老挝某金矿石重选-环保药剂浸金研究

康维刚，陈京玉

(天津华勘集团有限公司，天津 300170)

黄金是一种贵金属，是制作首饰和钱币的重要原料。随着科学技术和现代工业的发展，黄金在航空航天、医学、电子学和其他工业部门，也发挥着重要的作用。对黄金的需求不断增加，合理开发利用黄金矿山对黄金产业可持续发展有重大意义[1]。

老挝某金矿矿石属蚀变岩型金矿石，金为矿石中唯一可回收元素。矿石中金矿物粒度组成以中粗粒金为主，适于用重选法提前回收。金属矿物以铁的硫化物为主，主要包括黄铁矿、毒砂、磁黄铁矿等，部分金包裹在硫化物中，属于较难处理金矿石。

尼尔森选矿机是一种高效的离心重选设备，具有处理量大、富集比高、体积小、生产成本低等优点[2-6]，可用于宜重选矿物的优先选矿。金蝉环保药剂[7-11]是一种非氰试剂，主要成分为三聚氰酸盐、硫脲、碱和碳酸盐等，具有低毒环保特性。用金蝉环保药剂替代氰化钠，可避免剧毒氰化物药剂带来的环境污染和危害等潜在问题。本文针对该金矿矿石，采用尼尔森重选获取金精矿，采用环保药剂浸出回收重选尾矿中的金，根据获得的最佳工艺参数进行验证试验，为现场生产提供技术依据。

1 矿石性质

老挝某金矿矿石多元素定量分析、矿物相含量和金粒度测量结果分别列于表1～表3。

表1 矿石多元素定量分析结果Tab. 1 Multi-element quantitative analysis results of ore /%

表2 矿石矿物组成检测结果Tab. 2 Mineral composition analysis results of ore %

表3 金粒度测量结果Tab. 3 Measurement results of gold particle size

从表1～表3 数据可以看出，原矿中金的综合品位为5.47 g/t。矿石中金属矿物含量较低，仅占矿物相对含量的3.70%。其中，以铁的硫化物为主，主要包括黄铁矿、毒砂、磁黄铁矿，还含有少量的黄铜矿，占矿物相对含量的3.20%；氧化矿物以金红石和钛铁矿为主，占矿物相对含量的0.50%。脉石矿物以石英、绢云母、绿泥石等硅酸盐矿物为主，其次为方解石、白云石等碳酸盐矿物。矿石类型为蚀变岩型金矿石。

矿石中金主要以自然金形式存在，约占66.5%；其次以类质同象或包裹体形式赋存在黄铁矿、毒砂、磁黄铁矿等硫化物中，黄铁矿中占22.7%；毒砂、黄铜矿和磁黄铁矿中占8.7%，脉石矿物中含量少。属于微细粒包裹体，或者为极细小的黄铁矿、毒砂等包裹体。

矿石中金矿物粒度组成以中粒金为主，0.037～0.074 mm 占44%；粒度大于0.074 mm 的粗粒级占36.1%；小于0.037 mm 粒级的占19.9%。该矿石中金粒级属中粗粒金(合计占比80.1%)。

2 实验部分

2.1 设备及试剂

主要实验设备包括PEX-100×125鄂式破碎机、XPS-250×150 辊式粉碎机、RK/ZQM(BM)φ150×50 智能锥形球磨机、KC-MD3 尼尔森离心选矿机、RK/XJT-1.0 浸出搅拌机等。

浸金所用金蝉环保药剂来自广西森合高新科技股份有限公司。其他试剂包括过氧化钠(Na2O2)、铁氰化钾(K3[Fe(CN)6])、石灰(CaO)等均为分析纯。

2.2 实验方法

2.2.1 尼尔森重选

将15 kg 样品磨矿至细度为-0.074 mm 占75%，进行制浆。尼尔森选矿机重力值设定为60 G’s，控制冲洗水量为3.8 L/min，开启尼尔森选矿机。控制给矿速度为600 g/min，使矿浆均匀地给入尼尔森选矿机进行离心重选，定期取下富集锥清理重砂。分选完毕，利用淘金盘对收集的重砂进行淘洗，淘洗产品作为精矿；淘洗尾渣同尼尔森重选尾渣一同作为尾矿。对得到的精矿和尾矿进行过滤烘干，称重并计算产率。精矿全部用王水溶解，采用容量法测定金，计算精矿回收率；尾矿作为后续浸金的原料，取样后采用火试金-原子吸收光谱法测定金品位。重力选矿流程如图1 所示。

