高含碳金矿石浮选工艺流程试验研究.pdf

1 0 有色金属 选矿部分2 0 1 9 年第3 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n l 6 7 1 9 4 9 2 ．2 0 1 9 ．0 3 ．0 0 3 高含碳金矿石浮选工艺流程试验研究 李恒1 ，张晓民1 ，祁超1 ，张小宁2 ，范娜2 1 ．西安建筑科技大学资源工程学院，陕西省黄金与资源重点实验室，西安7 1 0 0 5 5 ； 2 ．西安天宙矿业科技集团有限公司，西安7 1 0 0 5 5 摘要某高含碳金矿 碳品位6 ．6 8 ％ ，金共生有用矿物为黄铁矿、毒砂以及微量的石墨，一部分黄铁矿包裹在碳质物 中。采用两次粗选、粗精矿1 两次精选、粗精矿2 四次精选、三次扫选的混合浮选工艺流程，获得金精矿 金精矿1 金精矿2 金品位4 2 ．1 8g ／t 、银品位4 6 ．7 0g ／t ，金回收率8 5 ．8 7 ％，银回收率6 2 ．8 6 ％的浮选指标，在回收金的同时综合回收了银。此工 艺流程为含碳金矿选矿厂提供了一个易于工业化实施的工艺流程。 关键词含高碳金矿；碳质物；混合浮选 中图分类号T D9 5 3文献标志码A文章编号16 7 19 4 9 2 2 0 1 9 0 3 一0 0 1 0 0 7 E x p e r i m e n t a lS t u d yo nt h eF l o t a t i o nF l o w s h e e to fH i g hC a r b o n a c e o u sG o l dO r e L JH P 行g1 ，Z H A N GX i n o m i 咒2 ，Q ，C 丑0 1 ，Z H A N GX i n o ”i 行g2 ，F A NN ＆2 j ．S c 庇o o Zo 厂R g s o 甜r c g sE ，2 9 i 竹P P r i 卵g ，X 肠理L k i 副e r s i ￡yo 厂A r c 矗i ￡P c ￡“，．e 以门dT P c 矗九o Z o g y ， S 矗n 口柙z iK P yL 口6 0 r n ￡o r yo ，G o Z 矗口豫矗R 9 5 0 “r c P s ，X ￡缸卵7 l0 0 5 5 ，C h i ”＆； 2X i 么行丁i 口咒y “M i 挖i 扎gT P c 咒o Z o g yG r o “pC o ．，L ￡d ．，X 肠，27 j0 0 5 5 ，C 矗i 押＆ A b s t r a c t T h i sr e s e a r c hi sa i m e da tah i g hc a r b o n a c e o u sg o l dd e p o s i t c a r b o ng r a d e6 ．6 8 ％ ， t h e c a r b o n a c e o u sm a t t e ra n dg o l d b e a r i n gm i n e r a l s p y r i t e ，a r s e n o p y r i t e sa n df e wg r a p h i t e s a r ea s s o c i a t e d ，a n d p a r to fp y r i t ei se n c a s e di nc a r b o n ．T h ep r o c e s sf l o wo fm i x e df l o t a t i o ni sa d o p t e d ，i n c l u d i n gt w ot i m e so f r o u g h i n g ，t w ot i m e so fc l e a n i n g sf o rr o u g hc o n c e n t r a t e1 ，f o u rt i m e so fc l e a n i n g f o rr o u g hc o n c e n t r a t e2a n d t h r e et i m e so fs c a v e n g i n g ．