某含砷金矿选矿试验研究

于连涛, 孟德铭, 代淑娟,3, 胡志刚, 韩佳宏

(1.辽宁科技大学矿业工程学院，辽宁 鞍山 114051；2.中国科学技术大学，安徽 合肥 230026；3.中国矿业大学化工学院，江苏 徐州 221116；4.辽宁省地质矿产研究院，辽宁 沈阳 110016)

随着金矿石不断的开采，高品位金矿日渐枯竭，复杂矿石和难选金矿已成为当今黄金生产的重要资源。因此，对复杂难选金矿石选冶方法的研究显得极为迫切[1]。其中，含砷金矿石是最难选的金矿之一。本文对某含砷金矿进行了选矿工艺试验研究。试验通过对适宜浮选药剂的选择和工艺流程的考察，最后确定采用二次粗选、二次精选和一次扫选中矿顺序返回的闭路选别流程，获得了金精矿品位21.20g/t，回收率为93.22%的试验指标。

1 矿石性质

矿石中金矿物主要以纳米级微细粒状存在，以显微金包裹在毒砂等硫化矿中。矿石中矿物之间的嵌布关系相对较简单，主要载金矿物毒砂以自形、半自形粒状、板状、菱面体状及集合体产出，毒砂集合体的粒度十分粗大，呈浸染状、团块状分布在脉石中，与之伴生矿物较少嵌布关系亦不甚密切，有利于毒砂的单体解离。但部分毒砂呈裂隙发育，其裂隙中充填有脉状和细脉状的脉石矿物，对毒砂的单体解离有一定影响。毒砂的浸染粒度以粗粒嵌布为主，其中-0.074mm以上粒级分布率达93.97%，因载金矿物为毒砂，所以有利于金的回收[2]。

矿石中主要金属矿物主要为毒砂(45.50%)、褐铁矿(0.64%)、锐钛矿(0.2%)、黄铁矿(0.13%)和斜方辉铅铋矿(0.05%)；非金属矿物主要有石英(35.49%)、长石(7.83%)和少量白云母、蓝线石及一些黏土矿物。矿石化学多项分析结果见表1。

表1 原矿化学多项分析结果

从表1可以看出，矿石中可回收金属元素金的品位为11.1g/t，其他伴生组分铋、铅、镁等含量均较低。该矿属高砷难处理金矿石，砷含量达21.50%。

2 浮选条件试验

矿石中可回收的元素为金，载金矿物为毒砂。根据载金矿物毒砂与脉石矿物间物理化学性质的差异，利用浮选工艺将毒砂从矿石中分离富集出来，从而实现金的富集和回收[3]。

2.1 磨矿细度条件试验

矿物的单体解离度直接影响浮选指标，若磨矿时间过短则矿物不能充分单体解离，若磨矿时间过长则会因磨矿细度过细而造成矿浆泥化，从而恶化浮选条件还会造成不必要的能量损耗。因此，进行磨矿细度试验确定合适的磨矿细度是有必要的[4]。磨矿细度试验流程见图1(条件考察后，采用考察确定条件，以下同)。试验结果见表2。

图1 浮选试验流程及条件

表2 磨矿细度试验结果

由表2结果可以得出，随着磨矿细度增加，金的回收率选先增后减，当磨矿细度-0.074mm含量超过74.2%时，尾矿品位趋于增加，精矿回收率均呈下降趋势，可能是矿石细磨使部分矿石产生泥化现象，从而不利于精矿品位及回收率的提高。况且毒砂在矿石中的嵌布粒度较粗，在磨矿细度为-0.074mm含量74.2%时，毒砂已基本达到单体解离。因此，确定磨矿细度为-0.074mm含量74.2%。

2.2 调整剂种类及用量试验

调整剂是用以改变矿物的表面性质和矿浆的特点(如液相组成、起泡性能、泡沫性质等)、提高浮选过程的选择性、改善浮选条件的药剂。为了获得较好的浮选指标，通常浮选都是在捕收剂和调整剂的适当配合下进行的[5]。在硫化矿的分选中常见的pH调整剂有石灰(CaO)、碳酸钠(Na2CO3)和硫酸(H2SO4)等，其中碳酸钠、硫酸同时也是毒砂的活化剂[6]。本次试验对以上三种调整剂的用量进行了试验，试验流程如图1所示。试验结果见表3。

