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某金矿尼尔森重选试验研究 ① 张崇辉1,2, 何廷树2, 孙腾飞3, 卜显忠1, 陈 伟1 (1.西安建筑科技大学 资源工程学院,陕西 西安 710055; 2.西安建筑科技大学 材料科学与工程学院,陕西 西安 710055; 3.中国黄金集团陕西有限公 司,陕西 西安 710001) 摘 要 通过全重选工艺流程对某金矿进行回收利用,采用正交试验法研究了给矿浓度、冲洗水流量、离心力对金精矿品位、回收 率、尼尔森重选粗选作业选矿效率的影响,从而确定尼尔森重选的最佳工艺参数。 结果表明,当矿浆浓度 25%、冲洗水流量 3.5 L/ min、 离心力 120G 时,采用尼尔森一次粗选一次扫选,可使尾矿金含量降到 0.16 g/ t,损失率为 10.29%,选矿指标理想。 关键词 金矿; 重选; 尼尔森; 正交试验; 回收率; 品位; 选矿效率 中图分类号 TD953文献标识码 Adoi10.3969/ j.issn.0253-6099.2020.06.009 文章编号 0253-6099(2020)06-0034-04 Application of Knelson Concentrator in Gravity Separation of a Gold Ore ZHANG Chong-hui1,2, HE Ting-shu2, SUN Teng-fei3, BU Xian-zhong1, CHEN Wei1 (1.School of Resources Engineering, Xian University of Architecture and Technology, Xian 710055, Shaanxi, China; 2.School of Materials Science and Engineering, Xian University of Architecture and Technology, Xian 710055, Shaanxi, China; 3.China National Gold Group Shaanxi Co Ltd, Xian 710001, Shaanxi, China) Abstract A flowsheet with total gravity separation was adopted for recovering a gold ore. An orthogonal experiment was conducted to study the effects of feed concentration, washing water flow and centrifugal force on the grade and the recovery of gold concentrate and the separation efficiency of Knelson roughing. And based on it, the processing parameters for Knelson were optimized. The results show that with the feed concentration of 25%, the washing water flow at 3.5 L/ min, and the centrifugal force of 120G, the gold content of tailings can be reduced to 0.16 g/ t, namely, the metal loss rate is reduced to 10.29%, by only using the Knelson gravity separation flowsheet consisting of one roughing and one scavenging processes. Key words gold ore; gravity separation; Knelson; orthogonal experiment; recovery; grade; separation efficiency 金矿的选矿方法主要有重选法[1-2]、浮选法[3-4]和 氰化浸出法[5-6]。 氰化浸出可以直接得到合质金,且 总回收率较高;浮选法主要处理以硫化矿为载金矿物 的矿石,最终得到金精矿;重选法主要处理明金较多的 金矿石,是一种绿色环保的选矿方法。 常用的重选设 备有摇床、跳汰机、溜槽等。 摇床处理量小,跳汰机处 理粒度下限高,溜槽富集比低,这些缺点影响了它们在 金矿选矿中的应用。 