海水选矿在三山岛金矿的应用研究.pdf

d o i l O ．3 9 6 9 ／j ．i s 锄．2 0 9 5 一1 7 4 4 ．2 0 1 2 ．0 1 ．0 0 2 海水选矿在三山岛金矿的应用研究 圜谢敏雄 山东黄金集团三山岛金矿山东莱州2 6 1 4 1 7 摘要海水选矿在国外已有六十多年的经验，在我国直到2 0 世纪7 0 年代末期才开始进行研究及 应用。1 9 7 8 年浙江冶金研究所进行了用海水选矿的试验，同年8 月浙江岱山铅锌矿应用海水选矿。 其后，1 9 8 2 年菜州市三山岛金矿海水选矿与19 9 1 年莱州市仓上金矿海水选矿也陆续获得成功与 推广。海水选矿不但节约了矿山成本，同时对于缺少谈水的沿海地区的矿藏开采和开发、资源的 综合利用以及环境保护方面有着重大的现实意义。 关键词海水选矿；三山岛金矿 中图分类号T D 9 5 3文献标识码A文章编号2 0 9 5 1 7 4 4 2 0 1 2 0 1 - 0 0 2 9 0 3 海水选矿是一种以海水作为选矿介质的选矿方法。 在选矿技术日新月异的今天，海水选矿的内涵逐渐拓展 为以与海水性质组成相近的井下海水及“苦咸水”为介 质的选矿方法【l l 。海水选矿应用主要在矿山地处缺淡水 的滨海地区，必须利用海水选矿，比较有代表性的是三 山岛金矿的海水选矿。1 9 8 1 年6 月，国家建委主持三山 岛金矿建设方案论证会议，会议决定在三山岛金矿使用 海水选矿。至今三山岛金矿海水选矿已经应用了近3 0 年， 从选矿技术指标和设备防腐蚀等多方技术来看，海水选 矿应用是非常成功的。 1 海水选矿的水质研究 1 ．1 海水的组成及其特性 海水是一种浸蚀性较强的天然水源，实质是一种稀 电解质溶液，海水中主要含有N a 、C l 一、M g “、C a 2 、 H c o ，一还有s 0 4 2 一及B r 等，这些元素占据海水溶解固 体总量9 9 ％以上，详见表l 。 表1 海水的成分分析m g ，L 1 ．2 海水的特性 由于海水物质组成的多样性，含盐浓度的差异决定 了海水的特殊性，表现如下1 海水导电率比淡水高， 其电阻率只有2 0 2 7Q c m ，而淡水的电阻率高达数千、 甚至数万Q ．c m 2 海水都属于弱碱性，p H 值一般在 8 ．8 ．5 ，渤海的莱州湾海水受黄河水的影响，p H 为7 ．9 5 ， 略低于其他海域，溶解氧含量为百万分之五至十一。 2 海水对选矿生产的影响 作者简介谢敏雄 1 9 7 5 一 ，男，湖南新邵人，工程师，主要 从事选冶工艺技术管理及设计。 有色金属工程2 0 1 2 年第1 期 2 9 万方数据 对于海水选矿方法，要考察其对生产的影响，第 一考察对选矿指标的影响，第二考察对生产成本的影 响。 岱山铅锌矿1 9 7 2 年开始建设，1 9 7 9 年生产规模为 1 0 0 抛生产实践表明海水同淡水比较，对选铅没有什么 影响，选锌时石灰增加一倍多，口H 还只有1 0 左右，同 时脉石上浮较多，必须加水玻璃4 0 0 矾加以抑制，硫酸 铜用量也增加一倍，要增加一次精选才能得到合格精矿。 海水浮选及淡水浮选对比试验说明，海水淡水都能同样 达到技术指标，但海水选矿药剂用量必须适当提高翻。 莱州市三山岛金矿的主竖井在陆地上，通过地下 坑道向海底延伸，目前已开掘到海底负6 0 0m 深处。 这是目前国内唯一一家海底开采的黄金矿山企业。 矿山对井下水做了化验，水中的氯离子含量竟高达 1 8 0 0 0 2 0 0 0 0 ∥t ，比海水的氯离子含量还要高。19 9 3 年， 金矿取消了海边的抽取海水设施，综合利用井下海水， 如果按现在金矿的3 6 0 0 砌的生产能力，生产每天就 需补充4 2 4 8t 新水，每年需自来水约1 4 0 万t ，可节省 水费2 3 0 万元。