盧臣，楊聰仁，張仕奇，張鈺，劉日飛，李沛，曹釗

（1.內蒙古科技大學 礦業(yè)研究院，內蒙古 包頭 014010；2.內蒙古金曦礦業(yè)有限公司，內蒙古 錫林郭勒 012500；3.東北大學冶金學院，遼寧 沈陽 110819）

離心重選是一種高效的選礦方法，其借助高速旋轉離心作用能產生高倍“強化重力”的特性，在高倍的強化離心力場內，不同密度礦物所受的重力差被放大，使得不同密度礦物之間的分離比自然重力場內更加容易，強化礦物顆粒按密度分選[1-3]。離心重選的主要影響因素有給礦速度、給礦濃度、離心機轉速和反沖水流速[4-6]。

在黃金選礦中，離心重選的選礦比通?？蛇_10000 ~ 30000倍，富集比可達1000 ~ 5000倍[7]。在黃金選礦的生產實踐中，離心重選主要設置在磨礦分級回路，依據(jù)金的嵌布特性和在粒級中的分布，處理磨礦分級的沉砂或控制分級一段的溢流，在氰化浸出或浮選前就捕收到粒度較粗的金顆粒，可以減少了粗粒金在浸出、浮選的損失，同時達到清理磨礦分級回路的目的[8]。其產品一般來說品位不會太高，需要用搖床進一步富集，甚至可考慮采用人工淘洗以提升品位[9]。

內蒙古某金礦磨礦分級回路存在粗粒自由金的循環(huán)積聚，但是否可采取離心重選進行預先回收還未可知，本文通過實驗室離心重選實驗，驗證了工業(yè)采用離心重選回收粗粒金的可行性，為現(xiàn)場技術改造提供了重要參考。

1 現(xiàn)場磨礦分級產物金品位及分布率分析

在工藝礦物學研究中，發(fā)現(xiàn)浸渣中有金與石英的連生體；同時，在磨礦分級回路流程考查中，發(fā)現(xiàn)了相當程度的金循環(huán)積聚現(xiàn)象。

1.1 單質金浸出不完全

浸渣工藝礦物研究表明，有部分單質金浸出不完全。原因可能是顆粒過大，浸出時間不夠，因此，在一段分級機沉砂下設置分選機可有效捕收粗粒金，可避免不必要的金損失。單質金嵌布特征見表1。

表1 浸渣中單質金嵌布特征統(tǒng)計Table 1 Statistical table of the characteristics of gold embedded in leach residue

1.2 磨礦分級回路中金的循環(huán)積聚現(xiàn)象

在水力分級過程中，礦物被磨細達到合格粒度，理應進入溢流。然而對自由金、含金量較高的金連生體和包裹體來說，因密度較大，有可能進入沉砂。部分含金顆粒會在磨礦分級回路中反復循環(huán)而難以進入浸出作業(yè)，這就是金顆粒在回路中循環(huán)積聚的現(xiàn)象。金的循環(huán)積聚不僅影響回收率，還會影響磨礦效率。

經過流程考查，發(fā)現(xiàn)一段分級與磨礦的回路中有一定程度的循環(huán)積聚現(xiàn)象，結果見表2。

（1）表2為磨礦分級回路中各產物的金品位，可以看出一段分級沉砂中金品位最高，有循環(huán)積聚現(xiàn)象。

表2 磨礦分級回路中各產物的金品位Table 2 Gold grade of each product in the grinding classification circuit

（2）表3、4為磨礦分級回路中各產物的粒級及金屬量分布?？梢钥闯?，不論物料整體的粗細，所有產品中都是+38 μm、-38+75 μm兩個粒級的金品位最高，且金主要分布在-150 μm的部分。一段分級沉砂是最粗的物料，但上述現(xiàn)象反而最明顯，即粒級所占比例較少的細粒級金品位較高，這證實了循環(huán)集聚現(xiàn)象的存在。據(jù)此，也可以發(fā)現(xiàn)，處理一段分級沉沙要比處理二段分級沉沙更有必要、效果也應更明顯。

表3 一段分級給礦和沉砂粒級及金屬量分布Table 3 Size fraction and gold distribution of the first stage hydrocyclone feed and underflow

1.3 一段分級沉砂單質金粒徑分析

表4 一段分級溢流和二段分級沉砂粒級及金屬量分布Table 4 Size fraction and gold distribution of the first stage hydrocyclone overflow and second stage underflow

一段分級沉沙單質金粒徑統(tǒng)計見表5，形貌見圖1。

圖1 一段分級沉砂金顆粒掃描電鏡形貌Fig.1 SEM topography of the gold particle in the first stage hydrocyclone underflow

表5 一段分級沉砂金顆粒統(tǒng)計Table 5 Statistical table of the gold particle in the first stage hydrocyclone underflow

