蔡 敏

（國(guó)土資源部蘭州礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢驗(yàn)中心，甘肅蘭州730050）

金屬尾礦的綜合利用率目前平均不到10%，到2015年中國(guó)尾礦綜合利用率要求達(dá)到20%。黃金尾礦、有色金屬、鐵礦的綜合利用被《規(guī)劃》列入尾礦綜合利用的重點(diǎn)領(lǐng)域[1-6]。某含金尾礦綜合回收有價(jià)組分含量較高，可供回收的有用組分有金、銀、硫等。該礦石為星散-細(xì)脈浸染狀構(gòu)造，形成交代及交代假象結(jié)構(gòu)，因此金礦物與載體礦物之間分選難度較大。通過(guò)對(duì)該礦石的選礦試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)采用新型的半工業(yè)連續(xù)浮選機(jī)進(jìn)行對(duì)尾礦資源再處理實(shí)驗(yàn)，完全可以滿足尾礦的處理需要。它產(chǎn)生的活性微泡有利于普通浮選機(jī)難以回收的微細(xì)粒及難選別礦物顆粒的浮選，同時(shí)由于取消傳統(tǒng)浮選機(jī)的機(jī)械傳動(dòng)部分，能最大限度的降低能耗，獲得滿意的選礦指標(biāo)。

1 礦石性質(zhì)

1.1 入選尾礦的主要化學(xué)成分（見(jiàn)表1）

表1 入選尾礦主要化學(xué)成分

該礦石主要為花崗閃長(zhǎng)巖、碳酸巖化英安巖型金礦石。金屬礦物主要有自然金、黃鐵礦、黃銅礦、毒砂、方鉛礦、白鉛礦、赤鐵礦、褐鐵礦等；脈石礦物主要有斜長(zhǎng)石、石英、方解石、絹云母、鉀長(zhǎng)石等；礦石結(jié)構(gòu)主要為自形粒狀結(jié)構(gòu)、半自形～它形粒狀結(jié)構(gòu)、自形～半自形棱柱狀結(jié)構(gòu)、自形～半自形板條狀結(jié)構(gòu)、膠狀結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、交代假象結(jié)構(gòu)；構(gòu)造為星散-細(xì)脈浸染狀構(gòu)造。

在礦石的光片鑒定和人工重砂鑒定中均發(fā)現(xiàn)有自然金存在，但含量很少。自然金顏色為金黃色，具強(qiáng)金屬光澤，晶面粗糙不平，表面被紅褐色氧化鐵薄膜覆蓋。自然金晶形主要為片狀、不規(guī)則粒狀、金屬絲狀，顆粒大小在0.02～0.1mm之間。

圍巖蝕變作用以碳酸鹽化為主，其次為硅化、絹云母化等。礦石氧化程度較深，主要為赤鐵礦化、褐鐵礦化。

1.2 入選尾礦篩分粒度化學(xué)分析

表2 入選尾礦篩分粒度化學(xué)分析結(jié)果

從表2結(jié)果可以看出，金在各粒級(jí)中品位相差不大，屬均勻分布，分布率-0.075+0.05mm占36.30%,-0.05mm占12.65%,過(guò)粉碎較嚴(yán)重對(duì)浮選選別過(guò)程有一定的不利影響

2 選礦流程試驗(yàn)