二是电费，用井下水替代海水，回水 利用，减少了抽水用电，一年可节省用电及管理费约 5 6 ．3 万元。 3 海水腐蚀问题 海水具有比较强的腐蚀性，它对金属的腐蚀主要是 电化学腐蚀。对选矿厂来说，它包括单纯的电化学腐蚀、 电化学和机械作用共同产生的腐蚀和磨蚀、电化学和海 洋生物作用共同产生的腐蚀。还有海洋大气引起的腐蚀 等。腐蚀的对象包括设备、金属结构、管道、电气设施、 仪表、建筑物、构筑物、操作平台、基础等【3 】。 生产实践表明，海水对选矿设备虽有腐蚀，但问题 可以解决，设备寿命保持在一般水平上。全海水的腐蚀 程度比海水和淡水混合使用时小。国外解决海水腐蚀的 对策是1 1 磨矿机采用波纹状硬镍合金钢衬板。2 1 黄铁 矿再磨球磨机采用斯克卡橡胶衬板，铬铁合金简体，锰 钢提升板。3 筛子采用不锈钢板制造。4 管道采用不锈 钢管。5 阀门采用橡胶隔膜阀。 严重，后来对这些设备采取了一些特殊措施，改变了某 些设备材质，使用寿命显著延长。 2 大量使用超高分子聚乙烯、胶等非金属材料。 3 用环氧树脂刷漆、防腐。环氧树脂漆在防海水 腐蚀方面性能很好，据加拿大莱特公司介绍，黑天使矿 防腐蚀的主要手段就是涂环氧树脂漆，除设备以外，操 作台、墙裙均涂环氧树脂漆。 3 ．2 三山岛金矿选矿厂采取的防腐蚀措施 舟山群岛岱山铅锌矿自1 9 7 7 年投产后，因用海水 选矿，设备腐蚀严重，运转率很低。因此在三山岛金矿 选厂设计上对设备防腐问题比较重视，投产前对各种钢 结构和浮选机、螺旋分级机等主要设备都采用环氧沥青 漆和舰船漆进行涂刷。从最近几年的生产实践看，海水 对设备及金属结构的表面静态腐蚀并不严重，只要经常 对设备表面及金属结构件涂刷普通醇酸漆就能起到良好 的防腐作用。但设备表面要经常擦拭，保持清洁，以减 少氯离子对表面的腐蚀。 1 直接与矿石接触，磨损速度大于腐蚀速度的易损 件，如破碎机伞板、筛网钢球、衬板等，一般不考虑防 护措施或选用既耐磨又耐腐蚀的金属材料。 2 砂泵、浮选机叶轮、搅拌槽叶轮、旋流器等采 用衬胶件、浮选机、搅拌槽等腐蚀严重的设备内壁喷涂 橡胶，浮选机槽底衬铸石，刮板轴用不锈钢管，刮板用 塑料板，泡沫槽用塑料板焊接。 3 直接与矿浆接触但磨损不严重的设备如过滤机、 浓密机以及球磨机简体、分级机槽体内壁和部分部件涂 厚浆型环氧沥青漆。 4 不与矿石和矿浆接触的设备表面涂环氧树脂漆 或氯化橡胶漆，现场制作的金属结构涂环氧沥青漆。 5 收尘器及收尘管道采用塑料或玻璃钢等非金属 材料。 6 经常拆卸的螺钉、螺帽采用镀锌或浸锌螺钉、 螺帽。 7 管道和阀门防腐蚀，工艺管道一律采用塑料管， 输水管道用铸铁管，通向各供水点的管道可用镀锌钢管。 3 ．1 对腐蚀特别严重的设备采取特殊的保护措施4海水选矿工艺在三山岛金矿中的应用 1 加拿大不列颠哥伦比亚省特克萨塔选矿厂使用 岛上腐蚀性很强的咸水，浮选机只用了3 个月就穿孔了。 后来不得不在浮选机内加了2m m 厚的挚层。 加拿大黑天使选矿厂和法国佩纳罗亚矿冶公司在地 中海沿岸的一些选矿厂都使用带塑料衬里的浮选机来解 决腐蚀问题。特克萨塔选矿厂的过滤机开始使用时，寿 命只有一年四个月，球磨机停车时的腐蚀比开车时还要 海水选矿方法能否获得成功，关键是前期的试验 研究，成功的试验能确定良好的技术经济指标。历史 上国内外利用海水选矿的厂家有特克窿达铜铁矿、黑 天使铅锌选矿厂、加拿大莱特公司、墨西哥洛福麦克 斯磷酸盐矿【4 】，许多厂家已经到期关闭，近十年海水 选矿的文献资料不多，在此重点介绍三山岛金矿新立 选矿厂海水选矿。 3 0 企业之窗W i n d o w so fE n t e r p r i s e 万方数据 4 ．