符元飛 曹 鋒

(陜西鳳縣四方金礦有限責任公司, 陜西 鳳縣 721700)

0 前言

陜西鳳縣四方金礦有限責任公司(以下簡稱“四方金礦”)下轄兩個選礦廠。其中,一選廠包含磨礦Ⅰ、Ⅱ兩個系列,2003年經(jīng)過擴建和后續(xù)多次技改,處理礦量2 200 t/d;二選廠處理礦量300 t/d[1]。

從2013年開始,供礦品位持續(xù)下降,選廠在滿負荷生產(chǎn)的同時,容易受氣溫變化、原礦品位波動等因素的影響,生產(chǎn)指標優(yōu)化和成本管控提升難度增大。為積極應對國際金價震蕩下行、剛性生產(chǎn)成本不斷上升、安全環(huán)保壓力持續(xù)加大的嚴峻形勢,四方金礦根據(jù)生產(chǎn)實際,進一步優(yōu)化一選廠選礦工藝,在磨礦工段增加尼爾森選礦設備。該設備可提前回收礦石中的顆粒金,降低后續(xù)浸吸系統(tǒng)的壓力,穩(wěn)定并適當增加處理礦量,降低選礦成本,提高回收率,增加經(jīng)濟效益[2]。

尼爾森選礦機回收磨礦系統(tǒng)的金精礦,還需要經(jīng)過精礦搖床的二次分選,才能達到后續(xù)的酸洗和冶煉工序要求。搖床中尾礦品位相對磨礦流程樣要高出100倍左右,成分以黃鐵礦、磁黃鐵礦為主,其中包裹未解離的顆粒金。這部分中尾礦的處理就顯得尤為關(guān)鍵,既要盡可能多回收其中的顆粒金,又要減少對現(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)的沖擊,達到“能收早收”的選礦工藝要求,為后續(xù)浸吸系統(tǒng)降壓、減負,實現(xiàn)優(yōu)化工藝指標、降低成本、增加經(jīng)濟效益的目的[3]。

1 原礦性質(zhì)

隨著礦山服務年限的延長,開采深度不斷增加,目前,選廠處理礦石主要以深部礦體礦石為主。與上部礦體相比,深部礦石相關(guān)的礦石質(zhì)量特征,特別是金礦物的賦存狀態(tài)和自然金嵌布粒度也發(fā)生變化,對生產(chǎn)產(chǎn)生重要影響。為了研究深部礦體的特征,采集了36個深部礦體的礦石樣品,進行了分析和鑒定。根據(jù)樣品分析報告,結(jié)合八卦廟礦區(qū)上部礦石質(zhì)量特征,將上部和深部的礦石質(zhì)量特征進行對比,包括礦物成分、自然金的產(chǎn)出形態(tài)和自然金的形狀和粒度等。

1.1 礦物成分

八卦廟金礦床上部和深部礦石礦物成分及含量對比見表1。

表1 上部礦石和深部礦石礦物成分及含量對比 %

由表1可以看出,上部礦石和深部礦石的礦物成分變化不大,礦物含量均不足3%,脈石礦物含量基本在97%以上。金屬礦物含量少而雜,主要金屬礦物為磁黃鐵礦、黃鐵礦;脈石礦物組成簡單,主要為石英、絹云母、白云石等。

1.2 自然金的產(chǎn)出形態(tài)

八卦廟金礦床上部礦石和深部礦石自然金產(chǎn)出形態(tài)占比對比見表2。

表2 上部礦石和深部礦石自然金產(chǎn)出形態(tài)對比 %

由表2可以看出,深部包裹金占比上升明顯(從5.24%上升到50.1%),粒間金占比下降明顯(從85.32%下降到42.80%),裂隙金含量變化不大。

1.3 自然金的形狀和粒度

上部礦石與深部礦石的自然金粒度及含量對比見表3。

表3 上部礦石和深部礦石自然金粒度及含量對比

上部礦石中,自然金的形狀多為不規(guī)則粒狀、它形粒狀、近圓粒狀、橢圓粒狀、麥粒狀、細脈狀。自然金的粒度較細,主要為中細粒,以粗粒、中粒、細粒、微粒不均勻分布為特點。其中100-74 μm的粗粒金占28.38%,74-20 μm的中細粒金占63.24%,20-1 μm的微細粒金僅占8.38%。