T h eg o I dc o n c e n t r a t e g o l dc o n c e n t r a t e1 g o l dc o n c e n t r a t e2 i so b t a i n e dw i t h g o l dg r a d e4 2 ．1 8g ／t ，s 订v e rg r a d e4 6 ．7 0g ／t ，9 0 1 dr e c o v e r yo f8 5 ．8 7 ％a n dt h es i l v e rr e c o v e r yo f6 2 ．8 6 ％． W h i l eg o l di sr e c o v e r e d ，s i l v e ri sa l s oc o m p r e h e n s i v e l yr e c y c l e d ． T h i sf l o w s h e e tp r o v i d e sa n e a s y t o i n d u s t r i a lp r o c e s sf o rt h em i n e r a lp r o c e s s i n gp l a n to fc a r b o n a c e o u sg o l do r e ． K e yw o r d s h i g hc a r b o n a c e o u s9 0 1 do r e ；c a r b o n a c e o u sm a t t e r ；m i x e df l o t a t i o n 含碳金矿作为难处理金矿之一，对其研究是必 然的趋势，且含碳金矿在我国难处理金矿资源中占 很大一部分比例[ 1 ] 。含碳金矿中碳质物在金的氰化 浸取过程中可吸附已溶解在氰化物中的金，形成所 谓的“劫金”现象心。] 。相对于焙烧、细菌处理等预处 理工艺，含碳金矿的浮选预处理工艺具有应用广泛、 分选效率高、成本较低等优点而受到广泛关注[ 4 ] 。 前期的探索试验发现为了消除碳质物对浮选 造成的不利影响，采用预先脱碳一浮金两段粗选流 程，可获得金精矿A u 品位3 5 ．9 0g ／t 、A u 回收率 5 1 ．2 0 ％的浮选指标，但金在碳精矿中的品位为 1 6 ．7 8g ／t ，有1 0 ．1 5 ％的金损失在碳精矿中。为了 提高金的回收率，进行了优先浮硫化矿一再浮氧化 矿两段粗选流程的探讨试验，可获得金精矿中A u 回 收率为6 2 ．3 5 ％，A u 的品位为2 0 ．4 7g ／t 。该工艺流 程虽提高了金的回收率却使金的品位大大降低。 基于对原矿性质的分析，考虑到原矿中金的共 生有用矿物为黄铁矿、毒砂以及微量的石墨，一部分 黄铁矿包裹在碳质物中，采用两次粗选、粗精矿1 两 次精选、粗精矿2 四次精选、三次扫选的混合浮选工 艺流程，获得高质量的金精矿产品，同时综合回收了 银。这为该金矿资源的开发利用，提高技术指标及 基金项目陕西省教育厅专项科研计划项目 16 J S 0 5 1 收稿日期2 0 1 9 一0 1 - 0 3 修回日期2 0 1 9 一0 2 一0 1 作者简介李恒 19 9 2 一 ，男，陕西宝鸡人，硕士研究生，研究方向为矿物材料。 通信作者张晓民 19 7 5 一 ，男，山西运城人，博士，副教授，研究方向为矿物材料。E m a i l 6 4 5 8 2 0 1 4 q q ．c o “ 万方数据 2 0 1 9 年第3 期李恒等高含碳金矿石浮选工艺流程试验研究 l l 矿山经济评价提供详实可靠的技术依据。 1原矿性质及试验方案 1 ．1 原矿性质 试验选用的矿样取自河南栾川，该金矿样是一 种以含碳糜棱岩化石英岩为主要赋矿岩石的贫硫化 物型的细粒金矿；黄铁矿以及少量的闪锌矿为主要 金属硫化物；脉石矿物主要有石英、碳酸盐和分散状 表1 T a b l e1 碳质为主。