紫金山特大型低品位金矿选矿工艺流程论述.pdf

1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 紫金山特大型低品位金矿选矿工艺流程论述 袁 国 才 Ξ 摘 要紫金山金矿为一特大型金矿。为发挥规模效益,业主拟建成全国最大、 世界级、 现 代化矿山。本文根据该矿的特定条件,拟定可能采用的几种选矿工艺流程方案,进行技术经济 比较后择优推荐。 关键词特大型金矿 选矿流程 方案比较 福建紫金山金铜矿床是我国 “八五” 期 间探明的一特大型矿床,下部为大型铜矿, 金矿是铜矿上部氧化带中的次生低品位金 矿。经过地质普查、 详查和生产勘探工作, 查明该金矿为特大型金矿,储量为4316. 9 万t矿石,金73027kg ,平均品位1. 69g/ t。 矿石可选性研究、 选矿工艺试验以及小规模 的生产实践均表明,紫金山金矿虽然品位很 低,但矿石成分简单,氧化程度高,渗透性能 好,选别指标高,属易选易浸矿石。经过几 年的开发建设,矿山规模不断扩大。前几年 采矿为坑采,原矿品位较高,选矿工艺简单, 为粗放型生产。1998年初,该矿被国家黄 金局列为重点扶持发展的矿山之一。为加 快开发步伐,发挥规模效益,业主拟建成露 采规模10000t/ d ,选矿规模表内矿10000t/ d ,表外矿5000t/ d 用现有设施处理表外 矿,表外矿为露采剥离的部分废石。本文 根据原矿性质、 技术条件和选矿试验情况, 对紫金山金矿选矿工艺流程进行选择论证。 1 原矿性质 1. 1 矿石类型 紫金山金矿床为原生含金硫化矿床经 表生作用所形成的次生富集金矿。金矿的 次生富集与金属硫化物矿化强度、 氧化作用 特点和氧化带的发育程度有直接的关系。 氧化带中,在铜的工业矿体受到较彻底破坏 的同时,矿石中的伴生金形成次生富集金 矿,从而显现出 “上金下铜” 的矿床分带。 矿石的自然类型分为花岗岩型、 隐爆碎 屑岩型、 构造岩型和英安玢岩型,这4类矿 石分别各占总矿石量的31 、22 、31 与 16 。工业类型属氧化次生金矿石,为低品 位贫矿石。其主要的矿物组合为石英 褐 铁矿 自然金组合,其次有石英 褐铁矿、 针铁矿 自然金组合。 1. 2 矿石的工艺矿物学特性 金矿石矿物成分比较简单。脉石矿物 含量一般大于93 ,以石英为主含量一般 小于90 ,其次为地开石及其它粘土矿物 占3 左右 , 偶见明矾石、 绢云母等。金 属矿物含量一般为3 ～5 ,主要为褐铁 矿、 针铁矿、 微量黄钾铁矾、 少量氧化残余的 硫化物黄铁矿、 蓝辉铜矿、 铜蓝等。矿石 中存在一定数量的自然金。 金矿石化学成分简单,以SiO2为主,含 量一般均在90 以上,平均93. 83 ,有少 量Al2O3和Fe2O3,其它成分微量。 矿石中大量的金呈可见的自然金出现, 部分呈次显微状,主要赋存于褐铁矿中。裂 隙金占77 、 晶隙金占15 、 包裹金占 8 。自然金的形状以粒状为主,部分呈片 状、 树枝状和不规则状。自然金粒度以中粗 41 Ξ 南昌有色冶金设计研究院高级工程师 江西南昌 330002 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 粒为主。 金矿体中伴生有用组分铅、 锌、 铜、 硫、 钼、 汞含量甚微,达不到综合利用的指标,银 含量较均匀,也较低,有害元素砷低于允许 指标。 矿石结构为包含状。矿石构造复杂,有 胶状、 蜂窝状、 团包状、 角砾状、 脉状、 网脉 状、 浸染状等。 2 试验研究 2. 1 选矿试验 地质勘查阶段进行过实验室堆浸试验、 现场堆浸喷淋小型试验和中试,以及实验室 重选和全泥氰化提金试验,1987～1992年 历次试验结果见表1。 1997年4～7月,紫金矿业集团公司又 委托地矿部郑州矿产综合利用研究所对紫 金山金矿进行了提金试验研究,目的是探讨 细粒级采用炭浆法处理,粗粒级采用堆浸法 处理的流程形式及工艺格局。 选矿试验按两种方案进行。方案 Ⅰ10 ～25mm堆浸, - 10mm炭浆;方案 Ⅱ2～ 25mm堆 浸, -2mm炭 浆。原 矿 品 位 1. 71 。试验矿样破碎粒度为- 25mm。 表11987～1992年紫金山金矿石历次试验结果 序号 试验 方法 试验单位 样重 kg 原矿品 位g/ t 矿石粒度 mm pH值 NaCN 浓度 NaCN用 量kg/ t 浸出 时间d 金浸 出率 试验 日期 1塔式堆浸 河南地矿局 岩矿测试中心 202. 