阿爾及利亞某金礦選礦工藝流程對比研究

劉庭忠，吳師金，趙桂洪，黃六老，陳軍

(1.江西省地質調查研究院，國土資源部南昌礦產資源監督檢測中心，江西 南昌330030；2.江西銅業股份有限公司城門山銅礦，江西 九江 332100)

金礦的選礦工藝發展歷史悠久，方法較多，如：重選法、混汞法、浮選礦及氰化法等[1]。混汞法對工作場所及周圍環境造成較大影響，且對人會產生一定的危害[2-3]，已逐漸被淘汰。氰化法提金至今已有100多年的生產實踐，是金礦浸出生產的主要方法，人們仍在不斷對其進行研究[4-5]，尤其是針對環保、低毒或無毒氰化法(非氰化法)的研究已取得較好的成果[6-8]。重選法運用在金礦的選礦中歷史最悠久，從原始的流浪盤、船形盤淘金，到搖床、溜槽回收粗顆粒自然金等，重選法在常規金礦選礦中運用是最廣泛的方法之一。近年隨著尼爾森選礦機在回收細粒自然金的顯著效果，尼爾森重選法在金礦選礦中的研究正方興未艾[9-10]。近年來金礦在選礦聯合工藝方面的探索研究也取得了顯著的成果，劉亮等采用重-浮-浸聯合工藝對江西遂川某金礦進行實驗研究，獲得金總回收率高達99.64%的極佳效果[11]。邱沙等采用尼爾森重選-氰化浸出工藝對蘇丹某金礦進行研究，取得總回收率達到90.18%的顯著效果[12]。阿爾及利亞某金礦作為我國“走出去”和“一帶一路”戰略項目，項目位于環境較脆弱的非洲，因此在眾多黃金選礦方法中尋找一種高效環保的方法是必要的。

1 礦石物質組分研究

1.1 礦石的化學組成

礦石的多元素分析結果見表1。

表1 礦石的多元素分析結果/%Table 1 Multi-element analysis result of the ore

1.2 礦石的礦物組成

礦石的礦物成分較簡單，除自然金外，金屬礦物主要有方鉛礦、黃鐵礦、褐鐵礦，以及少量的黃銅礦、孔雀石、白鉛礦、閃鋅礦、輝銅礦和磷氯鉛礦；非金屬礦物主要有石英、白云母以及少量的鋯石、磷灰石、重晶石、螢石、石榴子石等。

表2 礦石中礦物含量Table 2 Mineral content in ores

1.3 金的嵌布特征

自然金為礦石中金的賦存形式。金和銀呈完全類質同象，電子探針成分分析數據可知，該礦石中自然金含金量為80.90% ～ 82.11%，平均81.41%；含 銀15.65% ～ 16.24%，平 均 含 銀15.96%，見表3。

表3 自然金電子探針分析結果/%Table 3 Results of natural gold electron probe analysis

自然金多以鱗片狀、薄片狀、不規則粒狀、圓粒狀、枝叉狀的形態產出；其嵌布粒度以粒徑大于37 μm的中、大粒自然金為主，其次為粒徑小于37 μm的微粒、細粒金，有少量為粒徑小于2.3 μm的超顯微金；自然金的嵌布形式有三種：a.以包體金出現在黃鐵礦、方鉛礦、黃銅礦等礦物中；b.以粒間金存在于其他礦物粒間；c.以裂隙金存在于礦物裂隙中，其中以裂隙金為主，其次為包體金，少量為粒間金。

礦石中的金主要以暴露連生金（含單體解離金）、銅（鉛、鋅）硫化礦中金形式存在，其次以碳酸鹽中金、褐鐵礦中金形式存在，另有少量石英和硅酸鹽中金、黃鐵礦中金形式存在。礦石金的物相分析結果見表4。

