唐國標(biāo)

(中國瑞林工程技術(shù)有限公司,江西南昌330031)

超細(xì)磨在難浸金礦的應(yīng)用

唐國標(biāo)

(中國瑞林工程技術(shù)有限公司,江西南昌330031)

介紹了超細(xì)磨在微細(xì)粒級(jí)嵌布的難浸金礦中作為預(yù)處理技術(shù)的基本原理、特點(diǎn)及工業(yè)應(yīng)用實(shí)踐，總結(jié)了超細(xì)磨技術(shù)作為難浸金礦預(yù)處理技術(shù)的研究現(xiàn)狀，指出超細(xì)磨技術(shù)在難浸金礦的應(yīng)用前景和發(fā)展趨勢(shì)。

超細(xì)磨；難浸金礦；微細(xì)粒級(jí)金;預(yù)處理;氰化浸出

0 前言

隨著黃金資源的大量開發(fā)利用，世界上易浸金礦資源已日漸枯竭,難浸金礦已逐漸成為主要的開發(fā)對(duì)象。尤其是21世紀(jì)初至今,由于國際金融市場(chǎng)表現(xiàn)疲軟，造成金價(jià)大幅上揚(yáng)并長時(shí)間高位小幅度波動(dòng),這推動(dòng)了世界范圍內(nèi)金礦的開發(fā)熱潮。美國、加拿大、南非、澳大利亞等國家均在開發(fā)利用難浸低品位金礦資源，由此對(duì)難浸低品位金礦的預(yù)處理工藝均投入了大量的時(shí)間和精力,試圖開發(fā)出低投入、低運(yùn)行成本的新型工藝技術(shù)。

難浸金礦在我國的黃金資源中占較大比例,主要以微細(xì)?；蝻@微細(xì)粒含高砷性金礦床為主,其中部分礦床還含有高硫、高碳。自20世紀(jì)70年代以來,我國已在云、桂、黔、陜、甘、皖、遼、青等多個(gè)地區(qū)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了此類金礦,儲(chǔ)量約在1 000 t以上。利用何種技術(shù)充分開發(fā)利用此類金礦資源已成為目前亟待解決的問題。本文擬對(duì)超細(xì)磨作為預(yù)處理技術(shù)在微細(xì)粒級(jí)難浸金礦中的應(yīng)用進(jìn)行介紹分析。

1 難浸金礦中微細(xì)粒級(jí)金回收現(xiàn)狀

國際上區(qū)分金礦浸出難度一般以采用常規(guī)氰化法浸金的浸出率為基準(zhǔn)，浸出率〉90%的金礦為易浸金礦，浸出率在50%～80%之間的金礦即為難浸金礦。難浸金礦中的金一般以微細(xì)粒形態(tài)包裹在硫化物礦物中,采用通常的細(xì)磨(P80=53～75μm)一般很難使金單體解離,在浸金時(shí)浸金劑與金無法接觸,導(dǎo)致金的回收率較低,沒有經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

以現(xiàn)有的技術(shù)水平,含有高砷、高碳等類型的難浸金礦均已有較為成熟的預(yù)處理工藝,但顯微細(xì)粒級(jí)別的金(＜10 μm)或被包裹在含砷的硫化物及脈石礦物中的極細(xì)微金的回收利用,仍沒有相應(yīng)較為成熟可靠的技術(shù)。目前,國際上應(yīng)用較廣泛的難浸金礦預(yù)處理工藝主要有氧化焙燒、加壓熱氧化及生物預(yù)氧化3種,均是通過化學(xué)方法對(duì)金礦的硫化物或脈石礦物晶體進(jìn)行破壞性預(yù)處理,使金充分暴露在空氣表面中,再使用合適的浸出劑提金。

