甘肅某難選金礦石選礦工藝研究

石 磊，李 璽，王 艷*，雷 力，王恒峰

(1.四川西冶檢測(cè)科技有限公司； 2.四川省冶金地質(zhì)勘查院)

中國(guó)金礦種類繁多，分布廣泛。金礦床工業(yè)類型主要有石英脈型、破碎帶蝕變巖型、細(xì)脈浸染型、構(gòu)造蝕變巖型、鐵帽型、微細(xì)浸染型等[1]。隨著黃金工業(yè)的快速發(fā)展，易處理金礦資源日漸枯竭，難處理金礦資源已成為行業(yè)生產(chǎn)的主要原料[2]。甘肅某金礦石金品位3.60 g/t，由于常規(guī)選礦指標(biāo)低下，其選礦廠長(zhǎng)期處于停產(chǎn)狀態(tài)。本文通過(guò)不同選礦工藝流程對(duì)比試驗(yàn)研究，確定了處理該難選金礦石的較佳工藝。

1 礦石性質(zhì)

1.1 化學(xué)成分

甘肅某金礦石中非金屬礦物主要為石英，金屬礦物主要為黃鐵礦、白鐵礦，微量閃鋅礦、方鉛礦、硒汞礦、碳質(zhì)物，偶見(jiàn)自然金、黃銅礦、黝銅礦、硫銻鉛礦、輝銻礦等。原礦化學(xué)成分分析結(jié)果見(jiàn)表1。從表1分析結(jié)果可以看出:該金礦石中金品位為3.60 g/t，金礦物形態(tài)多樣;礦石中主要組分為SiO2，品位為83.43 %，有害元素C、As品位分別為0.41 %、0.087 %。

表1 原礦化學(xué)成分分析結(jié)果

1.2 金嵌布特征

礦石中金主要以自然金、銀金礦形式存在，粒度多在納米級(jí)別，主要載金礦物為石英、黃鐵礦、白鐵礦及碳質(zhì)物，以超顯微納米單質(zhì)包裹金、晶格金及粒間金形式存在，其中包裹金分布率為74.97 %。黃鐵礦、白鐵礦粒度多在0.05 mm以下，少見(jiàn)在0.05～0.45 mm。金嵌布狀態(tài)分析結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 金嵌布狀態(tài)分析結(jié)果

2 選礦工藝試驗(yàn)結(jié)果與討論

工藝礦物學(xué)研究結(jié)果表明，該金礦石由于金的分布分散、嵌布粒度細(xì)、有害元素碳含量高等原因，采用常規(guī)工藝較難獲得理想指標(biāo)。目前，難處理金礦石研究與應(yīng)用普遍采用的預(yù)處理方法主要有焙燒氧化法[3]、生物氧化法[4]和熱壓氧化法[5]。根據(jù)礦石性質(zhì)，本文開(kāi)展了浮選—尾礦氰化浸出工藝、原礦焙燒—氰化浸出工藝和生物氧化—氰化浸出工藝條件試驗(yàn)研究，并進(jìn)行了各工藝對(duì)比，從而尋找較適宜處理難選金礦石的選礦工藝流程。由于該金礦石嵌布粒度極細(xì)，磨礦細(xì)度成為能否有效回收該金礦石的關(guān)鍵條件之一，因此本文重點(diǎn)對(duì)磨礦細(xì)度條件進(jìn)行了試驗(yàn)。

2.1 浮選—尾礦氰化浸出工藝

常規(guī)的金選礦方法有重選、浮選、氰化及這些方法的聯(lián)合[6]。根據(jù)該金礦石的性質(zhì)，宜采用的選礦流程為浮選—尾礦氰化浸出工藝流程。

2.1.1 浮選磨礦細(xì)度

試驗(yàn)采用一次粗選、一次掃選工藝流程，在硫酸銅用量為100 g/t，丁基黃藥+丁銨黑藥用量為100 g/t+50 g/t的條件下進(jìn)行，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。從圖1可以看出:隨著磨礦細(xì)度的增加，粗精礦金品位略有降低，金回收率有所提高，較佳的磨礦細(xì)度為-0.043 mm占85 %。

圖1 浮選磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

2.1.2 全流程試驗(yàn)

在磨礦細(xì)度、藥劑條件和尾礦浸出條件等試驗(yàn)基礎(chǔ)上獲得的較佳工藝條件下，進(jìn)行了浮選—尾礦氰化浸出全流程試驗(yàn)。試驗(yàn)流程見(jiàn)圖2，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。從表3可以看出：采用浮選工藝，硫回收率為85.96 %，金回收率為36.34 %，該結(jié)果與金嵌布狀態(tài)分析結(jié)果中硫化礦物包裹金含量相吻合，說(shuō)明采用浮選法雖然能較好地回收硫化礦物，但并不能有效回收金；采用浮選—尾礦氰化浸出流程，金總回收率為68.79 %，仍有部分金未被回收，說(shuō)明采用常規(guī)選礦工藝流程較難有效回收該金礦石中的金。

圖2 浮選—尾礦氰化浸出全流程

表3 浮選—尾礦氰化浸出全流程試驗(yàn)結(jié)果

2.2 原礦焙燒—氰化浸出工藝

2.2.1 焙砂浸出磨礦細(xì)度

試驗(yàn)采用-10 mm樣品進(jìn)行焙燒，焙燒溫度700 ℃，焙燒時(shí)間2 h，將獲得的焙砂磨細(xì)后進(jìn)行浸出試驗(yàn)，磨礦細(xì)度為變量，氰化鈉用量2 000 g/t，浸出時(shí)間24 h，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。從圖3可以看出：隨著磨礦細(xì)度的增加，金浸出率逐漸提高，說(shuō)明該金礦石中金主要以包裹金形式存在；當(dāng)磨礦細(xì)度足夠時(shí)，金得以暴露，與氰化鈉溶液接觸，從而被有效浸出。