2.1 選礦工藝流程的確定

尾礦組份相對(duì)復(fù)雜,加之礦石物質(zhì)結(jié)構(gòu)的難選性,對(duì)資源的綜合回收利用造成了一定的困難，用傳統(tǒng)的浮選方法不能量化生產(chǎn)[7]。尾礦多利用混汞法、溜槽提取金和重選法,董兵等人對(duì)金礦尾礦進(jìn)行離心選礦機(jī)實(shí)驗(yàn)、搖床重選實(shí)驗(yàn)、螺旋溜槽實(shí)驗(yàn)以及生產(chǎn)的精礦進(jìn)行攪拌浸出實(shí)驗(yàn)，并未取得良好指標(biāo)[8-9]，索明武等人對(duì)尾礦的磨礦細(xì)度做了研究實(shí)驗(yàn)[10]，董曉舟對(duì)氰化尾漿進(jìn)行壓濾使渣水分離,對(duì)得到的氰化尾水加硫酸進(jìn)行酸化處理,攪拌生成重金屬絡(luò)合物沉淀,過(guò)濾后含金、銀尾水通過(guò)活性炭對(duì)其中所含的金、銀進(jìn)行吸附,吸附后的循環(huán)水重新返回車間調(diào)漿攪拌槽內(nèi)循環(huán)使用。上述實(shí)驗(yàn)流程操作繁雜，不適用于大量尾礦的再處理[11]。借鑒于前人所做的大量工作，本條件試驗(yàn)采用離心式浮選機(jī)和攪拌式浮選機(jī)，粗選浮選濃度為30%左右，掃選和精選浮選濃度相應(yīng)降低。先在常規(guī)攪拌浮選機(jī)上進(jìn)行最佳條件試驗(yàn)和精選試驗(yàn)，并將最佳條件及試驗(yàn)中所遇到問(wèn)題的正確及處理方式、方法運(yùn)用于半工業(yè)連續(xù)浮選試驗(yàn)中。

2.2 浮選流程實(shí)驗(yàn)

2.2.1 最佳磨礦細(xì)度試驗(yàn)

考察不同的入選粒度對(duì)浮選指標(biāo)的影響，以探索最佳的磨礦細(xì)度。試驗(yàn)流程如圖1所示。固定試驗(yàn)條件：黃藥 400g/t，黑藥 200g/t，2 號(hào)油 16g/t，攪拌時(shí)間：2min。對(duì)-1mm原礦用錐型球磨機(jī)細(xì)磨（改變磨礦時(shí)間的方式來(lái)改變磨礦細(xì)度）后進(jìn)行浮選試驗(yàn)，以確定用浮選方式處理該礦石的最佳磨礦細(xì)度，試驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果見(jiàn)表3、表4。

圖1 最佳磨礦細(xì)度試驗(yàn)流程

表3 球磨時(shí)間與細(xì)度關(guān)系

從表3中數(shù)據(jù)可以看出，該礦比較容易細(xì)磨，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室錐形球磨機(jī)10min磨礦后就可達(dá)到-200目90%以上的細(xì)度，但是易細(xì)磨也同時(shí)會(huì)產(chǎn)生過(guò)粉碎現(xiàn)象，對(duì)浮選產(chǎn)生不利的影響。

表4 最佳磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

從表3、4中數(shù)據(jù)可以看出，對(duì)－1mm的原礦進(jìn)行細(xì)磨就可以得到較好回收率指標(biāo)，當(dāng)磨礦細(xì)度增加時(shí)回收率指標(biāo)的上升并不十分明顯，但是，在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)當(dāng)磨礦時(shí)間少于5min時(shí)，入選原礦中存在大量的未磨粗礦粒對(duì)浮選不利，因此，試驗(yàn)以－200目占76.6%作為最佳磨礦細(xì)度。

2.2.2 最佳丁基黃藥用量試驗(yàn)

試驗(yàn)采用最常用的浮選藥劑有：丁基黃藥、丁銨黑藥、2號(hào)油。在固定其他條件的情況下（磨礦細(xì)度已經(jīng)為最佳值－200目占76.6%），改變丁基黃藥的用量，從而確定丁基黃藥的最佳用量。試驗(yàn)條件及流程如圖2所示，試驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果見(jiàn)表5。

圖2 最佳黃藥用量試驗(yàn)流程

表5 最佳黃藥用量試驗(yàn)結(jié)果

從表5中可以看出，隨著黃藥用量的增加，回收率指標(biāo)有上升的趨勢(shì)，但上升的幅度相當(dāng)有限，從經(jīng)濟(jì)的角度考慮，試驗(yàn)選取0g/t為處理該礦的最佳黃藥用量（即處理該礦可不加黃藥作為捕收劑）。

2.2.3 最佳丁銨黑藥用量試驗(yàn)