對(duì)于難浸金礦中的極細(xì)粒級(jí)金的回收利用，多年前的研究就已發(fā)現(xiàn)超細(xì)磨處理能在物理層面上破壞硫化物或脈石礦物晶體,使金暴露出來,從而有效提高微細(xì)粒級(jí)金的回收率。當(dāng)難浸金礦的超細(xì)磨細(xì)度為P80=8～12 μm時(shí)，不僅會(huì)改善后續(xù)浸出的動(dòng)力學(xué),還會(huì)改善浸出作業(yè)的熱力學(xué)反應(yīng)，并能減少或者消除浸出物中的硫化礦物在礦石表面形成鈍化作用,提高金礦的表面活化，有效提高氰化浸出的浸出率。此外,超細(xì)磨還能促進(jìn)三價(jià)鐵以及氧氣的反應(yīng)，超細(xì)磨后的細(xì)粒級(jí)礦物具有較大表面積,對(duì)提高難浸金礦的浸出速率也較為有利,能有效降低投資及運(yùn)行成本。但由于傳統(tǒng)的筒形球磨機(jī)在用作超細(xì)磨時(shí)的磨礦效率極低,會(huì)帶來了極高的生產(chǎn)成本,因此過去一直難以在工業(yè)上得到應(yīng)用。

而近年來，隨著超細(xì)磨技術(shù)的快速發(fā)展及其在礦業(yè)上的成功應(yīng)用，使超細(xì)磨工藝在難浸低品位金礦上的工業(yè)應(yīng)用上得以實(shí)現(xiàn)，越來越多難浸金礦的開發(fā)工藝方案將超細(xì)磨作為難浸金礦的預(yù)處理工藝或者作為預(yù)處理工藝的一部分,以獲得更大更好的經(jīng)濟(jì)效益。以下對(duì)6種加入了超細(xì)磨技術(shù)的難浸金礦處理工藝進(jìn)行分析介紹。

2 超細(xì)磨—氰化浸出工藝

超細(xì)磨—氰化浸出工藝[1]采用超細(xì)磨作為難浸金礦的預(yù)處理工藝,是將浮選金精礦超細(xì)磨至P80 =10 μm左右,使微細(xì)粒級(jí)金充分暴露出來,然后直接氰化浸出提金的一種工藝。該預(yù)處理技術(shù)為最簡單的難浸金礦預(yù)處理技術(shù),具有投資少,運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn),尤其適合處理微細(xì)粒級(jí)金包裹在硅酸鹽或者其他礦物中的難浸金礦。

國外某機(jī)構(gòu)曾對(duì)難浸金礦進(jìn)行了磨礦細(xì)度對(duì)浸出的影響的試驗(yàn)研究,采取金品位為4.59 g/t,S品位為4.85%的難浸金礦石作為研究對(duì)象。研究將該礦分別磨至P80=74 μm、P80=20 μm及P80=10 μm時(shí)金回收率的變化。研究結(jié)果表明,當(dāng)超細(xì)磨至P80 =10 μm時(shí),該難浸金礦的金回收率可達(dá)到70%,能耗也在可接受的范圍內(nèi),已初步具備開發(fā)利用的價(jià)值,證明了超細(xì)磨作為難浸金礦的預(yù)處理工藝是可行的。具體試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 磨礦細(xì)度對(duì)金回收率的影響

以Kaleta金礦為例[2],該礦原礦金品位6.8g/t,銀品位1.2g/t。根據(jù)該礦的試驗(yàn)研究結(jié)果,金精礦采用直接氰化浸出,金回收率僅50%～67%；采用一段氧化焙燒預(yù)處理后,金回收率也僅增加至80%；而采用超細(xì)磨—氰化浸出工藝將金精礦超細(xì)磨至P80=37 μm,再經(jīng)兩段氰化浸出,金的回收率可提高至93%。

位于津巴布韋南部的Matabeleland的Farvic金礦，采用超細(xì)磨—直接氰化浸出工藝處理該礦作為廢石堆存的難浸金礦,金回收率在70%以上,而采用直接氰化浸出工藝提金的金回收率僅在20%～30%之間。