目标矿物为自然金，均以微细颗粒为主， 大部分自然金和金属硫化物成共伴生关系。金的共 生有用矿物有黄铁矿、毒砂以及微量的石墨，一部分 黄铁矿包裹在碳质物中。表1 为原矿光谱全分析结 果，表2 为原矿多元素分析结果，表3 为原矿中金物 相分析结果，表4 为原矿中碳物相分析结果，表5 为 原矿的X 射线衍射分析结果。 原矿光谱全分析结果 S p e c t r at o t a la n a l y s i sr e s u l t so fo r es a m p l e s／％ 从表1 可以看出，矿石中凿岩元素S i 、A 1 、F e 、 C a 、M g 含量较高，C u 、P b 、Z n 、S 等伴生的有益元素 表2 T a b l e2 含量较低。主要的脉石矿物成分为S i O 、A 1 。O 。、 M g O 、C a O 等。 原矿多元素分析结果 M u l t i e l e m e n ta n a l y s i sr e s u l t so fo r es a m p l e s ／％ 注1 的单位为g ／t ，F1 司。 由表2 可知，原矿中A u 的品位高达6 ．3 8g ／t ， 达到了工业品位，为主要回收的元素，A g 为伴生的 有用矿物组分，可综合回收。原矿中C 品位高达 6 ．6 8 ％，属高含碳金矿，载金矿物的主要元素s 品位 为1 ．0 8 ％。 表3金物相分析结果 T a b l e3 A n a l y s i sr e s u l t so f9 0 1 dp h a s e 表4 碳物相分析结果 T a b l e4 A n a l y s i sr e s u l t so fc a r b o np h a s e ／％ 由表3 可知，裸露及半裸露金、硫化物包裹金分 布率为7 3 ．1 3 ％，这部分包裹金用浮选法能很好回 收。赤、褐铁矿包裹金分布率为6 ．5 5 ％，需硫化后浮 选回收金。碳酸盐包裹金、石英、硅酸盐包裹金分布 率为2 0 ．3 2 ％，目前对这部分包裹金采用浮选法回收 较困难。由表4 可知，有机碳和石墨碳占全碳的 6 3 ．1 8 ％，这部分碳对浮选指标影响较大，而碳酸盐 中的碳对浮选指标影响不大。 表5X 射线衍射分析结果 T a b l e5X R Da n a l y s i sr e s u l t so fo r es a m p l e s／％ 矿物名称石英白云石重晶石黄铁矿伊利石高岭石方解石石墨 含量 8 0 ．O8 ．01 ．52 ．O4 ．02 ．O1 ．0O ．5 由表5 可知，矿石中的金属矿物主要为黄铁矿， 脉石矿物主要有石英、白云石、伊利石等。 1 ．2 试验流程、药剂及试验方法 1 试验流程采用预先脱碳一浮金工艺流程，有 部分金损失在碳精矿中，为了提高金回收率，采用优 先浮选硫化矿一再浮氧化矿工艺流程，金回收率有 所提高，但金品位却大大下降。基于对原矿性质的 万方数据 1 2 有色金属 选矿部分2 0 1 9 年第3 期 分析，考虑将原矿中碳质物与载金矿物在弱碱性环 境下混合浮选，柴油作为碳质物的捕收剂，采用混合 浮选流程，可获得金精矿金品位5 0 ．3 9g ／t 、金回收 率5 0 ．2 3 ％的试验指标；采用该工艺流程获得的浮选 指标较之前试验指标具有一定的优势。 2 试验药剂及设备浮选所用药剂有活化剂为 硫酸铜；捕收剂为丁基黄药、丁基铵黑药和柴油；起 泡剂为松醇油；p H 调整剂为石灰。主要设备有锥形 球磨机 R K ／Z Q M2 4 0 9 0 ，R K ／F D R K ／F D1 型 3 、1 、0 ．5I ．浮选机。 3 试验方法采集的原矿经破碎、筛分、混匀、缩 金 分制成试验样品。每次试验称取1 k g 实际矿样于锥 形球磨机中进行磨矿，磨矿一定时间之后将矿浆移 入浮选槽中进行浮选试验，各产品经过滤、烘干、称 重、制样后对其进行有价元素分析并计算其回收率。 