最佳丁銨黑藥用量試驗(yàn)是在固定其他條件的情況下 （其中磨礦細(xì)度已經(jīng)為試驗(yàn)所確定的最佳值），改變丁銨黑藥的用量，從而確定出處理該礦最佳丁銨黑藥用量。試驗(yàn)條件及流程如圖3所示，試驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果見(jiàn)表6。

圖3 最佳黑藥用量試驗(yàn)流程

表6 最佳丁銨黑藥用量試驗(yàn)結(jié)果

從表6數(shù)據(jù)中可以看出，當(dāng)黑藥用量從100g/t上升至600g/t的過(guò)程中，回收率指標(biāo)在先上升后平穩(wěn)中緩慢下降，根據(jù)數(shù)據(jù)選取粗選黑藥用量為200g/t為最佳丁銨黑藥用量。

2.2.4 最佳水玻璃用量試驗(yàn)

經(jīng)巖礦鑒定，該尾礦中主要脈石礦物為長(zhǎng)石和石英，在試驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)該礦的泥化比較嚴(yán)重，因此，試驗(yàn)采用最常用的礦漿分散劑水玻璃進(jìn)行抑制脈石礦物和分散礦漿之用，對(duì)其進(jìn)行最佳用量試驗(yàn)，試驗(yàn)入選尾礦采用我中心制樣室細(xì)磨樣品，經(jīng)水篩測(cè)得其細(xì)度為-200目占78.5%，試驗(yàn)流程及條件如圖4所示，試驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果見(jiàn)表7。

圖4 最佳黃藥用量試驗(yàn)流程

表7 最佳水玻璃用量試驗(yàn)結(jié)果

從表7數(shù)據(jù)中可以看出，由于水玻璃的加入使浮選過(guò)程優(yōu)化，回收率指標(biāo)和降尾指標(biāo)都比沒(méi)有水玻璃加入的選別指標(biāo)好，回收率可上升3%左右，尾礦品位可下降0.1g/t左右。但水玻璃用量的增加與選別指標(biāo)的增大沒(méi)有太大的關(guān)系，隨著水玻璃用量的增加，回收率指標(biāo)僅在一定幅度內(nèi)上下波動(dòng)。因此試驗(yàn)取一個(gè)較小水玻璃用量2000g﹒t-1為最佳浮選水玻璃用量。

2.2.5 三段精選試驗(yàn)

開(kāi)路精選、掃選試驗(yàn)是在利用前面試驗(yàn)中已經(jīng)確定最佳條件的情況下，對(duì)粗精礦進(jìn)行多次的精選和對(duì)尾礦的進(jìn)一步掃選，目的是提高最終精礦的品位和降低尾礦的品位。試驗(yàn)條件和流程如圖5所示，試驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果見(jiàn)表8。

圖5 開(kāi)路三段精選、掃選試驗(yàn)流程

表8 開(kāi)路三段精選、掃選試驗(yàn)結(jié)果

從表8中數(shù)據(jù)可以看出，經(jīng)過(guò)三段精選后該礦的浮選精礦品位有較大幅度的上升，經(jīng)過(guò)兩段掃選后尾礦品位也有較大幅度的下降，各項(xiàng)指標(biāo)比較好。

2.2.6 四段精選試驗(yàn)

三段精選可使精礦品位上升至70g/t以上，為了使精礦達(dá)到一個(gè)更高的品位，試驗(yàn)再增加一段精選（四段精選），試驗(yàn)條件及流程如圖6所示，試驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果見(jiàn)表9。

圖6 四段精選試驗(yàn)流程

表9 開(kāi)路多段精選、掃選試驗(yàn)結(jié)果

從表9中數(shù)據(jù)可以看出，經(jīng)過(guò)四段精選后，精礦品位可進(jìn)一步上升，上升幅度較大，但回收率有所下降，因?yàn)槭情_(kāi)路試驗(yàn)，在連續(xù)的試驗(yàn)或生產(chǎn)中，中礦會(huì)分別進(jìn)入到精礦和尾礦產(chǎn)品中，回收率指標(biāo)會(huì)有所上升。

2.2.7 半閉路精選試驗(yàn)