深部礦石中,自然金的形狀多為不規(guī)則粒狀,次為片狀。自然金顆粒較更細,以細粒金(48-20 μm)為主,其次為中粒金(74-48 μm)和微粒金(20-1 μm)。 中粒金占27.3%,細粒金占60.8%,微粒金占11.7%,未發(fā)現(xiàn)粗粒金。

由上述對比看出,上部礦石和深部礦石的金分布形態(tài)變化不大,多為不規(guī)則粒狀;但深部礦石的金粒度整體有變小趨勢,粗粒金消失,中細粒金占比增大,從不到63.24%上升到88.1%,微粒金占比變化不大。

2 礦石質(zhì)量特征對比

綜上所述,上部礦石和深部礦石的礦物成分、自然金的產(chǎn)出形態(tài)變化不大,但隨著開采深度的增加,自然金的粒度變化明顯。深部礦石中金顆粒變細,粗粒金消失,中細粒金占比增大,且包裹金占比增大,粒間金占比下降。因此,深部礦石和上部礦石相比,選礦難度有所增大,自然金的產(chǎn)出形態(tài)和粒度變化對于選礦工藝優(yōu)化、選礦回收率的提高均有不利影響。

3 四方金礦尼爾森重選改造和精礦回收

3.1 四方金礦尼爾森重選改造

四方金礦一選廠采用的尼爾森選礦機,屬于間斷性排礦設備,剛開始投用安裝在一段磨礦回路,重選回收率在32%左右。隨著礦區(qū)開采深度的增加,因深部礦體原礦性質(zhì)與上部礦石有所差異,經(jīng)過大量取樣、分析和對比,改造現(xiàn)場連接管路,將尼爾森選礦機安裝位置調(diào)整到二段磨礦回路,重選回收率提高到52%左右,提前將重砂金從磨礦系統(tǒng)回收,避免了單體金在球磨機和分級設備之間形成死循環(huán)[4]。尼爾森選礦機改造前后流程如圖1所示。

圖1 尼爾森選礦機改造前后流程圖

尼爾森選礦機安裝位置調(diào)整后,入選礦漿細度的提升,使原礦重選回收率提高近20%,濃密礦漿品位從原來的0.72 g/t下降到0.51 g/t左右,降幅近30%。這也間接驗證了八卦廟礦區(qū)深部礦體礦石性質(zhì)的變化,特別是礦石中顆粒金粒度變小這一特性。

3.2 尼爾森重選精礦綜合回收

尼爾森重選精礦作為重選流程產(chǎn)品,金品位達到100～800 g/t,但由于其中非自然金雜質(zhì)含量過高,不能作為冶煉流程原料,需要進一步處理。根據(jù)同行現(xiàn)場生產(chǎn)經(jīng)驗,尼爾森重選精礦多采用搖床二次分選工藝進行處理,該分選流程產(chǎn)生兩個產(chǎn)品,一個是搖床精礦,另一個是搖床中尾礦。經(jīng)過多次現(xiàn)場試驗,四方金礦采用兩段精選的方式處理尼爾森重選金精礦,一段精選選用細砂搖床,去除尼爾森重選精礦中粗粒石英和云母等雜質(zhì);二段精選采用礦泥搖床,去除其中的黃鐵礦和磁黃鐵礦等。

3.2.1 搖床精礦回收

經(jīng)過搖床二次分選后,尼爾森重選精礦品位進一步提高,搖床精礦自然金含量能達到40%～70%。搖床精礦中自然金的含量和同期原礦入選品位密切相關(guān),搖床精礦經(jīng)過后續(xù)的酸洗和冶煉等處理工序,最后成品為金錠,產(chǎn)品純金含量在88%～91%。

