張崇輝， 何廷樹， 孫騰飛， 卜顯忠， 陳 偉

(1.西安建筑科技大學(xué) 資源工程學(xué)院,陜西 西安710055；2.西安建筑科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,陜西西安710055；3.中國(guó)黃金集團(tuán)陜西有限公司,陜西 西安710001)

金礦的選礦方法主要有重選法［1-2］、浮選法［3-4］和氰化浸出法［5-6］。 氰化浸出可以直接得到合質(zhì)金,且總回收率較高；浮選法主要處理以硫化礦為載金礦物的礦石,最終得到金精礦；重選法主要處理明金較多的金礦石,是一種綠色環(huán)保的選礦方法。 常用的重選設(shè)備有搖床、跳汰機(jī)、溜槽等。 搖床處理量小,跳汰機(jī)處理粒度下限高,溜槽富集比低,這些缺點(diǎn)影響了它們?cè)诮鸬V選礦中的應(yīng)用。 尼爾森離心選礦機(jī)作為一種新型的重選設(shè)備,分選效率高,在金礦山已經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用。

本文在大量文獻(xiàn)查閱及探索試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,采用正交試驗(yàn)法［7-9］對(duì)尼爾森重選條件進(jìn)行試驗(yàn),考察給礦濃度、沖洗水流量、離心力三因素對(duì)金精礦品位、回收率、尼爾森重選選礦效率E漢的影響,找出各影響因素的主次順序,探討并優(yōu)化影響因素,為應(yīng)用尼爾森選金提供理論支持。

1 礦石性質(zhì)

某金礦為貧硫化物氧化金礦,含礦巖石中的原始金屬硫化物以黃鐵礦為主,強(qiáng)烈氧化形成褐鐵礦,一部分褐鐵礦保留原來黃鐵礦。 樣品礦物組成較簡(jiǎn)單,主要礦物為石英、伊利石、綠泥石、斜長(zhǎng)石、方解石、黃鐵礦、鐵白云石。 金主要以裸露及半裸露存在于礦石中,還有部分碳酸鹽、硫化物等包體金。 顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn),金粒度大部分在0.02 mm 以下。 該金礦原礦化學(xué)成分分析結(jié)果見表1,金物相分析結(jié)果見表2。 從表1可以看出,該礦石中可供利用的元素為金。

表1 原礦化學(xué)成分分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）/%

表2 原礦金物相分析結(jié)果

2 結(jié)果與討論

2.1 尼爾森重選磨礦細(xì)度試驗(yàn)

回收礦石中的有用礦物首先必須使其充分單體解離。 給礦濃度35%、沖洗水量3.5 L/min、重力值120G條件下進(jìn)行了尼爾森重選磨礦細(xì)度試驗(yàn),試驗(yàn)流程見圖1,結(jié)果見表3。 從表3 可以看出,磨礦細(xì)度在-0.074 mm粒級(jí)占65%時(shí),精礦回收率72%左右；-0.074 mm 粒級(jí)含量75%～85%時(shí),精礦回收率保持在80%左右,細(xì)度繼續(xù)增加回收率反而大幅下降。 結(jié)合國(guó)內(nèi)選礦廠的生產(chǎn)實(shí)踐綜合考慮,選擇磨礦細(xì)度-0.074 mm 粒級(jí)占75%。

圖1 尼爾森重選試驗(yàn)流程

表3 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

2.2 尼爾森重選正交試驗(yàn)

在-0.074 mm 粒級(jí)占75%條件下進(jìn)行了尼爾森重選工藝參數(shù)正交試驗(yàn)。 選擇給礦濃度、沖洗水流量、離心力3 個(gè)主要因素進(jìn)行研究,選用L9(33)正交表安排試驗(yàn),因素及水平見表4。 正交試驗(yàn)結(jié)果見表5,極差分析見表6,方差分析見表7。

表4 尼爾森離重選正交試驗(yàn)因素水平表

表5 尼爾森重選正交試驗(yàn)結(jié)果

表6 正交試驗(yàn)極差分析統(tǒng)計(jì)表

表7 尼爾森重選正交試驗(yàn)方差及顯著性計(jì)算結(jié)果

由表5 可知,通過尼爾森一次重選均可得到合格的金精礦,精礦金品位在53.18～64.71 g/t 之間,金回收率在63.25%～78.29%之間,選礦效率E漢在62.34%～77.55%之間,精礦品位、回收率和E漢的變化范圍均較大。

由表6 可知,3 個(gè)因素對(duì)精礦金品位的影響程度依次為:A ＞C ＞B；3 因素對(duì)金回收率的影響依次為:A ＞B ＞C；3 因素對(duì)E漢的影響依次為:A ＞B ＞C。