表4 礦石中金的物相分析結果Table 4 Results of phase analysis of gold in the ore

3 選礦實驗研究

為了確定該礦石適宜的選礦工藝流程，根據該礦石以自然金為主要賦存形式且其嵌布粒度以中大粒為主，礦石中暴露連生金（含單體解離金）和硫化礦中金的占有率幾乎均分（分別為45.81%、46.89%）的特點，分別采用重選、浮選、氰化浸出和非氰浸出等選礦工藝流程進行了實驗方案對比研究。

3.1 尼爾森重選實驗

磨礦采用XMQ-（200×90）mm錐形球磨機，重選采用尼爾森（Knelson）離心選礦機，流程見圖1，結果見表5。

表5 實驗結果Table 5 Exploration test results

圖1 尼爾森重選流程Fig.1 Knelson gravity concentration flowchart

3.2 浮選實驗

浮選藥劑為：硫酸銅、丁黃藥、2#油，浮選設備： XFD-63型3 L單槽浮選機，其流程見圖2，結果見表5。

圖2 浮選流程Fig.2 Flotation flow chart

3.3 氰化浸出實驗

氰化浸出藥劑為：氰化鈉、石灰，氰化浸出采用HSJ-2/4/6A型數顯恒溫水浴攪拌器。其流程見圖3，結果見表5。

圖3 氰化浸出流程Fig.3 Cyanidation leaching flow chart

3.4 非氰浸出實驗

非氰浸出實驗是指不使用氰化物為浸出劑的黃金浸出實驗(簡稱非氰浸出)，浸出藥劑為：環保型黃金浸出劑JD-1試劑、石灰，浸出采用HSJ-2/4/6A型數顯恒溫水浴攪拌器。其流程見圖4，結果見表5。

圖4 非氰浸出流程Fig.4 Flow chart of cyanide-free leaching

3.5 尼爾森重選-非氰浸出實驗

通過上述尼爾森重選、浮選、浸出實驗可知，該礦采用單一選礦工藝均能取得較好的選礦指標，尤其是氰化浸出工藝，浸出率接近99%，拋廢(浸渣)品位只有0.08 g/t，而非氰浸出工藝表現也不俗，浸出率為97.98%，拋廢(浸渣)品位為0.16 g/t。尼爾森重選工藝和浮選礦工藝的回收率均在92%以上，但拋廢(尾礦)品位較高，均在0.6 g/t以上。

為了體現金礦早收快收的原則，并期待獲取更理想的選礦指標，對該礦采用尼爾森重選-重選尾礦非氰浸出的聯合流程實驗。即：圖1流程進行到磨礦細度為-0.074 mm 50%，進行尼爾森重選，其尾礦直接進行非氰浸出實驗，實驗結果為：尼爾森重選金精礦品位10748 g/t，回收率90.14%，重選尾礦非氰浸出率88%，占全礦回收率8.68%，總回收率高達98.82%，浸渣品位只有0.09 g/t，詳見表5。

4 選礦工藝流程評價體系探討

根據該礦礦石物質組成特征，選擇了五種選礦工藝流程進行了選礦實驗研究，其回收結果均取得較好的選礦回收指標。但如何比選選礦工藝流程的優劣，需要一個比較好的方法。

4.1 選礦工藝流程評價影響因素選擇

傳統比選選礦工藝流程優劣，主要是看重精礦品位和回收率，且回收率高即優，回收率低則劣。事實上選礦工藝流程的優劣受諸多因素影響，如，精礦(貴液)品位、回收率、選礦成本、精礦(貴液)提金成本、選礦對環境的影響、精礦(貴液)雜質含量以及精礦(貴液)提金對環境的影響等，其中回收率和精礦(貴液)品位為正面評價因素，其他為負面評價因素，而且精礦(貴液)品位可以通過其對提金成本的影響轉化為負面評價因素。為了簡化比選方法，根據生產實踐和文獻資料，本文確定比選方法的影響因素為回收率、選冶(提金)成本、精礦(貴液)雜質含量和環境影響因素，其中精礦(貴液)品位以精礦(貴液)提金成本體現，與選礦成本為合并選冶成本，選礦對環境的影響和精礦(貴液)提金對環境的影響合并為環境影響因素。

