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2016 年第7 期/ 第37 卷 黄 金 GOLD 选 矿 与 冶 炼l61 超大型黄金堆浸场的设计实践 收稿日期2016 - 05 - 08 作者简介张范春(1964),男,吉林磐石人,高级工程师,从事黄金矿山设计工作;长春市南湖大路 4726 号,长春黄金设计院,130012;E- mail 976210560@qq. com 张范春 (长春黄金设计院) 摘要内蒙古太平矿业有限公司长山壕金矿矿石属于少硫化物含金原生矿石,入选金品位 0. 5 g/ t 左右,为典型的特大规模、低品位原生矿黄金矿山。 为适应矿山发展,对其进行了工程 扩建,设计采用常规三段一闭路破碎 + 堆浸 + 炭吸附 + 解吸电解 + 冶炼工艺流程,矿石处理量由 3 万 t/ d 扩建至6 万 t/ d,且生产实践取得了较好的技术经济指标。 通过对其工艺设计过程的总结 分析,为低品位黄金矿山资源的开发利用提供借鉴。 关键词 堆浸场;碎矿;筑堆;堆浸;底垫;贵液收集 中图分类号TD 953 文章编号1001 - 1277(2016)07 - 0061 - 04 文献标志码Adoi10. 11792/ hj20160715 0引言 随着矿产资源的开发利用,世界范围内高品位黄 金资源逐渐减少,低品位黄金资源的开发利用日益引 起人们的高度重视。 堆浸提金工艺因生产成本低廉, 已成为处理低品位含金矿石的有效方法。 20 世纪 70 年代,国外就已开始采用堆浸法进行大规模提金生 产,而国内于80 年代初期将堆浸工艺用于低品位金 矿石的浸出。 近几十年来,堆浸提金工艺在中国得到 了迅速发展,其主要原因是该工艺投资及运营成本 低、技术成熟。 国内外金矿生产实践证明,采用堆浸提金 [1] 比 其他“常规”提金方法,在经济方面具有基建投资少、 建设周期短、生产经营人员少、能源和材料消耗少、提 金成本较低等优点,且在工艺技术要求方面,还具有 所需厂房面积少、生产流程简单、操作方便、生产规模 灵活、施工建设技术成熟、环保处理措施安全可靠等 诸多优点。 内蒙古太平矿业有限公司长山壕金矿(下称“长 山壕金矿”)为超大规模低品位黄金矿山,自 2007 年 建成投产以来一直采用堆浸提金工艺,且取得了较理 想的的经济效果。 20082012 年,通过生产探矿获 得了较大的增储黄金资源,因此 2012 年由长春黄金 设计院对该矿山进行了扩建工程设计,矿山规模由 3 万 t/ d 扩建至6 万 t/ d。 笔者对本次扩能设计工作 进行总结,以期为黄金堆浸场设计与建设提供有益的 参考。 1 矿石性质 1. 1矿石矿物组成 矿石工艺类型为少硫化物含金矿石。 矿石中金 属矿物相对含量为2. 62 %。 金属硫化物主要为黄铁 矿、磁黄铁矿、毒砂、黄铜矿,少量方铅矿、闪锌矿、辉 钼矿等,偶见自然铋,硫化物合计为 1. 94 %;金属氧 化物主要为钛铁矿、磁铁矿、赤铁矿及少量褐铁矿,矿 石氧化率为8. 57 %;金矿物以自然金为主、少量银金 矿,金为唯一有价元素。 脉石矿物相对含量为 97. 38 %,以石英、绢云母为主,次为长石、绿泥石、方 解石等碳酸盐矿物,少量绿帘石、红柱石、石榴子石、 石墨等。 原矿化学成分分析结果见表 1,矿石矿物种 类分析结果见表2 [2] 。 表 1原矿化学成分分析结果 成分AuaAgbCuPbZnMgO Al2O3SiO2 w/ %0[. 601e. 500p. 010f. 0050q. 0092弿. 3214�. 5866父. 51 成分AsFeSCSbNiCaO w/ %0[. 205e. 230p. 731z. 820q. 0050{. 0054殮. 79 a w(Au) / (g t - 1),b w(Ag) / (g t- 1)。 表 2矿石矿物种类分析结果 金属矿物 相对含量/ % 非金属矿物 相对含量/ % 黄铁矿0摀. 94石英61档. 38 磁黄铁矿0摀. 52长石、绢云母、绿泥石、绿帘石24档. 98 毒砂0摀. 43碳酸盐、方解石等7档. 36 黄铜矿0摀. 03石墨1档. 10 辉钼矿0摀. 01石榴子石及其他2档. 56 褐铁矿0摀. 18 方铅矿、闪锌矿0摀. 01 钛铁矿、磁铁矿、赤铁矿0摀. 50 l62 选 矿 与 冶 炼 黄 金 1. 