在開(kāi)路精選基礎(chǔ)上，進(jìn)行半閉路精選試驗(yàn)，將掃選中礦返回，部分進(jìn)入精礦，考察對(duì)精礦回收率和品位的影響情況。試驗(yàn)條件及流程如圖7所示，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表10。

圖7 半閉路四段精選試驗(yàn)流程

表10 四段精選半閉路精選試驗(yàn)結(jié)果

從表10中數(shù)據(jù)可以看出，由于中礦的部分返回，精礦的回收率有所上升,但品位有所下降，要同時(shí)保證回收率又要提高精礦品位，就必須在選擇過(guò)程中優(yōu)化浮選并嚴(yán)格控制精礦產(chǎn)率，在連續(xù)的生產(chǎn)中有望使浮選的各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到一個(gè)比較滿意的結(jié)果。

2.2.8 浮選條件試驗(yàn)小結(jié)

經(jīng)過(guò)上述對(duì)最佳磨礦細(xì)度試驗(yàn)、藥劑試驗(yàn)、開(kāi)路精選試驗(yàn)和半閉路精選試驗(yàn)，認(rèn)為用浮選方法處理該礦對(duì)其中有用元素金的富集效果比較好。黃藥對(duì)該礦中有用礦物的捕收效果較小，黑藥對(duì)該礦中有用礦物的捕收效果較大。水玻璃的加入對(duì)浮選過(guò)程有較好的促進(jìn)作用，能夠較好地分散礦漿和抑制脈石的作用。經(jīng)過(guò)多段精選后精礦中金的品位能夠達(dá)到一個(gè)比較高的水平。

2.3 半工業(yè)連續(xù)浮選閉路流程試驗(yàn)

2.3.1 半工業(yè)連續(xù)浮選機(jī)簡(jiǎn)介及工作原理

半工業(yè)連續(xù)浮選機(jī)主要由槽體、旋流噴射充氣器及尾礦排出裝置組成。旋流噴射充氣器是一種噴射乳化裝置。對(duì)藥劑有乳化作用，它能將液體、氣體分散成很微細(xì)的狀態(tài)，使氣泡和藥劑被乳化。它的工作原理同射流泵，是以砂泵為動(dòng)力源來(lái)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)礦漿射流，將空氣介質(zhì)吸入浮選機(jī)槽內(nèi)，由于礦漿加壓，當(dāng)?shù)V漿自槽外噴管射入浮選機(jī)后，壓力劇降，于是使空氣在礦漿中呈過(guò)飽和狀態(tài)，這時(shí)溶于礦漿中的空氣便以微泡形式優(yōu)先在疏水性礦物表面析出，大量析出活性微泡，強(qiáng)化氣泡的礦化過(guò)程。同時(shí)浮選槽內(nèi)設(shè)有合適距離和高度的擋板，以保證空氣更好地分散和防止給礦過(guò)早排出槽外，以及使射流能量進(jìn)一步消耗。擋板迫使礦漿先向上，然后水平，最后向下通過(guò)相對(duì)穩(wěn)定的排礦區(qū)排出。礦化氣泡積聚在槽子上部，形成泡沫層。在泡沫層中礦化氣泡再度富集，最后精礦越過(guò)溢流堰，排出槽外。槽體側(cè)面設(shè)置了可調(diào)試尾礦排出閘板，用以提升或降低礦漿浮選液面或清空浮選槽中的礦漿。如圖8所示。

圖8 推薦設(shè)備聯(lián)系

2.3.2 半工業(yè)連續(xù)浮選閉路流程試驗(yàn)