4.2 選礦工藝流程評價定量化模型

為了將各評價因素有機統一，建立如下選礦工藝流程評價定量化模型，計算各選礦工藝流程的綜合評價指標，且值高者則優：

其中Ice為綜合評價指標，Ire為回收率評價指標，Ico為成本評價指標，Ien為環境影響評價指標，Iim為雜質評價指標，ρ、σ、τ:分別為成本、環境影響和精礦(貴液)雜質權重，且：ρ+σ+τ=1。根據生產實踐，Ire、Ico、Ien、Iim、ρ、σ和τ確定方法如下：

Ire：將五個選礦工藝流程的回收率中的最大值設置為1，其他工藝流程的回收率與最大回收率的比值為各工藝流程的回收率評價指標。

Ico：計算五個選礦工藝流程的選冶成本，充分考慮精礦(貴液)品位對成本的影響，將其中的最大值設置為1，其他工藝流程的成本與最大成本的比值為各工藝流程的選冶成本評價指標。

Ien：選冶對環境的影響可分為小、較小、中等、較大和大五級，其在0～1之間分別取值0.1、0.3、0.5、0.7和0.9。在上述五個選礦工藝流程中，尼爾森重選只涉及懸浮物，對環境影響小，浮選、非氰浸出和重選-非氰浸出涉及選礦藥劑，但藥劑無毒，對環境影響較小，氰化浸出使用劇毒氰化物，對環境影響大。

Iim：由于工藝流程不同，形成的產品形式也不同，如該金礦中，浮選和重選為金精礦，浸出為貴液，而重選-浸出聯合工藝有金精礦和貴液兩種。針對不同選礦工藝流程，將評價指標統一到同一尺度，且為了便于比較和計算，以每種工藝流程獲取的精礦(貴液)中主雜質元素品位與主回收元素品位比值乘以精礦(貴液)回收率的積之和作為雜質影響值(Vim)。計算公式為：

將最大雜質影響值(maxVim)的工藝流程的雜質評價指標(Iim)設為1，其他工藝流程的雜質評價值(Vim)與最大雜質影響值(maxVim)的比值即為該工藝流程的雜質評價指標(Iim)。

根據生產實踐和現有的金精礦標準，該金礦主回收元素為金，主要雜質為砷，由于原礦砷含量極低，小于0.001%，各選礦工藝流程的金產品中砷含量相差較小，因此，各工藝流程的Iim均取1。

ρ、σ和τ：根據生產實踐及經驗，ρ取0.65，σ取0.25，τ取0.10。

4.3 選礦工藝流程評價結果

通過計算各選礦工藝流程的綜合評價指標，見表6。

表6 選礦工藝流程評價指標Table 6 Evaluation of mineral processing process

從表6可知，引入選冶成本、精礦(貴液)雜質含量和選冶對環境的影響為評價因素的綜合評價體系，更客觀、全面和科學地反映出不同選礦工藝流程的特點和優劣，且判斷更直觀。

5 結 論

(1)阿爾及利亞某金礦采用浮選、尼爾森重選、氰化浸出、非氰浸出和重選-非氰浸出5個工藝流程，均取得較好的選礦回收指標，回收率在92.02% ～ 98.91%之間。

(2)通過評價選礦工藝定量化模型計算，非氰浸出選礦工藝流程的綜合評價指標較好，為0.44，其次是尼爾森重選工藝流程，其值為0.39，再次是浮選出工藝流程，其值為0.32；再后是氰化浸出工藝流程，其值為0.29，最后為重選-非氰浸出選礦工藝流程其值為0.17。

（3）將選冶成本、環境影響和精礦(貴液)雜質含量等納入評價因素并予以定量的形式得出的綜合評價結論，遠比傳統選礦方案比選更全面、更直觀。

(4)評價選礦工藝定量化模型可以作為同一礦山不同選礦工藝流程對比研究的參考方法之一，不同礦山可以依據礦山實踐調整各影響因素的權重，使之更合理化。