從某高品位金礦石中選冶金試驗(yàn)研究

李 廣，張建云

(1.核工業(yè)北京化工冶金研究院，北京 101149；2.中核地礦科技集團(tuán)有限公司，北京 100013)

對(duì)于高品位金礦石，采用常規(guī)物理選礦法雖然金回收率較高，但尾礦中仍含有一定量的金[1-2]，這部分金通常為顆粒微細(xì)的連生體，暴露面小，重選難以回收，浮選過(guò)程中浮選藥劑也難以在金粒表面吸附，從而進(jìn)入尾礦中，只能通過(guò)化學(xué)浸出法加以回收。氰化法廣泛用于從礦石中浸出金[3]，但氰化物有劇毒，使其應(yīng)用受到嚴(yán)格限制。能夠替代氰化物的試劑主要有硫脲[4]、硫代硫酸鹽[5]、鹵化物(溴[6]、氯[7-8]、碘[3])、堿性氨基酸[9]、多硫化物[10]和硫氰酸鹽[11]等，但它們各有優(yōu)缺點(diǎn)，其中硫脲浸金工藝相對(duì)較為成熟。硫脲無(wú)毒，浸出速度快，浸出效果好，流程適應(yīng)性強(qiáng)[12]。

試驗(yàn)研究了某高品位金礦石的重選、浮選，以及用硫脲從浮選尾礦中浸出金，以期使礦石中的金得到充分回收。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)原料

金礦石：取自山西某金礦床，為石英脈型，氧化程度較高，主要礦物為石英，有少量黃鐵礦、褐鐵礦、白云石和方鉛礦；有用礦物主要為單質(zhì)金，金主要以單體形式包裹于石英和黃鐵礦中，粒度微細(xì)，大部分在0.03 mm以下。礦石中的有機(jī)碳和砷等有害雜質(zhì)含量極微。礦石多元素分析結(jié)果見表1。原礦磨至-74 μm占99%后篩析，結(jié)果見表2。

表1 原礦多元素化學(xué)分析結(jié)果 %

表2 原礦篩析結(jié)果

1.2 試驗(yàn)試劑與設(shè)備

試驗(yàn)所用試劑見表3。

表3 試驗(yàn)用試劑

選礦設(shè)備：XMQ-φ240×90型錐形球磨機(jī)，武漢探礦機(jī)械廠；LYN(S)-1100×500型重選搖床，武漢探礦機(jī)械廠；XFD-1.5 L型單槽浮選機(jī)，吉林探礦機(jī)械廠。

浸出設(shè)備：雷磁pHS-3C型pH計(jì)，C-MAGHS7型電動(dòng)磁力攪拌器等。

1.3 試驗(yàn)原理與方法

重選原理：重選是利用不同礦物的密度差及在分選介質(zhì)中不同的運(yùn)動(dòng)軌跡而進(jìn)行礦物分離。重選設(shè)備通常為搖床，分選介質(zhì)為水。床面橫向傾斜一定角度，礦漿從床面縱向稍高側(cè)給入，沖洗水從床面橫向稍高側(cè)給入，礦物在床面沿縱向往復(fù)運(yùn)動(dòng)作用下向床面另一端運(yùn)動(dòng)，在此過(guò)程中，輕礦物被橫向沖洗水沖入床面稍低側(cè)，進(jìn)入尾礦；重礦物沿床面縱向進(jìn)入精礦端，從而實(shí)現(xiàn)不同密度礦物的分離。

浮選原理：礦漿中充入氣體，攪拌使氣體在礦漿中彌散成小氣泡；不同礦物之間存在親水性差異，與氣泡結(jié)合能力也不同，疏水性礦物黏附到氣泡上并上浮到礦漿表面形成泡沫，而親水性礦物仍留在浮選機(jī)中；疏水性礦物泡沫通過(guò)機(jī)械裝置刮出實(shí)現(xiàn)與其他礦物分離。浮選藥劑的加入可以改變礦物表面親水性，更好地實(shí)現(xiàn)不同礦物之間的分離。礦漿加入到浮選機(jī)中，先后加入捕收劑、起泡劑，充分?jǐn)嚢韬蟪錃飧∵x，至泡沫上明顯無(wú)礦物顆?；驘o(wú)泡時(shí)停止。

