生物药剂在金矿浮选中的试验探索

刘国英，郭文军

(中钢集团天津地质研究院有限公司，天津 300181)

0 引言

生物选矿相对于传统的选矿技术，具有工艺简单、反应温和、能耗低等特点，而且对环境友好，具有极大的发展潜力和利用价值[1]。生物药剂用于金矿浮选的工艺作为一项领先新技术、新工艺，对金矿中微细粒金的浮选效果非常好，可有效地提高金矿的浮选回收率，可有力地促进矿山企业经济效益的提高，并使有限的矿产资源得到更充分的利用；生物药剂用于金矿的浮选生产可以减少或避免使用传统化学选矿试剂带来的环境污染，有利于矿山环境的保护。本文研究的主要目的在于开发出生物浮选药剂替代传统的化学试剂，切实提高金的回收率，有效减少环境污染。

1 矿石特征

本试验所用矿石为河南灵宝某金矿，由我院地质人员专门到矿区进行采取，采样地点位于豫陕交界的灵宝县境内，区域上处于小秦岭金矿成矿带的南矿带。

(1)原矿矿物组成。原矿矿石主要金属矿物为黄铁矿，其次为黄铜矿、铁氢氧化物、方铅矿、闪锌矿和个别斑铜矿；脉石矿物主要为石英、方解石、长石、绢云母、黑云母、绿泥石，还有少量普通角闪石、黑金红石和黏土矿物。

(2)原矿多元素分析。原矿多元素分析结果见表1。

表1 原矿多元素分析结果

(3)矿石粒级分析。原矿矿石粒级分析结果见表2。

表2 矿石粒级分析结果

(4)矿物组成及粒级分布。原矿矿石矿物组成及其描述在双目显微镜下完成，并按各粒级分别统计，详细结果见表3。

表3 样品各粒级矿物成分

(5)矿石结构与构造。矿石结构主要为半自形-他形粒状结构、熔蚀结构、碎裂结构、充填或填隙结构、交代残余结构、包含结构。矿石构造主要为浸染状构造、块状构造、脉状构造。

(6)矿石类型。依据矿石矿物成分将矿石类型划分为4种：石英-黄铁矿型、石英-多金属硫化物型、黄铁绢英岩型、黄铁钾化硅化蚀变岩型，前两种是矿物的主要矿石类型。

(7)金和银的载体矿物。金和银可赋存于黄铁矿中，也可能呈自由状态赋存在黄铁矿颗粒间，或黄铁矿和石英颗粒间。为进一步确定金和银的载体矿物，划分了第一矿化阶段的粗粒黄铁矿颗粒组，第二矿化阶段的石英和其他硅酸盐矿物、方解石连生体矿物(无黄铁矿)颗粒组，以及硫化物和石英、黑云母和碳酸盐连生体的矿物颗粒组。化学分析结果见表4。

表4 第一矿化阶段与第二矿化阶段中的金、银含量

2 生物药剂的筛选

生物药剂与矿物可以发生直接或间接作用，直接作用机理包括生物在矿物颗粒上固定，而间接作用是指生物药剂作为表面活性剂，使得矿物表面性质发生变化从而絮凝或分级[2]。 用于生物浮选的生物药剂可以是微生物本身，可以是微生物代谢后的产物——生物表面活性剂，可以是纯生物制剂，也可以是能够生物降解的化学药剂。微生物虽然能够作为生物表面活性剂的菌种，但是菌种的筛选以及如何提高表面活性剂的产率都存在很多问题，并且从细菌生长物中分离相关代谢物的成本也很高。因此，本次试验主要从纯生物药剂和可生物降解的化学药剂两个方面进行了筛选工作。

2.1 传统选矿试验

为了与传统选矿试验做出对比，本次试验参考了选厂实际生产经验，并根据前期选矿试验结果，选矿流程选择一段粗选一段扫选，磨矿细度为-200目含量占80%，传统选矿试验使用丁黄药和丁胺黑药复合用药作为捕收剂[3]，选矿试验流程见图1(以下试验流程均相同)，选矿试验结果见表5。

图1 选矿试验流程

2.2 纯生物药剂的筛选试验

2.2.1 肠衣类水解产物

肠衣的主要成分是蛋白质，蛋白质水解的最终产物是氨基酸，大约有20余种。本次试验中的肠衣类水解产物是指把肠衣用碱溶液水解后的产物。从表5、表6的试验结果来看，加入肠衣类水解产物与单一使用丁胺黑药的试验效果相比，粗精矿回收率提高了0.64%，尾矿品位下降了0.03×10-6，影响效果并不明显，且不能单一使用。

表5 传统选矿试验结果

表6 生物药剂全部替代丁黄药试验结果

2.2.2 明胶类水解产物

明胶的主要成分为氨基酸，是分子量分布很宽的多肽分子混合物，其分子结构上有大量的羟基，另外还有许多羧基和氨基，这使得明胶具有极强的亲水性。本次试验中明胶编号为Y-5，其系列水解产品的区别在于水解过程中加入的碱浓度不同，水浴温度不同，所以水解产物不同。

