某含砷金礦選礦試驗研究

于連濤, 孟德銘, 代淑娟,3, 胡志剛, 韓佳宏

(1.遼寧科技大學礦業工程學院，遼寧 鞍山 114051；2.中國科學技術大學，安徽 合肥 230026；3.中國礦業大學化工學院，江蘇 徐州 221116；4.遼寧省地質礦產研究院，遼寧 沈陽 110016)

隨著金礦石不斷的開采，高品位金礦日漸枯竭，復雜礦石和難選金礦已成為當今黃金生產的重要資源。因此，對復雜難選金礦石選冶方法的研究顯得極為迫切[1]。其中，含砷金礦石是最難選的金礦之一。本文對某含砷金礦進行了選礦工藝試驗研究。試驗通過對適宜浮選藥劑的選擇和工藝流程的考察，最后確定采用二次粗選、二次精選和一次掃選中礦順序返回的閉路選別流程，獲得了金精礦品位21.20g/t，回收率為93.22%的試驗指標。

1 礦石性質

礦石中金礦物主要以納米級微細粒狀存在，以顯微金包裹在毒砂等硫化礦中。礦石中礦物之間的嵌布關系相對較簡單，主要載金礦物毒砂以自形、半自形粒狀、板狀、菱面體狀及集合體產出，毒砂集合體的粒度十分粗大，呈浸染狀、團塊狀分布在脈石中，與之伴生礦物較少嵌布關系亦不甚密切，有利于毒砂的單體解離。但部分毒砂呈裂隙發育，其裂隙中充填有脈狀和細脈狀的脈石礦物，對毒砂的單體解離有一定影響。毒砂的浸染粒度以粗粒嵌布為主，其中-0.074mm以上粒級分布率達93.97%，因載金礦物為毒砂，所以有利于金的回收[2]。

礦石中主要金屬礦物主要為毒砂(45.50%)、褐鐵礦(0.64%)、銳鈦礦(0.2%)、黃鐵礦(0.13%)和斜方輝鉛鉍礦(0.05%)；非金屬礦物主要有石英(35.49%)、長石(7.83%)和少量白云母、藍線石及一些黏土礦物。礦石化學多項分析結果見表1。

表1 原礦化學多項分析結果

從表1可以看出，礦石中可回收金屬元素金的品位為11.1g/t，其他伴生組分鉍、鉛、鎂等含量均較低。該礦屬高砷難處理金礦石，砷含量達21.50%。

2 浮選條件試驗

礦石中可回收的元素為金，載金礦物為毒砂。根據載金礦物毒砂與脈石礦物間物理化學性質的差異，利用浮選工藝將毒砂從礦石中分離富集出來，從而實現金的富集和回收[3]。

2.1 磨礦細度條件試驗

礦物的單體解離度直接影響浮選指標，若磨礦時間過短則礦物不能充分單體解離，若磨礦時間過長則會因磨礦細度過細而造成礦漿泥化，從而惡化浮選條件還會造成不必要的能量損耗。因此，進行磨礦細度試驗確定合適的磨礦細度是有必要的[4]。磨礦細度試驗流程見圖1(條件考察后，采用考察確定條件，以下同)。試驗結果見表2。

圖1 浮選試驗流程及條件

表2 磨礦細度試驗結果

由表2結果可以得出，隨著磨礦細度增加，金的回收率選先增后減，當磨礦細度-0.074mm含量超過74.2%時，尾礦品位趨于增加，精礦回收率均呈下降趨勢，可能是礦石細磨使部分礦石產生泥化現象，從而不利于精礦品位及回收率的提高。況且毒砂在礦石中的嵌布粒度較粗，在磨礦細度為-0.074mm含量74.2%時，毒砂已基本達到單體解離。因此，確定磨礦細度為-0.074mm含量74.2%。

2.2 調整劑種類及用量試驗

調整劑是用以改變礦物的表面性質和礦漿的特點(如液相組成、起泡性能、泡沫性質等)、提高浮選過程的選擇性、改善浮選條件的藥劑。為了獲得較好的浮選指標，通常浮選都是在捕收劑和調整劑的適當配合下進行的[5]。在硫化礦的分選中常見的pH調整劑有石灰(CaO)、碳酸鈉(Na2CO3)和硫酸(H2SO4)等，其中碳酸鈉、硫酸同時也是毒砂的活化劑[6]。本次試驗對以上三種調整劑的用量進行了試驗，試驗流程如圖1所示。試驗結果見表3。

表3 調整劑種類及用量試驗結果

由表3的試驗結果可知，所使用的三種調整劑在一定范圍內變化，對粗精礦指標的影響不大，粗精礦金品位在20.1～19.0g/t之間變化，金回收率基本穩定在92.60%～94.55%之間。由于硫酸對毒砂表面有較強的清洗作用，硫酸用量為2000g/t時粗精礦品位和回收率相對較高，但與自然pH值條件相比，品位和回收率并未有明顯提高，因此，對于該礦石浮選以選擇自然pH值，即不加調整劑即可到達目的礦物有效分選的目的。