(1)

浸出試驗(yàn)在玻璃燒杯中進(jìn)行。燒杯中加入一定質(zhì)量浮選尾礦及一定量一定濃度硫脲溶液和Fe3+，25 ℃下磁力攪拌，反應(yīng)達(dá)設(shè)定時(shí)間后，停止攪拌，礦漿過(guò)濾，分析渣中金質(zhì)量分?jǐn)?shù)，計(jì)算金浸出率。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 礦石的重選—浮選

金的密度較大，磨礦至一定細(xì)度后，粗粒單體金可通過(guò)重選分離，微細(xì)粒單體金及被其他礦物包裹的細(xì)粒金通過(guò)浮選分離。

2.1.1 磨礦細(xì)度對(duì)重選—浮選的影響

試驗(yàn)條件：礦石質(zhì)量1.0 kg，礦漿濃度30%，先用搖床重選，再對(duì)重選尾礦進(jìn)行浮選。取重選尾礦質(zhì)量500 g，以丁黃藥和丁銨黑藥混合物作捕收劑，丁黃藥用量80 g/t，丁銨黑藥用量40 g/t，以2#油作起泡劑，用量20 g/t。試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 礦石細(xì)度對(duì)重選—浮選金的影響

由表4看出：隨磨礦細(xì)度增大，金重選回收率下降，而浮選回收率提高；磨礦細(xì)度為-74 μm占90%時(shí)，重選和浮選總回收率最高。綜合考慮，確定磨礦細(xì)度以-74 μm占90%為最佳。

2.1.2 捕收劑種類對(duì)浮選的影響

單質(zhì)金的可浮性較好，通常用硫化礦捕收劑進(jìn)行浮選。重選尾礦500 g，磨礦細(xì)度為-74 μm占90%，捕收劑總用量100 g/t，起泡劑2#油用量20 g/t，捕收劑種類對(duì)金浮選的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

A—丁黃藥；B—乙硫氮；C—丁銨黑藥；D—丁黃藥+丁銨黑藥。

由圖1看出：用丁黃藥和乙硫氮作捕收劑時(shí)，浮選精礦中金品位較高，但金回收率較低；丁銨黑藥有較強(qiáng)起泡能力，捕收效果較好，精礦產(chǎn)率和回收率較高，但品位較低；丁黃藥+丁銨黑藥可以獲得較高精礦品位和回收率。綜合考慮，確定以丁黃藥+丁銨黑藥作捕收劑，充分發(fā)揮丁黃藥和丁銨黑藥各自優(yōu)勢(shì)，使金得到高效回收。

2.1.3 捕收劑用量對(duì)浮選的影響

以丁黃藥+丁銨黑藥作捕收劑，二者質(zhì)量比為2/1，重選尾礦質(zhì)量500 g，起泡劑2#油用量20 g/t，捕收劑用量對(duì)金浮選的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

圖2 捕收劑用量對(duì)重選尾礦浮選的影響

由圖2看出：隨捕收劑用量增大，金浮選回收率升高，但精礦中金品位下降；捕收劑用量為120 g/t時(shí)，金回收率最高且趨于穩(wěn)定，但精礦中金品位仍呈下降趨勢(shì)。綜合考慮，確定捕收劑用量以120 g/t礦石為宜，即丁黃藥用量80 g/t，丁銨黑藥用量40 g/t，該條件下金浮選作業(yè)回收率為84.65%。

2.2 浮選尾礦硫脲浸出金

浮選尾礦質(zhì)量300 g，液固體積質(zhì)量比2/1，以FeCl3作氧化劑，硫脲作浸出劑，用硫酸調(diào)礦漿pH，常溫下在2 L燒杯內(nèi)攪拌浸出，主要考察浸出時(shí)間、礦漿pH、硫脲用量、FeCl3用量對(duì)金浸出率的影響。