17- 2011 0. 033 ～0. 07 0. 3752990. 81987. 2～4 2塔式堆浸 河南地矿局 岩矿测试中心 202. 48- 2011 0. 086 ～0. 045 0. 3752991. 91987. 2～4 3柱浸 地矿部郑州 综合利用所 5501. 49- 2010～110. 070. 452096. 93 1998. 8至 1989. 1 4柱浸 地矿部郑州 综合利用所 501. 07- 2010～110. 070. 452091. 33 1988. 8至 1989. 1 5筑堆喷淋 闽西地质大 队八分队 80002. 22- 259～12 0. 037 ～0. 083 0. 512973. 101988 6堆淋中试 地矿部 “低品位 金矿堆淋技术 咨询中心” 与 紫金矿业集团公司 2012t2. 55- 2510～14 0. 02 ～0. 05 0. 255 72 因雨 季延长 86. 55 1992. 3～5 7重选试验 福建省地矿局三 明选矿试验室 4. 054. 0554. 3711992. 9 8全泥氰化同上4. 05 - 74μm 75 10. 52. 4199. 151992. 9 注金的吸附率均为- 10mm炭浆法金的实际吸咐率 表2提金试验最终指标 流程方案工艺浸出率吸附率 总回收率 方案 Ⅰ 10～25mm堆浸80. 9499. 1580. 25 - 10mm炭浆法96. 7699. 1595. 94 合计92. 0599. 1591. 27 方案 Ⅱ 2～25mm堆浸79. 8999. 1579. 21 - 2mm炭浆法97. 6299. 1596. 79 合计89. 4299. 1588. 66 试验结果表明,紫金山金矿属易浸氧化 矿石,提金试验按两种方案进行,均获得了 较好指标。矿石中存在少量的粗粒金不影 响氰化浸出,为防止粗粒金丢失,而采用重 选是没有必要的。两种工艺方案指标表明, 分级下限为2mm与10mm相比,前者总浸 出率比后者低2. 61 ,但从经济效益考虑, 前者可能比后者优越。2mm分级具有减少 投资,提高效益的优势。 紫金山金矿1998年初将原铜选矿厂改 51 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 造为金矿炭浆厂。1998年11月,紫金山金 矿炭浆厂与长春黄金研究院、 长春黄金设计 院共同进行了全泥氰化炭浸工业试验。试 验条件及结果见表3。 表3炭浆厂工业试验结果 原矿品 位g/ t 磨矿细度 - 74μ m 矿浆 浓度 矿浆 pH值 NaCN用 量kg/ t 浸出 率 吸附 率 1. 75854010. 5～120. 459298 与此同时,炭浆厂与长春黄金研究院对 磨矿细度与浸出时间进行了实验室验证试 验。结果表明,矿石易浸,浸出速率较快,磨 矿细度对氰化浸出指标影响很大。最佳磨 矿细度为- 74μm85 ,最佳浸出时间为 24h。该条件下浸出率可达94. 4 。 2. 1 试验结果评述 紫金山金矿从1987～1992年先后进行 过可选性试验、 小规模野外堆浸试验、 工业 中间堆浸试验。1997年由郑州综合所完成 了细粒级炭浸、 粗粒级堆浸的工艺试验。 1998年业主与长春黄金研究院、 设计院共同 进行炭浆厂工业试验。综合分析各阶段各 类试验结果,尽管其规模及深度不同,但主 要技术指标及主要工艺参数均比较接近,重 现性较好,说明试验结果和结论是比较可 信、 可靠的。这为建设大规模的选矿厂确定 合理的工艺提供了依据,对今后的生产也有 一定的指导意义。但有些工艺条件,如堆浸 的最佳矿石粒度、 浸出时间及堆场高度,尚 未进行系统的试验研究。 3 选矿工艺流程方案比较 众所周知,选矿工艺流程推荐的原则是 技术先进、 工艺成熟、 生产可靠、 经济效益 好。流程方案比较的实质是在投资、 生产成 本、 设备利用率、 技术性能、 经济指标诸因素 之间综合权衡,以寻求合理性和适应性。任 何一种工艺流程都不是万能的。合理性是 相对的,是有前提,有存在条件的。根据紫 金山金矿的矿石特性和技术条件,参考迄今 为止完成的各类选矿试验和现场生产实践, 同时借鉴国内外矿石性质相类似的生产厂 的实践资料,认为该矿可能采用的选矿工艺 流程有以下几个方案 第一方案常规破碎,全堆浸。即露采 采出的矿石经破碎至- 25mm后全部堆浸。 第二方案破碎洗矿,洗出的细粒级矿 石矿泥炭浸;粗粒级矿石堆浸。 