某含碳金礦選礦試驗(yàn)研究及工業(yè)實(shí)踐

摘要：針對某含碳金礦進(jìn)行了深入的工藝礦物學(xué)分析，揭示了影響選礦效率的關(guān)鍵因素。通過選礦試驗(yàn)，成功降低了磨礦細(xì)度，并選擇了一種高效的碳抑制劑，有效解決了有機(jī)碳對金浮選過程的干擾問題。在原礦金品位1.84 g/t的條件下，通過實(shí)驗(yàn)室全流程閉路試驗(yàn)，獲得了金精礦金品位37.81 g/t、金回收率91.20 %的優(yōu)異指標(biāo)。基于小型試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)一步進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)，對磨礦細(xì)度、藥劑制度等工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。試驗(yàn)結(jié)果表明：生產(chǎn)指標(biāo)顯著提升，金精礦金加權(quán)平均品位從24.31 g/t提高至40.25 g/t，金加權(quán)平均回收率從88.02 %提高至91.42 %。此外，磨礦細(xì)度的降低顯著減少了生產(chǎn)成本。

關(guān)鍵詞：含碳金礦；有機(jī)碳；細(xì)度；抑制劑；生產(chǎn)成本；工業(yè)實(shí)踐

[中圖分類號：TD953 文章編號：1001-1277（2025）02-0034-06 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A doi：10.11792/hj20250206 ]

引言

金作為一種珍貴的金屬元素，不僅具備貨幣屬性，而且在農(nóng)業(yè)、高新技術(shù)材料、航空航天、信息技術(shù)、新能源及新興工業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域中扮演著關(guān)鍵的角色［1］。長期以來，研究人員致力于金礦的高效回收技術(shù)研究，其中，針對含有機(jī)碳難處理金礦的高效浮選技術(shù)研究尤為引人注目［2］。

本研究涉及的金礦床屬中—低溫?zé)嵋盒偷V床，其礦體中存在脈石礦物夾層，該夾層富含有機(jī)碳和黏土礦物。由于礦體厚度較小，在采礦過程中不可避免地會(huì)有有機(jī)碳等脈石礦物混入礦石。該礦石中的金主要以自然金形態(tài)存在［3］，其粒度分布極為微細(xì)，主要載金礦物為黃鐵礦［4］，而少量的金則被包裹于黃銅礦中。由于有機(jī)碳等易于浮選和泥化的脈石礦物干擾［5］，選礦廠的浮選流程表現(xiàn)出不穩(wěn)定性，頻繁出現(xiàn)淤槽現(xiàn)象和尾礦品位偏高的問題，導(dǎo)致生產(chǎn)指標(biāo)長期不理想［6］。針對該礦石特性，本研究通過工藝礦物學(xué)分析，揭示了影響選礦效率的關(guān)鍵因素［7］。在選礦試驗(yàn)中，重點(diǎn)從磨礦細(xì)度、高效碳抑制劑的選擇、現(xiàn)有選礦藥劑用量的優(yōu)化等關(guān)鍵方面入手，通過實(shí)驗(yàn)室全流程閉路試驗(yàn)，取得了優(yōu)異的指標(biāo)［8-9］，并將這些科研成果成功應(yīng)用于工業(yè)實(shí)踐，顯著提升了生產(chǎn)指標(biāo)。

1礦石性質(zhì)

1.1化學(xué)成分及金物相

對原礦進(jìn)行化學(xué)成分分析和金物相分析，為后續(xù)選礦研究提供化學(xué)分析基礎(chǔ)。原礦化學(xué)成分分析結(jié)果見表1，金物相分析結(jié)果見表2。

