唐 遠(yuǎn)，印萬忠，遲曉鵬

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破碎方式對低品位金礦石全泥氰化的影響

唐 遠(yuǎn)，印萬忠，遲曉鵬

(福州大學(xué) 紫金礦業(yè)學(xué)院，福州 350116)

在常規(guī)顎式破碎和高壓輥磨兩種不同破碎方式下進行細(xì)粒級金礦石的全泥氰化浸出試驗，探究兩種破碎方式對低品位金礦浸出效果的影響，并結(jié)合顆粒表面檢測結(jié)果及掃描電鏡技術(shù)，進一步研究高壓輥磨機在金礦石處理中的作用機理。結(jié)果表明：高壓輥磨機產(chǎn)品的粒度較常規(guī)顎式破碎機產(chǎn)品的更細(xì)，但分布不均勻；相同浸出條件下，粒徑小于0.15 mm的細(xì)粒級部分金浸出率提高3.7%~6.6%。兩種破碎方式產(chǎn)生的顆粒裂紋的數(shù)量和尺寸存在差異，高壓輥磨機能產(chǎn)生更加豐富的微裂紋，有助于浸出劑通過裂紋的滲透，增加顆粒的比表面積和孔隙度，有利于浸出劑與目的金礦物的接觸。同時，在理論上揭示破碎方式對金礦浸出效果影響的機制。

高壓輥磨機；微裂紋；比表面積；孔隙度；全泥氰化；金礦石

破碎和磨礦在各類選廠都是最主要的耗能工段，占總能耗的60%~80%[1?2]。目前，金礦石品位逐漸下降、解離難度大、要求細(xì)磨或超細(xì)磨，破磨成本逐年增加，制約金礦企業(yè)的發(fā)展[3]。氰化浸金仍是大部分黃金礦山所沿用的選冶技術(shù)，該技術(shù)已相當(dāng)成熟，對提高企業(yè)效益貢獻不大，“多碎少磨”概念的提出，對于提高磨礦系統(tǒng)的處理能力和降低能源消耗顯得尤為重要，該方針順理成章地成為黃金企業(yè)降耗增效所優(yōu)先考慮的途徑[4]。高壓輥磨機是一種新型高效的破碎設(shè)備，具有單位破碎能耗低、處理能力大、占地面積和鋼耗少等特點[5?7]。目前，已作為鐵精礦球團前的細(xì)磨設(shè)備，黑色、有色金屬和無機非金屬礦山的細(xì)碎或超細(xì)碎設(shè)備，以及貴金屬礦石粉碎設(shè)備等加以應(yīng) 用[8?10]。

PATZELT等[11]以石英脈型和矽卡巖型金礦石破碎產(chǎn)品的粒度分布及邦德(Bond)球磨功指數(shù)為切入點，指出與對輥破碎機相比，高壓輥磨機產(chǎn)品中小于0.074 mm含量高出10%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，邦德(Bond)球磨功指數(shù)下降約3.1 (kW·h)/t，KLINGMANN等[12]通過比較兩種不同金礦石經(jīng)過不同破碎方式破碎后的浸出效果，認(rèn)為高壓輥磨機明顯增加了金的解離，可使金浸出率提高7.7%~10.7%，二者均只從破碎后的產(chǎn)品細(xì)度方面分析了高壓輥磨機的作用效果。謝洪珍等[13]通過對不同破碎方式產(chǎn)品細(xì)磨后的浸出試驗，簡要分析了單體解離度和產(chǎn)品微裂紋的作用，對顆粒裂紋的微觀特性研究未詳細(xì)描述。鑒于此，本文作者針對某低品位金礦石，采用常規(guī)顎式破碎機和不同輥面壓力下的高壓輥磨機進行粉碎處理，對粉碎后的物料特性進行分析，再對不同破碎方式細(xì)粒級產(chǎn)品的浸出效果進行對比研究，結(jié)合比表面、孔隙度以及顯微分析技術(shù)，就破碎方式對低品位金礦石的全泥氰化浸出效果的影響機理進行研究。

