黃金選礦技術與應用

陳建龍

金礦是一種廣泛使用的礦產資源。由于其成礦規律和分布條件的特殊性，金礦開發利用難度較大，金礦類型較多。二十世紀末，黃金選冶生產領域得以突飛猛進的發展。近些年來，黃金的價格也在不斷增加，推動了黃金工業的飛速發展。高品位黃金礦儲量日益枯竭，為了實現資源的合理利用，必須重視對黃金選礦技術的研究。金礦浮選工藝流程是較為復雜的選礦工藝。在選礦過程中，浮選工藝的種類有很多，如優先浮選、混合浮選、部分混合優先浮選、等可浮選、分支串流浮選、閃速浮選、快速浮選工藝等。而浮選工藝又包括一段浮選、階段浮選等流程。流程是礦石浮選時礦漿經過各個浮選作業的總稱，段數是磨礦與浮選之間相結合的數目，浮選工藝階段流程的關鍵因素主要取決于有用礦物的嵌布特性。本文主要闡述在氰化浸出液中直接添加浸出添加劑的金處理方法的應用，并比較了不同助浸劑下的試驗結果，這對實際金礦床的處理、開發和利用具有重要意義，從而促進黃金選冶發展邁向新的高度。

1 黃金選礦技術

1.1 重選法提金

礦石中的含金量普遍較低，若想開發利用這些黃金資源勢必要提取礦石中的黃金，利用破碎礦石之后磨細，再采用合理的選礦方式將礦石中的金成功分離。現如今，在黃金選礦技術的應用中，重選法與浮選法最為常見。特別是重選法的應用十分久遠。因為礦石密度和金元素密度兩者存在很大的區別。為此，按照不同的礦石密度采用重選法進行黃金選礦。此方法不但十分有效，并且其運用非常經濟。在黃金選礦時，若是能和其他的選礦技術進行聯合應用，就可以有效增強黃金的選款效率和質量。利用重選法選擇黃黃金礦，還需要一些適宜的機械設備，譬如：搖動槽、溜槽離心選礦機等，根據其自由的功能運用到黃金礦重選中，才能有效增強黃金選礦效率，有效提升選礦的效果。

1.2 樹脂法提金

國際上樹脂礦漿法提金應用最早的國家就是前蘇聯，在1949年時，英國的一個公司通過IR-4B型弱堿性陰離子交換樹脂的利用成功從堿性氰化液中提出黃金。樹脂最為適用的就是泥含量較大以及粘土型黃金礦石和原有的氰化-鋅置換法不能儲量的氧化鐵、瀝青、含石墨等天然吸附劑的黃金礦石和砷金等十分復雜的礦石，也比較適用于焙燒之后的含金黃鐵礦與堆侵低濃度含金液的處理。

樹脂的載金能力和活性炭的載金能力相比存在明顯的優勢，在常溫常壓狀態下，可進行有效的解吸，還可再生。樹脂的吸附速度、機械強度、耐磨損與抗擠壓、不易污染等，不吸附礦漿內部含有的鈣物質，在進行砷礦物、泥質的礦漿、有機物的處理等方面明顯比炭法更具有優勢，并且生產成本較低。

含吸附金的物質的礦石利用離子交換法將會取得更好的效果。樹脂和活性炭相比存在的缺陷就是選擇性較差，粒度細、密度小于活性炭、耐磨性較差，較易吸附于礦漿表面，為此，內含其他金屬氰絡合物離子的礦漿適宜利用炭漿法處理。

1.3 浮選法提金

浮選法比較適用于處理很細侵染的脈黃金礦石，一般情況下，在銅鉛精礦中注重金浮選法的有效利用，就可以在精礦中有效提取黃金，而原礦中若是包含有色金屬，利用浮選法更為經濟合理，浮選法能夠實現礦中多金屬的綜合運用，因此，浮選法廣泛運用于黃金選礦的硫化礦中。但浮選法也并非完美無缺的，其缺點就是在回收氧化礦的過程中，回收率非常低，一旦金粒的直徑過大，利用浮選法補收具有很大的困難。

