蔡 敏

（國土資源部蘭州礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢驗中心，甘肅蘭州730050）

金屬尾礦的綜合利用率目前平均不到10%，到2015年中國尾礦綜合利用率要求達到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領域[1-6]。某含金尾礦綜合回收有價組分含量較高，可供回收的有用組分有金、銀、硫等。該礦石為星散-細脈浸染狀構造，形成交代及交代假象結構，因此金礦物與載體礦物之間分選難度較大。通過對該礦石的選礦試驗研究，發(fā)現(xiàn)采用新型的半工業(yè)連續(xù)浮選機進行對尾礦資源再處理實驗，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難以回收的微細粒及難選別礦物顆粒的浮選，同時由于取消傳統(tǒng)浮選機的機械傳動部分，能最大限度的降低能耗，獲得滿意的選礦指標。

1 礦石性質

1.1 入選尾礦的主要化學成分（見表1）

表1 入選尾礦主要化學成分

該礦石主要為花崗閃長巖、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石、石英、方解石、絹云母、鉀長石等；礦石結構主要為自形粒狀結構、半自形～它形粒狀結構、自形～半自形棱柱狀結構、自形～半自形板條狀結構、膠狀結構、交代結構、交代假象結構；構造為星散-細脈浸染狀構造。

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分析

表2 入選尾礦篩分粒度化學分析結果

從表2結果可以看出，金在各粒級中品位相差不大，屬均勻分布，分布率-0.075+0.05mm占36.30%,-0.05mm占12.65%,過粉碎較嚴重對浮選選別過程有一定的不利影響

2 選礦流程試驗

2.1 選礦工藝流程的確定

尾礦組份相對復雜,加之礦石物質結構的難選性,對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,董兵等人對金礦尾礦進行離心選礦機實驗、搖床重選實驗、螺旋溜槽實驗以及生產(chǎn)的精礦進行攪拌浸出實驗，并未取得良好指標[8-9]，索明武等人對尾礦的磨礦細度做了研究實驗[10]，董曉舟對氰化尾漿進行壓濾使渣水分離,對得到的氰化尾水加硫酸進行酸化處理,攪拌生成重金屬絡合物沉淀,過濾后含金、銀尾水通過活性炭對其中所含的金、銀進行吸附,吸附后的循環(huán)水重新返回車間調漿攪拌槽內循環(huán)使用。上述實驗流程操作繁雜，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，本條件試驗采用離心式浮選機和攪拌式浮選機，粗選浮選濃度為30%左右，掃選和精選浮選濃度相應降低。先在常規(guī)攪拌浮選機上進行最佳條件試驗和精選試驗，并將最佳條件及試驗中所遇到問題的正確及處理方式、方法運用于半工業(yè)連續(xù)浮選試驗中。

2.2 浮選流程實驗

2.2.1 最佳磨礦細度試驗

考察不同的入選粒度對浮選指標的影響，以探索最佳的磨礦細度。試驗流程如圖1所示。固定試驗條件：黃藥 400g/t，黑藥 200g/t，2 號油 16g/t，攪拌時間：2min。對-1mm原礦用錐型球磨機細磨（改變磨礦時間的方式來改變磨礦細度）后進行浮選試驗，以確定用浮選方式處理該礦石的最佳磨礦細度，試驗數(shù)據(jù)及結果見表3、表4。

圖1 最佳磨礦細度試驗流程

表3 球磨時間與細度關系

從表3中數(shù)據(jù)可以看出，該礦比較容易細磨，經(jīng)過實驗室錐形球磨機10min磨礦后就可達到-200目90%以上的細度，但是易細磨也同時會產(chǎn)生過粉碎現(xiàn)象，對浮選產(chǎn)生不利的影響。

表4 最佳磨礦細度試驗結果

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

2.2.2 最佳丁基黃藥用量試驗

試驗采用最常用的浮選藥劑有：丁基黃藥、丁銨黑藥、2號油。在固定其他條件的情況下（磨礦細度已經(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。試驗條件及流程如圖2所示，試驗數(shù)據(jù)及結果見表5。