1 三山岛金矿的金矿物特性 矿石中主要金属矿物是黄铁矿，其次有方铅矿、闪 锌矿、黄铜矿。脉石矿物以石英，长石和绢云母为主，另 有少量的碳酸盐类矿物。金矿物主要是银金矿物，偶见 金银矿。金矿物形态和嵌布状态较为复杂。金矿物形态 是以边界平整、棱角鲜明的角粒状、长角粒状和针线状 为主。金矿物以细粒显微金为主，粒度分布均小于0 ．0 2 5 m m ，其中7 0 ％以上小于0 ．0 1 0m m 。9 9 ．8 ％的金矿物或 包裹于黄铁矿中，或沿黄铁矿裂隙分布、或与黄铁矿毗 连连生。粒间金占4 3 ．3 ％，裂隙金占2 5 ．1 ％，包裹金占 3 】．6 ％。 表2 金矿物相对含量测量结果脯 4 ．2 黄铁矿单体解离度 矿石在不同磨矿细度条件下，黄铁矿单体解离度如 表3 所示。磨矿细度5 2 ％一7 4 um 时，黄铁矿单体和 富黄铁矿生连体 3 ／4 占9 2 ．3 ％。 表3 不同磨矿细度与黄铁矿解离度的关系 脯 。璧僦，潞而眷冀 3 ／43 ／4 至2 ／42 ／4 至l ／4 4 ．3 选矿试验研究 长沙矿冶研究院1 9 9 1 年对该矿的矿石进行了淡水 与海水选矿试验，采用的流程为一次粗选、一次精选、 两次扫选流程，结果表明采用海水选矿可与自来水取得 一致的效果【5 】。淡水与海水选矿闭路流程试验结果见表 4 、5 ，结果表明，海水选矿可获得产率l O ．2 0 ％、金品 位为3 8 ．2 2g ／t 的金精矿，金回收率为9 7 ．9 7 ％的满意结果。 4 ．4 选矿流程沿革 由于历年来的选矿规模的扩张以及矿石性质的变迁 以及产品质量的要求，三山岛新立海水选矿的工艺流 程也有所变化与调整，但总体选矿效果均保持不错的水 平。1 9 9 3 年初设计1 1 0 0 谢，选矿原则流程为一次粗选、两 次扫选、一次精选，选矿回收率9 7 ％以上，精矿品位为4 5 趴以上；因原矿品位的提高及处理能力的增加，1 9 9 8 年 1 4 0 0t ／d ，选矿流程改造为一次粗选、三次扫选、两次 精选，选矿回收率9 7 ．2 ％以上，精矿品位为5 5 卧以上； 2 0 0 4 年扩产到2 0 0 0 讹，选矿流程为一次粗选、三次扫 选、两次精选，将原精选槽改为扫选槽，新增了3 槽4 m 3 的浮选槽作为二次精选槽，选矿回收率9 5 ．5 ％以上，精 矿品位为4 0 趴以上；2 0 0 7 年随着原矿品位的降低及 生产能力增大至2 6 0 0 谢，又将精选三槽改为优先浮选 槽，新增二次精选系统 1 2 台5 A ，一精8 台、二精4 台 ，选 矿回收率9 5 ．O ％，精矿品位3 6 眺三山岛新立选矿厂近 年的生产技术指标如表6 所示。 表4 淡水选矿试验结果 表5 海水选矿试验结果 试验产品产率金品位金【旦I 收率药剂制度及 编号名称／％ ／ g t 1 1 ／％ 工艺条件 精矿 1 0 ．2 03 8 ．2 29 7 ．9 7 1尾矿8 9 ．8 0 O ．0 92 ．0 3 原矿1 0 0 ．O 3 ．9 8l o o ．07 4um 占4 5 ％， 浮选浓度4 0 ％， 浮选时问2 6 m i n D H 值范围7 ．5 8 ．0 药剂制度 粗选 丁基黄药4 0 酣； 浮选油l O 舭； 扫选 丁基黄药2 0 鲈； 浮选油5 ∥t ； 下转第4 8 页 有色金属工程2 0 1 2 年第1 期 3 1 舶 舛 咖 卯 互 ∞ 姗 哪 嬲 3 石 n m 曲 m 矿矿矿精尾原 权均加平 万方数据 积的十倍，为电炉锌粉比表面积的两倍。资料表明，水 雾化锌粉在湿法炼锌的净化过程中用量较空气雾化锌粉 少3 0 ％，使电解工序费用降低。 4 本工艺在自动化生产程度高、回收率及劳动生 产率也较电炉锌粉和空气雾化锌粉大大提高。