通過多年的分析研究，現已研發并利用了許多黃金浮選的新型藥劑，如：中南大學有關專家學者利用GPT微擾理論，專門針對黃金浮選捕收劑創建了藥劑分子設計能力判斷依據，并針對其中三十多種可能的黃金浮選捕收劑結構進行了計算與分析，并采用了其中的六種結構，針對性的開展了藥劑合成試驗與浮選實驗。近些年來，在原生黃金礦的選礦領域中新的浮選法應時而生，即生物浮選法，這樣的浮選法一般利用生物的吸附能力或是礦物表面性質改進的方式替換以往的選礦藥劑。很多研究和實踐已表明，浮選法中運用捕收劑、絮凝劑等均來源于微生物和其代謝產物，對于微生物而言，微生物的新陳代謝可以起到絮凝劑的作用，并作為難選黃金礦浮選調整劑進行利用，取得良好研究效果。現有黃金選礦技術的發展目標就是突破高效利用選金設備，不僅如此，在開發浮選藥劑方面也取得良好效果。為了高質高效的提取黃金，加強新型生物技術中的微生物基因重組必不可少，微生物的浸金技術在低品位和難浸出的礦領域中必將獲得廣泛利用。

1.4 氯化法提金

提金操作中最早利用的方法就是氯化法，早在18世紀中期，就已針對硫化礦型貴金屬礦石采用了綠化焙烤模式，即浸出法。而19世紀中期，人們在提金的過程中逐漸開始利用氯化浸出法，自氰化法應時而生后，此方式就被暫停應用，隨著當前社會大眾環保意識的日益增強和對黃金需求量的不斷提高，對氰工藝也擁有了更高的要求，為此，十九世紀中期人們對氰工藝提高了重視，電氯化浸出法由此而生。對于氯化法而言，其具有速度非常快的特征，還會使劫金的碳質物質失去活性。而氯化法也并非十分完美，其也存在缺陷，即若是在含有硫化物等還原物質的原料中提取黃金，勢必會嚴重消耗氯氣。不僅如此，含有氯的酸性溶液，還具有很強的腐蝕性，所以，在提金的過程中應該選擇抗腐蝕性能的設備。

1.5 黃金選礦數字孿生技術

NASA提出的“數字孿生”概念有其明確的需求導向，即服務于未來宇航任務。在這個數字孿生系統中各種對應不同宇航任務的仿真模型構成了對運載工具及任務流程全生命周期的支持。將這些仿真模型集成到一起，再加上包括實時狀態數據、歷史維護數據、試驗數據等的支撐，以及資產管理、規劃管理等內容，就構成了一種NASA追求的全新的“數字孿生”工作模式。對于礦業行業，或者再具體到黃金選礦行業，數字孿生系統必須要具有行業特點，能夠滿足行業特定需求，在擁有若干不同類型仿真模塊的情況下，完成局部或全部生產流程的虛擬，實現交互。

2 工藝流程的試驗

2.1 單一浮選工藝

選礦工藝流程可用于處理可浮性很高的硫化礦物含金礦石，將金浮選入銅、鉛精礦中，然后從這些精礦中提取金，因此對原礦中含有色金屬的金礦石來說是比較經濟合理的工藝流程，它可以實現多金屬綜合利用，把金盡可能地富集到硫化礦物中。黃金選礦可采用兩次連續磨礦后再進入浮選的方式，之后無需再次進行磨礦作業，這種流程也是一段浮選流程。例如，有些結晶礦物粒度需要磨至0.074mm以下才能使有用礦物基本達到單體分離，該種礦物結晶粒度細且均勻，也符合一段浮選的要求。

浮選工藝流程試驗涉及到硫酸銅、捕捉收劑使用類型、硅酸鈉、碳酸鈉、磨礦細度及開路試驗。以此為基礎，正式開始閉路試驗。閉路試驗驗證了黃金選礦礦石品位為96.80g/t，礦物回收率95.77%。說明金礦浮選效果優良，但在浮選試驗驗證期間發現了粗金下沉的情況。