澳大利亞的Kalgoorlie Consolidated金礦旗下的Fimiston廠同時(shí)采用氧化焙燒和超細(xì)磨這兩種預(yù)處理工藝處理金精礦，其中易浸部分的金礦采用氧化焙燒工藝，金精礦送去氧化焙燒后進(jìn)行氰化浸出，而難浸部分的金礦則采用超細(xì)磨工藝,將金精礦細(xì)磨至P80=12 μm后送去氰化浸出。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)表明,采用超細(xì)磨工藝時(shí)金回收率可達(dá)到90%以上,雖然稍微低于氧化焙燒,但其后續(xù)作業(yè)氰化物的消耗更低。而且根據(jù)該礦完成的試驗(yàn)研究,當(dāng)超細(xì)磨至P80=10 μm時(shí),金回收率還可提高至92%以上。

國內(nèi)甘肅安西老金場(chǎng)的金礦石的試驗(yàn)研究結(jié)果表明,該礦采用直接氰化的金回收率僅13.9%,而采用超細(xì)磨后,金的回收率提高至53.78%。

此外，位于山西五臺(tái)縣的東腰莊金礦，采用塔磨機(jī)邊浸邊磨，將金精礦超細(xì)磨至P80=32 μm,金的回收率達(dá)到88%。

3 氧化焙燒—超細(xì)磨—氰化浸出工藝

為提高微細(xì)粒金在氧化焙燒后氰化浸出的金回收率，在氧化焙燒后采用超細(xì)磨工藝將焙燒渣超細(xì)磨至P80=5 μm或者更小,然后再進(jìn)行氰化浸出提金的一種工藝流程。該流程適應(yīng)性強(qiáng),含砷、含碳、含硫的難浸金礦均可采用,缺點(diǎn)是對(duì)環(huán)保不利,不少國家已經(jīng)禁止采用該工藝，近年來已較少采用。

對(duì)國內(nèi)西北某難浸金礦的試驗(yàn)研究表明,氧化焙燒后超細(xì)磨至P80=5 μm時(shí)，金回收率可達(dá)到78%以上,而細(xì)磨至P80=15 μm時(shí)金回收率僅為59%。

4 超細(xì)磨—加壓熱氧化—氰化浸出工藝

超細(xì)磨—加壓熱氧化—氰化浸出工藝也即Activox工藝。該工藝是由SGS Minerals Services公司于1991年發(fā)明的,是一種簡單的，接近于加壓熱氧化的鎳、銅、鋅及難浸金礦等礦物的處理工藝。其工藝條件為低于100℃、1 000 kPa壓力左右,相比于通常的加壓氧化工藝，其更低的工藝條件要求使工藝技術(shù)要求變得更為簡單,能有效減少運(yùn)行成本及后期維護(hù)費(fèi)用,但是又基本能保持加壓熱氧化工藝所具有的優(yōu)點(diǎn)。該工藝是超細(xì)磨與加壓熱氧化的聯(lián)合工藝,首先利用超細(xì)磨將礦石中的有用金屬充分暴露出來,從而達(dá)到后續(xù)氧化僅利用少量的氧化劑消耗,并在相對(duì)較低壓力的條件下,即可增加礦石在氧化過程的氧化速度,破壞礦石中的硫化物礦物晶體,使金屬從礦石中分離出來。

自發(fā)明以來,經(jīng)過多年不斷的開發(fā)研究,該工藝在黃銅礦等的浸出上取得了重要進(jìn)展,并于2006年在LionOre公司的Tati鎳礦成功應(yīng)用。近年來,該工藝已逐步應(yīng)用在難浸低品位金礦的處理上,從采用該工藝完成的多個(gè)難浸金礦的試驗(yàn)研究結(jié)果來看,該工藝較為適宜在難浸低品位金礦上應(yīng)用,采用該工藝的難浸金礦金回收率均在80%以上,預(yù)計(jì)在不久的將來就會(huì)進(jìn)入工業(yè)實(shí)踐。

