某高硫含砷低品位金精矿选矿工艺研究

刘 慧,赵福财,王 苹,王路平,臧文优,刘传震,豆 娜

(山东国环固废创新科技中心有限公司)

引 言

某金精矿中硫化矿物占82 %,金矿物主要以显微包裹态赋存于硫铁矿中,导致金精矿分选金品位难以突破15 g/t,严重降低其利用价值。该金精矿属于高硫含砷低品位难处理金精矿,直接氰化浸出的金浸出率仅为37.45 %,当前对于该类金精矿处理方法主要为采用预处理工艺(如焙烧氧化、热压氧化、生物氧化、化学氧化、超细磨等)提高金矿物的解离度后再采用氰化或非氰浸出工艺进行提金,从而大幅提高金精矿的综合利用率[1-3]。因生产现场不具备实现深度预处理工艺的条件,为合理利用矿产资源,在不降低金精矿冶炼净返系数等级基础上探索绿色环保、易工业应用的提金工艺。从选矿厂现状、矿石储量等实际情况出发,分别考察尼尔森离心重选和高效旋流器分级工艺对提高该金精矿综合利用价值的可行性[4-6],为同类型矿石的综合利用提供技术依据。

1 矿石性质

1.1 化学成分及矿物组成

试验金精矿为浮选富集的精矿产品,对其进行化学成分分析,结果见表1。

表1 金精矿化学成分分析结果Table 1 Analysis results of chemical composition of gold concentrates

由表1可知:金精矿中有价元素主要为金,金品位为13.95 g/t、伴生银品位为62.16 g/t、含硫42.63 %,其他有价元素含量较低。另外,该金精矿含砷1.33 %、含碳0.57 %,为高硫含砷低品位难处理金精矿。

该金精矿矿物组成较为简单,金属矿物主要为黄铁矿(81.57 %),少量毒砂、闪锌矿、方铅矿和黄铜矿等;脉石矿物主要为石英(9.94 %),其次为长石、绢云母和铁白云石等。金矿物主要为自然金和银金矿,粒级以-0.01 mm(76.14 %)为主,主要呈显微、次显微细小粒状结构产出,平均成色为856.9 ‰。

1.2 嵌布状态

利用电子显微镜并结合化学分析,考察金嵌布状态,结果见表2。

表2 金嵌布状态分析结果Table 2 Analysis results of gold dissemination status

由表2可知:该金精矿中黄铁矿包裹金占53.30 %、单体及连生金占34.58 %。黄铁矿为主要的载金矿物,在选矿过程中能够同步富集,硫含量过高及金矿物嵌布粒级微细是该金精矿中金品位难以大幅提高的主要原因。

1.3 粒级组成及元素分布

采用标准筛对该金精矿进行湿式筛析,并考察不同粒级产品的金、硫品位及分布情况,结果见表3。

表3 金精矿粒级分析及金属分布结果Table 3 Results of gold concentrates particle size analysis and metal distribution

由表3可知:该金精矿中粒级为-0.074 mm的金精矿占92.16 %,且随着粒级增加,金、硫品位呈现同步升高趋势。在粒级为-0.038 mm的金精矿中,硫品位趋于稳定,硫化矿物与金矿物解离程度较高,金品位提高幅度较大。

2 试验方案

该金精矿粒级为-0.038 mm的微细粒产品呈现产率、金品位和金金属分布率高的特点。拟通过试验获得这部分高品位金精矿,以增加其综合利用价值。该金精矿的矿物组成以黄铁矿为主,不同矿物的沉降速度差别较小,常规摇床等自然重力场对该金精矿分选效率较低。试验方案1:采用强化重力场选矿的尼尔森离心选矿机进行试验,该方案基于离心原理强化并高倍放大轻、重矿物颗粒间的密度差来实现矿物按密度分选[4]。试验方案2:采用旋流器进行试验,通过压力给矿的旋流器分级工艺实现矿物颗粒按粒级(或沉降速度)分选,以此探索能够提高该金精矿综合利用率的高效分选技术。分选工艺原则流程见图1。

图1 分选工艺原则流程Fig.1 Flow chart of separation process principles

3 尼尔森离心重选

该金精矿中黄铁矿含量高、密度大,经实验室摇床选矿、淘洗盘淘洗均无法有效分选,在尼尔森离心重选试验中该金精矿可以得到高效分选,获得部分高品位重选精矿,有利于提高金精矿的综合利用率。对影响实验室尼尔森选矿机选别效果的重力倍数、反冲洗水量、给矿速度等重要技术参数开展条件试验,以考察该方案的分选效果。

3.1 重力倍数

矿石真密度为4.16 g/cm3,远高于常见一般含金原矿真密度2.80 g/cm3,因此适宜的重力倍数对该矿石分选至关重要。在给矿速度125 g/min,给矿浓度30 %,反冲洗水量4 L/min的条件下,考察重力倍数对选别指标的影响。试验结果见图2。