根據(jù)表3,原礦中的微粒金含量變化不大,但在實際精選作業(yè)生產(chǎn)中,部分微粒金和超微粒金出現(xiàn)“抱團水漂”現(xiàn)象,這可能與硫化礦的疏水性相關(guān),這部分粒度最小的含金礦物,在經(jīng)過后續(xù)酸洗和烘干程序時,多半會溶解和氧化變黑。

3.2.2 搖床中尾礦處理

相對搖床精礦,搖床中尾礦裸露自然金含量較少,但相對于磨機出料口、旋流器沉砂等磨礦流程樣品(7～12 g/t),搖床中尾礦品位要高出很多(100～300 g/t),多以包裹金和裂隙金等形式存在。搖床中尾礦主要化學成分分析結(jié)果見表4。由表4可知,除了金元素以外,銀含量也比較高。

表4 搖床中尾礦主要化學成分分析結(jié)果

搖床中尾礦金品位較高,一方面是因為尼爾森重選設備具有高倍分選重力場(60～120 G),基本能夠回收原礦中的粗粒金、中粒金和部分細微粒金;另一方面是因為搖床設備屬于常規(guī)重力場,只能部分回收尼爾森重選精礦。對于這類高品位搖床中尾礦,常規(guī)處理方案主要包括浸出、浮選和再磨再選等,四方金礦由于生產(chǎn)場地的限制,優(yōu)先選擇再磨再選的方案。

4 搖床中尾礦再磨再選方案應用情況及存在問題

4.1 再磨再選方案應用情況

再磨再選方案應用后,根據(jù)尼爾森選礦機當月產(chǎn)金數(shù)據(jù),相較于改造前,每月可多生產(chǎn)金3～5 kg,具體生產(chǎn)數(shù)據(jù)見表5。

表5 再磨再選方案生產(chǎn)數(shù)據(jù)對比

4.2 存在問題

四方金礦所在礦區(qū)礦石屬于超大型低品位礦石,礦石性質(zhì)決定了企業(yè)的基本生產(chǎn)方式,即通過“大礦量”來保障“高產(chǎn)量”,但較大的處理礦量也造成了選礦廠各項生產(chǎn)指標對原礦品位、濃密礦漿品位和磨礦細度等參數(shù)非常敏感,尼爾森重選搖床中尾礦再磨再選的應用,使這一問題更加凸顯,主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

1)深部礦石中的顆粒金粒度變小,要使含金礦物充分從解理面暴露,就要提高磨礦細度。每年4—10月,當?shù)貧鉁馗呶黄?為了更好利用氣溫這一有利因素,選廠會適當增加球磨機處理礦量,從 740 t/班提高到780 t/班,磨礦產(chǎn)品細度-200目含量從76%下降到74%,在原礦品位1.05 g/t情況下,濃密礦漿品位由0.50 g/t上升到0.65 g/t,濃密品位的上升,給后續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)造成較大壓力。

2)搖床中尾礦由于產(chǎn)率低、噸位少,前期直接加入磨礦系統(tǒng)進行處理,但由于人工添加量難控制,搖床中尾礦金品位相對較高(100～300 g/t),且波動較大,對生產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生較大沖擊。特別每月月中和月底進行搖床作業(yè)時,后續(xù)3～5個班次,由于搖床中尾礦的添加,濃密礦漿品位出現(xiàn)跳躍式波動。

3)上述兩種因素疊加,對生產(chǎn)系統(tǒng)的影響更為突出。每年4—10月溫度高位時期,選廠處理礦量增加、磨礦產(chǎn)品細度下降,同期進行尼爾森精礦搖床作業(yè),對生產(chǎn)現(xiàn)場的指標管控產(chǎn)生更大的不利影響。

4.3 解決辦法和應用效果

原礦品位、濃密礦漿品位和磨礦細度等指標的波動,對現(xiàn)場生產(chǎn)造成較大影響,不利于生產(chǎn)的穩(wěn)定和尾渣的管控。為了解決上述問題,一方面,可以采用其他方式回收搖床中尾礦,比如采用浸出和浮選的方法;另一方面,優(yōu)化再磨再選方案,盡可能減少或者消除高品位搖床中尾礦對生產(chǎn)系統(tǒng)的沖擊。