从造浆槽 出来的锌粉浆，通过耐磨泵及管道输送到净化车间，实 现了产品的自动输送及远距离输送，大大降低了工人的 劳动强度，提高了劳动生产率。 5 水力雾化锌粉制取与输送工艺更为安全、环保。有 效解决了干燥锌粉在窄气中易燃、易爆的问题，保证生产过 程的安全可靠，为作业人员创造了安全、清洁的工作环境。 6 水力雾化锌粉制取工艺简单、流程短、便于操作， 工程占地面积小，主体设备少，投资费用较低。 5 结论 采用株洲火炬工业炉有限责任公司研发的水雾化锌 粉制造与输送工艺具有流程短、设备成熟可靠、控制先 进、操作简单、生产安全稳定、劳动生产率高等诸多优点。 通过对电炉锌粉、空气雾化锌粉、水雾化锌粉三种 锌粉进行分析和数据对比可知，水雾化锌粉的粒度、比 表面积、总锌及有效锌等性能数据均优于电炉锌粉和空 气雾化锌粉，产品质量高、性能稳定且可控，用量减少，在 一定程度上降低电解锌成本。 综上所述，采用本工艺制取的水雾化锌粉更符合湿 法炼锌净化除杂工艺对置换锌粉的性能要求。随着国内 电解锌产能的不断扩大，该工艺技术将得到广阔的应用， 有助于湿法冶炼技术的整体进步。 参考文献 [ 1 】梅炽，马进，王忠实，等．铅锌冶金学[ M 】．北京科 学出版社，2 0 0 3 ． [ 2 】张建，蒋继穆，孙倬，等．重有色金属冶炼设计手册 铅锌 铋卷 【M ] ．北京冶金工业出版社，1 9 9 5 ． [ 3 】郭天立，熊家政，周炳利，等．锌粉及合金锌粉生产[ M 】．长 沙中南大学出版社，2 0 1 0 ． 上接第3 1 页 表6 三山岛新立选矿厂生产技术指标 指标名称数量指标名称数量 平均日处理量／t ．d _ 1 3 0 0 0选矿比／倍1 7 处理原矿品位／g ．f ‘ 2 ．0 9钢球，k g f 1O ．8 5 尾矿品位／g ．t ‘1 0 ．1 l 黑药幢f 1 0 ．0 2 浮选理论回收率／％ 9 5 ．0 9Q X 油／g - f 13 ．0 6 磨矿机作业率，％ 9 6 ．9 4 石灰／l 【g f 1 O ．5 5 磨矿机利用系数“t m ’3 台时 1 ．1 8新水／ t f ‘1 ．2 4 从表6 可看出，经过多年的海水选矿生产的实践及优 化，三山岛金矿选矿厂的牛产指标与材料达到了一个较高 的水平。实践证明，海水在金属选矿中的应用是完全可行的。 5 海水选矿的现实意义 海水选矿有其优越性，也存在地域性，不管是进行 何种矿物的选别，要想获得很好的指标，选矿试验研究 是前提也是关键。对于海水选矿从现代选矿设计、设备 防护、基建施工、生产应用方面都必须给予足够的重视， 才能确保海水选矿工艺的效果。 海水选矿顺应了当今资源综合利用、节能与清洁生 产的发展主题。近二十年海水选矿从工艺、经济指标、 设备防腐，新材料的应用等方面都取得了很大的进展， 实践证明，对于滨海地区水资源短缺的矿山来说，各选 矿厂因地制宦，只要充分发挥海水选矿工艺的优势，就 能获取最大经济效益、社会效益和生态效益。 参考文献 【l 】殷俊良．国外利用海水选矿的经验【J 】．有色矿山，1 9 8 2 6 2 8 ．3 2 ． [ 2 】谢纪元．岱山选矿厂使用海水选矿的考察报告叨．有色矿 山，1 9 8 2 6 2 6 ．2 8 ． [ 3 】姜启秀．海水选矿与氰化四．有色矿山，1 9 9 3 2 3 2 3 5 ． 【4 】谢纪元．加拿大莱特公司关于海水选矿的介绍田．有色矿 山，1 9 8 2 6 3 4 3 8 ． 【5 】冶金工业部长沙矿冶研究院．山东莱州市仓上金矿大露天原 生矿选冶工艺实验报告【R 】．1 9 9 l 2 4 2 6 ． 4 8 工程应用 E n g i n e er ．n gA p p I i c a t j o n 万方数据