圖2 最佳黃藥用量試驗流程

表5 最佳黃藥用量試驗結果

從表5中可以看出，隨著黃藥用量的增加，回收率指標有上升的趨勢，但上升的幅度相當有限，從經(jīng)濟的角度考慮，試驗選取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

最佳丁銨黑藥用量試驗是在固定其他條件的情況下 （其中磨礦細度已經(jīng)為試驗所確定的最佳值），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。試驗條件及流程如圖3所示，試驗數(shù)據(jù)及結果見表6。

圖3 最佳黑藥用量試驗流程

表6 最佳丁銨黑藥用量試驗結果

從表6數(shù)據(jù)中可以看出，當黑藥用量從100g/t上升至600g/t的過程中，回收率指標在先上升后平穩(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

經(jīng)巖礦鑒定，該尾礦中主要脈石礦物為長石和石英，在試驗中也發(fā)現(xiàn)該礦的泥化比較嚴重，因此，試驗采用最常用的礦漿分散劑水玻璃進行抑制脈石礦物和分散礦漿之用，對其進行最佳用量試驗，試驗入選尾礦采用我中心制樣室細磨樣品，經(jīng)水篩測得其細度為-200目占78.5%，試驗流程及條件如圖4所示，試驗數(shù)據(jù)及結果見表7。

圖4 最佳黃藥用量試驗流程

表7 最佳水玻璃用量試驗結果

從表7數(shù)據(jù)中可以看出，由于水玻璃的加入使浮選過程優(yōu)化，回收率指標和降尾指標都比沒有水玻璃加入的選別指標好，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的增大沒有太大的關系，隨著水玻璃用量的增加，回收率指標僅在一定幅度內上下波動。因此試驗取一個較小水玻璃用量2000g﹒t-1為最佳浮選水玻璃用量。

2.2.5 三段精選試驗

開路精選、掃選試驗是在利用前面試驗中已經(jīng)確定最佳條件的情況下，對粗精礦進行多次的精選和對尾礦的進一步掃選，目的是提高最終精礦的品位和降低尾礦的品位。試驗條件和流程如圖5所示，試驗數(shù)據(jù)及結果見表8。

圖5 開路三段精選、掃選試驗流程

表8 開路三段精選、掃選試驗結果

從表8中數(shù)據(jù)可以看出，經(jīng)過三段精選后該礦的浮選精礦品位有較大幅度的上升，經(jīng)過兩段掃選后尾礦品位也有較大幅度的下降，各項指標比較好。

2.2.6 四段精選試驗

三段精選可使精礦品位上升至70g/t以上，為了使精礦達到一個更高的品位，試驗再增加一段精選（四段精選），試驗條件及流程如圖6所示，試驗數(shù)據(jù)及結果見表9。

圖6 四段精選試驗流程

表9 開路多段精選、掃選試驗結果

從表9中數(shù)據(jù)可以看出，經(jīng)過四段精選后，精礦品位可進一步上升，上升幅度較大，但回收率有所下降，因為是開路試驗，在連續(xù)的試驗或生產(chǎn)中，中礦會分別進入到精礦和尾礦產(chǎn)品中，回收率指標會有所上升。

2.2.7 半閉路精選試驗

在開路精選基礎上，進行半閉路精選試驗，將掃選中礦返回，部分進入精礦，考察對精礦回收率和品位的影響情況。試驗條件及流程如圖7所示，試驗數(shù)據(jù)見表10。

圖7 半閉路四段精選試驗流程

表10 四段精選半閉路精選試驗結果

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，要同時保證回收率又要提高精礦品位，就必須在選擇過程中優(yōu)化浮選并嚴格控制精礦產(chǎn)率，在連續(xù)的生產(chǎn)中有望使浮選的各項指標達到一個比較滿意的結果。

2.2.8 浮選條件試驗小結

經(jīng)過上述對最佳磨礦細度試驗、藥劑試驗、開路精選試驗和半閉路精選試驗，認為用浮選方法處理該礦對其中有用元素金的富集效果比較好。黃藥對該礦中有用礦物的捕收效果較小，黑藥對該礦中有用礦物的捕收效果較大。水玻璃的加入對浮選過程有較好的促進作用，能夠較好地分散礦漿和抑制脈石的作用。經(jīng)過多段精選后精礦中金的品位能夠達到一個比較高的水平。