2矿石结构构造 矿石结构主要有他形半自形晶粒状结构、自形 晶结构、溶蚀交代结构、包含结构、填隙结构、胶状结 构、碎裂结构等几种常见的类型。 矿石构造主要有稀疏浸染状构造、浸染状构造、 脉状构造、团块状构造等几种常见的类型。 1. 3金矿物工艺特征 金矿物主要为自然金(94. 38 %),少量银金矿 (5. 62 %),自然金平均成色为 824. 7、银金矿平均成 色为 703. 8。 矿石中有少量粒度大于0. 3 mm 以上的 巨粒金,粗粒金、中粒金、细粒金、微粒金各有分布。 金矿物嵌布粒度分析结果见表 3,金矿物嵌存状态分 析结果见表 4 [2] 。 表 3金矿物嵌布粒度分析结果 粒级/ mm 分布率/ % 巨粒金+ 0 . 31�. 87 粗粒金- 0腚. 3 ~+ 0. 0749�. 64 中粒金- 0妹. 074 ~+ 0. 05313�. 36 - 0妹. 053 ~+ 0. 03717�. 32 细粒金- 0鬃. 037 ~+ 0. 0126�. 54 微粒金- 0崓. 0131�. 27 合计100�. 00 表 4金矿物嵌存状态分析结果 嵌存状态分布率/ % 脉石包裹金(溶矿法)19j. 35 毒砂包裹金(单矿物分析)7j. 50 黄铁矿包裹金(含其他硫化物中)0j. 83 脉石粒间17j. 98 毒砂粒间15j. 32 毒砂与脉石粒间7j. 21 毒砂粒间与其他硫化物连生11j. 78 其他硫化物与脉石粒间5j. 10 脉石裂隙10j. 35 毒砂裂隙4j. 58 合计100j. 00 1. 4矿石物理机械性质及供矿条件 矿石密度2. 79 t/ m 3,岩石密度2. 7 t/ m3,矿岩松 散系数1. 56,硬度系数 f = 8 ~ 13。 采矿供矿能力为 6 万 t/ d,其中新增 3 万 t/ d,汽 车运输。 年供矿天数为 330 d,平均供矿金品位 0. 56 g/ t,供矿最大块度1 000 mm。 2选矿试验 早在1995 年地质勘探期间,国内外多家研究单 位就已经对长山壕金矿矿石进行了试验研究,其中 KDE 工程公司(K. D. Engineering Company)堆浸试验 工作取得了显著的成果。 KDE 工程公司针对长山壕金矿各种类型矿石组 合进行了堆浸试验研究,结果 [2] 见表 5,浸出曲线见 图1。 表5堆浸试验结果 矿石类型 累计金浸出率/ % 1 年2 年3 年4 年5 年 氧化矿石(原矿)65晻. 674葺. 778. 079m. 080档. 0 硫化矿石(原矿)25晻. 634葺. 738. 039m. 040档. 0 破碎的氧化矿石70晻. 679葺. 783. 084m. 085档. 0 破碎的硫化矿石55晻. 664葺. 768. 069m. 070档. 0 图1金浸出率曲线 试验结果表明堆浸工艺指标较好,金的浸出率 能达到70 %。 因此,推荐的工艺流程为矿石破碎后 进行堆浸浸金。 KDE 工程公司所做的试验为工艺流程的选择明 确了方向。 依据本次试验所推荐的流程,长山壕金矿 现场实际生产也取得了较好的工艺指标,故本次设计 以该试验结果为参考,并结合现场的实际生产情况进 行扩建工程设计。 3工艺设计 3. 1设计的原则工艺流程 根据试验报告资料,结合现场生产实际,确定本 次设计的工艺流程为常规三段一闭路破碎 + 堆浸 + 炭吸附 + 解吸电解,产出金泥冶炼得到合质金。 3. 2主要设计指标的确定 参考矿石性质、选矿试验指标以及矿山的生产实 践,设计选取的主要工艺指标 [2] 见表6。 依据选矿试 验结果,堆浸矿石需浸出 5 年,逐年浸出率占总回收 率比例见表7。 设计的主要技术操作参数见表8。 2016 年第7 期/ 第37 卷 选 矿 与 冶 炼l63 表 6设计的主要工艺指标 工艺指标参数值 矿石年处理量 / 万 t2 000 矿石日处理量 / t60 000 设计新增矿石处理量/ (t d - 1) 30 000 原矿 Au 品位/ (g t - 1) 0 . 592 5 入堆粒度 P80/ mm9 东北坑 Au 回收率/ %24妹. 539 % w(Au) + 53. 93 % 西南坑 Au 回收率/ %32�. 871 % w(Au) + 48. 926 % 平均 Au 浸出率/ % 68铑 注P80表示产品中 80 %通过时的粒度。 