图1 重选实验流程及条件Fig. 1 Flowsheet and conditions of Knelson gravity separation

2.2.2 尾矿中金的浸出

尾矿中金的搅拌浸出流程如图2 所示。

图2 重选尾矿环保药剂浸金实验流程Fig. 2 Flowsheet of environmental agent leaching of GS tailings

浸出实验每次取尾矿样品300 g，磨矿后配制成浓度40%的矿浆，添加石灰及助浸剂，开启搅拌预处理2 h 后，添加浸金剂进行搅拌浸出。达到设定浸出时间后，取出过滤、洗涤，尾渣烘干，取样测定尾渣金品位，计算金浸出率。浸出实验主要考察磨矿细度、助浸剂及用量、石灰用量、金蝉环保药剂用量、浸出时间等条件对浸金效果的影响。

3 结果与讨论

3.1 尼尔森重选

矿石中，中粗颗粒金合计占金矿物颗粒组成的80.1%，采用重力选矿提前回收可以提高金的综合回收率。原矿按选定条件进行尼尔森重选，结果如表4 所列。表4 结果表明，在选定操作条件下，尼尔森重选获得精矿产率为0.021%，金品位为12499 g/t，可回收原矿中47.2%的金，重选精矿经进一步富集后可直接进入冶炼提纯作业。说明该矿石中的金适宜采用尼尔森选矿机预先重选回收。重选尾矿中金品位为2.89 g/t，后续采用浸出法回收。

表4 尼尔森重选实验结果(-0.74 mm 75%)Tab. 4 Test results of Knelson gravity separation(-0.74 mm 75%)

3.2 重选尾矿中金的浸出

3.2.1 磨矿细度

矿石的磨矿细度决定了金的解离度，理论上磨矿细度越细，金解离度越高，但磨矿细度越细，所需要的能耗就越高，矿石过磨也会影响金的浸出效果，因此选择合适的矿石磨矿细度至关重要。结合实际情况，在矿浆浓度为40%，石灰用量为3000 g/t，碱预处理2 h，金蝉环保药剂用量2000 g/t，浸出时间为40 h 条件下，考察了磨矿细度对浸金效果的影响。结果如图3 所示。

图3 磨矿细度对浸出效果的影响Fig. 3 Influence of grinding fineness on leaching performance

由图3 可以看出，随着磨矿细度-0.074 mm 含量的增加，尾渣金品位不断降低，金浸出率不断升高。当磨矿细度达到-0.074 mm 含量占90%时，金浸出率90.3%；之后随着磨矿细度增加，金浸出率保持稳定。因此合适的磨矿细度为-0.074 mm 含量占90%。

3.2.2 助浸剂及用量

由于该矿石中主要金属矿物为铁的硫化物，且与金关系密切，黄铁矿和毒砂等的存在对浸金药剂消耗及浸出效果均会造成一定影响。为了减少药剂消耗，提高金浸出率，研究了加入过氧化钠和铁氰化钾作为助浸剂[12-13]对金浸出效率影响。在磨矿细度-0.074 mm 含量为90%，矿浆浓度为40%，石灰用量为3000 g/t，加入不同量的过氧化钠或铁氰化钾作为助浸剂，石灰和助浸剂预处理2 h，金蝉环保药剂用量为2000 g/t，浸出40 h，考察助浸剂用量对金浸出效果的影响。结果如图4 和图5 所示。

由图4 结果可以看出，在过氧化钠助浸剂用量为100 g/t 时，金浸出率明显得到提高，由不添加助浸剂时的90.3%提升至92.0%，之后随着过氧化钠用量增加，尾渣金品位基本不再降低，金浸出率基本保持稳定，过氧化钠较适宜的用量为100 g/t。

图4 过氧化钠助浸剂对浸出效果的影响Fig. 4 Influence of auxiliary leaching reagent sodium peroxide on leaching performance

由图5 可以看出，在铁氰化钾助浸剂用量为100 g/t 时，金浸出率由不添加助浸剂时的90.3%提高至92.0%，之后继续增加铁氰化钾用量，尾渣金品位基本保持不变，浸出率不再提高，因此铁氰化钾较适宜的用量为100 g/t。

图5 铁氰化钾助浸剂对浸出效果的影响Fig. 5 Influence of auxiliary leaching reagent potassium ferricyanide on leaching performance

助浸剂及用量实验表明，助浸剂对该矿石中的金浸出具有促进作用，两种氧化剂较适宜的用量均为100 g/t。但考虑到强氧化剂过氧化钠对运输保存条件要求高，具有强腐蚀性，而铁氰化钾相对温和，因此最终确定铁氰化钾作为助浸剂。

3.2.3 石灰用量

磨矿细度-0.074 mm 含量为90%，矿浆浓度为40%，铁氰化钾助浸剂用量为100 g/t，石灰和助浸剂预处理2 h，金蝉环保药剂用量为2000 g/t，浸出时间为40 h 条件下，考察了石灰用量(对应不同的pH 值)对浸出效果的影响，结果如图6 所示。由图6 结果可以看出，随着石灰用量的增大，pH 值升高，尾渣品位逐渐降低。当石灰用量达到2000 g/t 时，矿浆初始pH 值为11.5，金浸出率92.0%；之后随着石灰用量增加，pH 值进一步升高，但尾渣金品位不再降低，金浸出率基本保持稳定。根据这一结果，石灰用量采用2000 g/t，矿浆pH 值＞11.5 为宜。

