù)測(cè)試過(guò)程，其中-七十四微米的磨礦細(xì)度占百分之六，礦漿濃度為百分之四十，重力倍數(shù)為變量。重力倍數(shù)為三百克時(shí)，尼爾森金精礦收率低，不進(jìn)行搖床清洗。當(dāng)重力倍數(shù)為六十克時(shí)，尾礦損失率最低，因此實(shí)驗(yàn)中重力倍數(shù)為六十克。③尼爾森尾礦閉路浮選試驗(yàn)。為了減少尼爾森重選尾礦的損失，尼爾森尾礦進(jìn)行了浮選。在條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)尼爾森尾礦進(jìn)行了閉路浮選試驗(yàn)。閉路試驗(yàn)表明，黃金礦收率為百分之一，回收率為百分之八十。

3 工藝方案的對(duì)比分析

各工藝方案的技術(shù)分析如下：①浮選試驗(yàn)流程表明，金精礦回收率百分之九十六，浮選指標(biāo)良好。但考慮到浮選黃金礦石含泥量較高，金精礦品位低于重精礦，原礦中存在顆粒金，浮選時(shí)會(huì)有部分顆粒金掉出槽外。因此，不建議使用此過(guò)程。②Shaker重選-浮選試驗(yàn)工藝Shaker重選能較好地從原礦中回收金，尾礦中金的損失率僅為百分之六。但選礦廠日處理礦石3000t～5000t，建設(shè)提供了選礦方案。由于振動(dòng)臺(tái)處理能力小、占地面積大、對(duì)廠房要求高、基建投資大等缺點(diǎn)，不推薦振動(dòng)臺(tái)重力分離方案。③尼爾森+搖床重選-浮選試驗(yàn)流程尼爾森重選精礦率為百分之一，品位為64.03g/t，回收率為百分之八十七，搖床濃縮得到的精礦品位為480.60g/t，回收率為百分之八十四，尼爾森尾礦浮選金精礦品位為11.20g/t，回收率為百分之十一。在應(yīng)用尼爾森選礦時(shí)我們發(fā)現(xiàn)給礦數(shù)量少，精礦富集占比較大，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的給礦量比試驗(yàn)的給礦量少，在具體選礦操作作業(yè)時(shí)發(fā)現(xiàn)精金礦品位高，篩選設(shè)備寬度根據(jù)礦石粒度大小而定。首先采用尼爾森重選回收粗金，然后浮選回收尾礦中剩余的細(xì)金。尼爾森處理量大，設(shè)備占地面積小，可以防止粗金在槽內(nèi)沉淀，可以生產(chǎn)出高品位的黃金。結(jié)合浮選工藝，可以很好地回收原礦中的金。綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較分析結(jié)果，推薦尼爾森重選-浮選工藝為該礦的適宜工藝。由于礦石數(shù)量和實(shí)驗(yàn)室條件的限制，搖床中的礦石一直沒(méi)有返回，因此實(shí)際金精礦回收率應(yīng)提高1個(gè)～2個(gè)百分點(diǎn)，生產(chǎn)中尼爾森礦石供應(yīng)量大，精礦富集比較高。

4 黃金選礦技術(shù)和工藝方法

4.1 助浸劑鉛（NO3）2的探索試驗(yàn)