2试验结果与讨论 2 ．1 混合浮选工艺优化条件试验 2 ．1 ．1 磨矿细度 磨矿细度试验采用两段粗选流程，考察磨矿细 度对浮选指标的影响。试验流程如图1 所示，试验 结果如图2 所示。 原矿药剂用量单位∥t n ；下同 n H 8 ～9 丁基铵黑药1 5 0 图1 磨矿试验流程图 F i g ．1 F l o w s h e e to fg r i n d i n gf i n e n e s s 零 斛 擎 匿 删 图2 磨矿细度对金品位和回收率的影响 F i g ．2 E f f e c to n g o l dg r a d ea n dr e c o v e r yo f g r i n d i n gf i n e n e s s 从图2 可以看出，当磨矿细度从一7 4 “m 占 6 0 ％增加至一7 4 肚m 占9 0 ％时，金的品位从3 1 ．8 6 g ／t 下降至1 8 ．3 0g ／t 。金的回收率从6 8 ．6 4 ％上升 至8 5 ．7 8 ％，磨矿细度的增加有利于载金矿物与脉石 矿物之间的单体解离从而导致在一定范围内金回收 率也随之增加口J 。但随着磨矿细度增加，泥化程度 越来越高，恶化了浮选过程，从而导致了金品位下 降‘5 I 。当磨矿细度一7 4 “m 含量从7 0 ％增加至8 0 ％ 时，金回收率变化不大。考虑到金回收率以及磨矿 成本。选择在磨矿细度为一7 4 肚m 占7 0 ％条件下进 行浮选试验。 2 ．1 ．2 调整剂种类及用量 后续所有条件试验流程均与图1 保持一致。考 察碳酸钠、水玻璃、石灰调整剂对浮选指标的影响。 试验结果见表6 。 由表6 可知，在p H 值为8 ．5 的条件下，石灰作 为调整剂时，浮选金粗精矿金的品位为2 0 ．5 2g ／t ， 回收率高达8 0 ．0 2 ％。而碳酸钠和水玻璃作为调整 剂时，前者金品位为2 4 ．2 8g ／t ，金回收率为 万方数据 2 0 1 9 年第3 期李恒等高含碳金矿石浮选工艺流程试验研究 1 3 7 7 ．1 4 ％，后者金品位为2 1 ．1 0g ／t ，金回收率为 7 6 ．6 1 ％。从药剂用量的角度考虑，石灰用量 1 ．7 5 k g ／t 要小于碳酸钠 2k g ／t 和水玻璃 3k g ／t 且石 灰较其它两种调整剂廉价。综合以上分析，以石灰 作为调整剂，可获得较高的金回收率同时也有较低 的成本，所以选择石灰作为本次试验的调整剂。 表6调整剂种类试验结果 T a b l e6R e s u l t so fr e g u l a t o r st y p es e l e c t i o nt e s t 2 ．1 ．3 石灰用量 其它药剂用量与调整剂种类试验保持一致，考 察石灰用量对金浮选品位和回收率的影响。试验流 程见图1 ，试验结果如表7 所示。 表7石灰用量试验结果 T a b l e7R e s u l t so f l i m ed o s a g et e s t 表7 可知，随着石灰用量的增大，金粗精矿金品 位逐渐降低，回收率逐渐升高，当石灰用量为2k g ／t 时，金粗精矿中金品位为2 3 ．1 6g ／t ，金回收率为 8 1 ．8 8 ％，再增加石灰用量金回收率有所下降，原因 在于在高碱性条件下，载金矿物 黄铁矿 浮选受到 了抑制，导致金回收率下降[ 6 ] 。综合考虑，选择石灰 用量为2k g ／t 。 2 ．1 ．4 硫酸铜用量 硫酸铜是金矿石浮选中常用的活化剂，可提高 载金矿物浮选活性，加强矿物表面与捕收剂作用“ ] 。 为此考察硫酸铜用量对金品位和回收率的影响。试 验流程见图1 ，试验结果见图3 。 硫酸铜用量／ g ’t 。 图3 硫酸铜用量对金品位和回收率的影响 F i g ．3 E f f e c tong o l dg r a d ea n dr e c o v e r yo ft h ed o s a g e o fc o p p e rs u l f a t e 从图3 可以看出，当硫酸铜的用量从O 增加至 6 0 0g ／t 时，金粗精矿中金的品位从2 5 ．