2.3 半工業(yè)連續(xù)浮選閉路流程試驗

2.3.1 半工業(yè)連續(xù)浮選機簡介及工作原理

半工業(yè)連續(xù)浮選機主要由槽體、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。對藥劑有乳化作用，它能將液體、氣體分散成很微細的狀態(tài)，使氣泡和藥劑被乳化。它的工作原理同射流泵，是以砂泵為動力源來產(chǎn)生旋轉礦漿射流，將空氣介質吸入浮選機槽內，由于礦漿加壓，當?shù)V漿自槽外噴管射入浮選機后，壓力劇降，于是使空氣在礦漿中呈過飽和狀態(tài)，這時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，強化氣泡的礦化過程。同時浮選槽內設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早排出槽外，以及使射流能量進一步消耗。擋板迫使礦漿先向上，然后水平，最后向下通過相對穩(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，最后精礦越過溢流堰，排出槽外。槽體側面設置了可調試尾礦排出閘板，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 推薦設備聯(lián)系

2.3.2 半工業(yè)連續(xù)浮選閉路流程試驗

半工業(yè)連續(xù)浮選試驗所使用的主要試驗設備分為一段粗選、三段掃選和四段精選共八個作業(yè)槽，每個作業(yè)槽均有一臺礦漿泵作為礦漿給礦動力，按照設計在此設備上可進行連續(xù)工業(yè)試驗，該試驗設備的設計制作是出于為多個不同試驗樣品而考慮，設備中每臺選別槽的產(chǎn)量和大小尺寸未經(jīng)嚴格計算，而是按照一定的比例逐級遞減，但是調試該設備時發(fā)現(xiàn)，在原設計方案條件下，由于選別金礦時每段作業(yè)的重量產(chǎn)率是比較低的，因此造成下一段選別作業(yè)的供礦嚴重不足，礦漿泵給礦十分不穩(wěn)定，基本上是無法進行連續(xù)作業(yè)的（但是在生產(chǎn)中是連續(xù)作業(yè)，不會造成此現(xiàn)象）。經(jīng)過分析原因，我們對該設備進行了適當?shù)恼{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礦槽。在此改造下，精選給礦不足的情況下可以適當停止精選選別使礦漿在儲礦槽可儲存聚集，當儲存量達到可選別的量時再進行下一段的選別作業(yè)，因此選別過程比較穩(wěn)定。

根據(jù)條件試驗所確定的各項最佳指標在進行適當調整改造的半工業(yè)浮選連續(xù)試驗設備上進行連續(xù)試驗。推薦實驗設備關聯(lián)如圖8所示，試驗條件及流程如圖9所示，試驗數(shù)據(jù)見表11。

表11 半工業(yè)連續(xù)試驗結果

圖9 連續(xù)工業(yè)試驗流程

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

2.3.3 最終精礦產(chǎn)品分析

最終精礦產(chǎn)品化學成分分析見表12。

3 結語

1)該尾礦礦漿由泵加壓后進入浮選槽，而不是自流，因此浮選效率很高，不會引起礦漿循環(huán)短路，全部優(yōu)越性可以從單槽設備中得到。與一般浮選機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到高的富集比等顯著特點，具有環(huán)境污染小，礦源廣泛，成本低，易于操作等優(yōu)勢。

2)實驗結果表明，半工業(yè)連續(xù)試驗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，選別指標較為理想。確定的最佳操作條件為：磨礦細度：-0.074mm含量占76.60%；水玻璃用量：2.0kg/t；丁胺黑藥用量：200g/t。該尾礦可通過新型的半工業(yè)連續(xù)浮選機進行浮選達到了富集的目的。完成了以重點考察金回收率指標，為半工業(yè)連續(xù)浮選機實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)處理尾礦資源的應用提供了可靠的技術依據(jù)。

表12 最終精礦化學分析結果