黃金選礦應(yīng)用到助浸劑時(shí)，浸出步驟進(jìn)行前需添加適量的硝酸鉛，在此狀態(tài)下，助浸劑與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)最終生成硫化鉛，硫化鉛會(huì)大范圍覆蓋于選礦礦物表面，礦物溶解速度減緩，一部分可溶性金屬離子被溶解，礦漿中金屬離子含量變少，氯化鈉被溶解的數(shù)量也逐漸減少。因添加了適量的助浸劑，有干擾性質(zhì)的離子在礦漿中的存量降低，更利于黃金選礦中提取大量的銀、金、氰化物絡(luò)合物，金精礦的浸出率更高。從氰化物絡(luò)合物中提取含金物質(zhì)，可添加適量的鉛鹽。選礦工藝進(jìn)行時(shí)，部分金屬物質(zhì)可被鉛鹽溶解，產(chǎn)生AuPb2，黃金表面覆蓋一定數(shù)量的AuPb2，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期溶解過(guò)后，含金礦物的溶解速度加快。在試驗(yàn)驗(yàn)證時(shí)添加過(guò)量的鉛鹽，原電池功能無(wú)法發(fā)揮出來(lái)，可能會(huì)阻止CN-與Au的絡(luò)合反應(yīng)，大大降低Au的溶解速率。①硝酸鉛添加方式試驗(yàn)。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，金銀回收率沒(méi)有明顯差異。測(cè)試結(jié)果表明，添加方式對(duì)測(cè)試結(jié)果基本沒(méi)有直接影響。因此，為了保證添加的方便，最好選擇研磨后添加的方法，即在浸出槽中添加。②硝酸鉛用量試驗(yàn)。硝酸鉛在黃金選礦中用作助浸劑時(shí)，通常需要2h～3h的預(yù)浸。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，在不添加硝酸鉛的情況下，預(yù)浸3h后，礦漿中金的浸出率下降，而在預(yù)浸3h的情況下，添加硝酸鉛時(shí)，金的浸出率相對(duì)較高。但與不加硝酸鉛的情況相比，金銀回收率略低于不加預(yù)浸的情況。因此，試驗(yàn)結(jié)果表明，硝酸鉛對(duì)提高黃金礦石的浸出率沒(méi)有實(shí)質(zhì)性影響。當(dāng)NH3以H2O為助浸劑，根據(jù)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)分析，金銀的浸出率與氨水量之間的關(guān)系呈反向變化。當(dāng)氨水用量逐漸增加時(shí)，金銀的浸出率呈現(xiàn)逐漸降低的過(guò)程。雖然減少氨水的用量可以提高金銀的浸出率，但增加不明顯。在黃金礦石選礦中使用Na2O2作為助浸劑時(shí)，雖然使用過(guò)氧化鈉有利于金銀的快速浸出，但其整體浸出效果并不理想。

4.2 助浸劑混合勘探試驗(yàn)

由于添加不同類型的助浸劑對(duì)提高黃金礦石的浸出率沒(méi)有明顯效果，因此，混合助浸劑可以保證浸出效果，先加入高錳酸鉀進(jìn)行一段時(shí)間的浸出，然后再加入H2O2。H2O2是一種強(qiáng)氧化劑，由于其特殊性，可作為氧化劑使用，在室溫下分解為水和氧。分解過(guò)程非常緩慢。過(guò)氧化氫鈉與水反應(yīng)生成過(guò)氧化氫、氫氧化鈉等產(chǎn)品，過(guò)氧化氫也可分解成水和氧生成氫氧化鈉，以保護(hù)堿，提高溶液的pH值，在多助浸劑混合的條件下，氨+過(guò)氧化鈉混合試驗(yàn)下游游離氰化物含量最高，達(dá)到245mg/L，其他混合條件下游游離氰化物含量較低，在幾種助浸劑混合條件下，氨和過(guò)氧化鈉混合浸出率最好。與金的回收率相比，高錳酸鉀和過(guò)氧化鈉混合時(shí)，金的回收率最高，達(dá)到87.72%；硝酸鉛+過(guò)氧化鈉和氨+過(guò)氧化鈉混合時(shí)，金的回收率分別為86.4%和86.84%，差別不大，說(shuō)明黃金選礦開(kāi)發(fā)過(guò)程中所涉及的指標(biāo)是不同的，因此所選擇的回收工藝和方法也會(huì)有所不同。

5 結(jié)語(yǔ)

總的來(lái)講，黃金礦成礦規(guī)律日趨復(fù)雜，其數(shù)量也越來(lái)越少，已逐漸成為生產(chǎn)生活領(lǐng)域重要的金屬礦產(chǎn)資源。同時(shí)，受到金礦品位逐漸下降的影響，嚴(yán)重阻礙了各種選礦方法的運(yùn)用與發(fā)展。氯化浸出法作為應(yīng)用較廣的提金技術(shù)，其始終在發(fā)展，進(jìn)而有效增強(qiáng)其浸出效果，不但提高了金銀的回收率，還有效減少了生產(chǎn)成本的投資，可以讓企業(yè)實(shí)現(xiàn)更大的經(jīng)濟(jì)效益。在相關(guān)人士的共同努力下，我國(guó)無(wú)氯工藝和難處理礦石取得明顯進(jìn)步，有效推動(dòng)我國(guó)黃金提取技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)如今，針對(duì)難浸出金礦領(lǐng)域主要采用浮選法，在化學(xué)氧化處理時(shí)采用氯化浸出方式，不但會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成嚴(yán)重影響，還會(huì)嚴(yán)重影響浸出效果。故而，有關(guān)部門和人員應(yīng)加強(qiáng)選礦工藝和方法的選擇和應(yīng)用，結(jié)合不同的合黃金礦分布特點(diǎn)，保證工藝的合理應(yīng)用，提高黃金礦石的價(jià)值，從而推動(dòng)我國(guó)黃金選礦技術(shù)的卓越發(fā)展。