图6 石灰用量对浸出效果的影响Fig. 6 Influence of lime dosage on leaching performance

3.2.4 金蝉环保药剂用量

在磨矿细度-0.074 mm 含量为90%，矿浆浓度为40%，铁氰化钾助浸剂用量为100 g/t，石灰用量为2000 g/t，石灰和助浸剂预处理2 h，浸出时间为40 h 条件下，考察了金蝉环保药剂用量对浸金效果的影响。结果如图7 所示。

图7 金蝉环保药剂用量对浸出效果的影响Fig. 7 Influence of Jinchan environmental agent dosage on leaching performance

由图7 可知，随着金蝉环保药剂用量的增加，尾渣金品位逐渐降低，金浸出率不断提高。当金蝉环保药剂用量达到2000 g/t 时，达到最高92.0%，之后加大金蝉环保药剂用量金浸出率不变。金蝉环保药剂的适宜用量为2000 g/t。

3.2.5 浸出时间

在磨矿细度-0.074 mm 含量为90%，矿浆浓度为40%，铁氰化钾助浸剂用量为100 g/t，石灰用量为2000 g/t，石灰和助浸剂预处理2 h，金蝉浸金剂用量为2000 g/t 条件下，考察了浸出时间对浸金效果的影响。结果如图8 所示。

图8 浸出时间对浸出效果的影响Fig. 8 Influence of leaching time on leaching performance

由图8 结果可知，随着浸出时间的延长，尾渣金品位逐渐降低，金浸出率逐渐提高。当浸出时间为16 h 时，金浸出率为81.7%；当浸出时间为32 h时，达到92.0%，之后随着浸出时间延长，浸出率不再提高，因此较适宜的浸出时间为32 h。

3.3 条件验证试验

为验证重选及重尾环保药剂浸金对老挝某金矿矿石浸出效果，开展了最优条件验证试验。流程见图9，结果如表5 和表6 所列。

图9 条件验证实验流程Fig. 9 Flowsheet of conditional verification test

由表5 结果可知，在磨矿细度为-0.074 mm 占75%时，尼尔森重选验证实验，重精矿品位为10381 g/t，产率为0.028%，重选金回收率53.1%。由表6结果可知，在重选尾矿磨矿细度为-0.074 mm 占90%，矿浆浓度为40%，石灰用量2000 g/t，铁氰化钾助浸剂用量100 g/t，预处理2 h，金蝉环保药剂用量2000 g/t，浸出32 h 的条件下，重选尾矿中金的浸出率能够达到90.6%以上，可回收原矿中42%以上的金。重选+尾矿浸出合计，原矿中金的总回收率达到95.5%以上。

表5 重选条件验证实验结果(-0.074 mm 75%)Tab. 5 Test result of GS conditional verification (-0.074 mm 75%)

表6 重尾环保药剂浸金条件验证实验结果Tab. 6 Test result of environmental agent leaching conditional verification of GS tailings

重选+尾矿浸出结果充分表明，中粗颗粒金在重选流程中得到回收，避免了中粗颗粒金在直接浸出工艺中长期留存而得不到及时回收的问题，实现了金能收早收的目的，经济效益显著。

4 结论

1) 老挝某金矿石中金品位为5.47 g/t。金属矿物含量较低，以铁的硫化物为主。矿石中金矿物粒度组成以中粗粒金为主，适合采用重选-尾矿浸出工艺回收金。

2) 尼尔森重选探索实验表明，在磨矿细度-0.074 mm 占75%，尼尔森选矿机重力值为60G’s，水量为3.8 L/min，给矿速度600 g/min 条件下，重选精矿产率为0.021%，重选精矿品位达到12499 g/t，原矿重选金回收率47.2%。

3) 重选尾矿环保药剂浸金实验表明，在磨矿细度为-0.074 mm 占90%，矿浆浓度为40%，石灰用量2000 g/t，铁氰化钾助浸剂用量100 g/t，预处理2 h，金蝉浸金剂用量2000 g/t，浸出32 h 的条件下，浸出率92.0%，可回收原矿中48.6%的金。

4) 条件验证实验表明，尼尔森重选可以预先回收矿石中的中粗颗粒金，重选精矿产率0.028%，重选精矿品位10381 g/t，重选金回收率53.1%；重选尾矿环保药剂浸出效果稳定，浸出率90.6%，最终浸出渣金品位为0.24 g/t，金的总回收率95.5%。