尼尔森离心选矿机作为一种新型 的重选设备,分选效率高,在金矿山已经得到了较为广 泛的应用。 本文在大量文献查阅及探索试验的基础上,采用 正交试验法[7-9]对尼尔森重选条件进行试验,考察给 矿浓度、冲洗水流量、离心力三因素对金精矿品位、回 收率、尼尔森重选选矿效率 E汉的影响,找出各影响因 素的主次顺序,探讨并优化影响因素,为应用尼尔森选 金提供理论支持。 1 矿石性质 某金矿为贫硫化物氧化金矿,含矿岩石中的原始 金属硫化物以黄铁矿为主,强烈氧化形成褐铁矿,一部 ①收稿日期 2020-06-12 基金项目 国家自然科学基金(51674184);陕西省自然科学基金(2019JQ-468) 作者简介 张崇辉(1984-),男,陕西户县人,博士研究生,主要研究方向为浮选分离技术、资源综合利用。 通讯作者 何廷树(1965-),男,四川南充人,教授,博士研究生导师,主要从事资源综合利用、细粒浮选理论及混凝土外加剂等方面的研究 与开发工作。 第 40 卷第 6 期 2020 年 12 月 矿矿 冶冶 工工 程程 MINING AND METALLURGICAL ENGINEERING Vol.40 №6 December 2020 分褐铁矿保留原来黄铁矿。 样品矿物组成较简单,主 要矿物为石英、伊利石、绿泥石、斜长石、方解石、黄铁 矿、铁白云石。 金主要以裸露及半裸露存在于矿石中, 还有部分碳酸盐、硫化物等包体金。 显微镜下观察发 现,金粒度大部分在 0.02 mm 以下。 该金矿原矿化学 成分分析结果见表 1,金物相分析结果见表 2。 从表 1 可以看出,该矿石中可供利用的元素为金。 表 1 原矿化学成分分析结果(质量分数) / % Au1)Ag1)CuPbZnSC 1.480.700.0060.006 10.0050.170.62 TFe SiO2Al2O3K2ONa2O CaOMgO 2.3581.734.860.940.881.480.82 1) 单位为 g/ t。 表 2 原矿金物相分析结果 相名含量/ (gt -1 )占有率/ % 裸露及半裸露金1.1479.72 碳酸盐包体金0.128.39 硫化物包体金0.064.20 褐铁矿包体金0.064.20 硅酸盐包体金0.053.49 合计1.48100.00 2 结果与讨论 2.1 尼尔森重选磨矿细度试验 回收矿石中的有用矿物首先必须使其充分单体解 离。 给矿浓度 35%、冲洗水量 3.5 L/ min、重力值 120G 条件下进行了尼尔森重选磨矿细度试验,试验流程见图 1,结果见表3。 从表3 可以看出,磨矿细度在-0.074 mm 粒级占 65%时,精矿回收率 72%左右;-0.074 mm 粒级 含量 75%~85%时,精矿回收率保持在 80%左右,细度 继续增加回收率反而大幅下降。 结合国内选矿厂的生 产实践综合考虑,选择磨矿细度-0.074 mm 粒级占 75%。 原矿 重选 尼尔森 精矿尾矿 磨矿 图 1 尼尔森重选试验流程 表 3 磨矿细度试验结果 -0.074 mm 粒级含量 / % 产品 名称 产率 / % 金品位 / (gt -1 ) 回收率 / % 精矿1.8447.9072.13 65尾矿98.160.4027.87 原矿100.001.42100.00 精矿1.8362.0579.17 75尾矿98.170.3120.83 原矿100.001.44100.00 精矿1.8264.8480.82 85尾矿98.180.2919.18 原矿100.001.46100.00 精矿1.7255.7151.61 90尾矿98.280.7248.38 原矿100.001.46100.00 2.2 尼尔森重选正交试验 在-0.074 mm 粒级占 75%条件下进行了尼尔森重 选工艺参数正交试验。 选择给矿浓度、冲洗水流量、离 心力 3 个主要因素进行研究,选用 L9(33)正交表安排 试验,因素及水平见表 4。 正交试验结果见表 5,极差 分析见表 6,方差分析见表 7。 表 4 尼尔森离重选正交试验因素水平表 水平 ABC 给矿浓度/ %冲洗水流量/ (Lmin -1 )离心力(G) 1252.560 2353.090 3453.5120 表 5 尼尔森重选正交试验结果 试验号ABC 试验结果 Au 品位/ (gt -1 )回收率/ % E汉/ % 111163.5474.1273.36 212264.7176.2575.51 313362.8878.1277.39 421262.3573.4272.64 522361.1178.2977.55 623159.7675.6574.95 731353.1863.2562.34 832156.8764.1263.24 933255.4265.4464.56 表 6 正交试验极差分析统计表 类 别 品位回收率E汉 ABCABCABC