可以看出，一段分級沉沙中可見粗粒金，最大單質金顆粒尺寸可達（202×76）μm，適合于離心重選分選。

2 一段分級沉砂離心重選實驗

2.1 剝離粗粒級

由表3看出，在一段沉沙中，+0.60 mm物料的含量與金品位均較低，且在前期探索實驗時發(fā)現(xiàn)這部分粗物料幾乎將分選錐的溝槽全部占滿，使得較細的有價礦粒無法被捕收，分選效果很差。因此，+0.60 mm的物料必須被剝離，只采用離心重選分選-0.60 mm的物料，粒級及金分布律見表6。

表6 一段分級沉砂中-0.60 mm物料的性質Table 6 Fraction and gold distribution of -0.60 mm material in the first stage hydrocyclone underflow

2.2 離心重選條件優(yōu)化

采用兩因素三水平正交實驗，以回收率、噸礦捕收金 g/t 為評價指標，選定離心重選兩個最重要的操作條件即離心立場G（通過動錐轉速可調）與反沖水壓力psi（通過給水量可調）為實驗因素，固定批次給礦量為1.2 ~ 1.3 kg、礦漿濃度為30%，給入礦漿速度為1.2 kg/min。因素水平編碼見表7。

表7 離心重選兩因素三水平正交實驗編碼Table 7 Two-factor three-level orthogonal test coding table for the centrifugal separation

實驗結果見表8，可以看出，在離心力場為60 G、反沖水壓力9 psi時，精礦回收率ε最高,為66.90%，推算可從1 t物料中捕收金9.15g（以下簡稱噸礦捕收金η，單位g/t）。

表8 離心重選實驗結果Table 8 Test results of centrifugal separation

根據(jù)表8實驗結果，建立回收率y1和噸礦捕收金y2與離心力場A和反沖水壓力B之間的關系模型[10-11]，分別見式（1）和式（2）：

求解出以編碼形式表達的回歸方程，見式（3）和式（4）：

編碼后數(shù)學模型為：

式（3）和式（4）所列回歸方程的顯著性檢驗分別見表9和表10，可以看出式（3）和式（4）總體F值分別2.47和4.12，兩式F值均大于臨界值F0.25(5,3)=2.41，表明當顯著性水平為0.25時，方程整體是顯著的。

表9 式3回歸方程的顯著性檢驗Table 9 Accuracy test of regression equation 3

表10 式4回歸方程的顯著性檢驗Table 10 Accuracy test of regression equation 4

2.3 響應曲面分析

基于回歸方程，繪制以金回收率（%）和噸礦捕收金（g/t）為分選指標的響應曲面，分別見圖2（a）和（b）。

圖2 回收率和噸礦捕收金的響應曲面Fig.2 Response surface maps of recovery and gold amount recovered per 1 ton of feeding

由圖2可以看出，在分選過程中，在離心轉速（離心力）一定的條件下，較大反沖水壓力會導致部分目的礦物顆粒流失，過低反沖水壓力會導致床層得不到較好的松散，分選過程床層壓死，造成部分金流失，在離心力場為180 G和60 G時 ，對應反沖水壓力21 kPa、42 kPa、63 kPa的回收率分別為39.77 %、44.19 %、46.65%和30.82%、57.00%、66.90%，回收率隨著反沖水壓力的增加回收率升高；而離心力場為120 G時，反沖水壓力21 kPa、42 kPa、63 kPa的回收率分別為38.75 %、48.92 %、38.05 %，回收率隨反沖水壓先高后低。由此可以看出，在高反沖水壓力、低離心力場的作用下，可以得到較高的回收率及分選指標。

2.4 批次給礦量與品位關系

實驗室型離心重選機的批次給礦量越多，捕收的重礦物越多，精礦品位也越高。

圖3為離心重選精礦品位與批次給礦量之間的關系，可以看出精礦品位隨批次給礦量的增加而線性增大，根據(jù)線性擬合結果可知，當一次實驗給礦量增加到15 kg時，精礦品位可達760 g/t。

圖3 精礦品位與批次給礦量的關系Fig.3 Relationship between concentrate grade and feeding amount of batch test

3 結 論

（1）通過對比分析各段產物的金品位、粒級金屬分布以及一段分級過程中金的反常分配，確定了在磨礦分級回路中設置離心重選的必要性，并確定了一段沉砂-0.60 mm作為離心重選的給礦。

（2）基于兩因素三水平正交實驗數(shù)據(jù)，建立回收率、噸礦捕收金與離心力場、反沖水的二元二次回歸方程，繪制響應曲面，發(fā)現(xiàn)一段沉砂在低離心立場（60 G左右）、高反沖水壓力（> 21kPa）的條件下，金的富集效果較好。

（3）實驗室離心重選精礦金品位隨批次實驗給礦量增大呈線性增加趨勢，根據(jù)線性擬合結果，當一次實驗給礦量增加到15 kg時，精礦品位可達760 g/t。