圖3 焙砂浸出磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

2.2.2 浸渣再磨焙燒—氰化浸出探索試驗(yàn)

超細(xì)磨作為處理難選金礦石的重要方法之一，被越來(lái)越多的研究者所重視。為了研究磨礦細(xì)度對(duì)金浸出率的影響，本文對(duì)上述試驗(yàn)獲得的浸渣進(jìn)行了再磨焙燒—氰化浸出探索試驗(yàn)，磨礦細(xì)度為-0.020 mm占90 %，焙燒溫度700 ℃，焙燒時(shí)間2 h，氰化鈉用量2 000 g/t，浸出時(shí)間24 h，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。從表4可以看出：增加磨礦細(xì)度后，該金礦石中金浸出率可得到進(jìn)一步提高，說(shuō)明該金礦石雖然易于浸出，但嵌布粒度極細(xì)，這是制約該金礦開(kāi)發(fā)利用的主要原因之一。

表4 浸渣再磨焙燒—氰化浸出探索試驗(yàn)結(jié)果

2.3 生物氧化—氰化浸出工藝

生物氧化工藝具有環(huán)境友好、反應(yīng)條件溫和等優(yōu)點(diǎn)[7]，已受到越來(lái)越多研究者的青睞，本文分別進(jìn)行了菌種對(duì)比、氧化時(shí)間、磨礦細(xì)度等試驗(yàn)。氰化浸出氰化鈉用量2 000 g/t，浸出時(shí)間24 h。

2.3.1 菌種對(duì)比

試驗(yàn)分別采用嗜酸性氧化亞鐵硫桿菌(見(jiàn)圖4-a))和以嗜溫菌為主要浸礦菌種的混合菌(見(jiàn)圖4-b))進(jìn)行預(yù)氧化處理。其中，混合菌來(lái)自購(gòu)買的優(yōu)良菌種并經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)采集的酸性礦坑水富集培養(yǎng)馴化后獲得的原著細(xì)菌。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。由表5結(jié)果表明，采用細(xì)菌氧化處理，金浸出率得到有效提高，但不同菌種對(duì)金浸出率的影響不明顯。

圖4 試驗(yàn)菌種

表5 菌種對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果

2.3.2 氧化時(shí)間

細(xì)菌氧化時(shí)間通常為4～10 d，本文采用嗜酸性氧化亞鐵硫桿菌進(jìn)行了氧化時(shí)間試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖5。從圖5可以看出：細(xì)菌氧化時(shí)間為4 d時(shí)，金浸出率為82.49 %，指標(biāo)較好；隨著氧化時(shí)間的增加，金浸出率略有提高，氧化時(shí)間為6 d時(shí)，金浸出率為84.27 %；當(dāng)氧化時(shí)間超過(guò)6 d后，金浸出率變化不明顯。因此，最佳的細(xì)菌氧化時(shí)間為6 d。由此也可以看出，由于該金礦石中載金礦物的嵌布粒度較細(xì)，較短的氧化時(shí)間即可獲得較好效果。

圖5 氧化時(shí)間試驗(yàn)結(jié)果

2.3.3 磨礦細(xì)度

在不同磨礦細(xì)度下進(jìn)行了生物氧化磨礦細(xì)度試驗(yàn)，氧化時(shí)間為6 d時(shí)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖6。從圖6結(jié)果可知：隨著磨礦細(xì)度的增加，礦物比表面積增大，硫化礦物可更好地與細(xì)菌接觸從而更易被細(xì)菌氧化，使金更好地暴露出來(lái)，金粒暴露越完全，金浸出率就越高。根據(jù)金實(shí)際浸出效果與氰化洗滌條件等因素，綜合分析后確定較佳的磨礦細(xì)度為-0.043 mm占95 %。

圖6 生物氧化磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

2.4 3種工藝對(duì)比

3種工藝指標(biāo)對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表6。由表6可以看出：較適合該金礦石的選礦工藝流程為生物氧化—氰化浸出，該工藝流程金浸出率為85.46 %，浸出效果較好。

表6 3種工藝指標(biāo)對(duì)比結(jié)果

3 結(jié) 論

1)甘肅某金礦石金品位為3.60 g/t，礦石中主要組分為SiO2，金屬礦物主要為黃鐵礦、白鐵礦，粒度多在0.05 mm以下，少見(jiàn)在0.05～0.45 mm。此外，見(jiàn)少量碳質(zhì)物存在。

2)各工藝磨礦細(xì)度結(jié)果表明：金礦物及載金礦物粒度極為細(xì)小，使得在選礦過(guò)程中，在磨礦細(xì)度極細(xì)的情況下，仍不能高度解離，大大制約了該金礦石的可選性，成為了該金礦石難選的主要原因之一。

3)通過(guò)3種選礦工藝流程試驗(yàn)對(duì)比可知，由于金的分布比較分散、嵌布粒度極細(xì)，且存在有害元素碳等問(wèn)題，使得浮選—尾礦氰化浸出工藝較難獲得理想指標(biāo)，該工藝流程不適用于處理該金礦石；原礦焙燒—氰化浸出工藝雖然能獲得較佳指標(biāo)，但由于成本高、環(huán)境污染大等問(wèn)題，也不利于該金礦石的開(kāi)發(fā)利用；生物氧化—氰化浸出工藝金浸出率為85.46 %，指標(biāo)較好，且生物氧化具有投資少、能耗低、工藝簡(jiǎn)單、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。因此，較適合該金礦石的選礦工藝流程為生物氧化—氰化浸出工藝。