超细磨在难浸金矿的应用

唐国标

(中国瑞林工程技术有限公司,江西南昌330031)

超细磨在难浸金矿的应用

唐国标

(中国瑞林工程技术有限公司,江西南昌330031)

介绍了超细磨在微细粒级嵌布的难浸金矿中作为预处理技术的基本原理、特点及工业应用实践，总结了超细磨技术作为难浸金矿预处理技术的研究现状，指出超细磨技术在难浸金矿的应用前景和发展趋势。

超细磨；难浸金矿；微细粒级金;预处理;氰化浸出

0 前言

随着黄金资源的大量开发利用，世界上易浸金矿资源已日渐枯竭,难浸金矿已逐渐成为主要的开发对象。尤其是21世纪初至今,由于国际金融市场表现疲软，造成金价大幅上扬并长时间高位小幅度波动,这推动了世界范围内金矿的开发热潮。美国、加拿大、南非、澳大利亚等国家均在开发利用难浸低品位金矿资源，由此对难浸低品位金矿的预处理工艺均投入了大量的时间和精力,试图开发出低投入、低运行成本的新型工艺技术。

难浸金矿在我国的黄金资源中占较大比例,主要以微细粒或显微细粒含高砷性金矿床为主,其中部分矿床还含有高硫、高碳。自20世纪70年代以来,我国已在云、桂、黔、陕、甘、皖、辽、青等多个地区陆续发现了此类金矿,储量约在1 000 t以上。利用何种技术充分开发利用此类金矿资源已成为目前亟待解决的问题。本文拟对超细磨作为预处理技术在微细粒级难浸金矿中的应用进行介绍分析。

1 难浸金矿中微细粒级金回收现状

国际上区分金矿浸出难度一般以采用常规氰化法浸金的浸出率为基准，浸出率〉90%的金矿为易浸金矿，浸出率在50%～80%之间的金矿即为难浸金矿。难浸金矿中的金一般以微细粒形态包裹在硫化物矿物中,采用通常的细磨(P80=53～75μm)一般很难使金单体解离,在浸金时浸金剂与金无法接触,导致金的回收率较低,没有经济价值。

以现有的技术水平,含有高砷、高碳等类型的难浸金矿均已有较为成熟的预处理工艺,但显微细粒级别的金(＜10 μm)或被包裹在含砷的硫化物及脉石矿物中的极细微金的回收利用,仍没有相应较为成熟可靠的技术。目前,国际上应用较广泛的难浸金矿预处理工艺主要有氧化焙烧、加压热氧化及生物预氧化3种,均是通过化学方法对金矿的硫化物或脉石矿物晶体进行破坏性预处理,使金充分暴露在空气表面中,再使用合适的浸出剂提金。

对于难浸金矿中的极细粒级金的回收利用，多年前的研究就已发现超细磨处理能在物理层面上破坏硫化物或脉石矿物晶体,使金暴露出来,从而有效提高微细粒级金的回收率。当难浸金矿的超细磨细度为P80=8～12 μm时，不仅会改善后续浸出的动力学,还会改善浸出作业的热力学反应，并能减少或者消除浸出物中的硫化矿物在矿石表面形成钝化作用,提高金矿的表面活化，有效提高氰化浸出的浸出率。此外,超细磨还能促进三价铁以及氧气的反应，超细磨后的细粒级矿物具有较大表面积,对提高难浸金矿的浸出速率也较为有利,能有效降低投资及运行成本。但由于传统的筒形球磨机在用作超细磨时的磨矿效率极低,会带来了极高的生产成本,因此过去一直难以在工业上得到应用。

而近年来，随着超细磨技术的快速发展及其在矿业上的成功应用，使超细磨工艺在难浸低品位金矿上的工业应用上得以实现，越来越多难浸金矿的开发工艺方案将超细磨作为难浸金矿的预处理工艺或者作为预处理工艺的一部分,以获得更大更好的经济效益。以下对6种加入了超细磨技术的难浸金矿处理工艺进行分析介绍。

2 超细磨—氰化浸出工艺

超细磨—氰化浸出工艺[1]采用超细磨作为难浸金矿的预处理工艺,是将浮选金精矿超细磨至P80 =10 μm左右,使微细粒级金充分暴露出来,然后直接氰化浸出提金的一种工艺。该预处理技术为最简单的难浸金矿预处理技术,具有投资少,运行成本低等优点,尤其适合处理微细粒级金包裹在硅酸盐或者其他矿物中的难浸金矿。

