难选泥质金矿石浮选工业试验研究

张孟科，高锋辉，王树新，代 军，王佳佳

洛宁吉家洼金矿有限公司 河南洛阳 471023

随 着国民经济飞速发展和国际形势复杂多变，黄金具有的商品价值和世界货币地位益发重要。随着高品位、近地表矿藏的金矿资源不断开采利用，浅部金矿资源已逐渐枯竭。深部开采低品位、难选矿石资源已成为各矿山研究工作的重点。

浮选法是针对含金硫化矿岩金矿山经典的选矿方法。金的浮选，重点是研究金的载体矿物如黄铁矿、黄铜矿等的浮选[1]。低硫化矿物含金矿石的浮选方法通常涉及重选、氰化和浮选法的联合[2]2。浮选药剂组合取决于矿石中脉石矿物的性质。在浮选回路的扫选段，常用的辅助捕收剂有两种。对于部分氧化矿，使用类烃油与硫化剂配合，往往会改善浮选效果；pH值调整剂首选碳酸钠，它既可以作为分散剂，也可以作为对金浮选不利的重金属离子的络合剂。当矿石含黏土时，可用调整剂分散矿泥，常用的分散剂是水玻璃和氧化淀粉[2]4。

河南某金矿矿石泥化现象较为严重，泥质金矿石中主要金属矿物为黄铁矿、菱铁矿、褐铁矿 (化)；脉石矿物主要为石英、长石、碳酸盐、绿泥石、云母、黏土矿物等。该矿两个矿区矿石金品位不稳定，且贫化率偏高。矿石金品位为 1.5～ 3.8 g/t，通过配矿入选平均品位为 1.8～ 2.8 g/t。金矿物为自然金、银金矿，少量金银矿，且颗粒细小，属于微细粒金，多与脉石矿物共生密切。磨矿细度是单体解离关键。随着磨矿细度的增加，泥质金矿石矿浆黏度加大，严重影响矿物分选效果。该矿采用浮选法富集金矿物，在实际生产中，回收率受矿浆黏度影响很大，只有 75% 左右。本次试验将探索泥质金矿最佳的磨矿细度，并在此基础上寻求最佳的药剂制度，以期获得最佳的选矿效果。

1 原矿性质

1.1 矿石的矿物组成

原矿中主要的有价金属为金、银，金含量为1.5～ 3.8 g/t，银含量为 8.37 g/t，其他金属含量都较低。矿石中主要金属矿物为黄铁矿、菱铁矿、褐铁矿 (化)；其他金属矿物含量相对较少，有方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、辉铜矿、毒砂等。脉石矿物主要为石英、长石、碳酸盐、云母、绿泥石、黏土矿物、萤石、少量炭质及其他矿物。矿石中矿物组分及原矿化学多元素分析结果分别如表 1、2 所列。

表1 矿石中主要矿物组分的含量Tab.1 Content of main mineral components in ore %

表2 原矿化学多元素分析结果Tab.2 Chemical element analysis results of raw ore %

1.2 金矿物的赋存状态

镜下观察金矿物主要为自然金、银金矿、金银矿，粒度测定结果如表 3 所列。该矿石金矿物与脉石关系密切，占 71.00%；大多以微细粒产出，次显微粒金占 12.00%。可以确定，少部分金随磨矿细度的提高也很难能浮选出来。金矿物赋存状态测量如表 4所列。

表3 金矿物粒度测定结果Tab.3 Particle size measurements of goldbearing mineral

表4 金矿物赋存状态测定结果Tab.4 Measurements of occurrence state of gold-bearing mineral

1.3 原矿筛析结果

对磨机磨矿、旋流器分级入选的原矿 (细度为-0.074 mm 占 70%) 进行筛析，结果如表 5 所列。

表5 原矿筛分结果Tab.5 Screening results of raw ore

由表 5 可知：试验样品中金矿物分布不均匀；在小于 -0.074 mm 物料中，金分布率高达 77.88%。矿石中黏土矿物、碳酸盐含量较高，原矿中矿泥含量随着磨矿细度的提高而加大，这将对浮选造成严重影响。