5 超細(xì)磨—生物預(yù)氧化—氰化浸出工藝

生物預(yù)氧化是在酸性條件及適當(dāng)?shù)臏囟认虏捎眉?xì)菌將礦石中難浸的硫化物礦物氧化，從而使金充分暴露出來，再采用氰化浸出提金的一種工藝。該工藝處理高砷的難浸金礦具有較好的效果,目前已應(yīng)用在國內(nèi)外多個(gè)難浸金礦(如貴州錦豐金礦)的工業(yè)生產(chǎn)中。該工藝與超細(xì)磨工藝聯(lián)合后,可有效縮短生物預(yù)氧化的氧化周期,降低運(yùn)行成本。

北京有色金屬研究總院對(duì)貴州某金礦的試驗(yàn)研究結(jié)果顯示,當(dāng)金精礦超細(xì)磨至P90=20 μm時(shí),采用生物預(yù)氧化工藝經(jīng)過9 d預(yù)氧化后的金回收率即可達(dá)到90%以上。而當(dāng)金精礦細(xì)磨至P95=74 μm時(shí),采用生物預(yù)氧化工藝的金回收率僅為80%,預(yù)氧化時(shí)間長達(dá)21 d,同時(shí)后續(xù)氰化浸出的氰化物消耗及浸出時(shí)間也有所增加。

6 超細(xì)磨+常壓熱氧化+氰化浸出工藝

超細(xì)磨+常壓熱氧化+氰化浸出工藝,即Albion工藝[3],是由 MIM Holdings(即現(xiàn)在的 XstrataPlc)于1993年發(fā)明。該工藝最初是為酸性條件下以硫化物形式存在于礦石中的普通金屬（如銅、鋅、鎳、鈷等）的浸出而開發(fā)的,但隨著技術(shù)開發(fā)的不斷深入,發(fā)現(xiàn)該工藝在堿性條件下對(duì)黃鐵礦的氧化也很有效果，同樣適合于處理那些主要包裹在硫化物中的難浸的金、銀、鉑等貴重金屬礦。

Albion工藝是將難選冶礦石先經(jīng)過超細(xì)磨，再在常壓下通過常規(guī)的熱氧化工藝對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理的一種濕法冶金法。超細(xì)磨作為Albion工藝的關(guān)鍵,可使礦物晶體斷裂和晶格缺陷提高幾個(gè)數(shù)量級(jí),從而活化礦物,促進(jìn)后續(xù)的氰化浸出作業(yè)；同時(shí)采用該工藝還可消除礦物中的有機(jī)碳對(duì)后續(xù)氰化浸出的影響,使浸渣中的砷以砷酸鐵的形式存在,有利于環(huán)保;在該工藝的溫度條件下,汞等易揮發(fā)的金屬也不會(huì)揮發(fā);且該工藝流程簡單,所用設(shè)備的投資成本遠(yuǎn)低于常規(guī)的氧化焙燒、加壓熱氧化及生物預(yù)氧化的投資成本。因此,該工藝是一種適應(yīng)性強(qiáng)、環(huán)保、安全、投資成本低的難浸金礦處理工藝,目前已在全世界的45個(gè)國家獲得專利認(rèn)證。

國外機(jī)構(gòu)曾采用常規(guī)加壓熱氧化工藝、生物預(yù)氧化及 Albion工藝三種工藝對(duì)位于澳大利亞的North Queensland項(xiàng)目的難浸金礦進(jìn)行了較為全面的方案比較工作。該礦原礦中含金4.6 g/t、銀11.6 g/t,浮選金精礦含金22 g/t、銀28 g/t、硫22%、砷5%，提金系統(tǒng)能力為18 t/h。從試驗(yàn)結(jié)果上看,采用Albion工藝的金回收率(92%)與采用常規(guī)加壓熱氧化工藝的金回收率(94%)僅相差2%,均大幅領(lǐng)先于采用生物預(yù)氧化工藝的金回收率(78%);但采用Albion工藝,銀的回收率達(dá)75%,以較大優(yōu)勢(shì)領(lǐng)先于生物預(yù)氧化的25%銀回收率及常規(guī)加壓氧化的4%銀回收率。從一次性投資上來看,采用Albion工藝遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于采用常規(guī)加壓氧化工藝與生物預(yù)氧化,具有較大優(yōu)勢(shì)。從運(yùn)行成本上看,Albion工藝與常規(guī)加壓熱氧化相差不大,均低于生物預(yù)氧化的運(yùn)行成本。方案比較的投資及成本估算見表2。