2.2.1 浸出時(shí)間對(duì)金浸出率的影響

礦漿pH=1.0，F(xiàn)eCl3用量3 g/L，硫脲用量7 g/L，浸出時(shí)間對(duì)金浸出率的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖3 所示。

圖3 浸出時(shí)間對(duì)金浸出率的影響

由圖3看出：硫脲浸金反應(yīng)較快，4 h基本達(dá)到平衡，金浸出率為92%左右。綜合考慮，確定浸出時(shí)間以4 h為宜。此條件下，浸出渣中金品位降至0.23 g/t。

2.2.2 礦漿pH對(duì)金浸出率的影響

用硫酸調(diào)礦漿pH，F(xiàn)eCl3用量3 g/L，硫脲用量7 g/L，常溫下攪拌浸出4 h，礦漿pH對(duì)金浸出率的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

圖4 礦漿pH對(duì)金浸出率的影響

由圖4看出：隨礦漿pH升高，金浸出率逐漸升高，至礦漿pH=1.0時(shí)達(dá)最高；之后金浸出率逐漸下降，至礦漿pH=1.5后快速下降。硫脲在礦漿中的穩(wěn)定性與礦漿pH關(guān)系密切：pH較低時(shí)，溶液中的O2/H2O還原電位較高，硫脲易被氧化成二硫甲脒(SCN2H3)2，造成硫脲有效濃度降低，影響金的浸出。

(2)

隨pH升高，硫脲則分解成硫化物和氨基氰，氨基氰進(jìn)一步分解成尿素[14]，溶液中有效硫脲濃度降低，金浸出率下降：

CNNH2+2H2O；

(3)

(4)

同時(shí)，隨pH升高，F(xiàn)e3+發(fā)生水解：

(5)

Fe3+的水解造成有效Fe3+濃度降低，因而對(duì)金的氧化能力下降，也不利于金的浸出。綜合考慮，確定適宜礦漿pH=1.0。該條件下，金浸出率為92.37%，浸出渣中金品位降至0.23 g/t。

2.2.3 硫脲用量對(duì)金浸出率的影響

礦漿pH=1.0，F(xiàn)eCl3用量3 g/L，常溫下攪拌浸出4 h，硫脲用量對(duì)金浸出率的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

圖5 硫脲用量對(duì)金浸出率的影響

由圖5看出：隨硫脲用量增加，金浸出率升高；硫脲用量增至7 g/L時(shí)，反應(yīng)基本完全，金浸出率趨于穩(wěn)定。綜合考慮，確定硫脲用量以7 g/L為宜。

2.2.4 FeCl3用量對(duì)浸出率的影響

體系pH=1.0，硫脲用量7 g/L，常溫下攪拌浸出4 h，F(xiàn)eCl3用量對(duì)金浸出率的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。

圖6 FeCl3用量對(duì)金浸出率的影響

由圖6看出：隨FeCl3用量增加，金浸出率升高；FeCl3用量增至為3 g/L時(shí)，金浸出率達(dá)最高，之后略有下降但變化不大。FeCl3用量較少時(shí)，金不能被充分氧化，浸出率不高；而FeCl3用量過(guò)大，硫脲會(huì)被氧化[15]，影響金的浸出。綜合考慮，確定FeCl3用量以3 g/L為宜。該條件下，金浸出率為93.31%，浸出渣中金品位降至0.21 g/t。

3 結(jié)論

針對(duì)高品位金礦石，進(jìn)行重選、浮選，所得尾礦中仍有一定量金。用硫脲浸出尾礦，可將其中的金充分回收，浸出渣中金含量可降至很低。采用選冶聯(lián)合工藝，金總回收率可達(dá)99.35%，其中重選回收率為44.59%，浮選回收率為46.85%，金浸出率為7.91%，金得到充分回收。