表 7设计选取的 5 年浸出率比例 浸出时间占总回收率比例 / % 第 1 年79潩. 43 第 2 年13潩. 00 第 3 年4潩. 71 第 4 年1潩. 43 第 5 年1潩. 43 表 8设计选取的主要技术操作参数 参数取值 原矿给矿粒度/ mm< 1 000 氰化钠消耗量/ (kg t - 1) 0北. 6 贵液中 CN -质量分数/ % 0 . 015 ~ 0. 02 浸出周期/ a5谮 破碎产品排料粒度 P80/ mm 9谮 贫液中 CN -质量分数/ % 0墘. 035 滴淋强度/ [L (m2 h) - 1] 6 ~ 10 吸附段数6谮 3. 3设计的主要生产工序 3. 3. 1破碎 设计采用三段一闭路破碎流程,最大给矿块度 1 000 mm,采出矿石由汽车运输至粗碎旋回破碎机, 粗碎产品经胶带输送机送入粗矿堆,再由胶带输送机 输送至中碎前缓冲矿仓,经缓冲矿仓给入2 台中碎圆 锥破碎机,中碎产品经胶带输送机及胶带卸料车给入 筛分前缓冲矿仓,再给入8 台振动筛进行筛分。 筛上 物料经胶带输送机及胶带卸料车给入 4 台细碎圆锥 破碎机。 振动筛与细碎圆锥破碎机构成闭路破碎,筛 下物料经胶带输送机及胶带卸料车给入装车仓,由自 卸汽车运输至堆浸场地筑堆,最终产品粒度为 P80= 9 mm。 3. 3. 2堆浸场底垫和贵液收集系统 堆浸场底垫和溶液收集系统从下到上包括 300 mm 厚的泥土层,2 mm 厚的高密度聚乙烯土工膜 (HDPE),膜上面覆盖 600 mm 厚破碎后的矿石保护 层(渗滤层)。 在铺设衬垫之前,堆浸场地需要平整到保持一定 的坡度,使溶液能够在衬垫上面自流到溶液收集和分 配系统。 溶液收集系统由铺设在 600 mm 渗虑层、土 工膜上的集液管道组成;直径 100 mm、间距 15 m、多 孔的溶液收集管布满整个堆浸场,从而将浸出液汇集 到直径300 ~ 610 mm 的集液管;浸出溶液流入贵液 池。 贵液池设计采用全覆盖技术,减少了水的蒸发和 浪费,确保冬季连续生产。 事故池容积综合考虑了场 地汇水及突发事件可能引起的浸出液体流出,以节约 水资源,确保当地生存环境不受污染。 堆浸场底垫结 构示意图见图2。 图 2堆浸场底垫结构示意图 3. 3. 3筑堆 破碎后的矿石用汽车和推土机筑堆。 汽车在衬 垫上向上筑堆,直接将矿石卸在矿堆上,推土机将矿 石推平,形成扩展的堆场。 在进行堆浸之前要用推土 机在矿堆上反复耙犁使之松散。 运输道不再使用以 后,用推土机将矿石分散到浸堆上,再用推土机耙犁 松散,减少密实度。 当在老矿堆上继续向上筑新堆时,老矿堆的表面 要犁松散,破坏已经结块的区域,已经离析的粉矿要 活动开,使之重新分布。 筑堆完成以后,用浸金溶液进行滴淋,并收集含 金贵液。 采用一次衬垫,多次向上筑堆的浸出工艺。 新筑好的矿堆用贫液循环进行浸出,贫液中补加新水 及氰化物。 浸出溶液通过埋在矿石下面的滴淋管供 应到矿堆上;滴淋管在冬天也可正常工作,并且可减 少由于蒸发造成的溶液损失;浸出采用 6 L/ (m 2 h) 较低的滴淋速度;含金贵液流入贵液池,再用泵扬送 到金回收车间。 l64 选 矿 与 冶 炼 黄 金 3. 3. 4炭吸附及炭处理 炭吸附装置 [2] 设置在金回收车间。 贵液经过 6 台串联的炭吸附槽进行吸附;吸附共 4 个系列,每系 列炭吸附槽 6 台,规格为 矱 4 000 mm 7 000 mm,每 个吸附槽装 2 ~ 3 t 炭,每系列可处理贵液 750 m 3 / h。 溶液流动方向与炭串动方向相反;从第一吸附柱提出 的载金炭,平均载金量为 1 ~ 1. 2 kg/ t炭,将其送到解 吸电解系统。 新炭的处理新炭首先采用炭预处理槽打磨后, 用振动筛筛去粉炭,用清水反复冲洗,直至流出无黑 色的清水。 贫炭的处理贫炭设计了酸洗、活化再生及粉炭 回收。 3. 3. 5解吸电解 设计选用无氰解吸同温电解系统 [2] ,由载金炭 贮槽、解吸柱、加热器、电解槽、循环泵、解吸液贮槽、 控制柜、整流器、空压机、酸洗槽、耐腐泵和水泵等组 成。 系统作业条件在 150 ℃、0. 5 MPa 压力下解吸, 并在同温同压下进行电解。 解吸电解产出的金泥送 冶炼室。 4堆浸场设计需注意的问题 1)金的堆浸过程添加的药剂氰化钠属于剧毒危 险品,堆浸场底部结构及浸出溶液收集池将严格按国 家有关标准规定设计。 堆浸场底垫材料 HDPE 防渗 膜的选择必须达到国家标准中规定的技术指标,并选 择有施工资质的单位进行施工。 