由表1、表2可知：礦石中可回收的主要元素為金，其品位達(dá)1.84 g/t。金主要以硫化物礦物包裹金的形式存在其中，載金硫化物礦物以黃鐵礦為主，黃銅礦中亦包裹少量金。在選礦過程中，主要回收載金礦物黃鐵礦、黃銅礦，以及少量單體金，適宜采用浮選法進(jìn)行回收。該礦石中TOC（總有機(jī)碳）含量較高，對金的浮選產(chǎn)生不利影響。生產(chǎn)過程中，浮選精礦中夾雜有機(jī)碳現(xiàn)象較為嚴(yán)重，有機(jī)碳在中礦不斷累積，導(dǎo)致淤槽現(xiàn)象頻繁發(fā)生，使得浮選流程穩(wěn)定性較差，生產(chǎn)指標(biāo)有待提高［10-13］。

1.2礦物組成

采用MLA礦物自動(dòng)分析儀，對原礦中的礦物組成進(jìn)行測定，結(jié)果見表3。

由表3可知：礦石中脈石礦物相對含量較高，其中，白/絹云母相對含量24.68 %、白云石/鐵白云石相對含量7.12 %、有機(jī)碳相對含量1.27 %。在浮選過程中，脈石礦物如有機(jī)碳、白/絹云母、白云石/鐵白云石、方解石、高嶺石、綠泥石等對浮選效果產(chǎn)生顯著影響。這些礦物在磨礦階段易發(fā)生泥化現(xiàn)象，泥化后的礦物顆粒通過異相凝聚或覆蓋作用干擾載金礦物的浮選過程，從而降低浮選回收率。有機(jī)碳等泥質(zhì)脈石礦物對金浮選的干擾是制約該金礦高效浮選回收的主要難題［14］。

2選礦試驗(yàn)研究

2.1磨礦細(xì)度

磨礦作業(yè)是為后續(xù)浮選過程提供原料的重要環(huán)節(jié)。適宜的磨礦細(xì)度不僅能夠確保目的礦物有效單體解離，而且能滿足浮選設(shè)備的進(jìn)料要求，對提升后續(xù)浮選作業(yè)的效率具有決定性作用，是影響金回收率的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)之一。因此，在碳酸鈉用量500 g/t，硫酸銅用量200 g/t，2號油用量30 g/t，丁基黃藥+丁銨黑藥用量100 g/t+10 g/t條件下開展磨礦細(xì)度試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

由圖2可知：隨著磨礦細(xì)度的增加，粗精礦中金品位呈先上升后下降的趨勢，金回收率也呈相似的波動(dòng)模式。當(dāng)磨礦細(xì)度-0.074 mm占比達(dá)到60 %時(shí)，可以觀察到載金礦物黃鐵礦達(dá)到較為理想的單體解離狀態(tài)。然而，當(dāng)磨礦細(xì)度進(jìn)一步提升至-0.074 mm占比70 %，原礦中所含有機(jī)碳及泥質(zhì)脈石礦物因磨礦作用產(chǎn)生大量次生泥，干擾了黃鐵礦的有效浮選，導(dǎo)致金回收率下降。當(dāng)磨礦細(xì)度較細(xì)時(shí)，有機(jī)碳和泥質(zhì)脈石礦物的上浮量增加，浮選泡沫的金屬光澤減弱，粗精礦產(chǎn)率上升，品位則相應(yīng)降低［15］。綜合考慮試驗(yàn)指標(biāo)，適宜的磨礦細(xì)度為-0.074 mm占比60 %。

為進(jìn)一步驗(yàn)證磨礦細(xì)度-0.074 mm占比60 %的適宜性，利用MLA礦物自動(dòng)分析儀對主要載金礦物黃鐵礦和黃銅礦進(jìn)行了單體解離度測定，結(jié)果見表4。

由表4可知：當(dāng)磨礦細(xì)度達(dá)到-0.074 mm占比60 % 時(shí)，黃鐵礦單體解離度為85.64 %，黃銅礦單體解離度為81.11 %。主要載金礦物已實(shí)現(xiàn)有效解離，表明該磨礦細(xì)度適宜于金的高效浮選回收。