图2 重力倍数对选别指标的影响Fig.2 Effect of gravity multiple on separation indicators

由图2可知:随着重力倍数增大,尾矿金品位和精矿金回收率小幅增加,而精矿金品位呈现先上升后曲折下降的趋势。因此,后续试验确定适宜的重力倍数为60G。

3.2 反冲洗水量

反冲洗水可以对矿物形成反冲洗作用,使富集锥床层保持松散状态,并结合离心力作用实现矿物的有效分选[7-8]。当作业矿物粒级大时,增加反冲洗水量有利于提高精矿金品位,但水量过大往往会影响选别指标,水量过小又会影响物料层的分散效果,造成过负荷运转[8]。在给矿速度125 g/min,给矿浓度30 %,重力倍数60G的条件下,考察反冲洗水量对选别指标的影响。试验结果见图3。

图3 反冲洗水量对选别指标的影响Fig.3 Effect of back flush water amount on separation indicators

由图3可知:随着反冲洗水量增加,尾矿金品位小幅下降,而精矿金品位呈现先上升后稳定的趋势。因此,确定后续试验适宜的反冲洗水量为4 L/min。

3.3 给矿速度

适当增加给矿速度有利于提高矿石处理量。但是,给矿速度过快,部分矿物因缺乏足够的分选时间,容易出现夹杂或跑尾现象,从而影响选矿指标[8]。在给矿浓度30 %,重力倍数60G,反冲洗水量4 L/min的条件下,考察给矿速度对选别指标的影响。试验结果见图4。

图4 给矿速度对选别指标的影响Fig.4 Effect of feeding rate on separation indicators

由图4可知:精矿金品位和精矿金回收率在给矿速度高于400 g/min后大幅降低。综合考虑,后续试验适宜给矿速度为400 g/min。

3.4 精矿产率

通过控制精矿产率有利于平衡精矿金品位与精矿回收率的关系,有利于选择合适的排矿周期。在给矿速度125 g/min,给矿浓度30 %,重力倍数60G,反冲洗水量4 L/min的条件下,考察精矿产率对选别指标的影响。试验结果见图5。

图5 精矿产率对选别指标的影响Fig.5 Effect of concnetrates productivity on separation indicators

由图5可知:随着精矿产率从9 %下降至3 %,精矿金富集比由2.22增加到3.22,精矿金品位由30.97 g/t提高至44.84 g/t,而精矿金回收率从19.97 %大幅降低至9.91 %。因此,试验以精矿产率为9 %,精矿金品位为30.97 g/t进行综合价值核算。

4 旋流器分级试验

试验选用FX150-GJ短锥型水力旋流器和FX150-GX型高效旋流器进行分级,在给矿压力0.15 MPa,给矿浓度分别为15 %和20 %的条件下,通过调整沉砂口的尺寸规格进行旋流器分级探索试验。短锥型水力旋流器分级试验结果见表4,高效旋流器分级试验结果见表5。

表4 短锥型水力旋流器分级试验结果Table 4 Results of short-cone hydrocyclone classification test

由表4、表5可知:随着给矿浓度和沉砂口直径增加,短锥型水力旋流器溢流中金富集比为1.04～1.24,金品位为14～18 g/t,分选效果相对较差;高效旋流器分级溢流中金富集比为1.38～1.88,金品位为19～27 g/t,分选效果较好,该工艺可获得高品位溢流。因此,试验选定高效旋流器分级工艺在给矿浓度20 %、沉砂口直径22 mm时的分选产品进行综合价值核算。

5 综合价值核算

选矿厂现场原矿处理量为1 200 t/d,金品位为1.50 g/t,金回收率为72 %,年生产330 d,黄金价格以近5年平均价格(330元/g)计,以山东某冶炼厂和甘肃某冶炼厂金精矿计价系数参考标准分别核算金精矿及其分选产品的综合经济效益,对比结果见表6。

表6 不同分选方案综合经济效益对比Table 6 Comparison of rough comprehensive income calculation of different separation scheme

由表6可知:金精矿经尼尔森离心重选和高效旋流器分级工艺分选后金回收率分别可提高1.6 %～1.9 %和0.7 %～1.0 %,年综合经济效益分别可提高225.48万～310.03万元和105.85万～176.42万元。尼尔森离心选矿机在产率为0.1 %～0.5 %的低产率含金矿石中应用较成熟、回收效果好[9-10],而该高硫含砷低品位难处理金精矿的精矿产率为9 %。针对该类矿石的尼尔森离心重选工艺能够成熟应用的较少,且投资成本较高,而高效旋流器分级工艺应用广泛,新增1组FX150-GX型高效旋流器投资成本低。对比2种工艺的经济性及适用性,推荐使用高效旋流器分级工艺进行金精矿的选别,以提高其综合利用价值。

6 结 论

1)该金精矿金品位为13.95 g/t,硫品位为42.63 %,含砷1.33 %,金矿物嵌布粒级微细,赋存状态复杂,属于高硫含砷低品位难处理金精矿。

2)在尼尔森离心重选重力倍数60G、反冲洗水量4 L/min、给矿速度400 g/min的分选条件下,试验可获得产率9 %,金品位30.97 g/t,金回收率19.97 %的重选精矿,尾矿销售等级未变。

3)在高效旋流器分级工艺给矿浓度20 %、沉砂口直径22 mm的分选条件下,试验可获得产率6.64 %,金品位为26.02 g/t,金回收率为12.50 %的溢流,底流销售等级未变。

4)初步核算尼尔森离心重选和高效旋流器分级工艺,金回收率分别可提高1.6 %～1.9 %和0.7 %～1.0 %。对比2种分选工艺的成熟度、适用性及经济性,推荐使用高效旋流器分级工艺进行金精矿分选。