表2 三種預(yù)處理工藝的投資及運(yùn)營成本 澳元/盎司金

早在1994年與1995年,為了處理位于Papua New Guinea的 Nena/Freida River高砷銅/金礦，Xstrata Plc公司已建立了幾個(gè)小規(guī)模連續(xù)試驗(yàn)工廠。在1997年，為了配合進(jìn)行Dominican Republic的Pueblo Viejo鋅金礦的可行性研究,該公司又建立了一個(gè)大型試驗(yàn)工廠，日處理能力為120 t電解鋅。此外,Xstrata Plc公司還在澳大利亞建立了大量的試驗(yàn)工廠,應(yīng)用在包括銅、鉛鋅、金等低品位礦石的處理上，并取得了較好的成果。目前世界上已有3個(gè)成功應(yīng)用Albion工藝的工廠,其中包括位于西班牙和德國的兩個(gè)處理鋅的工廠以及一個(gè)位于Dominican Republic的Las Lagunas難浸金銀處理廠[4]。

近年來,采用Albion工藝的貴金屬項(xiàng)目見表3。

表3 采用Albion工藝的貴金屬項(xiàng)目

7 LEACHOX工藝

LEACHOX工藝[5]是由英國的Maelgwyn Mineral Services(MMS)公司發(fā)明的另一種低成本處理難浸低品位金礦石的超細(xì)磨—加壓熱氧化—氰化浸出工藝。該工藝的主要流程：金粗精礦經(jīng)過離心充氣浮選機(jī)浮選后精礦送入超細(xì)磨,超細(xì)磨后經(jīng)過特殊的低壓熱氧化反應(yīng)器(Aachen反應(yīng)器)進(jìn)行加壓熱氧化后,再使用MMS公司特有的浸出柱以及樹脂離子交換柱對(duì)金進(jìn)行回收。相比于常規(guī)的預(yù)處理工藝,采用LEACHOX工藝的金回收率可能會(huì)低于氧化焙燒及加壓熱氧化工藝,但一般可與生物預(yù)氧化工藝保持一致,但是相對(duì)于常規(guī)的三種預(yù)處理工藝,其投資及運(yùn)行成本均有大幅降低,能有效降低浸出時(shí)間,后續(xù)浸出作業(yè)的氰化物以及石灰的消耗較常規(guī)的三種工藝有數(shù)量級(jí)的減少。在已完成的試驗(yàn)研究中,效果最好的是后續(xù)浸出作業(yè)的氰化物消耗由采用常規(guī)預(yù)處理工藝的10 kg/t降低至0.8 kg/t,后續(xù)氰化浸出時(shí)間降低至24 h以下。

經(jīng)過多年的研究發(fā)展，LEACHOX工藝已經(jīng)成為了一種較成熟可靠的工藝。采用該工藝的第一個(gè)工廠是位于南非的Agnes礦。該礦采用LEACHOX工藝主要是為回收該礦高品位尾礦中的金,該尾礦含有大量的硅酸鹽，浸出時(shí)的滲透性較差，采用直接氰化浸出的金回收率僅為15%～20%,而采用LEACHOX工藝可獲得85%以上的金回收率。位于哈薩克斯坦的Vasgold’sVasilkovskoye項(xiàng)目,處理規(guī)模為50 t/h,是世界上采用LEACHOX工藝最大的提金廠,目前正在試運(yùn)行中，試運(yùn)行工業(yè)指標(biāo)已經(jīng)全面達(dá)到了試驗(yàn)指標(biāo),運(yùn)行狀況良好。此外,位于西非的RandGold Resources Tongon mine公司近期 也打算采用LEACHOX工藝投資建設(shè)一座提金廠,應(yīng)用前景較好。