表3 调整剂种类及用量试验结果

由表3的试验结果可知，所使用的三种调整剂在一定范围内变化，对粗精矿指标的影响不大，粗精矿金品位在20.1～19.0g/t之间变化，金回收率基本稳定在92.60%～94.55%之间。由于硫酸对毒砂表面有较强的清洗作用，硫酸用量为2000g/t时粗精矿品位和回收率相对较高，但与自然pH值条件相比，品位和回收率并未有明显提高，因此，对于该矿石浮选以选择自然pH值，即不加调整剂即可到达目的矿物有效分选的目的。

2.3 捕收剂的种类及组合试验

砷黄铁矿(毒砂)比较容易氧化，矿物颗粒表面易形成氧化膜。在金属硫化矿中属于可选性较差的一类，因此在浮选过程中一般选择碳链较长、捕收能力较强的捕收剂，如丁基黄药和异戊基黄药等。另外，丁铵黑药也是金矿石选矿的常用药剂[7-8]。试验对上述药剂及药剂组合进行了考查。试验条件控制磨矿细度-0.074mm74.2%，捕收剂种类是变量用量为200g/t，其中二段粗选用量是一段粗选用量的1/2，一段粗选2号油用量为40g/t，二段粗选2号油用量为20g/t。试验结果见表4。

表4 捕收剂种类及组合试验结果

在相同的药剂用量条件下，通过对丁基黄药、异戊基黄药、丁铵黑药三种捕收剂单独使用及按不同配比组合使用的试验，证明丁基黄药或异戊基黄药与丁铵黑药组合使用所取得的分选效果好于单独使用一种捕收剂，并且以丁基黄药和丁铵黑药用量各为100g/t时，粗精矿回收率最高，粗精金的产率相对较高，因此，确定捕收剂为丁基黄药和丁铵黑药，两者等比例组合使用。从黄药和黑药的特点来分析黄药选择性能好,捕收力稍差;黑药选择性稍差,但捕收力强。两种药剂在一定配比内会形成相互促进的作用[9]。

2.4 捕收剂用量试验

捕收剂的用量对是否能够实现目的矿物的充分回收起着至关重要的作用[10]。捕收剂用量试验条件控制磨矿细度-0.074mm74.2%，捕收剂用量是变量，其中二段粗选用量是一段粗选用量的1/2，一段粗选2#油用量为40g/t，二段粗选2号油用量为20g/t，捕收剂用量试验结果见表5。

表5 捕收剂用量试验结果

捕收剂用量试验结果表明，随着捕收剂用量的增加，粗精矿的产率和回收率逐渐增加，粗精矿品位稍微下降。当丁基黄药和丁铵黑药用量各为100g/t时，金回收率达到最大值，继续增加药剂用量，金回收率不再增加。确定此时的捕收剂用量为本试验的合理用量。

3 闭路试验

根据条件试验和开路试验的结果进行闭路试验。闭路试验采用二段粗选、二段精选、一段扫选的流程。最终试验流程及试验条件见图2，试验结果见表6。

图2 闭路试验流程

表6 闭路试验结果

由表6 闭路试验流程结果可知，采用两段粗选、两段精选、一段扫选的闭路浮选流程，可以得到金品位为21.2g/t、回收率为 93.22% 的浮选精矿，金的回收率较好。因原矿硫化物(毒砂)含量很高且为载金矿物，因此精矿品位难以提高。试验矿石中毒砂的可浮性很好，金和毒砂的回收率较高。

4 结语

1)某含砷金矿金品位为11.1g/t，金主要以纳米级微细粒状存在并且被包裹在毒砂中。矿石中金属矿物主要为毒砂，其含量高达45.50%。其他金属矿物有褐铁矿、锐钛矿、黄铁矿和斜方辉铅铋矿等。非金属矿物主要有石英、长石、白云母、高岭石、蓝线石和其它黏土矿物等。

2)浮选试验表明，矿石中毒砂的可浮性较好，金和毒砂的回收率较高。试验采用二次粗选、一次扫选和二次精选的闭路浮选流程获得了精矿品位Au 21.20g/t、精矿产率49.32%、金回收率93.22%的指标。

3)原矿中毒砂含量很高且为载金矿物，浮选精矿产率很大。精矿中砷含量高达43.3%，毒砂及金属硫化物含量达到95.06%，因此，精矿金品位难以提高。

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