KⅠ191.13 179.07 180.17 228.49 210.79 213.89 226.27 208.35 211.55 KⅡ183.22 182.69 182.48 227.36 218.66 215.11 225.14 216.31 212.71 KⅢ165.47 178.06 177.17 192.81 219.21 219.66 190.14 216.89 217.20 kⅠ63.7159.6960.0676.1670.2671.3075.4269.4570.52 kⅡ61.0760.9060.8375.7972.8971.7075.0572.1070.90 kⅢ55.1659.3559.0664.2773.0773.2263.3872.3072.43 R25.664.635.3135.688.425.7736.138.545.74 r8.551.551.7711.892.811.9212.042.851.91 53第 6 期张崇辉等 某金矿尼尔森重选试验研究 表 7 尼尔森重选正交试验方差及显著性计算结果 类别方差来源效应平方和 自由度均方F 值显著性 品 位 给矿浓度 A115.12257.5634.79∗ ∗ 冲洗水流量 B3.9521.9751.19 离心力 C4.7322.3651.43 误差3.3121.655 总和127.118 回 收 率 给矿浓度 A274.232137.115199.90∗ ∗ 冲洗水流量 B14.7927.39510.78∗ ∗ 离心力 C6.1623.084.49∗ 误差1.3720.685 总和296.558 E汉 给矿浓度 A281.382140.69207.78∗ ∗ 冲洗水流量 B15.1827.5911.21∗ ∗ 离心力 C6.1423.074.54∗ 误差1.3520.675 总和304.058 注 F0.10(2,2) = 9,F0.20(2,2) = 4。 由表 5 可知,通过尼尔森一次重选均可得到合格 的金精矿,精矿金品位在 53.18~64.71 g/ t 之间,金回收 率在 63.25%~78.29%之间,选矿效率 E汉在 62.34% ~ 77.55%之间,精矿品位、回收率和 E汉的变化范围均 较大。 由表 6 可知,3 个因素对精矿金品位的影响程度 依次为A>C > B;3 因素对金回收率的影响依次为 A>B>C;3 因素对 E汉的影响依次为A>B>C。 由表 7 可知,给矿浓度对精矿金品位、回收率和 E汉影响显著,冲洗水流量对金精矿回收率和 E汉影响 显著,离心力对金精矿回收率和 E汉有一定影响。 对 品位而言,3 因素的最优水平为 A1B2C2;对回收率而 言,3 因素的最优水平为 A1B3C3;对 E汉而言,3 因素的 最优水平为 A1B3C3。 金回收率和 E汉的最优水平相 同,说明各因素水平选取合理。 对金精矿品位、回收率 的最优水平中给矿浓度水平都选取 A1,就金精矿品位 和回收率而言,给矿浓度是显著影响因素。 在重选过 程中,低浓度有助于矿物在矿浆中分散,脉石矿物对大 比重矿物的影响减少,这也符合基本的重选规律。 2.3 验证试验 在正交试验基础上,确定尼尔森重选粗选作业的 最佳优化方案为A1B3C3,即给矿浓度 25%、冲洗水流 量 3.5 L/ min、离心力 120G。 该条件下进行了 3 组验 证试验,结果见表8。 由表8 可知,在尼尔森最佳参数条 件下,可获得平均品位 64.93 g/ t、平均回收率 81.50%的 金精矿。 3 次试验精矿金品位 65.000.50 g/ t,回收率 81.50%0.50%,说明正交试验组合的最佳优化方案试 验结果重复性良好,结果稳定。 表 8 验证试验结果 编号 产品 名称 产率 / % Au 品位 / (gt -1 ) 回收率 / % 精矿1.8264.9081.46 1尾矿98.180.2718.54 原矿100.001.45100.00 精矿1.8464.5181.86 2尾矿98.160.2718.14 原矿100.001.45100.00 精矿1.8065.4081.18 3尾矿98.200.2818.82 原矿100.001.45100.00 精矿1.8264.9381.50 平均值尾矿98.180.2718.50 原矿100.001.45100.00 2.4 尼尔森尾矿再磨试验 尼尔森重选粗选作业最佳优化方案所得尾矿金品 位 0.27 g/ t,仍然较高,从经济及资源利用最大化方面 综合考虑,进行了尼尔森重选尾矿再磨再选试验。 所 确定的尼尔森重选工艺条件为矿浆浓度 25%、冲洗 水量 3.5 L/ min、重力值 120G,试验流程见图 2,结果见 表 9。 