2)堆浸场地 [3] 要选择在场地坡缓,开阔地界,挖 方与填方工程量尽可能少。 场界应位于居民区 1 500 m 以外,地表水域 200 m 以外;堆浸场底部必 须高于地下水最高水位,且周围人畜稀少及植被稀 疏。 堆浸场地地质结构稳定,地震裂度不超过 7 度为 好,应避免建在易遭受严重自然灾害如洪水、滑坡、泥 石流等影响的地区。 3)根据堆浸场的面积,从施工方便及不造成浪 费等因素考虑,使用的 HDPE 防渗膜长度应不少于 100 m、幅宽大于 6 m。 平地宜采用光面膜,坡面宜采 用糙面膜,以增加矿石与底垫的摩擦系数,维持保护 层及矿堆稳固。 4)尽管堆浸场底部采用质优、抗紫外线、抗老化、 抗拉抗剪强度高的 HDPE 防渗漏底垫,但是为防止含 金浸出液的渗漏和氰化钠溶液渗漏污染地下水资源, 在防渗漏底垫下方应设计溶液防渗漏检测装置。 5)事故池容积设计应综合考虑场地汇水及突发 事件可能引起的浸出液流出等因素,并留有一定的保 险系数,确保当地水系、土壤环境不受污染。 6)浸出液体循环泵备用电源必须安全可靠,保 证在市电故障时重要二级负荷(贫液泵、贵液泵)的 及时供电,确保浸出液循环系统正常运行。 5生产实践 长山壕金矿2015 年实际生产指标与设计指标对 比结果见表9。 表92015 年生产指标与设计指标对比结果 指标设计值实际生产 矿石年处理量/ 万 t2 040 2 115 矿石日处理量/ t60 000 62 200 设计新增矿石处理量/ (t d - 1) 30 000 32 200 原矿 Au 品位 / (g t - 1) 0 . 592 50 . 54 入堆粒度 P80/ mm9 9 滴淋强度/ [L (m2 h) - 1] 6 6 ~ 8 东北坑 Au 回收率 / %24�. 539 % w(Au) + 53. 93 % 浸出率 5 a 才能完成,现达到的指标不便于确定 西南坑 Au 回收率 / %32珑. 871 % w(Au) + 48. 926 % 由表9 可见,长山壕金矿实际生产各项指标达到 并优于设计指标,运行效果良好。 6结语 长山壕金矿扩建工程自2013 年8 月建成投产以 来,生产稳定,工艺指标正常,2015 年实际处理矿石 达到2 115 万 t,已超过设计生产能力。 截至 2015 年 年底已累计生产黄金 13 100 kg,经济效益显著。 长 山壕金矿的生产实践为大规模低品位原生金矿石的 开发与生产起到良好的示范作用。 [参 考 文 献] [1] 王辉. 金的氰化与冶炼[EB/ OL]. (2011 - 09)[2016 - 03 - 09]. http∥www. docin. com/ p - 462384212. html. [2] 长春黄金设计院. 内蒙古太平矿业有限公司扩建工程可行性研 究报告[R]. 长春长春黄金设计院,2013. [3] 中国选矿技术网. 堆浸氰化法提金[EB/ OL]. (2009 - 02 - 26) [2016 -03 -05 ].http ∥ www.mining120.com/ html/ 0902/ 20090226_14419. asp. 2016 年第7 期/ 第37 卷 黄 金 GOLD 选 矿 与 冶 炼l65 采用“敏杰”提金剂堆浸工业试验研究及应用 刘金贵 (张家口弘基矿业有限责任公司) 摘要“敏杰”提金剂具有低毒环保、浸出速度快、使用方法简单等优点,在碱性条件下替代 NaCN 浸金效果较好,可大大降低环境污染压力。 张家口弘基矿业有限责任公司采用“敏杰”提金 剂进行了金矿堆浸工业试验研究和生产应用,结果表明在金矿石堆浸生产中,“敏杰”提金剂完全 可以替代 NaCN 进行浸金,其生产技术指标与 NaCN 浸金相当,金浸出率达到 50 %以上,具有良好 的经济效益、环境效益,可在黄金行业推广应用。 关键词 低毒;环保;“敏杰”提金剂;NaCN;金矿;堆浸 中图分类号TD 953 文章编号1001 - 1277(2016)07 - 0065 - 04 文献标志码Adoi10. 11792/ hj20160716 张家口弘基矿业有限责任公司(下称“弘基矿业 公司”)是年堆浸矿石 60 万 t 的黄金矿山企业,其堆 浸厂一直采用 NaCN 堆浸提金,而 NaCN 属于剧毒化 学品,在长期的生产过程中给企业的安全生产和环保 工作带来极大的压力。 