3 8g ／t 下降 至1 8 ．4 9g ／t ，金的回收率从6 3 ．3 4 ％上升至 8 2 ．8 7 ％。金回收率的提高是因为C u ”在硫化矿表 面固着，增加了对黄药离子的吸附，增加了活化中 心，即扩大了捕收剂吸附固着的区域，从而强化了载 金矿物的浮选过程，使金的回收率逐渐升高[ 8 ] 。但 用量过大即会活化硫化铁矿物，使浮选的选择性降 低，又能使泡沫变脆，不利于金品位的提升[ 8 ] 。综上 所述，硫酸铜用不宜太大，选用量5 0 0g ／t 为宜。 2 ．1 ．5 捕收剂种类及用量 考察丁基黄药，异戊基黄药，丁基黄药 丁基铵 黑药，异戊基黄药 P 一1 ’ w 。 捕收剂对浮选 指标的影响。试验流程见图1 ，试验结果见表8 。 表8捕收剂种类试验结果 T a b l e8R e s u l t so fc o l l e c t o rt y p es e l e c t i o nt e s t 由表8 可知，当使用丁基黄药 丁基铵黑药作 为组合捕收剂时，金粗精矿中金品位为2 3 ．2 7g ／t ， 万方数据 1 4 有色金属 选矿部分2 0 1 9 年第3 期 回收率为7 6 ．9 7 ％。当丁基黄药和异戊基黄药单独 作为捕收剂时，金回收率明显低于丁基黄药 丁基 铵黑药组合捕收剂所获得的金回收率。使用组合捕 收剂可提高泡沫产品中有用矿物的回收率与浮选速 度，同时起到协同效应。当异戊基黄药 P 一15 W O 。 做组合捕收剂时，获得金品位高于2 3 ．2 7 9 ／t ， 但回收率却小于7 6 ．9 7 ％，且 P 一18 w 。 药剂价 格较贵。从金粗精矿金的品位和回收率两方面考 虑，同时对比药剂成本，试验使用丁基黄药 丁基铵 黑药作为组合捕收剂。 2 ．1 ．6 组合捕收剂用量 考察丁基黄药 丁基铵黑药 1 1 用量对金品 位和回收率的影响。试验流程见图1 ，试验结果如表 9 所示。 表9组合捕收剂用量试验结果 T a b l e9R e s u l t so fc o m b i n a t i o nr e a g e n tt e s t 金粗精矿 1 3 ．7 62 6 ．8 36 0 ．3 2 尾矿8 6 ．2 3 2 ．8 23 9 ．6 8 原矿 1 0 0 ．0 06 ．121 0 0 ．o o 由表9 可知，随着组合捕收剂用量的增加，金粗 精矿产率逐渐增大，尾矿金品位逐渐降低，金回收率 增幅明显，综合考虑金粗精矿金品位、金回收率，选 择丁基黄药 丁基铵黑药的用量为3 0 0 3 0 0g ／t 。 2 ．1 ．7 柴油用量 考虑到碳质物对浮选指标的影响，在原有药剂 制度的基础上添加柴油作为碳质物的捕收剂。试验 流程见图1 ，柴油用量试验结果见图4 。 由图4 可知，随着柴油用量从2 5g ／t 增加到 1 0 0g ／t 时，金回收率从2 2 ．2 0 ％增大到3 1 ．2 6 ％，金 的品位从2 1 ．7 4g ／t 下降至1 6 ．0 4g ／t 。柴油的分子 结构中不含有极性基团，碳原子之间都是通过共价 键结合的化合物，在水溶液中不与水分子作用，呈现 出疏水性和难溶性凹] 。而碳质物天然可浮性较好属 于非极性矿物，柴油的添加提高了碳质物的回收率， 但一部分脉石矿物也随着碳质物一起浮上来，导致 金的品位随着产率的增加而减少。综合考虑，选择 柴油的用量为5 0g ／t 。 ， - ∞ 遥 Ⅱ吕 州 柴油用量他’∽ 图4柴油用量对金品位和回收率的影响 F i g ．4 E f f e c to ng o l dg r a d ea n dr e c o v e r y o ft h ed o s a g eo fd i e s e l 2 ．1 ．8 磨矿细度验证试验 由于磨矿细度是浮选流程中的重要条件之一， 有必要在其他条件确定之后，再做进一步的磨矿细 度验证试验。