第三方案矿石破碎至- 25mm进行筛 分, - 2mm左右的细粒级矿石约20 磨 矿炭浸;2～25mm粗粒级矿石约80 堆 浸。 第四方案矿石一段破碎后进自磨,自 磨排矿进行筛分,筛下约50 的矿石进炭 浸,筛上50 矿石进堆浸。 根据矿石的氧化程度、 赋存状态及嵌布 特性,紫金山金矿显然不适宜浮选。其粒度 以中粗粒为主,似乎可考虑重选。但重选环 节多、 效率低、 难以获得最终产物,鉴于本矿 建设规模特大,且试验结果表明,中粗粒浸 出率很高,故没有必要采取重选。紫金山金 矿堆浸与炭浸的指标均较好,与国内外许多 低品位氧化金矿具有相似特点,即破碎后细 粒级部分矿石金品位高,金属占有率比粗粒 级高得多产率相同的情况下 , 这为破碎分 级后分别用炭浸与堆浸工艺处理提供了条 件。但进炭浸与堆浸的矿石之间的合适比 例应视原矿品位高低来确定。堆浸比炭浸 投资省、 工艺简单、 成本低。当原矿品位较 高时,有条件增大炭浸的处理量。反之,原 矿品位越低,炭浸处理量应越小或不能采 用。 第四方案在国外有些大型金矿得以采 用。但必须是矿石品位相当才能显示其优 越性。虽然该方案综合回收率高,但因全部 矿石要经一段破碎加自磨,约一半矿石进球 磨炭浸,投资和成本亦相当高,此方案经分 析即可排除。近年来现场生产的情况表明, 堆浸与炭浸的回收率之差约为20 ,而生产 61 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 成本之差为52～55元/ t矿石。将第一与第二、 第三方案经济指标对比结果列于表4。 表4 选矿工艺流程方案比较 可 比 项 目 单位 一方案 三段破碎, 全堆浸 二方案 破碎洗矿,10 炭浸,90 堆浸 三方案 三段破碎,20 炭浸,80 堆浸 矿石处理量万t/ a306306306 综合回收率67. 9772. 0975. 95 相对投资万元基数 320 750 产金量kg/ a3348. 613551. 593741. 75 收 入万元/ a242772574927128 选矿成本万元/ a459057537772 可比利润万元/ a基数 309- 331 注入选原矿品位均按1. 61g/ t ;第二方案磨机利用已有设备,未计投资。 从表4可知,第二方案最优,其次为第 一方案,最次为第三方案。从经济效益角度 考虑,紫金山金矿原矿品位低,似乎适宜全 堆浸,但由于其为氧化矿,有一定的原生粉 矿尤其是采场上部矿石粉矿甚多 , 破碎过 程亦会产生一些粉矿,几年来的生产实践表 明,泥矿较严重地影响了矿石的渗透性,导 致浸出率降低。现场进行的露采矿石渗透 性测定结果表明,原矿渗透性12. 4L/ m2d , 去除矿泥 - 74μ m 渗透性大大提高,为 287. 5L/ m2d。因此,处理紫金山金矿,必 须先筛除粉矿,使其与粗粒级矿石分离后分 别处理。如前所述,地矿部郑州综合利用所 进行过粗粒级与细粒级分别处理的试验,按 两个方案进行,即方案 Ⅰ10～25mm堆浸, - 10mm炭浆;方案 Ⅱ2～25mm堆浸, - 2mm堆浸,均获得了较好指标。该试验是 将矿石破碎至- 25mm再进行筛分分离,细 粒级矿石须全部磨细至- 74mm80 ～ 85 后炭浸。结合紫金山金矿生产实际情 况,以及目前的金价,对细粒级矿石而论,炭 浸比堆浸高出的回收率,不足以抵销增加的 生产成本及投资。且实际生产过程中,欲通 过筛分,筛出- 2mm细粒级矿石,操作难度 大,筛分效率低。 4 推荐的工艺流程 对上述可能采用的三个工艺流程方案 进行技术经济综合分析比较,可见第一方案 投资省、 成本低,但由于其中泥矿对浸出率 有较大的不利影响,故不适宜采用。第三方 案投资和成本均高,也不宜采用。第二方案 体现了第一方案和第三方案的优点,又弃除 了这两个方案的不足之处。矿石粗碎后洗 矿,矿泥炭浸,矿石堆浸,对于进堆浸的粗粒 级矿石而言,筛洗过程去除了大部分矿泥, 有利于提高浸出率,对于细粒级而言,由于 是筛洗的产物,前面作业消耗的成本不高, 这里增加一段磨矿相当于再磨 , 即可达到 - 74μm85 的细度,处理这部分矿石的工 艺流程比常规的炭浆工艺流程投资和成本 都低。另外,这部分泥矿品位较高,能满足 炭浸的要求,通过炭浸能获得较高回收率。 两种产物的处理工艺相得益彰。所以采取 这一流程是合理的、 较佳的。本文推荐第二 流程方案,即原矿破碎洗矿,洗后的细粒级 矿泥磨矿炭浸,粗粒级矿石堆浸。 71