由表7 可知,給礦濃度對(duì)精礦金品位、回收率和E漢影響顯著,沖洗水流量對(duì)金精礦回收率和E漢影響顯著,離心力對(duì)金精礦回收率和E漢有一定影響。 對(duì)品位而言,3 因素的最優(yōu)水平為A1B2C2；對(duì)回收率而言,3 因素的最優(yōu)水平為A1B3C3；對(duì)E漢而言,3 因素的最優(yōu)水平為A1B3C3。 金回收率和E漢的最優(yōu)水平相同,說明各因素水平選取合理。 對(duì)金精礦品位、回收率的最優(yōu)水平中給礦濃度水平都選取A1,就金精礦品位和回收率而言,給礦濃度是顯著影響因素。 在重選過程中,低濃度有助于礦物在礦漿中分散,脈石礦物對(duì)大比重礦物的影響減少,這也符合基本的重選規(guī)律。

2.3 驗(yàn)證試驗(yàn)

在正交試驗(yàn)基礎(chǔ)上,確定尼爾森重選粗選作業(yè)的最佳優(yōu)化方案為:A1B3C3,即給礦濃度25%、沖洗水流量3.5 L/min、離心力120G。 該條件下進(jìn)行了3 組驗(yàn)證試驗(yàn),結(jié)果見表8。 由表8 可知,在尼爾森最佳參數(shù)條件下,可獲得平均品位64.93 g/t、平均回收率81.50%的金精礦。 3 次試驗(yàn)精礦金品位65.00±0.50 g/t,回收率81.50%±0.50%,說明正交試驗(yàn)組合的最佳優(yōu)化方案試驗(yàn)結(jié)果重復(fù)性良好,結(jié)果穩(wěn)定。

表8 驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果

2.4 尼爾森尾礦再磨試驗(yàn)

尼爾森重選粗選作業(yè)最佳優(yōu)化方案所得尾礦金品位0.27 g/t,仍然較高,從經(jīng)濟(jì)及資源利用最大化方面綜合考慮,進(jìn)行了尼爾森重選尾礦再磨再選試驗(yàn)。 所確定的尼爾森重選工藝條件為:礦漿濃度25%、沖洗水量3.5 L/min、重力值120G,試驗(yàn)流程見圖2,結(jié)果見表9。 從試驗(yàn)結(jié)果可以看出,隨著磨礦細(xì)度增加,精礦品位均在36 g/t 左右,而回收率逐漸下降,因此尼爾森粗選尾礦掃選無需增加再磨作業(yè),可直接進(jìn)行掃選。

圖2 尼爾森重選尾礦再磨試驗(yàn)流程

表9 尾礦再磨試驗(yàn)結(jié)果

2.5 全重選擴(kuò)大試驗(yàn)

為了進(jìn)一步考察流程的穩(wěn)定性,優(yōu)化工藝流程結(jié)構(gòu),在以上試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了全重選擴(kuò)大試驗(yàn)。 所確定的尼爾森重選工藝條件為:重選礦漿濃度25%、沖洗水量3.5 L/min、重力值120G,重選擴(kuò)大試驗(yàn)共用試驗(yàn)樣品100 kg。 試驗(yàn)流程見圖3,結(jié)果見表10。

圖3 重選擴(kuò)大試驗(yàn)工藝流程

表10 重選擴(kuò)大試驗(yàn)結(jié)果

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出,原礦經(jīng)尼爾森一次粗選一次掃選、搖床一次精選,最終可得到金品位1 196.83 g/t、回收率48.52%的高品位金精礦,此精礦可直接進(jìn)行火法煉金；搖床精選中礦可進(jìn)入浸金作業(yè),從而大幅降低生產(chǎn)成本,最大化回收資源,使企業(yè)效益最大化。 最終尾礦金含量降到0.16 g/t,損失率為10.29%,選礦指標(biāo)理想。

3 結(jié) 論

1) 正交試驗(yàn)結(jié)果表明,在給礦濃度、沖洗水流量、離心力等3 個(gè)因素中,給礦濃度為金精礦品位、回收率、尼爾森重選粗選作業(yè)選礦效率的顯著影響因素,給礦濃度、沖洗水流量為金精礦回收率、尼爾森重選粗選作業(yè)選礦效率的顯著影響因素,給礦濃度、沖洗水流量對(duì)金精礦回收率、尼爾森重選粗選作業(yè)選礦效率有一定影響。 其中給礦濃度影響較為突出,在采用尼爾森進(jìn)行金礦選別時(shí)應(yīng)避免高礦漿濃度。

2) 經(jīng)過正交試驗(yàn)方案優(yōu)化,尼爾森重選適宜條件為:給礦濃度25%、沖洗水流量3.5 L/min、離心力120G。 在此條件下,采用全重選工藝最終可使尾礦金含量降到0.16 g/t,損失率10.29%,選礦指標(biāo)理想。

3) 該金礦經(jīng)采用尼爾森一次粗選一次掃選、搖床一次精選,最終可得到金品位1 196.83 g/t、回收率48.52%的高品位金精礦；搖床精選中礦可采用浸出工藝處理,從而使浸出作業(yè)的處理量大幅降低,提高企業(yè)效益。