国外某机构曾对难浸金矿进行了磨矿细度对浸出的影响的试验研究,采取金品位为4.59 g/t,S品位为4.85%的难浸金矿石作为研究对象。研究将该矿分别磨至P80=74 μm、P80=20 μm及P80=10 μm时金回收率的变化。研究结果表明,当超细磨至P80 =10 μm时,该难浸金矿的金回收率可达到70%,能耗也在可接受的范围内,已初步具备开发利用的价值,证明了超细磨作为难浸金矿的预处理工艺是可行的。具体试验结果见表1。

表1 磨矿细度对金回收率的影响

以Kaleta金矿为例[2],该矿原矿金品位6.8g/t,银品位1.2g/t。根据该矿的试验研究结果,金精矿采用直接氰化浸出,金回收率仅50%～67%；采用一段氧化焙烧预处理后,金回收率也仅增加至80%；而采用超细磨—氰化浸出工艺将金精矿超细磨至P80=37 μm,再经两段氰化浸出,金的回收率可提高至93%。

位于津巴布韦南部的Matabeleland的Farvic金矿，采用超细磨—直接氰化浸出工艺处理该矿作为废石堆存的难浸金矿,金回收率在70%以上,而采用直接氰化浸出工艺提金的金回收率仅在20%～30%之间。

澳大利亚的Kalgoorlie Consolidated金矿旗下的Fimiston厂同时采用氧化焙烧和超细磨这两种预处理工艺处理金精矿，其中易浸部分的金矿采用氧化焙烧工艺，金精矿送去氧化焙烧后进行氰化浸出，而难浸部分的金矿则采用超细磨工艺,将金精矿细磨至P80=12 μm后送去氰化浸出。现场实际生产数据表明,采用超细磨工艺时金回收率可达到90%以上,虽然稍微低于氧化焙烧,但其后续作业氰化物的消耗更低。而且根据该矿完成的试验研究,当超细磨至P80=10 μm时,金回收率还可提高至92%以上。

国内甘肃安西老金场的金矿石的试验研究结果表明,该矿采用直接氰化的金回收率仅13.9%,而采用超细磨后,金的回收率提高至53.78%。

此外，位于山西五台县的东腰庄金矿，采用塔磨机边浸边磨，将金精矿超细磨至P80=32 μm,金的回收率达到88%。

3 氧化焙烧—超细磨—氰化浸出工艺

为提高微细粒金在氧化焙烧后氰化浸出的金回收率，在氧化焙烧后采用超细磨工艺将焙烧渣超细磨至P80=5 μm或者更小,然后再进行氰化浸出提金的一种工艺流程。该流程适应性强,含砷、含碳、含硫的难浸金矿均可采用,缺点是对环保不利,不少国家已经禁止采用该工艺，近年来已较少采用。

对国内西北某难浸金矿的试验研究表明,氧化焙烧后超细磨至P80=5 μm时，金回收率可达到78%以上,而细磨至P80=15 μm时金回收率仅为59%。

4 超细磨—加压热氧化—氰化浸出工艺

超细磨—加压热氧化—氰化浸出工艺也即Activox工艺。该工艺是由SGS Minerals Services公司于1991年发明的,是一种简单的，接近于加压热氧化的镍、铜、锌及难浸金矿等矿物的处理工艺。其工艺条件为低于100℃、1 000 kPa压力左右,相比于通常的加压氧化工艺，其更低的工艺条件要求使工艺技术要求变得更为简单,能有效减少运行成本及后期维护费用,但是又基本能保持加压热氧化工艺所具有的优点。该工艺是超细磨与加压热氧化的联合工艺,首先利用超细磨将矿石中的有用金属充分暴露出来,从而达到后续氧化仅利用少量的氧化剂消耗,并在相对较低压力的条件下,即可增加矿石在氧化过程的氧化速度,破坏矿石中的硫化物矿物晶体,使金属从矿石中分离出来。

自发明以来,经过多年不断的开发研究,该工艺在黄铜矿等的浸出上取得了重要进展,并于2006年在LionOre公司的Tati镍矿成功应用。近年来,该工艺已逐步应用在难浸低品位金矿的处理上,从采用该工艺完成的多个难浸金矿的试验研究结果来看,该工艺较为适宜在难浸低品位金矿上应用,采用该工艺的难浸金矿金回收率均在80%以上,预计在不久的将来就会进入工业实践。

5 超细磨—生物预氧化—氰化浸出工艺

生物预氧化是在酸性条件及适当的温度下采用细菌将矿石中难浸的硫化物矿物氧化，从而使金充分暴露出来，再采用氰化浸出提金的一种工艺。该工艺处理高砷的难浸金矿具有较好的效果,目前已应用在国内外多个难浸金矿(如贵州锦丰金矿)的工业生产中。该工艺与超细磨工艺联合后,可有效缩短生物预氧化的氧化周期,降低运行成本。