在不添加丁黄药和丁胺黑药的情况下，仅添加明胶水解产品和2#油，目的是考查明胶在不同条件下的水解产物对金矿的浮选作用，试验结果见图2。结果表明，单一使用明胶水解产品，粗精矿中金的回收率可以达到45%左右。

图2 Y-5水解条件试验曲线

2.3 可生物降解的化学药剂的筛选试验

生物降解是指通过细菌或其他微生物的酶系活动分解有机物质的过程，生物降解一般指微生物的分解作用，有可能是微生物的有氧呼吸，有可能是微生物的无氧呼吸。生物降解有机化合物的难易程度首先决定于生物本身的特性，同时也与有机物结构特征有关。结构简单的有机物一般先降解，结构复杂的一般后降解[4]。本项目试验中我们筛选到的效果较好的可生物降解的化学药剂有H-3、H-4、H-7、H-9。

2.3.1 H-3

H-3无毒，有苦味，不溶于水，可溶于碱性溶液，可生物降解。本次试验主要对H-3-1用量、矿浆pH值以及与其他药剂的复合作用做了详细考查，试验结果见图3、图4。

图3 H-3用量曲线

图4 pH值条件曲线

当pH=8，H-3-1用量为10×10-6/5×10-6时，粗精矿的回收率为93.08%，尾矿品位为w(Au)=0.25×10-6，效果较好。这说明H-3-1对金矿的捕收效果显著，加入少量的H-3-1即可回收大部分的金矿。

2.3.2 H-4

H-4主要用作阴离子型表面活性剂，是高级清洗剂、去污剂、高级洗涤剂主要原料。本次试验主要对H-4用量做了考查，试验结果见表7。在不添加其他捕收剂的条件下，H-4可以回收73.91%的金，说明该药剂对金矿有一定的捕收性能，且价格较低，如果能找到合适的药剂复合使用，提高产品质量的效果会更好。

表7 H-4用量试验结果

2.3.3 H-7

H-7是一种三嗪类含氮杂环有机化合物，可与醇酸树脂、丙烯酸树脂等混合以制造涂料。本次试验对H-7-0用量做了考查，试验结果见图5。试验结果表明，H-7-0在自然pH值条件下浮选效果较好，当H-7-0用量为1000×10-6/500×10-6时粗精矿的回收率可以达到81.83%，但尾矿的品位较高，为w(Au)=0.64×10-6。

图5 H-7-0用量曲线

2.3.4 H-9

H-9是人体必需的8种氨基酸之一，是用作营养强化剂、氨基酸输液和复合氨基酸制剂的成分，所以可以生物降解。这里主要做了H-9用量条件试验，试验结果见图6。当H-9用量为600×10-6/300×10-6时，捕收效果较好，粗精矿的回收率可以达到85.31%。

图6 H-9用量曲线

2.4 生物药剂H-3优化试验

从前期的筛选试验结果来看，可以生物降解的化学药剂H-3对金矿的捕收效果最好。虽然H-3的价格较高，但其用量很少就可以达到同样的效果，而且对环境没有污染，所以又对H-3做了部分优化试验，以期望达到最佳的效果。主要对其水解产物进行了对比试验，试验结果表明，H-3加工处理产物H-3-2的捕收效果较好，粗精矿回收率在95%左右，尾矿品位降至w(Au)=0.14×10-6。

2.5 单一使用H-3、丁黄药、丁胺黑药对比试验

前期试验结果证明，H-3-2、丁黄药、丁胺黑药对灵宝金矿的捕收效果均较好，为了验证它们单一使用时的捕收效果，在其他条件相同的情况下，项目组分别做了对比试验，试验结果见表8。结果表明，可以生物降解的药剂H-3-2效果最好，粗精矿回收率比丁黄药提高了3.67%，比丁胺黑药提高了1.98%；尾矿品位降低了0.04×10-6～0.09×10-6。而H-3-2药剂用量仅为丁黄药和丁胺黑药的十分之一，大大降低了药剂的用量，且无毒无污染，基本达到了预期目标。

表8 H-3-2与传统捕收剂对比试验结果

3 结语

通过一系列可行性选矿试验，生物药剂在金矿浮选中的试验探索取得了一定成果，筛选出了肠衣类水解产物和明胶类水解产物2种纯生物药剂，筛选到效果较好的可以生物降解的化学药剂共4种，其中H-3是筛选到的效果最好的可以生物降解的药剂。当H-3的加工处理产物H-3-2用量为10×10-6/5×10-6时，粗精矿的回收率可以达到95.19%，尾矿品位为w(Au)=0.14×10-6。与单一使用丁黄药和单一使用丁胺黑药相比，粗精矿回收率提高了2%～3%，尾矿品位降低了0.04×10-6～0.09×10-6。且其用量仅是丁黄药和丁胺黑药用量的十分之一，减少了化学药剂的用量，且无毒无污染，可以生物降解，这避免了传统化学选矿药剂的使用带来的环境污染，有利于矿山环境的保护，能促进生物技术在矿业开发方面的推广和使用，可以为矿业开发的进步提供有力的技术支撑，可以为国家经济的发展和环境的保护做出积极的贡献。