金渠礦石浮選柱半工業試驗

焦瑞琦　楊虎偉　張建龍

(河南金渠黃金股份有限公司)

河南金渠黃金股份有限公司選礦生產礦石屬于典型的小秦嶺金礦石特性，采用尼爾森重選+浮選工藝流程，金回收率穩定在90.5%左右。2010年何琦等將旋流-靜態微泡浮選柱應用于金渠礦石原礦和尾礦的浮選試驗研究；試驗結果表明，與常規浮選在試驗條件基本相同的情況下進行對比，應用該設備可以獲得較好的選礦指標，采用1粗1精1掃流程即可達到浮選目標，簡化了流程，效益提高顯著[1-2]。

金渠礦石礦脈較多，性質復雜，且隨著開采深度的延伸，資源貧、細、雜和泥化現象給其富集回收帶來較大困難，用單一選礦方法很難獲得較為理想的技術指標。為提高選礦廠資源綜合利用率，針對選礦廠金精礦品位偏低、浮選流程能耗高的問題，金渠公司同中國礦業大學合作進一步開展浮選柱的半工業試驗研究，通過構建以柱式設備為主體的細粒選礦過程，獲得了滿意的試驗指標，為現場工藝及裝備優化提供了可靠的技術依據。

1　礦石性質

金渠礦區位于小秦嶺分水嶺北側，以充填為主的中溫熱液型礦床，礦石工藝類型為少-中硫化物石英脈型含金礦石。金屬硫化物礦物以黃鐵礦為主，次為黃銅礦、斑銅礦、輝銅礦、銅藍、方鉛礦，少量的閃鋅礦以及微量的輝鉬礦。金屬氧化物為磁鐵礦、赤鐵礦和褐鐵礦。貴金屬礦物主要為自然金、含少量銀金礦、微量碲金銀礦、碲銀礦和碲鉍金銀礦。脈石礦物主要為石英，少量長石、絹云母、綠泥石、碳酸鹽等。有價元素主要是金，作為金主要載體的黃鐵礦，多呈自形晶、半自形晶不均勻地分布在礦石中，金礦物多以包裹金、粒間金和裂隙金3種形式存在，其中粒間金占近一半。

金渠礦石工藝礦物特性：①金礦物的組成以中粒金為主，次為細粒金和微粒金，少量粗粒金和巨粒金，表明選礦工藝必須采用重選作業，提前回收粗粒金礦物。②金渠礦石含有數量不等的碲鉍金銀化合物，且金隨著碲、鉍含量增加相對富集，碲鉍化物性脆，磨礦過程中極易泥化[3]，這也是礦石細粒級品位較高的主要原因。③不考慮化學方法提取金，重選—浮選依然是金渠礦石選礦適宜的工藝流程。

2　生產現狀和前期選礦試驗研究概況

2.1　生產流程

金渠選礦一車間生產規模1 000 t/d，破碎段和磨礦系統均采用兩段一閉路流程，其中一段為磨礦與螺旋分級機組成兩個平行的閉路循環，二段磨礦出口安裝尼爾森重選對粗粒金進行重選回收，二段磨礦與旋流器形成閉路。浮選作業分兩個系列，均采用1粗2精2掃流程，兩個系列的尾礦合并進行尾礦再選以降低最終尾礦品位，提高精礦回收率。尼爾森重精砂與浮選精礦混合脫水后外銷冶煉廠。選廠浮選設備為XCF-BSK型系列浮選機，槽體有效容積均為4 m3，聯合機組XCF型用作吸入槽，BSK型為直流槽，浮選機總數28臺。浮選車間工藝流程見圖1。

2.2　生產實際情況

現生產工藝近3 a技術指標見表1。浮選柱試驗期間各坑口礦石生產指標見表2。

表1　選礦廠近3 a生產技術指標

注：表中數據來源于金渠公司金屬平衡報表。

圖1　金渠選礦浮選車間工藝流程

坑口名稱原礦金品位/(g/t)混合精礦金品位/(g/t)金富集比尾礦金品位/(g/t)金回收率/%12503.2745.8714.030.3689.779502.3933.2313.900.2689.7114032.9251.7417.720.3787.8610604.0549.9712.340.4090.83