1 實驗

原試樣取自閩西某地，礦石中金屬礦物以褐鐵礦、黃鐵礦為主，還有少量銅藍和藍輝銅礦；脈石礦物絕大多數(shù)為石英，還有少量地開石、明礬石，SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為92%，礦石含泥量高，有用礦物金含量僅為0.34 g/t，主要以顆粒金形式存在，適宜通過氰化浸出法處理。對原試樣采用PEX?150×250、XPC? 60×100兩種型號的顎式破碎機及20 mm圓孔篩組成的閉路破碎流程進行粗碎和中碎，再分別采用CLM?25?10型高壓輥磨機和PEF?60×100型顎式破碎機進行全開路細(xì)碎，高壓輥磨機的輥面壓力分別為3.5 N/mm2和5.5 N/mm2，工作輥間距4~7 mm，輥子轉(zhuǎn)速0.4 m/s，顎式破碎機排礦口寬度與高壓輥磨機的兩輥間距相同，破碎產(chǎn)品中小于0.15 mm粒級作為全泥氰化試樣。

全泥氰化浸出實驗在3 L浸出攪拌槽內(nèi)進行，分別取200 g不同破碎方式下試樣到攪拌槽內(nèi)，加入一定量的自來水到合適礦漿濃度，用石灰調(diào)整pH為10.5~11，加入適量濃度為10%的NaCN溶液，最后用JJ?1型精密增力電動調(diào)速攪拌器進行攪拌浸出。浸出完成后，過濾出富液化驗，渣樣清洗3次烘干制樣送檢。

2 結(jié)果與討論

2.1 破碎產(chǎn)品粒度特性

對高壓輥磨機和常規(guī)顎式破碎機的3種開路破碎產(chǎn)品進行粒度篩分分析，其結(jié)果如圖1所示。

圖1 不同破碎方式產(chǎn)品粒度分布

由圖1可看出，輥面壓力為3.5 N/mm2時，高壓輥磨機粉碎產(chǎn)品中小于0.15 mm的細(xì)粒級含量較常規(guī)顎式破碎機產(chǎn)品高9.32%，其中小于0.074 mm粒級含量增加了7.23%。當(dāng)輥面壓力增大到5.5 N/mm2時，兩輥對礦石的作用力加大，粗顆粒得到進一步破碎，產(chǎn)品中細(xì)粒級含量隨之增加。為進一步描述破碎產(chǎn)品的粒度特性，采用加權(quán)算術(shù)平均粒度表示物料的平均大小、偏差系數(shù)描述物料的均勻程度[14]，二者計算公式如式(1)和(2)所示：

式中：為加權(quán)平均粒度，mm；為偏差系數(shù)，%；w為各粒級質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；d為各粒級平均直徑，mm；為標(biāo)準(zhǔn)差。

根據(jù)式(1)計算得常規(guī)顎式破碎產(chǎn)品平均粒度c=3.91 mm，在3.5 N/mm2和5.5 N/mm2兩種輥面壓力下的高壓輥磨產(chǎn)品的平均粒度分別為m=2.99 mm和h=2.69 mm，由式(2)計算得常規(guī)顎式破碎機的偏差系數(shù)c=90.26%，比兩種壓力下高壓輥磨機產(chǎn)品的偏差系數(shù)小16.46%~19.54%，表明經(jīng)高壓輥磨機破碎后的產(chǎn)品中細(xì)粒級含量較高，顆粒尺寸主要集中于細(xì)粒級和中間粒級，且隨著輥面壓力的增大，偏差系數(shù)減小，物料的均勻程度轉(zhuǎn)好。

礦物經(jīng)粉碎后的顆粒性質(zhì)與其粒度大小有著直接的關(guān)系，試樣中金主要分布在小于0.038 mm和0.045~0.074 mm的微細(xì)粒部分，粒度越細(xì)，越有利于金的浸出。通過比較圖1中3種破碎產(chǎn)品的80所對應(yīng)的粒度可知，高壓輥磨機產(chǎn)品的80均較常規(guī)顎式破碎機的小，說明高壓輥磨機的破碎比更大，粉碎效率更高。

2.2 細(xì)粒級產(chǎn)品表面及微孔特性

高壓輥磨機內(nèi)顆粒受到來自周圍其他各方顆粒的擠壓應(yīng)力，理論上由此產(chǎn)生的單位體積的應(yīng)力形變更加豐富。為了進一步描述破碎方式對顆粒產(chǎn)品產(chǎn)生應(yīng)力形變效果的影響，選擇上述不同破碎方式下不同粒級的產(chǎn)品，采用美國康塔儀器生產(chǎn)的6站全自動比表面及孔隙度分析儀，測定在特定粒級下產(chǎn)品的BET比表面積和BJH孔隙度差異，表征顆粒內(nèi)部的性質(zhì)，從而獲得產(chǎn)品較細(xì)觀的信息，比表面積和孔隙度的測定結(jié)果分別如圖2和3所示。