北京有色金属研究总院对贵州某金矿的试验研究结果显示,当金精矿超细磨至P90=20 μm时,采用生物预氧化工艺经过9 d预氧化后的金回收率即可达到90%以上。而当金精矿细磨至P95=74 μm时,采用生物预氧化工艺的金回收率仅为80%,预氧化时间长达21 d,同时后续氰化浸出的氰化物消耗及浸出时间也有所增加。

6 超细磨+常压热氧化+氰化浸出工艺

超细磨+常压热氧化+氰化浸出工艺,即Albion工艺[3],是由 MIM Holdings(即现在的 XstrataPlc)于1993年发明。该工艺最初是为酸性条件下以硫化物形式存在于矿石中的普通金属（如铜、锌、镍、钴等）的浸出而开发的,但随着技术开发的不断深入,发现该工艺在碱性条件下对黄铁矿的氧化也很有效果，同样适合于处理那些主要包裹在硫化物中的难浸的金、银、铂等贵重金属矿。

Albion工艺是将难选冶矿石先经过超细磨，再在常压下通过常规的热氧化工艺对其进行预处理的一种湿法冶金法。超细磨作为Albion工艺的关键,可使矿物晶体断裂和晶格缺陷提高几个数量级,从而活化矿物,促进后续的氰化浸出作业；同时采用该工艺还可消除矿物中的有机碳对后续氰化浸出的影响,使浸渣中的砷以砷酸铁的形式存在,有利于环保;在该工艺的温度条件下,汞等易挥发的金属也不会挥发;且该工艺流程简单,所用设备的投资成本远低于常规的氧化焙烧、加压热氧化及生物预氧化的投资成本。因此,该工艺是一种适应性强、环保、安全、投资成本低的难浸金矿处理工艺,目前已在全世界的45个国家获得专利认证。

国外机构曾采用常规加压热氧化工艺、生物预氧化及 Albion工艺三种工艺对位于澳大利亚的North Queensland项目的难浸金矿进行了较为全面的方案比较工作。该矿原矿中含金4.6 g/t、银11.6 g/t,浮选金精矿含金22 g/t、银28 g/t、硫22%、砷5%，提金系统能力为18 t/h。从试验结果上看,采用Albion工艺的金回收率(92%)与采用常规加压热氧化工艺的金回收率(94%)仅相差2%,均大幅领先于采用生物预氧化工艺的金回收率(78%);但采用Albion工艺,银的回收率达75%,以较大优势领先于生物预氧化的25%银回收率及常规加压氧化的4%银回收率。从一次性投资上来看,采用Albion工艺远远低于采用常规加压氧化工艺与生物预氧化,具有较大优势。从运行成本上看,Albion工艺与常规加压热氧化相差不大,均低于生物预氧化的运行成本。方案比较的投资及成本估算见表2。

表2 三种预处理工艺的投资及运营成本 澳元/盎司金

早在1994年与1995年,为了处理位于Papua New Guinea的 Nena/Freida River高砷铜/金矿，Xstrata Plc公司已建立了几个小规模连续试验工厂。在1997年，为了配合进行Dominican Republic的Pueblo Viejo锌金矿的可行性研究,该公司又建立了一个大型试验工厂，日处理能力为120 t电解锌。此外,Xstrata Plc公司还在澳大利亚建立了大量的试验工厂,应用在包括铜、铅锌、金等低品位矿石的处理上，并取得了较好的成果。目前世界上已有3个成功应用Albion工艺的工厂,其中包括位于西班牙和德国的两个处理锌的工厂以及一个位于Dominican Republic的Las Lagunas难浸金银处理厂[4]。

近年来,采用Albion工艺的贵金属项目见表3。

表3 采用Albion工艺的贵金属项目

7 LEACHOX工艺

LEACHOX工艺[5]是由英国的Maelgwyn Mineral Services(MMS)公司发明的另一种低成本处理难浸低品位金矿石的超细磨—加压热氧化—氰化浸出工艺。该工艺的主要流程：金粗精矿经过离心充气浮选机浮选后精矿送入超细磨,超细磨后经过特殊的低压热氧化反应器(Aachen反应器)进行加压热氧化后,再使用MMS公司特有的浸出柱以及树脂离子交换柱对金进行回收。相比于常规的预处理工艺,采用LEACHOX工艺的金回收率可能会低于氧化焙烧及加压热氧化工艺,但一般可与生物预氧化工艺保持一致,但是相对于常规的三种预处理工艺,其投资及运行成本均有大幅降低,能有效降低浸出时间,后续浸出作业的氰化物以及石灰的消耗较常规的三种工艺有数量级的减少。在已完成的试验研究中,效果最好的是后续浸出作业的氰化物消耗由采用常规预处理工艺的10 kg/t降低至0.8 kg/t,后续氰化浸出时间降低至24 h以下。