2.2 振動篩重選

金礦浮選要以了解原礦性質為基礎，采用重選回收方式可篩選顆粒金。過去我們較為常用的選礦方式是重力選礦，這種方法可以不添加其他化學試劑，最突出的特點是沒有污染性，但該方法也存在一定缺點，金礦篩選富集比較低，篩選出的金礦質量無法達到深加工要求，如出現溜槽、重介選礦產品、跳汰、生產能力不足。當選礦粒度達到巖礦占比的百分之六十左右時，進行搖床重選的礦石可分為三個品位。分級搖床重選浮選精礦的整體品位可達到133.77g/t，金精礦回收率可達到百分之九十左右，可將尾礦損失率降到百分之十以下，搖床不能進行浮選礦石品位最粗為0.2mm，經過反復驗證發現搖床浮選可幅度提升金精礦的回收率。

2.3 尼爾森+搖床重選

將黃金礦浮選工藝流程總結為以下幾個步驟，具體如下：①尼爾森+搖床重力濃縮研磨細度試驗。試驗前要選取50kg原礦樣，礦漿濃度控制在百分之四十左右，礦樣重力倍數為六十克。要尼爾森重力濃縮粗精礦的重力品位提升上去，可通過精選方式進行粗精礦浮選。當-七十四微米磨礦細度為百分之六十時，金精礦回收率最高，尾礦損失率最低，為百分之四十二。因此尼爾森研磨細度為-七十四微米，占百分之六十。②尼爾森重力倍數測試尼爾森重力倍數測試過程，其中-七十四微米的磨礦細度占百分之六，礦漿濃度為百分之四十，重力倍數為變量。重力倍數為三百克時，尼爾森金精礦收率低，不進行搖床清洗。當重力倍數為六十克時，尾礦損失率最低，因此實驗中重力倍數為六十克。③尼爾森尾礦閉路浮選試驗。為了減少尼爾森重選尾礦的損失，尼爾森尾礦進行了浮選。在條件試驗的基礎上，對尼爾森尾礦進行了閉路浮選試驗。閉路試驗表明，黃金礦收率為百分之一，回收率為百分之八十。

3 工藝方案的對比分析

各工藝方案的技術分析如下：①浮選試驗流程表明，金精礦回收率百分之九十六，浮選指標良好。但考慮到浮選黃金礦石含泥量較高，金精礦品位低于重精礦，原礦中存在顆粒金，浮選時會有部分顆粒金掉出槽外。因此，不建議使用此過程。②Shaker重選-浮選試驗工藝Shaker重選能較好地從原礦中回收金，尾礦中金的損失率僅為百分之六。但選礦廠日處理礦石3000t～5000t，建設提供了選礦方案。由于振動臺處理能力小、占地面積大、對廠房要求高、基建投資大等缺點，不推薦振動臺重力分離方案。③尼爾森+搖床重選-浮選試驗流程尼爾森重選精礦率為百分之一，品位為64.03g/t，回收率為百分之八十七，搖床濃縮得到的精礦品位為480.60g/t，回收率為百分之八十四，尼爾森尾礦浮選金精礦品位為11.20g/t，回收率為百分之十一。在應用尼爾森選礦時我們發現給礦數量少，精礦富集占比較大，在現場實際的給礦量比試驗的給礦量少，在具體選礦操作作業時發現精金礦品位高，篩選設備寬度根據礦石粒度大小而定。首先采用尼爾森重選回收粗金，然后浮選回收尾礦中剩余的細金。尼爾森處理量大，設備占地面積小，可以防止粗金在槽內沉淀，可以生產出高品位的黃金。結合浮選工藝，可以很好地回收原礦中的金。綜合經濟技術比較分析結果，推薦尼爾森重選-浮選工藝為該礦的適宜工藝。由于礦石數量和實驗室條件的限制，搖床中的礦石一直沒有返回，因此實際金精礦回收率應提高1個～2個百分點，生產中尼爾森礦石供應量大，精礦富集比較高。