2 选矿工艺及金精粉销售要求

选厂设计破碎工段为两段一闭路工艺流程，磨矿工段为一段两闭路磨矿工艺流程，选矿为单一浮选流程，浮选为一粗两精三扫工艺流程。金精粉销售要求品位不能低于 20 g/t，金精矿含金品位按计价系数进行折算。为使销售利益最大化，根据实际情况及计价系数统计分析，确定金精矿品位控制在 20～37 g/t为最佳。

3 选矿半工业试验研究

3.1 磨矿细度试验

磨矿细度是影响浮选指标的重要因素之一。该矿区金的主要载体为黄铁矿，呈微细粒状赋存矿石中，且金呈微细粒存在，与脉石关系紧密。磨矿细度过粗，矿物无法实现充分的单体解离，从而造成精矿品位下降，严重时浮尾品位抬升，回收率降低。磨矿细度过高，会产生大量次生矿泥，恶化浮选条件，浮选效果较差，回收率达不到最佳状态。矿区分布有 3 条矿脉，金品位差别较大，给生产配矿造成困难，导致原矿品位极不稳定。因此，在生产过程中，对磨矿细度间断性调整，以确定最佳磨矿细度。浮选流程如图1 所示。工业试验每 5 d 调整一次磨矿细度，在药剂制度不变情况下，试验结果如表 6 所列。

表6 磨矿细度对分选指标的影响Tab.6 Influence of grinding fineness on separation indexes

从表 6 可看出，磨矿细度 -0.074 mm 占 70%～80% 时，浮尾在最佳状态；细度再提高，效果并不好。在实际生产中，现场的磨矿细度很难达到试验中的细度要求，因而确定磨矿细度 -0.074 mm 含量控制在 75%～ 80%为理想细度。

3.2 捕收剂种类和用量试验

山东烟台君邦生产的 JB05 黄药是吸收国外高效捕收剂优点基础上开发，它是浮铜、金、银的专用捕收剂。该捕收剂含多个键合原子类型的极性官能团，能与铜、金、银等矿物表面的金属离子形成稳定的螯合物。其烃基疏水，故对铜、金、银等金属矿物表现出很好的捕收效果。MC 黄药为湖北荆江生产的荆星系列产品，牌号 C-WO11 是普通黄药的升级版，极易溶于水和酒精，能与镍、锑、铜等多金属离子生成难溶的化合物，可浮选有色金属，如硫化镍、辉锑矿、氧化铜、硫化铜、自然铜、方铅矿、闪锌矿、金、银等。MC 黄药的捕收性能优于丁基黄药，并有一定的起泡作用。选厂生产初期使用 JB05 黄药和丁铵黑药作为捕收剂，矿石泥化现象较严重，且矿石中氧化矿极不稳定，各浮选槽泡沫很少，且泡沫层薄。改用 MC 黄药后，泡沫层明显变厚，且黄铁矿富集明显；从中矿结果来看，富集程度较 JB05 要好很多。捕收剂粗略试验数据如表 7 所列。

由表 7 可知：采用 MC 黄药+丁铵黑药的组合药剂，能较好地实现对该矿石的浮选；MC 黄药较 JB05黄药捕收能力更强，更适合该泥质矿物浮选。

表7 捕收剂对比试验结果Tab.7 Comparative test results of collector

3.3 pH 值调整剂用量试验

该矿区矿石经过检测略偏酸性，浮选矿浆 pH值为 6.0～ 6.5。实际生产中，矿浆的 pH 值对浮选效果的影响非常明显。为提高浮选效果，采用碳酸钠(Na2CO3) 作为浮选矿浆 pH 值调整剂。在磨矿细度-0.074 mm 占 75%～ 80% 的条件下，进行 pH 值调整剂用量试验。为了减少选矿成本，补加少量生石灰 (原矿含水率高，使用生石灰吸收水分)。单一采用生石灰，虽然可使矿浆 pH 值提高，但浮尾品位也相应提高，否则石灰会抑制自然金和含金硫化物。选用碳酸钠作为 pH 值调整剂，它既可以作为分散剂，也可以作为对金浮选不利的重金属离子的络合剂，这在实际生产中得到了验证。pH 值调整剂用量如表 8 所列。