注：表中數據來源于車間生產日報表。

由表1、表2可知，950坑口礦石金精礦品位明顯偏低，除原礦金品位較低影響外，可能與其采礦中段位置較低(830 m)礦石性質發生變化有關；各坑口礦石生產指標中金富集比偏高，但金屬平衡綜合指標的金富集比低于14，反映出金渠金精礦品位相比較低，現工藝條件下金回收率不理想。

2.3　前期選礦試驗研究及尼爾森重選生產指標

2.3.11403、1060坑口浮選原礦和尾礦指標

1403、1060坑口浮選原礦和尾礦篩析結果見表3。

由表3可知，金在細粒級富集，是典型的粒級偏析現象；在適于常規浮選工藝細度粒級(0.063～0.125 mm)浮選尾礦品位相對較低，金回收率較為理想；+0.125 mm粒級浮選原礦品位不足1 g/t，須通過提高磨礦細度保證選礦效果；-0.045 mm粒級金因原礦品位較高(1403坑口4.85 g/t,1060坑口5.29 g/t)，回收率雖然較高，但尾礦流失品位遠高于其他粒級，強化這一粒級段的回收是選礦試驗研究的重點。

2.3.2金渠公司某坑口原礦工藝礦物性質分析

隨著礦山開采標高向下延伸，某坑口礦石進行炭漿法生產時，氰化指標出現異常波動，金回收率平均下降3個百分點。進行原礦多元素分析、金碳物相分析、氰原粒度篩析，分析結果分別見表4～表7。

表3　1403、1060坑口浮選原礦和尾礦粒度篩析結果

表4　原礦化學多元素分析結果　%

注：Au、Ag含量單位為g/t。

表5　金物相分析結果　%

表6　碳物相分析結果 %

表7　氰化原礦粒度篩析結果

由表7可知，金在細粒級富集特性明顯。-0.019 mm粒級金分布率占43.62%，是影響金浸出率的主要因素。

2.3.3尼爾森重選用作一段磨礦循環的實際生產指標

2003年金渠公司利用球磨機和分級機間的高差，在球磨機排礦端安裝固定格篩作為尼爾森選礦機預篩分，成功在磨礦回路中回收浮選作業無法正常選別的粗粒金、銀[4]，金總回收率達91.50%，比現生產工藝金回收率高出近1個百分點。2012年5—9月選礦指標見表8。

表8　2012年5—9月份生產選礦指標統計結果

注:指標來源于金渠金屬平衡報表；重選回收率是尼爾森精礦經搖床2次精選后的重精砂，金品位為10%～15%，考慮搖床中礦部分(混入浮選金精礦)，尼爾森金回收率在30%以上。

3　浮選柱半工業試驗

浮選是分選細粒及微細粒礦物最有效的方法之一，根據金渠礦石金嵌布粒度特點，需要將其細磨才能保證含金礦物的充分解離；另一方面，原礦中細泥含量也日趨增多，污化了浮選作業條件，精礦品位降低明顯。浮選柱作為一種深槽型壓氣式浮選機，平靜的礦漿液相能使選擇性捕收劑達到更有效應用而適于微細粒金的分選，其構造簡單易自動化、低能高效、選礦富集比大等特點是金渠選礦廠優化浮選工藝的理想選擇。在2010年旋流-靜態微泡浮選柱試驗室試驗的基礎上，分坑口開展半工業試驗研究，以期達到提高精礦質量和金回收率的雙重效果。

3.1　浮選柱半工業試驗系統

試驗以旋流—靜態微泡浮選柱為主要設備，包括調漿系統、柱分選系統和液位自動控制系統。主要設備明細見表9，半工業試驗設備形象聯系見圖2。

試驗從浮選一系列攪拌桶獲取原礦，礦漿通過給料泵進入粗選攪拌桶，通過流量閥控制入料量。給入粗選攪拌桶的礦漿經加藥由攪拌桶調漿后流至給料泵內，由給料泵壓力給入粗選浮選柱，粗選泡沫(粗精礦)自流入精選給料泵，精選尾礦作為中礦返回粗選給料泵，精選泡沫為最終精礦。粗選尾礦自流進入掃選給料泵，掃選精礦自流進入粗選給料泵，掃選尾礦做為最終尾礦排出，完成1粗1精1掃浮選作業。

表9　浮選柱半工業試驗主要設備明細表

圖2　半工業試驗設備形象聯系(數字釋義見表9)