试验流程见图1 ，试验结果见表1 0 。 表1 0磨矿细度验证试验结果 T a b l e10R e s u l t so fg r i n d i n g “n e n e s sv e r i f i c a t i o nt e s t 金粗精矿 中矿1 中矿2 尾矿 原矿 金粗精矿 中矿1 中矿2 尾矿 原矿 由表1 0 可知，随着磨矿细度的增加，尾矿金品 位逐渐降低，金粗精矿金回收率逐渐升高，但细度大 于一7 4 “m 占7 0 ％时，金粗精矿金回收率降低至 8 1 ．5 2 ％。在磨矿细度一7 4 “m 占6 5 ％时可获得金 粗精矿金品位1 9 ．3 1g ／t ，金回收率8 6 ，1 4 ％的选别 指标。从金回收率和降低磨矿成本两方面考虑，采 用磨矿细度为一7 4 ”m 占6 5 ％更适宜。 万方数据 2 0 1 9 年第3 期 李恒等高含碳金矿石浮选工艺流程试验研究 1 5 2 ．2 浮选综合条件闭路流程试验 浮选综合条件闭路流程试验，是在不连续的设 备上模拟选矿厂连续的生产过程，考察中矿返回对 工艺流程、产品质量的影响，最终确定工艺流程、药 剂制度及试验技术指标。浮选综合条件闭路试验考 表1 1 T a b l e l l 金精矿l 虑中矿返回及带人的剩余药剂，对起泡剂用量进行 适当调整，并在开路试验流程基础上粗精矿1 及2 各增加了一次精选作业，以保证金精矿的金品位；增 加一次扫选为了提高精矿回收率。浮选选综合条件 闭路试验流程见图5 ，试验结果见表1 1 。 原矿 磨不，。m 。，％ 3 | 氧化钙2 0 0 0 ，p H 9 ．5 3 火硫酸铜5 0 0 3 } I I I 丁基黄药5 0 ，丁基铵黑药5 0 3 | l I 硫酸铜2 5 0 3 ≥I | 柴油2 5 粗J 选Ⅱ 3 | | 硫酸铜1 2 5 3 | | I 硫酸铜5 0 3 | I A S A R EK ．S u r f a c ec h e m i s t r y o fc a r b o n a c e o u sg o l do r e s1 ．C h a r a c t e r i z a t i o no ft h e c a r b o n a c e o u sm a t t e ra n d a d s o r p t i o n b e h a v i o ri n a u r o c y a n i d es o l u t i o n [ J ] ．I n t e r n a t i o n a lJ o u r n a lo fM i n e r a l P r o c e s s i n g ，1 9 8 6 ，1 8 3 4 2 1 7 2 3 6 ． [ 3 ] P Y K EBI 。，J H N S T O NRF ，B R K sP ． T h e c h a r a c t e r i s a t i o na n db e h a v j o u ro fc a r b o n a c e o u sm a t e r i a li n ar e f r a c t o r yg o l db e a r i n go r e [ J ] ．M i n e r a l sE n g i n e e r i n g ， 1 9 9 9 ．1 2 8 8 5 1 8 6 2 ． [ 4 ] 葛英勇，侯静涛，余俊．微细粒矿物浮选技术进展[ J ] ．金 属矿山，2 0 1 0 1 2 9 0 ～9 4 ，1 0 6 ． [ 5 ] 吕兵超，廖银英，方娴，等．某铜渣浮选药剂优化试验研究 [ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 8 6 7 1 1 ． [ 6 ] 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