4.3.1 浸出和浮選方案探索

4.3.1.1 搖床中尾礦浸出試驗

對搖床中尾礦進行氰化浸出探索試驗。氰化浸出驗證試驗條件:再磨細度為-400目(-0.038 mm)占85.0%,石灰添加量5.0 kg/t,調(diào)節(jié)礦漿pH值至11.0,礦漿濃度33.0%,氰化鈉用量20.0 kg/t,活性炭密度20.0 g/L,采用機械攪拌浸出,浸出時間72.0 h,試驗結(jié)果見表6。

表6 搖床中尾礦氰化浸出探索試驗結(jié)果

初步探索試驗結(jié)果表明,搖床中尾礦經(jīng)過氰化浸出后,金的浸出率可達到93.98%。

4.3.1.2 搖床中尾礦浮選試驗

將搖床中尾礦作為給礦進行浮選探索試驗,試驗流程如圖2所示,試驗結(jié)果見表7。試驗結(jié)果表明,搖床中尾礦經(jīng)過再磨再選,獲得了金品位343.00 g/t、金回收率98.46%的金精礦,尾礦金品位降低至2.28 g/t。

圖2 搖床中尾礦浮選試驗流程圖

表7 搖床重選中尾礦浮選試驗結(jié)果

4.3.2 再磨再選方案優(yōu)化

相比浸出和浮選兩種處理方式,搖床中尾礦返回磨礦系統(tǒng)的再磨再選優(yōu)化方案不需要增加設備、不占用投資和場地,具有投資小、見效快和管理簡單、運行成本低的優(yōu)勢。通過再磨后,部分包裹金可以二次解離,從而進一步提高金的回收率。改造后,搖床尾礦連續(xù)、均勻返回磨礦系統(tǒng),確保了生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

為了盡可能減少再磨再選方案對磨礦系統(tǒng)的沖擊,在重選精礦搖床作業(yè)中增加了自動化控制系統(tǒng)(圖3)。通過自動化控制系統(tǒng),控制搖床中尾礦少批量、多批次返回磨礦系統(tǒng),既能確保較高的回收率,也能消除對系統(tǒng)產(chǎn)生的沖擊,自動化系統(tǒng)的應用,具有運行穩(wěn)定、安全高效的特征。

圖3 搖床中尾礦處理流程圖

本次技術(shù)改造項目總投資10萬元左右,主要包括DN100礦漿氣動閥、DH48S-S數(shù)顯時間繼電器、DN50電磁水閥以及附屬設施。項目實施后,由以往每天人工精搖作業(yè)將尾礦集中返回磨礦系統(tǒng)的模式,轉(zhuǎn)換為定時自動精搖將尾礦連續(xù)、均勻返回磨礦系統(tǒng)的模式,確保了生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定,減少了后續(xù)工序的藥劑用量。

該系統(tǒng)投用近2年來,入浸品位由0.68 g/t 降低至 0.50 g/t[5]。截至2023年9月,處理礦量增加 1 000 t/月,尾渣降低了0.01 g/t,保持了后續(xù)工序的穩(wěn)定性,減少了后續(xù)流程藥劑用量,減輕了人工勞動強度,提升了現(xiàn)場生產(chǎn)管控水平,累計創(chuàng)造經(jīng)濟效益1 222萬元。

5 結(jié)束語

四方金礦尼爾森重選精礦綜合回收工藝優(yōu)化改造,既符合“能收早收、能收盡收”的選礦原則,也為后續(xù)工序真正降壓、減負,實現(xiàn)了優(yōu)化工藝指標、降低生產(chǎn)成本、增加經(jīng)濟效益的目的。

項目改造過程中,自動控制系統(tǒng)的應用,對選廠生產(chǎn)優(yōu)化和黃金安全管理意義重大,實現(xiàn)了精礦精選無人參與、連續(xù)作業(yè),保證了生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,提升了精選環(huán)節(jié)的貴金屬安全管理水平,對國內(nèi)其他礦山具有一定的參考和借鑒意義。