3.2　浮選柱半工業試驗

3.2.1條件試驗

以1粗1精1掃為初步試驗流程，通過條件試驗確定：處理礦量0.4 t/h，循環泵壓力0.25 MPa，粗選捕收劑異戊基黃藥補加40～60 g/t、11#油30 g/t，生產藥劑攪拌槽已添加異戊基黃藥和11#油作為粗選作業使用。

條件試驗在試驗條件變更后，據情況穩定2～4 h后取樣，每0.5 h取樣1次，樣品集中合并制樣化驗；連選試驗每1 h取樣1次，8 h樣品合在一起作為一批樣，同時取浮選機工業生產樣作比較。

3.2.2連選試驗

按條件試驗初步結果將礦石分為兩類。一是950坑口礦石，金回收率提升明顯；二是1250、1403和1060坑口礦石，金精礦品位提升明顯，金回收率與主生產現場相當。

3.2.2.1950坑口礦石試驗

(1)試驗工藝流程及藥劑用量見圖3。

圖3　950坑口試驗工藝流程

(2)基礎指標：生產磨礦細度-0.074 mm 60%～65%，浮選機泡沫金品位為20.16 g/t，生產混合精礦金品位為33.23 g/t(陶瓷過濾機取樣)，尼爾森重砂金品位為683.00 g/t，浮選原礦金品位為1.26 g/t。

(3)950坑口試驗指標與生產指標對比見表10。

表10　950坑口礦石生產與試驗技術指標對比

注:生產金精礦為混合金精礦；富集比1為相對原礦品位；富集比2為相對浮選原礦品位。

由表10可知，浮選柱富集比為24.51，比同等條件浮選機的16.00提高了53.18個百分點；浮選柱試驗金總回收率為94.49%相比生產指標89.71%高出4.78個百分點，效果顯著。

(4)現場生產重精砂、浮選精礦與混合金精礦比較，三者比較情況見表11。

表11　生產重精砂、浮選金精礦與混合金精礦對比 　g/t

由表11可知，混合精礦與浮選精礦金品位相差13.07 g/t，理論混合精礦與混合精礦金品位相差8.19 g/t；金渠公司將性質相差較大的這兩種產品混合在一起銷售，既不科學也不合理，粗顆粒金在生產流程中易出現局部富集積存，且影響產品銷售收入。

3.2.2.21250、1403和1060坑口礦石試驗

在950坑口試驗的基礎上，開展其他3個坑口礦石的條件試驗和連選試驗。浮選柱試驗流程以1粗1精1掃為主。

(1)1250、1403和1060坑口礦石浮選柱半工業試驗和生產試驗對比結果見表12。

表12　3個坑口浮選柱半工業試驗與生產試驗指標對比

由表12可知，①3個坑口浮選柱半工業試驗的金回收率均低于生產試驗金回收率，原因是未考慮重選作業影響，浮選柱半工業試驗為作業回收率，生產試驗為車間金綜合回收率，表10中試驗尾礦品位與生產尾礦品位接近，說明試驗和生產金回收率基本相當；②在生產精礦混合有重精砂的情況下，3個坑口的試驗單一浮選金品位比生產精礦金品位分別提高了68.65、55.51和71.98個百分點，說明浮選柱半工業試驗富集效果相當理想；③生產原礦金品位與試驗浮選原礦金品位相差幅度遠小于950坑口的差距，主要原因是尼爾森重選在試驗期間工作不正常引起。