经过多年的研究发展，LEACHOX工艺已经成为了一种较成熟可靠的工艺。采用该工艺的第一个工厂是位于南非的Agnes矿。该矿采用LEACHOX工艺主要是为回收该矿高品位尾矿中的金,该尾矿含有大量的硅酸盐，浸出时的渗透性较差，采用直接氰化浸出的金回收率仅为15%～20%,而采用LEACHOX工艺可获得85%以上的金回收率。位于哈萨克斯坦的Vasgold’sVasilkovskoye项目,处理规模为50 t/h,是世界上采用LEACHOX工艺最大的提金厂,目前正在试运行中，试运行工业指标已经全面达到了试验指标,运行状况良好。此外,位于西非的RandGold Resources Tongon mine公司近期 也打算采用LEACHOX工艺投资建设一座提金厂,应用前景较好。

8 结语

难浸金矿的开发利用是当前金矿开发的重点，但是常规的三种处理工艺均有着其固有的缺陷：1)氧化焙烧,对环境极不友好；2)加压热氧化，对操作技能、安全及自动控制水平有较高的要求；3)生物预氧化，受环境因素变化的影响较大，需要配备精准的控制系统。此外，这三种工艺均存在高额的前期投资和运行成本，这一极为致命的缺点使得这三种工艺难以应用在难浸低品位金矿的工业生产上。而从目前采用超细磨工艺或者采用超细磨与其他常规预处理工艺联合工艺的应用情况来看，该类工艺不仅能有效降低前期投资及运营成本，还有利于环保、安全，是难浸金矿尤其是呈显微细粒包裹嵌布的难浸金矿处理技术的重点开发方向。其推广应用将在难浸金矿资源的回收方面形成新的产业化发展,成为难浸金矿生产链中新的亮点。

[1]Harbort G.,Hourn M.,Murphy A.IsaMill Ultrafine Grinding for a Sulphide Leach Process[EB/OL].http://isamill.com/EN/Downloads/ Downloaded% 20Technical% 20Papers /IsaMill% 20Ultrafine% 20Grinding%20for%20a%20Sulphide%20Leach%20Process.pdf.

[2]I Alp,O Celep,H Deveci,et al.Evaluation of Refractory Behaviour of Kaleta?(Turkey)Gold Ore[EB/OL].http://www.maden.org.tr/resimler/ ekler/32635d692f57778_ek.pdf.

[3]M.Hourn，P.Rohner，P.Bartsch,et al.Benefits of Using the Albion Process for a North Queensland Project,and a Case Study of Capital and Operating Cost Benefits Versus Bacterial Oxidation and Pressure Oxidation [EB/OL].http://www.albionprocess.com/EN /downloads/ TechnicalPapers/Benefits%20of%20Using%20the%20Albion% 20Process%20for%20a%20North%20Queensland%20Project%20-% 20Randoll%202006%20(3).pdf.

[4]Alan Taylor.Gold Technology Developments and Trends[EB/OL].http://wenku.baidu.com/link?url=vXAVUBPwIZMLRLxAVrsF0ulY 5c7qPdGA8VXRuaM6KM-JlNIXNnH_RknFxy9nSKEu6g7yh-uU3E 9lzFRUqhX16kA5VxkFZ0f1o9B5A4DFDIa.

[5]Stephen Flatman,Michael Battersby,Rainer Imhof,et al.The Leachox?Refractory Gold Process-The Testing,Design,Installation and Commissioning of a Large Scale Plant at the VASGOLD Gold Mine[EB/OL].http://www.maelgwyn.com/downlo ads/Leachox_Refr actory_Process.pdf.

Application of Ultra Fine Grinding in Refractory Gold Ores

TANG Guo-biao
(China Nerin Engineering Co.,Ltd.,Nanchang,Jiangxi 330031,China)

The paper introduces basic principle,properties and industrial application and practice of ultra fine grinding in refractory gold ores distributed with fine grain,summarizes research present situation of ultra fine grinding technology acted as technology of refractory gold ores pretreatment,and points out its potential applications and development trend of ultra fine grinding technology in refractory gold ores.

ultra fine grinding;refractory gold ores;ultra fine grained gold;pretreatment;cyanide leaching

TD952

B

1004-4345(2014)01-0000-00

2013-03-21

国家科技支撑计划课题（2013BAB03B05）。

唐国标(1982—),男,工程师,主要从事矿物加工设计与研究工作。