为从源头上解决这一问题,弘 基矿业公司采用新型低毒环保提金药剂替代 NaCN 进行了堆浸工业试验研究,取得了理想的技术经济指 标,并在生产中得到了推广应用。 1矿石性质 弘基矿业公司金矿为贫硫化物氧化含金矿石。 矿石中金属矿物主要为褐铁矿、黄铁矿,极少为磁铁 矿、赤铁矿、黄铜矿,偶见有方铅矿、闪锌矿等;非金属 矿物主要为石英、长石,少量的绿泥石、绢云母、碳酸 盐矿物、高岭土等。 金矿物嵌存状态以裂隙金和空洞 边部金为主,次为粒间金和包裹金;金矿物粒度主要 集中在 - 0. 037 mm,占 65. 05 % [1] 。 原矿化学成分 分析结果见表1,原矿主要矿物组成分析结果见表2。 表 1原矿化学成分分析结果 成分AuaAgbCuPbZnFeAs w/ %1y. 183�. 290烫. 0090. 00503. 0082{. 920�. 02 成分SbCSCaOMgOSiO2 殚 Al2O3 7 w/ %0e. 0060�. 930噜. 293 . 593G. 5961弿. 2516侣. 46 a w(Au) / (g t - 1),b w(Ag) / (g t- 1)。 表2 原矿主要矿物组成分析结果 矿物名称相对含量/ % 石英54 . 17 绿泥石、绢云母9 . 68 高岭土、长石32 . 46 碳酸盐矿物1 . 25 褐铁矿2 . 04 黄铜矿、方铅矿0 . 03 黄铁矿0 . 35 磁铁矿、赤铁矿0 . 02 合计100 . 00 2提金剂浸金原理 “敏杰”低毒环保提金剂是由广西科学院科研人 收稿日期2016 - 04 - 25 作者简介刘金贵(1971),男,河北赤城人,工程师,从事黄金选冶生产管理工作;河北省赤城县镇宁堡乡黄土梁村,张家口弘基矿业有限责任公 司,075500;E- mailljg198996@163. com Design practice of super large- scale gold heap leaching yard Zhang Fanchun (Changchun Gold Designing Institute) AbstractThe ores from Changshanhao gold mine of Inner Mongolia Taiping Mining belong to low sulfide content primary gold- bearing ores. The grade of ores entering into separation process is around 0. 5 g/ t. The mine is a typical super large- scale low grade primary gold mine. For better development of the mine,an expansion project has been con- ducted. A regular 3- stage crushing circuit with the last stage closed - heap leaching - carbon adsorption - desorption e- lectrolysis - smelting flowsheet is designed,increasing the ore treatment capacity from 30 000 t/ d to 60 000 t/ d. The production practice achieves satisfactory technical index. The summary and analysis of its design process provide refer- ence for the utilization of resources in low grade gold mines. Keywordsheap leaching field; crushing; heal construction; heap leaching; base cover; precious solution collection (编辑程晓霞)
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