2.2藥劑制度

浮選技術(shù)主要依賴于選礦藥劑的選擇性作用，通過使目的礦物與脈石礦物表面產(chǎn)生疏水性差異，實(shí)現(xiàn)礦物分離。在此過程中，載金礦物顆粒會(huì)附著于氣泡上，并在礦漿表面富集，形成泡沫產(chǎn)品，即金精礦；而脈石礦物顆粒則不與氣泡發(fā)生作用，從而保留在礦漿中，形成浮選尾礦［16-17］。針對該含碳金礦的浮選藥劑制度確定，關(guān)鍵在于2個(gè)方面：①高效碳抑制劑的研發(fā)；②現(xiàn)場適宜藥劑用量的精確控制。

2.2.1捕收劑種類及用量

1）捕收劑種類。在磨礦細(xì)度-0.074 mm占比60 %，碳酸鈉用量500 g/t，硫酸銅用量200 g/t，2號油用量30 g/t，丁銨黑藥（用量10 g/t）與其他捕收劑（用量100 g/t）配合使用條件下，進(jìn)行捕收劑種類試驗(yàn)。試驗(yàn)流程見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見圖3。

由圖3和浮選試驗(yàn)泡沫現(xiàn)象可知：丁基黃藥在浮選過程中對金的捕收效果較好，能夠顯著提升粗精礦中金品位和金回收率；異戊基黃藥對金展現(xiàn)出較強(qiáng)的捕收能力，但存在脈石礦物夾帶問題；MB黃藥與B95在金的選擇性方面表現(xiàn)優(yōu)異，粗精礦中金品位較高，但金回收率相對較低；B51起泡性較強(qiáng)，浮選泡沫層較厚，導(dǎo)致粗精礦產(chǎn)率增加，但金品位較低，金回收率亦不及丁基黃藥；Y89作為捕收劑時(shí)，其粗精礦中金回收率和金品位均低于丁基黃藥。綜合考慮，最終選定丁基黃藥+丁銨黑藥作為捕收劑。

2）捕收劑用量。在磨礦細(xì)度-0.074 mm占比60 %，碳酸鈉用量500 g/t，硫酸銅用量200 g/t，2號油用量30 g/t，捕收劑選用丁基黃藥+丁銨黑藥條件下，進(jìn)行捕收劑用量試驗(yàn)。試驗(yàn)流程見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

由圖4可知：丁基黃藥用量為100 g/t時(shí)，隨著丁銨黑藥用量的增加，粗精礦中金回收率變化較小，而金品位則逐步下降，因此確定丁銨黑藥的最佳用量為10 g/t；當(dāng)丁銨黑藥用量為10 g/t時(shí)，在丁基黃藥用量達(dá)到50 g/t后，粗精礦中金品位及金回收率趨于穩(wěn)定狀態(tài)，故選定丁基黃藥的最佳用量為50 g/t。綜合考量產(chǎn)率、金品位和金回收率之間的相互作用，最終確定丁基黃藥+丁銨黑藥用量為50 g/t+10 g/t。

2.2.2抑制劑種類及用量

在該含碳金礦中，有機(jī)碳等脈石礦物含量較高，嚴(yán)重干擾了目的礦物的浮選回收［9］。在原選礦工藝中，由于未添加針對性的抑制劑，未能有效抑制有機(jī)碳等脈石礦物，影響了金的高效回收。因此，應(yīng)用具有強(qiáng)抑制能力和良好選擇性的有機(jī)碳等脈石礦物抑制劑，是穩(wěn)定浮選流程、提高金品位和回收率的關(guān)鍵。在磨礦細(xì)度-0.074 mm占比60 %，碳酸鈉用量500 g/t，硫酸銅用量200 g/t，2號油用量30 g/t，丁基黃藥+丁銨黑藥用量50 g/t+10 g/t條件下，進(jìn)行抑制劑種類及用量試驗(yàn)。試驗(yàn)流程見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見圖5。