从试验结果可以看出,随着磨矿细度增加,精矿 品位均在 36 g/ t 左右,而回收率逐渐下降,因此尼尔森 粗选尾矿扫选无需增加再磨作业,可直接进行扫选。 原矿 扫选 尼尔森 精矿尾矿 粗选 尼尔森 磨矿 磨矿 -0.074 mm占75 图 2 尼尔森重选尾矿再磨试验流程 表 9 尾矿再磨试验结果 -0.074 mm 粒级 含量/ % 产品 名称 产率 / % 金品位 / (gt -1 ) 回收率 / % 精矿3.6336.7590.13 76.13(未磨)尾矿96.370.159.87 原矿100.001.48100.00 精矿3.6835.2288.78 84.16尾矿96.320.1711.22 原矿100.001.46100.00 精矿3.5636.1587.54 88.42尾矿96.440.1912.46 原矿100.001.47100.00 精矿3.5136.0986.76 91.75尾矿96.490.2013.24 原矿100.001.46100.00 63矿 冶 工 程第 40 卷 2.5 全重选扩大试验 为了进一步考察流程的稳定性,优化工艺流程结 构,在以上试验基础上进行了全重选扩大试验。 所确 定的尼尔森重选工艺条件为重选矿浆浓度 25%、冲 洗水量 3.5 L/ min、重力值 120G,重选扩大试验共用试 验样品 100 kg。 试验流程见图 3,结果见表 10。 原矿 摇床 精选 中矿1 尾矿中矿2中矿3精矿 尼尔森 扫选 尼尔森 粗选 磨矿-0.074 mm占75 图 3 重选扩大试验工艺流程 表 10 重选扩大试验结果 产品 名称 产率 / % 金品位 / (gt -1 ) 回收率 / % 精矿0.061 196.8348.52 中矿 24.317.6822.37 中矿 30.3092.8518.82 尾矿95.330.1610.29 原矿100.001.48100.00 从试验结果可以看出,原矿经尼尔森一次粗选一次 扫选、摇床一次精选,最终可得到金品位 1 196.83 g/ t、 回收率 48.52%的高品位金精矿,此精矿可直接进行火 法炼金;摇床精选中矿可进入浸金作业,从而大幅降低 生产成本,最大化回收资源,使企业效益最大化。 最终 尾矿金含量降到 0.16 g/ t,损失率为 10.29%,选矿指标 理想。 3 结 论 1) 正交试验结果表明,在给矿浓度、冲洗水流量、 离心力等 3 个因素中,给矿浓度为金精矿品位、回收 率、尼尔森重选粗选作业选矿效率的显著影响因素,给 矿浓度、冲洗水流量为金精矿回收率、尼尔森重选粗选 作业选矿效率的显著影响因素,给矿浓度、冲洗水流量 对金精矿回收率、尼尔森重选粗选作业选矿效率有一 定影响。 其中给矿浓度影响较为突出,在采用尼尔森 进行金矿选别时应避免高矿浆浓度。 2) 经过正交试验方案优化,尼尔森重选适宜条件 为给矿浓度 25%、冲洗水流量 3.5 L/ min、离心力 120G。 在此条件下,采用全重选工艺最终可使尾矿金 含量降到 0.16 g/ t,损失率 10.29%,选矿指标理想。 3) 该金矿经采用尼尔森一次粗选一次扫选、摇床 一次精选,最终可得到金品位 1 196.83 g/ t、回收率 48.52%的高品位金精矿;摇床精选中矿可采用浸出工 艺处理,从而使浸出作业的处理量大幅降低,提高企业 效益。 参考文献 [1] 徐飞飞,于 雪,陈新林,等. 某金矿尼尔森重选试验研究[J]. 有 色矿冶, 2015,30(3)27-29. [2] 康维刚,陈京玉,谢建平,等. 老挝某金矿重选-重选尾矿氰化浸金 实验[J]. 矿冶工程, 2018,38(4)122-124. [3] 邓荣东,胡 元,库建刚,等. 云南某高硫铜金矿石选矿实验研究[J]. 过程工程学报, 2016,16(6)946-952. [4] 王 晴,马子龙,曹亦俊,等. 柱机联合浮选在某含金硫化矿中的 应用[J]. 矿产综合利用, 2018(3)52-56. [5] 王 健,余明东,尚立军. 基于响应面法优化某金矿石全泥氰化浸 出金试验[J]. 金属矿山, 2018(6)99-102. [6] 李 勇,彭 伟,刘洪波,等. 从贵州某金矿石中氰化浸出金试验 研究[J]. 湿法冶金, 2019(2)84-87. [7] 王 萍,李国昌. 用煤矸石制备生物滤池滤料的正交试验研究[J]. 非金属矿, 2008(2)1-2. [8] 王宇斌,张 威,余 乐,等. 正交试验在某镍矿粗选药剂制度优 化中应用[J]. 矿物学报, 2016(1)111-114. [9] 何廷树,郭高巍,王宇斌,等. 正交试验在白云母超细磨中的应用[J]. 非金属矿, 2015(2)43-45. 引用本文 张崇辉,何廷树,孙腾飞,等. 某金矿尼尔森重选试验研究[J]. 矿冶工程, 2020,40(6)34-37. 73第 6 期张崇辉等 某金矿尼尔森重选试验研究