8 結(jié)語

難浸金礦的開發(fā)利用是當(dāng)前金礦開發(fā)的重點(diǎn)，但是常規(guī)的三種處理工藝均有著其固有的缺陷：1)氧化焙燒,對(duì)環(huán)境極不友好；2)加壓熱氧化，對(duì)操作技能、安全及自動(dòng)控制水平有較高的要求；3)生物預(yù)氧化，受環(huán)境因素變化的影響較大，需要配備精準(zhǔn)的控制系統(tǒng)。此外，這三種工藝均存在高額的前期投資和運(yùn)行成本，這一極為致命的缺點(diǎn)使得這三種工藝難以應(yīng)用在難浸低品位金礦的工業(yè)生產(chǎn)上。而從目前采用超細(xì)磨工藝或者采用超細(xì)磨與其他常規(guī)預(yù)處理工藝聯(lián)合工藝的應(yīng)用情況來看，該類工藝不僅能有效降低前期投資及運(yùn)營成本，還有利于環(huán)保、安全，是難浸金礦尤其是呈顯微細(xì)粒包裹嵌布的難浸金礦處理技術(shù)的重點(diǎn)開發(fā)方向。其推廣應(yīng)用將在難浸金礦資源的回收方面形成新的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,成為難浸金礦生產(chǎn)鏈中新的亮點(diǎn)。

[1]Harbort G.,Hourn M.,Murphy A.IsaMill Ultrafine Grinding for a Sulphide Leach Process[EB/OL].http://isamill.com/EN/Downloads/ Downloaded% 20Technical% 20Papers /IsaMill% 20Ultrafine% 20Grinding%20for%20a%20Sulphide%20Leach%20Process.pdf.

[2]I Alp,O Celep,H Deveci,et al.Evaluation of Refractory Behaviour of Kaleta?(Turkey)Gold Ore[EB/OL].http://www.maden.org.tr/resimler/ ekler/32635d692f57778_ek.pdf.

[3]M.Hourn，P.Rohner，P.Bartsch,et al.Benefits of Using the Albion Process for a North Queensland Project,and a Case Study of Capital and Operating Cost Benefits Versus Bacterial Oxidation and Pressure Oxidation [EB/OL].http://www.albionprocess.com/EN /downloads/ TechnicalPapers/Benefits%20of%20Using%20the%20Albion% 20Process%20for%20a%20North%20Queensland%20Project%20-% 20Randoll%202006%20(3).pdf.

[4]Alan Taylor.Gold Technology Developments and Trends[EB/OL].http://wenku.baidu.com/link?url=vXAVUBPwIZMLRLxAVrsF0ulY 5c7qPdGA8VXRuaM6KM-JlNIXNnH_RknFxy9nSKEu6g7yh-uU3E 9lzFRUqhX16kA5VxkFZ0f1o9B5A4DFDIa.

[5]Stephen Flatman,Michael Battersby,Rainer Imhof,et al.The Leachox?Refractory Gold Process-The Testing,Design,Installation and Commissioning of a Large Scale Plant at the VASGOLD Gold Mine[EB/OL].http://www.maelgwyn.com/downlo ads/Leachox_Refr actory_Process.pdf.

Application of Ultra Fine Grinding in Refractory Gold Ores

TANG Guo-biao
(China Nerin Engineering Co.,Ltd.,Nanchang,Jiangxi 330031,China)

The paper introduces basic principle,properties and industrial application and practice of ultra fine grinding in refractory gold ores distributed with fine grain,summarizes research present situation of ultra fine grinding technology acted as technology of refractory gold ores pretreatment,and points out its potential applications and development trend of ultra fine grinding technology in refractory gold ores.

ultra fine grinding;refractory gold ores;ultra fine grained gold;pretreatment;cyanide leaching

TD952

B

1004-4345(2014)01-0000-00

2013-03-21

國家科技支撐計(jì)劃課題（2013BAB03B05）。

唐國標(biāo)(1982—),男,工程師,主要從事礦物加工設(shè)計(jì)與研究工作。