由圖5和浮選試驗(yàn)泡沫現(xiàn)象可知：不添加抑制劑，浮選泡沫中能明顯看到有機(jī)碳，黃鐵礦浮游速度較慢；添加水玻璃、XJ-11、XJ-12等抑制劑后，能夠有效抑制有機(jī)碳及泥質(zhì)脈石礦物的浮選，進(jìn)而提升粗精礦金品位。其中，水玻璃與XJ-12的組合抑制效果更為顯著，實(shí)現(xiàn)了對有機(jī)碳及泥質(zhì)脈石礦物的有效抑制，使得浮選泡沫的金屬光澤增強(qiáng)，金屬上浮速率顯著提升，同時(shí)減少了浮選泡沫中有機(jī)碳的夾帶。基于此，最終選定水玻璃與XJ-12作為組合抑制劑，其用量分別為500 g/t和250 g/t。

2.2.3起泡劑種類及用量

對于含泥量較大的礦石，起泡劑的選擇對浮選泡沫也有較大的影響。在磨礦細(xì)度-0.074 mm占比60 %，碳酸鈉用量500 g/t，硫酸銅用量200 g/t，水玻璃+XJ-12用量500 g/t+250 g/t，丁基黃藥+丁銨黑藥用量50 g/t+10 g/t條件下，進(jìn)行起泡劑種類及用量試驗(yàn)。試驗(yàn)流程見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見圖6。

由圖6可知：Q30、BK205、MIBC及RB-3均能顯著降低礦泥夾帶現(xiàn)象，進(jìn)而提升粗精礦金品位。綜合考量后，決定選用目前選礦廠正在使用的RB-3作為起泡劑，用量為20 g/t。

2.3全流程閉路試驗(yàn)

在上述條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用一次粗選、三次掃選、三次精選，進(jìn)行全流程閉路試驗(yàn)研究。試驗(yàn)流程見圖7，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

由表5可知：全流程閉路試驗(yàn)可獲得金品位為37.81 g/t、金回收率為91.20 %的金精礦。結(jié)合現(xiàn)場浮選情況可以觀察到，在全流程閉路試驗(yàn)過程中，金屬上浮速率快，粗選階段金屬光澤顯著。整個(gè)閉路試驗(yàn)的浮選過程表現(xiàn)平穩(wěn)，選礦指標(biāo)優(yōu)異，為工業(yè)生產(chǎn)提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支持和試驗(yàn)基礎(chǔ)。

3工業(yè)試驗(yàn)及應(yīng)用

基于前期實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)的研究成果，本研究實(shí)施了日處理量2 000 t 原礦的工業(yè)試驗(yàn)，旨在將科研成果轉(zhuǎn)化為工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐，進(jìn)而提升選礦指標(biāo)。

3.1礦樣化學(xué)成分

根據(jù)采礦生產(chǎn)計(jì)劃，對井下開采的礦石進(jìn)行配礦作業(yè)，以備40 000 t礦石用于工業(yè)試驗(yàn)。完成配礦作業(yè)后，對礦石進(jìn)行分點(diǎn)采樣，并將礦樣送至化驗(yàn)室進(jìn)行化驗(yàn)分析。工業(yè)試驗(yàn)礦樣化學(xué)成分分析結(jié)果見表6。

3.2應(yīng)用效果

磨礦細(xì)度由原生產(chǎn)-0.074 mm占比68 %降低至-0.074 mm占比60 %；將抑制劑更換為水玻璃+XJ-12，實(shí)現(xiàn)有機(jī)碳及泥質(zhì)脈石礦物的高效抑制；結(jié)合小型試驗(yàn)結(jié)果，對現(xiàn)場藥劑用量進(jìn)行調(diào)整。