4 黃金選礦技術和工藝方法

4.1 助浸劑鉛（NO3）2的探索試驗

黃金選礦應用到助浸劑時，浸出步驟進行前需添加適量的硝酸鉛，在此狀態下，助浸劑與其他物質發生反應最終生成硫化鉛，硫化鉛會大范圍覆蓋于選礦礦物表面，礦物溶解速度減緩，一部分可溶性金屬離子被溶解，礦漿中金屬離子含量變少，氯化鈉被溶解的數量也逐漸減少。因添加了適量的助浸劑，有干擾性質的離子在礦漿中的存量降低，更利于黃金選礦中提取大量的銀、金、氰化物絡合物，金精礦的浸出率更高。從氰化物絡合物中提取含金物質，可添加適量的鉛鹽。選礦工藝進行時，部分金屬物質可被鉛鹽溶解，產生AuPb2，黃金表面覆蓋一定數量的AuPb2，經過長期溶解過后，含金礦物的溶解速度加快。在試驗驗證時添加過量的鉛鹽，原電池功能無法發揮出來，可能會阻止CN-與Au的絡合反應，大大降低Au的溶解速率。①硝酸鉛添加方式試驗。根據測試結果，金銀回收率沒有明顯差異。測試結果表明，添加方式對測試結果基本沒有直接影響。因此，為了保證添加的方便，最好選擇研磨后添加的方法，即在浸出槽中添加。②硝酸鉛用量試驗。硝酸鉛在黃金選礦中用作助浸劑時，通常需要2h～3h的預浸。根據試驗結果，在不添加硝酸鉛的情況下，預浸3h后，礦漿中金的浸出率下降，而在預浸3h的情況下，添加硝酸鉛時，金的浸出率相對較高。但與不加硝酸鉛的情況相比，金銀回收率略低于不加預浸的情況。因此，試驗結果表明，硝酸鉛對提高黃金礦石的浸出率沒有實質性影響。當NH3以H2O為助浸劑，根據相應的實驗分析，金銀的浸出率與氨水量之間的關系呈反向變化。當氨水用量逐漸增加時，金銀的浸出率呈現逐漸降低的過程。雖然減少氨水的用量可以提高金銀的浸出率，但增加不明顯。在黃金礦石選礦中使用Na2O2作為助浸劑時，雖然使用過氧化鈉有利于金銀的快速浸出，但其整體浸出效果并不理想。

4.2 助浸劑混合勘探試驗

由于添加不同類型的助浸劑對提高黃金礦石的浸出率沒有明顯效果，因此，混合助浸劑可以保證浸出效果，先加入高錳酸鉀進行一段時間的浸出，然后再加入H2O2。H2O2是一種強氧化劑，由于其特殊性，可作為氧化劑使用，在室溫下分解為水和氧。分解過程非常緩慢。過氧化氫鈉與水反應生成過氧化氫、氫氧化鈉等產品，過氧化氫也可分解成水和氧生成氫氧化鈉，以保護堿，提高溶液的pH值，在多助浸劑混合的條件下，氨+過氧化鈉混合試驗下游游離氰化物含量最高，達到245mg/L，其他混合條件下游游離氰化物含量較低，在幾種助浸劑混合條件下，氨和過氧化鈉混合浸出率最好。與金的回收率相比，高錳酸鉀和過氧化鈉混合時，金的回收率最高，達到87.72%；硝酸鉛+過氧化鈉和氨+過氧化鈉混合時，金的回收率分別為86.4%和86.84%，差別不大，說明黃金選礦開發過程中所涉及的指標是不同的，因此所選擇的回收工藝和方法也會有所不同。

5 結語

總的來講，黃金礦成礦規律日趨復雜，其數量也越來越少，已逐漸成為生產生活領域重要的金屬礦產資源。同時，受到金礦品位逐漸下降的影響，嚴重阻礙了各種選礦方法的運用與發展。氯化浸出法作為應用較廣的提金技術，其始終在發展，進而有效增強其浸出效果，不但提高了金銀的回收率，還有效減少了生產成本的投資，可以讓企業實現更大的經濟效益。在相關人士的共同努力下，我國無氯工藝和難處理礦石取得明顯進步，有效推動我國黃金提取技術的發展，現如今，針對難浸出金礦領域主要采用浮選法，在化學氧化處理時采用氯化浸出方式，不但會對周邊環境造成嚴重影響，還會嚴重影響浸出效果。故而，有關部門和人員應加強選礦工藝和方法的選擇和應用，結合不同的合黃金礦分布特點，保證工藝的合理應用，提高黃金礦石的價值，從而推動我國黃金選礦技術的卓越發展。