由圖2結(jié)果可看出，3種破碎產(chǎn)品的比表面積均隨粒度的減小而增加，且圖2中高壓輥磨機各粒級產(chǎn)品比表面積幾乎全都高于常規(guī)顎式破碎機，兩種壓力下高壓輥磨機產(chǎn)品的平均BET比表面積分別為1.24 m2/g和1.52 m2/g，分別較常規(guī)顎式破碎機產(chǎn)品提高24.50%和51.39%，且在0.038~0.074 mm粒級比表面積增加最多，表明該粒級高壓輥磨產(chǎn)品顆粒表面粗糙、內(nèi)部裂紋更加豐富且粒度更細(xì)。兩種破碎方式產(chǎn)品小于0.038 mm粒級的比表面積僅相差0.2 m2/g左右，說明顆粒內(nèi)部微裂紋的差異減少，過細(xì)顆粒的形狀漸趨于規(guī)則。因此，若將全泥氰化浸出的金礦石試樣進一步細(xì)磨，則破碎方式對浸出效果的影響就不明顯。

圖2 不同破碎方式下各粒級顆粒比表面積

圖3中用單位孔體積大小來表征顆粒的BJH孔隙度，結(jié)果表明：產(chǎn)品孔隙度隨粒度的減小而增大，且圖3中高壓輥磨機各粒級產(chǎn)品孔體積也幾乎全都高于常規(guī)顎式破碎方式產(chǎn)品，兩種壓力下高壓輥磨機產(chǎn)品的平均BJH孔隙度為7.95 mm3/g和9.59 mm3/g，分別較常規(guī)顎式破碎機產(chǎn)品的提高13.73%和37.20%，且0.038~0.074 mm粒級孔隙度的差異最明顯，與圖2中比表面積測定結(jié)論相同，但在0.15~1.0 mm和小于0.038 mm粒級則差別不大，表明高壓輥磨機對0.038~0.074 mm粒級部分顆粒表面的孔隙性質(zhì)影響最大，對過細(xì)或過粗粒級顆粒的影響減小，高壓輥磨機產(chǎn)品的孔隙率越大越有利于后續(xù)粉碎，破碎需要克服的壓力變小，可以減小設(shè)備磨損，提高生產(chǎn)效率。

圖3 不同破碎方式下各粒級顆粒單位孔體積

針對礦漿pH值、初始NaCN濃度、礦漿濃度和浸出時間等主要影響因素[15?16]，采用一次一因素法對常規(guī)顎式破碎產(chǎn)品中小于0.15 mm細(xì)粒級產(chǎn)品的最佳浸出條件進行探索，在確定的最佳綜合條件(石灰用量1.5 kg/t、初始NaCN濃度1.5 g/L、礦漿濃度40%、浸出時間24 h、攪拌器轉(zhuǎn)速500 r/min)下進行不同破碎方式產(chǎn)品的浸出對比實驗。全泥氰化試樣中，常規(guī)顎式破碎機試樣小于0.074 mm粒級含量為71.94%，僅較兩種壓力高壓輥磨試樣小于0.074 mm粒級含量低1.4%~2.2%，可認(rèn)為三試樣用小于0.074 mm含量表征的產(chǎn)品細(xì)度相差不大。

設(shè)置兩組同條件的重復(fù)浸出實驗，金的浸出率均以浸出渣的金品位來計算，實驗結(jié)果列于表1，并借助顯微鏡分析技術(shù)，對0.074~0.15 mm和小于0.074 mm兩個粒級顆粒微觀表面結(jié)構(gòu)進行觀察分析，從而進一步分析破碎方式對金浸出率的影響機理，掃描電子顯微鏡觀測結(jié)果如圖4所示。

圖4 不同破碎方式下小于0.074 mm和0.074~0.15 mm粒級顆粒掃描電子顯微鏡圖

由表1結(jié)果可知，高壓輥磨機試樣在輥面壓力3.5 N/mm2和5.5 N/mm2時的平均金浸出率分別為89.86%和92.75%，比常規(guī)顎式破碎機試樣的浸出率高出約3.7%~6.6%，即在相同浸出條件下，高壓輥磨機產(chǎn)品較常規(guī)顎式破碎機的細(xì)粒級產(chǎn)品的浸出效果好，同時測得的浸出劑耗量減少了約0.2 kg/t。