半工業(yè)連續(xù)浮選試驗(yàn)所使用的主要試驗(yàn)設(shè)備分為一段粗選、三段掃選和四段精選共八個(gè)作業(yè)槽，每個(gè)作業(yè)槽均有一臺(tái)礦漿泵作為礦漿給礦動(dòng)力，按照設(shè)計(jì)在此設(shè)備上可進(jìn)行連續(xù)工業(yè)試驗(yàn)，該試驗(yàn)設(shè)備的設(shè)計(jì)制作是出于為多個(gè)不同試驗(yàn)樣品而考慮，設(shè)備中每臺(tái)選別槽的產(chǎn)量和大小尺寸未經(jīng)嚴(yán)格計(jì)算，而是按照一定的比例逐級(jí)遞減，但是調(diào)試該設(shè)備時(shí)發(fā)現(xiàn)，在原設(shè)計(jì)方案條件下，由于選別金礦時(shí)每段作業(yè)的重量產(chǎn)率是比較低的，因此造成下一段選別作業(yè)的供礦嚴(yán)重不足，礦漿泵給礦十分不穩(wěn)定，基本上是無(wú)法進(jìn)行連續(xù)作業(yè)的（但是在生產(chǎn)中是連續(xù)作業(yè)，不會(huì)造成此現(xiàn)象）。經(jīng)過(guò)分析原因，我們對(duì)該設(shè)備進(jìn)行了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，一是改一粗三掃的流程為兩粗一掃的流程，二是改四段精選流程為兩段精選流程，三是在每段精選的給礦礦漿泵前放置儲(chǔ)礦槽。在此改造下，精選給礦不足的情況下可以適當(dāng)停止精選選別使礦漿在儲(chǔ)礦槽可儲(chǔ)存聚集，當(dāng)儲(chǔ)存量達(dá)到可選別的量時(shí)再進(jìn)行下一段的選別作業(yè)，因此選別過(guò)程比較穩(wěn)定。

根據(jù)條件試驗(yàn)所確定的各項(xiàng)最佳指標(biāo)在進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整改造的半工業(yè)浮選連續(xù)試驗(yàn)設(shè)備上進(jìn)行連續(xù)試驗(yàn)。推薦實(shí)驗(yàn)設(shè)備關(guān)聯(lián)如圖8所示，試驗(yàn)條件及流程如圖9所示，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表11。

表11 半工業(yè)連續(xù)試驗(yàn)結(jié)果

圖9 連續(xù)工業(yè)試驗(yàn)流程

從表11中數(shù)據(jù)可以看出，相對(duì)于開(kāi)路及半閉路試驗(yàn)，半工業(yè)連續(xù)試驗(yàn)的精礦中金的品位及回收率都有較大幅度的上升，應(yīng)該說(shuō)試驗(yàn)的指標(biāo)較好。在試驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，處理該礦，在常規(guī)攪拌浮選時(shí)采用30%的粗選濃度不適合在半工業(yè)連續(xù)浮選機(jī)上進(jìn)行，在半工業(yè)連續(xù)浮選機(jī)上只能以25%以下的濃度進(jìn)行選別作業(yè)，建議在生產(chǎn)中采用25%的礦漿濃度進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)。

2.3.3 最終精礦產(chǎn)品分析

最終精礦產(chǎn)品化學(xué)成分分析見(jiàn)表12。

3 結(jié)語(yǔ)

1)該尾礦礦漿由泵加壓后進(jìn)入浮選槽，而不是自流，因此浮選效率很高，不會(huì)引起礦漿循環(huán)短路，全部?jī)?yōu)越性可以從單槽設(shè)備中得到。與一般浮選機(jī)相比具有選別速度快、處理量大，浮選操作容易控制、保持高回收率而又能達(dá)到高的富集比等顯著特點(diǎn)，具有環(huán)境污染小，礦源廣泛，成本低，易于操作等優(yōu)勢(shì)。

2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，半工業(yè)連續(xù)試驗(yàn)獲得金精礦金品位為98.25g/t，回收率為79.06%，重量產(chǎn)率為1.14%，選礦比為87.7，選別指標(biāo)較為理想。確定的最佳操作條件為：磨礦細(xì)度：-0.074mm含量占76.60%；水玻璃用量：2.0kg/t；丁胺黑藥用量：200g/t。該尾礦可通過(guò)新型的半工業(yè)連續(xù)浮選機(jī)進(jìn)行浮選達(dá)到了富集的目的。完成了以重點(diǎn)考察金回收率指標(biāo)，為半工業(yè)連續(xù)浮選機(jī)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)處理尾礦資源的應(yīng)用提供了可靠的技術(shù)依據(jù)。

表12 最終精礦化學(xué)分析結(jié)果