表8 pH 值调整剂的种类和用量试验结果Tab.8 Results of test for type and dosage of pH modifier

结合实际生产经验，由表 8 可知：矿浆 pH 值超过 9.5 时，虚泡多且厚，精矿、粗选、扫选冒槽，浮选流程不稳；pH 值达不到 7.5 以上时，泡沫黏度大，泡沫与矿浆不分离，浮尾品位偏高严重。当Na2CO3用量大于 1 000 g/t 时，进一步加大用量，粗精矿品位、浮尾品位变化不大。与 Na2CO3相比，Na2CO3+CaO 组合试剂的选矿效果相差不大，但实际生产中，CaO 的添加量为少量，可忽略不计。因此，选用 Na2CO3作为调整剂，其用量为 1 000 g/t，矿浆pH 值为 7.0～ 8.5 时，浮选效果最佳。

3.4 抑制剂用量试验

该矿石黏土矿物含量较高，随着磨矿细度的提高，易泥化的硅酸盐和碳酸盐脉石矿物造成矿浆黏度增大，严重影响浮选效果。有效分散矿泥及强化药剂对脉石矿物的抑制作用，对该金矿石的浮选尤为重要。鉴于水玻璃对硅酸盐、石英、铝硅酸盐矿物有良好的抑制作用，同时对矿泥也具有分散作用[3]，在磨矿细度 -0.074 mm 占 75%～ 80% 状态下，进行抑制剂水玻璃用量试验。试验结果如图 2 所示。

由图 2 可知：抑制剂用量由 0 增加到 2 500 g/t时，浮选尾矿品位整体呈下降趋势，由 0.8 g/t 降到最低 0.4 g/t，浮选回收率由 67% 左右提高到 88.92%，提高近 22个百分点。这说明：随着水玻璃用量的加大，强化了其对脉石矿物的抑制，促进矿泥的分散，明显改善了浮选环境，从而降低浮尾品位，提高了回收率。若继续增大水玻璃用量，浮选尾矿品位变化不大，回收率相对降低。生产结果表明：水玻璃用量过大，抑制作用增强但选择性较差，反而不利于浮选分离。实际生产中，为降低选矿成本及解决原矿湿度大的问题，适当加入生石灰后回收率没有变化。因此，原矿场补加少量生石灰，确定水玻璃用量为 1 000 g/t。

4 工业试验结果分析

根据上述试验结果进行工业试验，试验条件如下：磨矿细度在 75%～ 80%；捕收剂使用 MC 黄药 +丁铵黑药，在浮选槽中，MC 黄药的用量为 (40+20 +10) g/t，丁铵黑药的用量为 (20+10+0) g/t；采用纯碱调整矿浆 pH 值，为 7.0～ 8.5；抑制剂水玻璃用量为 1 000 g/t。实际生产中，当月回收率达到 88.95%，选矿效果明显转好。连续性的生产指标统计结果如表9 所列。

表9 工业生产试验结果Tab.9 Industrial production test results

5 结论

(1) 河南某金矿矿石含金为 1.8～ 2.8 g/t，其他金属含量都较低。矿石中主要金属矿物为黄铁矿、菱铁矿等；主要载金矿物为石英等脉石矿物，其次为黄铁矿。金矿物主要以粒间金的形式赋存于载金矿物中，脉石金达到 71%。粒度细，多在 0.037～ 0.005 mm，与脉石矿物解离难度大。

(2) 浮选试验结果表明：在磨矿细度 -0.074 mm 占75%～ 80% 情况下，粗选采用碳酸钠作为矿浆 pH 值调整剂，用量为 1 000 g/t；采用水玻璃作为分散剂，用量为 1 000 g/t；以 MC 黄药和丁铵黑药作为混合捕收剂，用量为 100 g/t (按 4∶1 计量)，可实现金矿物与脉石矿物有效分离。

(3) 工业生产浮选流程采用一粗两精三扫工艺，为了降低浮选尾矿品位，提高回收率，控制精矿品位在 20～ 37 g/t，金回收率最高达到 88.95%。

(4) 虽然调整后的选矿效果较初期有较大改善，但目前浮选尾矿品位还有下降空间，浮选矿浆黏度不够稳定。为确保浮选流程的稳定性，一方面，要提高球磨工、浮选工的操作水平及对突发问题的处理能力；另一方面，公司也在探索更好的方法，降低浮选矿浆黏度，同时期待与同行共同交流探讨。