表1 綜合條件試驗結(jié)果

從圖4中可看出，在小于0.074 mm和0.074~ 0.15mm粒級，圖4(c)~(f)中高壓輥磨機產(chǎn)品的顆粒表面微裂紋數(shù)量較圖4(a)和(b)中常規(guī)顎式破碎機產(chǎn)品的多，當(dāng)輥面壓力由3.5 N/mm2增大到5.5 N/mm2時，裂紋數(shù)量也明顯增多。常規(guī)顎式破碎機小于0.074 mm粒級產(chǎn)品在掃描電鏡的多個視野中很難找到較明顯的裂紋，在0.074~0.15 mm粒級微裂紋數(shù)量稍增，由此可知，對于已經(jīng)產(chǎn)生裂紋的較粗顆粒，在破碎機內(nèi)進一步受到機械力的作用，會使該顆粒沿著強度較低的裂紋方向產(chǎn)生應(yīng)力形變而破碎解離變細(xì)。因此，在粒度越細(xì)的顆粒表面，可觀察的微裂紋數(shù)量就越少。同時，通過對上述兩個粒級顆粒群中裂紋尺寸的統(tǒng)計測量發(fā)現(xiàn)，兩種破碎方式小于0.074 mm粒級產(chǎn)品的微裂紋平均尺寸大都集中在500~650 nm的范圍內(nèi)，差別不明顯，但在0.074~0.15 mm的粒級中，高壓輥磨機產(chǎn)品的裂紋尺寸集中在680~950 nm的范圍內(nèi)，偶見1500 nm以上的顆粒裂紋，比常規(guī)顎式破碎機產(chǎn)品的裂紋尺寸略小。在全泥氰化過程中，顆粒在礦漿中可看成是固體顆粒完全浸入到液體的浸濕過程，浸濕過程是將氣固界面變成固液界面，多孔性固體表面會發(fā)生與毛細(xì)現(xiàn)象有關(guān)的滲透過程[17]。以含有長為，寬為(寬度一般是變化的)的裂紋的單個固體顆粒為研究對象，將裂紋順著開裂長度方向垂直分割成/個較小的單元，由于值很小，因此，沿著裂紋深度方向可近似看成/個直徑為的毛細(xì)微管。為了研究含有浸出劑的液體滲透進入裂紋的難易度，以每一個毛細(xì)微管為研究對象，發(fā)生滲透的動力為液體產(chǎn)生的附加壓力的表達式如式(3)所示：

式中：為毛細(xì)微管直徑；gl為氣液界面張力；為接觸角，試樣主要由石英、褐鐵礦等礦物組成，故0≤≤90°；向著裂紋深度方向的氣體一方。在接觸角和氣液界面張力一定的情況下，越小，產(chǎn)生的附加壓力越大，液體自發(fā)滲透到裂紋深部的能力就越強，即浸出劑更易進入到顆粒裂紋內(nèi)部，而與金礦物直接接觸發(fā)生溶解反應(yīng)。因此，高壓輥磨機破碎方式產(chǎn)生的大量尺寸略小的裂紋，對浸出過程更有利。

另一方面，正是由于高壓輥磨機在顆粒內(nèi)部產(chǎn)生豐富的應(yīng)力裂紋，驗證了圖2和3中顆粒比表面積和孔隙度的檢測結(jié)果，使顆粒的比表面積和單位孔體積均顯著增加，可以加大浸出過程中浸出劑與顆粒的接觸面積，提高浸出劑和金礦物的接觸機率，使氰化浸出反應(yīng)更快或者能從多個方向同時進行，避免或減少與其他礦物的絡(luò)合反應(yīng)，從而降低浸出劑的消耗，對提高浸出效果、降低藥耗均有利。

因此，在金礦破碎的過程中，高壓輥磨機采用的靜壓粉碎(或料層粉碎)機理，使機械擠壓應(yīng)力在作用區(qū)間內(nèi)的顆粒間相互傳遞，整個料層顆粒都受到不同程度的粉碎，這種全粒級粉碎使輥壓后的顆粒表面能產(chǎn)生大量的細(xì)粒、微細(xì)粒及顆粒內(nèi)部微裂紋。綜上所述，可以獲得以下規(guī)律：1)較粗顆粒的表面微裂紋數(shù)量要大于較細(xì)顆粒；2)對于較細(xì)顆粒，兩種破碎方式產(chǎn)生的裂紋尺寸相近，但高壓輥磨機的裂紋在數(shù)量上有優(yōu)勢；3)對于試樣中較粗顆粒，高壓輥磨機的裂紋不僅數(shù)量多且尺寸略小、均勻，更利于液體的自發(fā)滲透，對提高金浸出率有利。