2.3 捕收劑的種類及組合試驗

砷黃鐵礦(毒砂)比較容易氧化，礦物顆粒表面易形成氧化膜。在金屬硫化礦中屬于可選性較差的一類，因此在浮選過程中一般選擇碳鏈較長、捕收能力較強的捕收劑，如丁基黃藥和異戊基黃藥等。另外，丁銨黑藥也是金礦石選礦的常用藥劑[7-8]。試驗對上述藥劑及藥劑組合進行了考查。試驗條件控制磨礦細度-0.074mm74.2%，捕收劑種類是變量用量為200g/t，其中二段粗選用量是一段粗選用量的1/2，一段粗選2號油用量為40g/t，二段粗選2號油用量為20g/t。試驗結果見表4。

表4 捕收劑種類及組合試驗結果

在相同的藥劑用量條件下，通過對丁基黃藥、異戊基黃藥、丁銨黑藥三種捕收劑單獨使用及按不同配比組合使用的試驗，證明丁基黃藥或異戊基黃藥與丁銨黑藥組合使用所取得的分選效果好于單獨使用一種捕收劑，并且以丁基黃藥和丁銨黑藥用量各為100g/t時，粗精礦回收率最高，粗精金的產率相對較高，因此，確定捕收劑為丁基黃藥和丁銨黑藥，兩者等比例組合使用。從黃藥和黑藥的特點來分析黃藥選擇性能好,捕收力稍差;黑藥選擇性稍差,但捕收力強。兩種藥劑在一定配比內會形成相互促進的作用[9]。

2.4 捕收劑用量試驗

捕收劑的用量對是否能夠實現目的礦物的充分回收起著至關重要的作用[10]。捕收劑用量試驗條件控制磨礦細度-0.074mm74.2%，捕收劑用量是變量，其中二段粗選用量是一段粗選用量的1/2，一段粗選2#油用量為40g/t，二段粗選2號油用量為20g/t，捕收劑用量試驗結果見表5。

表5 捕收劑用量試驗結果

捕收劑用量試驗結果表明，隨著捕收劑用量的增加，粗精礦的產率和回收率逐漸增加，粗精礦品位稍微下降。當丁基黃藥和丁銨黑藥用量各為100g/t時，金回收率達到最大值，繼續增加藥劑用量，金回收率不再增加。確定此時的捕收劑用量為本試驗的合理用量。

3 閉路試驗

根據條件試驗和開路試驗的結果進行閉路試驗。閉路試驗采用二段粗選、二段精選、一段掃選的流程。最終試驗流程及試驗條件見圖2，試驗結果見表6。

圖2 閉路試驗流程

表6 閉路試驗結果

由表6 閉路試驗流程結果可知，采用兩段粗選、兩段精選、一段掃選的閉路浮選流程，可以得到金品位為21.2g/t、回收率為 93.22% 的浮選精礦，金的回收率較好。因原礦硫化物(毒砂)含量很高且為載金礦物，因此精礦品位難以提高。試驗礦石中毒砂的可浮性很好，金和毒砂的回收率較高。

4 結語

1)某含砷金礦金品位為11.1g/t，金主要以納米級微細粒狀存在并且被包裹在毒砂中。礦石中金屬礦物主要為毒砂，其含量高達45.50%。其他金屬礦物有褐鐵礦、銳鈦礦、黃鐵礦和斜方輝鉛鉍礦等。非金屬礦物主要有石英、長石、白云母、高嶺石、藍線石和其它黏土礦物等。

2)浮選試驗表明，礦石中毒砂的可浮性較好，金和毒砂的回收率較高。試驗采用二次粗選、一次掃選和二次精選的閉路浮選流程獲得了精礦品位Au 21.20g/t、精礦產率49.32%、金回收率93.22%的指標。

3)原礦中毒砂含量很高且為載金礦物，浮選精礦產率很大。精礦中砷含量高達43.3%，毒砂及金屬硫化物含量達到95.06%，因此，精礦金品位難以提高。

[1] 白鐵,江曉慶,黃淦祥.黃金生產工藝指南[M].北京:地質出版社,2000:69-81.

[2] 夏光祥,方兆珩,石偉.難浸金礦的提金技術與展望[J].有色冶煉,2001,30(4):31-34.

[3] 印萬忠.黃金浮選工藝的最新進展[J].黃金學報,2001(3):187-190.

[4] 杜世勇.甘肅東海金礦礦石浮選試驗研究[J].黃金,2009(12):45-47.

[5] 呂憲俊.工藝礦物學[M].長沙:中南大學出版社,2011.

[6] 張潤身,代淑娟,胡志剛,等.某微細粒嵌布金礦石浮選試驗研究[J].金屬礦山,2010,39(2):76-79.

[7] 劉旭,王化軍,王延兵,等.西藏弄如日金礦浮選試驗研究[J].金屬礦山,2009,39(9):89-91.

[8] 張成強,李洪潮,張紅新,等.某低品位原生金礦選礦試驗研究[J].中國礦業,2010,19(11):89-91.

[9] 杜飛飛,楊志軍,郭存豐.某金礦浮選試驗研究[J].現代礦業,2012,28(1):29-33.

[10] 李艷軍.山東某金礦石浮選試驗[J].金屬礦山,2013,42(7):91-92.