在工業(yè)試驗(yàn)階段，通過將抑制劑更替為水玻璃與XJ-12的組合，實(shí)現(xiàn)了對有機(jī)碳等脈石礦物的有效抑制。該變化使得泡沫黏度降低，同時(shí)黃鐵礦、黃銅礦等載金礦物在泡沫層中的富集程度顯著提升。浮選泡沫現(xiàn)象的改變最初給現(xiàn)場操作工人帶來了操作上的困難。然而，經(jīng)過一段時(shí)間的調(diào)整與優(yōu)化，現(xiàn)場操作人員逐漸熟悉了藥劑用量、泡沫特性與選礦指標(biāo)之間的相互關(guān)系。隨之，金精礦金品位與金回收率均得到了逐步提升，最終得到了優(yōu)異的選礦效果。

在為期7個(gè)月的工業(yè)試驗(yàn)及其后續(xù)跟蹤過程中，首月作為調(diào)試階段，主要任務(wù)包括降低磨礦細(xì)度和調(diào)整藥劑制度。經(jīng)過1個(gè)月的調(diào)整，工業(yè)生產(chǎn)流程及各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。隨后，將該階段的生產(chǎn)指標(biāo)與前一年度的工業(yè)指標(biāo)進(jìn)行對比分析，結(jié)果見表7。

由表7可知：相較于優(yōu)化前，在原礦金品位下降、TOC含量上升的情況下，金精礦中金品位及金回收率均實(shí)現(xiàn)了顯著提升。具體而言，金精礦中金加權(quán)平均品位從24.31 g/t增加至40.25 g/t，而金加權(quán)平均回收率則從88.02 %增長至91.42 %。此外，磨礦細(xì)度的降低有效緩解了泥化現(xiàn)象的發(fā)生，并顯著減少了生產(chǎn)成本。

4結(jié)論

1）某含碳金礦金品位1.84 g/t，主要載金礦物包括黃鐵礦和黃銅礦，同時(shí)礦石中存在有機(jī)碳、白/絹云母、白云石/鐵白云石、方解石、高嶺石、綠泥石等脈石礦物。

2）針對礦石特性，開展了系統(tǒng)的選礦試驗(yàn)研究。通過降低磨礦細(xì)度有效解決了有機(jī)碳和泥質(zhì)脈石礦物對金浮選的干擾問題。在全流程閉路試驗(yàn)研究中，獲得了金品位37.81 g/t、金回收率91.20 %的金精礦指標(biāo)。

3）工業(yè)試驗(yàn)將磨礦細(xì)度從原生產(chǎn)的-0.074 mm占比68 %調(diào)整為-0.074 mm占比60 %，并采用水玻璃+XJ-12作為抑制劑。優(yōu)化后，金精礦中金加權(quán)平均品位從24.31 g/t提升至40.25 g/t，金加權(quán)平均回收率從88.02 %提高至91.42 %。此外，磨礦細(xì)度的降低顯著減少了生產(chǎn)成本。

［參考文獻(xiàn)］

［1］張紅新，李洪潮，郭珍旭.利用組合抑制劑提高高硫低品位金礦浮選精礦品位的研究［J］.礦業(yè)研究與開發(fā)，2015，35（1）：43-46.

［2］劉振輝，謝建宏，張崇輝.陜西某金礦選礦試驗(yàn)研究［J］.礦業(yè)研究與開發(fā)，2012，32（3）：55-57，88.

［3］張紅梅，楊金林.某難選金礦石浮選工藝試驗(yàn)研究［J］.黃金，2006，27（5）：39-41.

［4］龔明輝，高起方，尹福興，等.老撾某金礦選礦工藝試驗(yàn)研究［J］.黃金，2019，40（1）：54-58.

［5］王勇，祁忠旭，李杰，等.提高哈圖含泥難選金礦金回收率選礦試驗(yàn)研究［J］.礦業(yè)研究與開發(fā)，2021，41（10）：121-126.

［6］張曉民，李恒，李越，等.碳質(zhì)物對高含碳金礦浮選影響的試驗(yàn)研究［J］.有色金屬工程，2020，10（2）：74-81.