總而言之，幼兒園的管理在整個的幼兒教學(xué)當(dāng)中是起著十分重要的主導(dǎo)作用的。在實施精細(xì)化的管理模式中，如果我們抓不到管理的重點所在，那么“精細(xì)化”將對幼兒園管理毫無意義和作用。因此，我們只有充分結(jié)合幼兒園自身的實際情況，進而才能使精細(xì)化管理模式發(fā)揮出它應(yīng)有的管理效果，為幼兒的教育做出有益的貢獻。

3 結(jié)論

1) 高壓輥磨機與常規(guī)顎式破碎機相比，具有破碎比大、破碎效率高等特點，粉碎產(chǎn)品細(xì)粒級含量較高，其中小于0.074 mm粒級含量高出7.23%，但整體粒度分布的均勻性略差，隨著輥面壓力的增大，粒度分布均勻性轉(zhuǎn)好。

2) 高壓輥磨機產(chǎn)品各粒級產(chǎn)品的比表面積和孔隙度，幾乎均高于常規(guī)顎式破碎機產(chǎn)品的測定結(jié)果，說明高壓輥磨機在相同粒級下的產(chǎn)品粒度更細(xì)，且能在顆粒內(nèi)部形成了更多的微裂紋，同時顆粒的力學(xué)性能下降，將對進一步粉碎能耗的降低發(fā)揮重要作用。

3) 對比兩種不同破碎方式下小于0.15 mm細(xì)粒級產(chǎn)品的全泥氰化浸出效果，表明試樣經(jīng)高壓輥磨機處理后對金的浸出有利，最終比常規(guī)顎破產(chǎn)品的浸出率提高約3.7%~6.6%，浸出劑減少約9%~10%，利于實現(xiàn)降耗增效的目標(biāo)。

4)對兩種破碎方式試樣0.074~0.15 mm和小于0.074 mm兩個粒級產(chǎn)品的SEM分析結(jié)果表明，高壓輥磨機產(chǎn)品的裂紋在數(shù)量上占優(yōu)，且顆粒越細(xì)，產(chǎn)生的裂紋數(shù)量越少。微細(xì)顆粒的裂紋尺寸接近，較粗顆粒中高壓輥磨機產(chǎn)品的裂紋尺寸略小，更利于液體自發(fā)的滲透，對提高金浸出率有利。

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(編輯 王 超)

Influence of comminuting methods on full-slime cyaniding of low grade gold ore

TANG Yuan, YIN Wan-zhong, CHI Xiao-peng

(College of Zijin Mining, Fuzhou University, Fuzhou 350116, China)

The full-slime cyaniding leaching experiments of fine particles products crushed by conventional jaw crusher and high pressure grinding rolls (HPGR) were conducted, the influences of two different comminuting processes on the leaching rate of low grade gold ore processed were studied. Combined with the particle surface test results and scanning electron microscopy, the mechanism of HPGR in the treatment process of gold ore was studied furthermore. The result shows that the products of HPGR are finer but not more uniform than that of conventional jaw crusher. The gold leaching rate of less than 0.15 mm part under the same conditions can be increased by 3.7%?6.6%. The number and size of micro-cracks from this two comminuting process become obvious difference. HPGR can produce richer micro-cracks through the quasi-static pressure, which contributes to the penetration of leaching reagents through the cracks. On the other hand, the specific surface area and porosity of particles increase, which will be beneficial to the contact of gold and leaching reagents. So the mechanism of influences on the gold leaching rate of different comminuting process in theory can be revealed.

high pressure grinding rolls; micro-cracks; specific surface area; porosity; full-slime cyaniding; gold ores

Project(51374079) supported by the National Natural Science Foundation of China

2015-07-08; Accepted date: 2015-10-24

YIN Wan-zhong; Tel: +86-0591-22866519; E-mail: yinwanzhong@163.com

1004-0609(2016)02-0423-07

TF111

A

國家自然科學(xué)基金資助項目(51374079)

2015-07-08；

2015-10-24

印萬忠，教授，博士；電話：0591-22866519；E-mail: yinwanzhong@163.com