(2)1060坑口礦石連選試驗結果分析。對1060坑口礦石原礦、精礦和尾礦進行篩析，與生產相關數據進行對比，對比結果見表13。

由表13可知，①原礦中+74 μm粒級含量為40.67%，金分布率僅為12.00%，可見在磨礦過程中發生了較為明顯選擇性磨礦偏析現象，有用礦物向細粒級集中。-38 μm粒級的含量為39.71%，金分布率高達71.97%，這部分細粒級有用礦物的回收是關鍵所在。②+74 μm粒級試驗精礦和生產精礦金品位相同，金回收率生產指標優于試驗指標；-74+38 μm粒級試驗精礦金品位相比生產有一定提升，金回收率接近；-38 μm粒級試驗金回收率和精礦金品位體現了生產指標無可比擬的優勢；建議生產使用“柱機聯合”工藝。③試驗磨礦細度-0.074 mm粒級含量不到60%，而-38 μm粒級含量已近40%；建議進行階段磨礦、階段浮選工藝試驗。④1060坑口-38μm粒級試驗精礦金回收率相比生產指標較高，但在-38 μm粒級的流失依然是尾礦品位“跑高”的主要原因。可考慮將泥砂分選并對礦泥進行針對性回收[5]。⑤-38 μm粒級浮選精礦金品位高達89.11 g/t，考慮可通過增加精礦產率降低這一粒級精礦品位的方法進一步提高金回收率。⑥1060等3個坑口礦石重選回收從原礦品位和浮選原礦品位差值看不太理想，造成浮選壓力增大，這也是金綜合回收率不高的一個重要因素。

表13　1060坑口礦石產品篩析對比結果

(3)1250坑口礦石重砂分離試驗。金渠礦石性質礦物粒度組成特性顯示，粗、中粒金占有相當比例，金具有較大密度的天然特性，無論采用何種選礦工藝，都必須有重選作業的參與[6]。車間用CD30尼爾森，調整設備必要的工藝技術參數穩定2 d后，分5、10、15、20 min 4個富集時間進行尼爾森重砂接取試驗，試驗結果見表14。當班生產日指標：原礦品位4.22 g/t，處理礦量326 t，混合精礦品位53.21 g/t，混合精礦量22.72 t。

由表14可知，①尼爾森重選置于二段磨機出口，磨機產物不是“全通過”情況下，重選回收率穩定在40%左右，說明1250坑口礦石適于重選法回收；②富集時間延長和重砂品位呈正比關系，可根據需要調整富集時間，滿足對重砂品位的要求；③強化

表14　1250坑口礦石尼爾森重砂產品分離試驗結果

重選作業，實現“快金快拿”，減輕浮選壓力，以提高金渠礦石金的綜合回收率。

3.3　950坑口礦石生產浮選原礦、尾礦篩析檢驗

浮選柱半工業試驗因時間原因沒有對950坑口礦石尾礦粒度組成檢驗分析，金渠選礦試驗室在另一批950坑口礦石生產期間，采樣檢驗分析，研究950坑口礦石浮選柱試驗回收率高于其他坑口礦石的主要原因。磨礦細度-0.074 mm 58%(其中1系列0.074 mm 64.95%、2系列0.074 mm 54.54%)。車間綜合指標見表15，1系列、2系列浮選原礦和尾礦粒度組成見表16。

表15　車間生產綜合指標

由表15、表16可知，950坑口礦石重選金回收率只有27.60%，但其細粒級偏析現象不明顯，-0.074 mm粒級浮選后尾礦均低于平均尾礦金品位，這是其有別于1250等坑口礦石的主要特點；增加磨礦細度是提高金回收率的有效途徑。

3.4　半工業試驗結果

(1)浮選柱針對細粒金回收有獨特優勢，必須與重選配合使用，以防止粗、中粒金在尾礦流失影響金回收率。

(2)950坑口礦石非常適于用浮選柱回收，金回收率可提高4.78個百分點，效果明顯。

(3)對1250、1403和1060 3個坑礦石，細粒級偏析現象明顯，浮選柱提升精礦金品位效果顯著。在金渠礦石浮選時最好配合浮選機使用，建議先開展柱機聯合選礦試驗研究。

表16　950坑口浮選原礦、尾礦粒級篩析結果

4　結　語

(1)重選作業對于小秦嶺礦石性質或后序浮選柱作業是必須的，金渠選礦廠尼爾森選礦設備最理想的位置是一段磨礦，讓磨礦產品“全通過”尼爾森，發揮其高效特性，保證單體粗粒金的充分回收。

(2)浮選柱的金損失在較粗粒級，而浮選機的金損失集中于細粒級。浮選機對微細粒金分選效果差是造成精礦金品位偏低的主要原因，這也是浮選柱的優勢所在。

(3)金渠千噸規模選礦廠，兩個浮選系列浮選機多達28臺，設備效能低，操作難度大。必須通過裝備優化，強化浮選過程，簡化浮選工藝，來獲得更好的技術指標。

[1]印萬忠.黃金選礦技術[M].北京：化學工業出版社，2016.

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