［7］劉金亭.丹東鳳銀金礦浮選試驗(yàn)研究［D］.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)，2016.

［8］庫建剛，王安理，蔡圣鋒，等.靈寶石英脈金礦石的浮選試驗(yàn)研究［J］.礦業(yè)研究與開發(fā)，2009，29（2）：49-51，75.

［9］李杰，王龍，祁忠旭，等.新疆某圍巖蝕變型含泥金礦選礦試驗(yàn)［J］.有色金屬工程，2023，13（8）：94-101.

［10］康健，姚澤鈺，胡良訓(xùn)，等.湖北某低品位含碳質(zhì)金礦堿性加壓預(yù)氧化—氰化浸出試驗(yàn)研究［J］.黃金，2024，45（6）：37-40.

［11］張磊，郭學(xué)益，田慶華，等.難處理金礦預(yù)處理方法研究進(jìn)展及工業(yè)應(yīng)用［J］.黃金，2021，42（6）：60-68．

［12］蔡創(chuàng)開.黔西南某碳質(zhì)含砷金礦提金工藝試驗(yàn)研究［J］.黃金科學(xué)技術(shù)，2014，22（4）：124-128.

［13］簡永軍，陳玉明，彭曉，等.某含碳高砷微細(xì)粒金礦提金工藝研究［J］.黃金，2016，37（10）：67-70.

［14］喬江暉，宋翔宇，李翠芬，等.某碳質(zhì)氧化金礦礦石性質(zhì)及可選性試驗(yàn)研究［J］.礦冶工程，2010，30（5）：49-51.

［15］許曉陽，熊明，蔡創(chuàng)開，等.某碳質(zhì)金礦石加壓預(yù)氧化—氰化工藝研究［J］.黃金，2017，38（11）：50-53，67.

［16］郭平.難處理金礦超聲強(qiáng)化預(yù)處理研究［D］.昆明：昆明理工大學(xué)，2020.

［17］陳勃偉，蔡镠璐，周成英，等.某含砷含碳微細(xì)粒難處理金精礦預(yù)氧化—氰化提金工藝研究［J］.稀有金屬，2018，42（12）：1 339-1 344.

Experimental study on the beneficiation of a carbonaceous gold ore and its industrial practice

Sun Dayong1，2， Li Jie1， Qi Zhongxu1，2， Zhu Zhiwei1， Xu Shihong2， Ma Pengcheng3

（1. Changsha Institute of Mining Research Co.， Ltd.;

2. School of Minerals Processing and Bioengineering， Central South University;

3. Shandong Zhaojin Technology Co.， Ltd.）

Abstract：An in?depth process mineralogical analysis of a carbonaceous gold ore was conducted， identifying key factors affecting beneficiation efficiency. With the beneficiation tests， the grinding fineness was successfully reduced， and an efficient carbon inhibitor was selected， effectively mitigating the interference of organic carbon in the gold flotation process. Under the condition of a raw ore gold grade of 1.84 g/t， the whole?process closed?circuit test achieved outstanding indices with a gold concentrate grade of 37.81 g/t and a gold recovery rate of 91.20 %. Based on the small?scale test results， industrial?scale trials were conducted to optimize process parameters， including grinding fineness and reagent regime. The test results demonstrated significant improvements in production indices， with the weighted average gold grade in the concentrate increasing from 24.31 g/t to 40.25 g/t and the weighted" average gold recovery rate rising from 88.02 % to 91.42 %. Moreover， the reduction in grinding fineness substantially lowered production costs.

Keywords：carbonaceous gold ore; organic carbon; fineness; inhibitor; production cost; industrial practice

基金項(xiàng)目：“十四五”國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2022YFC2905103）

作者簡介：孫大勇（1989—），男，高級工程師，碩士，從事選礦和環(huán)保新技術(shù)、新工藝研究工作；E?mail：2418361338@qq.com