CN
CN
CN
CN

含金矿石的重力选矿

2020 年 4 月 30 日

目前,黄金重力选矿在世界各国的黄金提取工厂中得到相当广泛的应用,其中包括黄金主要生产国。

根据加工原材料的性质,这些工厂分为三类:

石英和石英硫化物矿石,主要含有可溶于氰化物形式的贵金属。
耐氰化处理的黄铁矿和砷黄铁矿矿石,其中硫化物中含有细金,以及含有吸附活性碳质物质的矿石。
复杂矿石,除金和银外,还含有重有色金属(铜、铅、锌、锑)以及铀。
在每一组中,确定了使用重力、浮选富集和氰化工艺的企业数量(表 1、2)。

表 1. 重选、浮选和氰化应用范围

名称指标 企业集团
简单选矿 持久选矿 综合服务选矿 合计
企业总数 142 53 44 239
包括申请的企业数:
重选 42 17 19 78
浮选 26 36 43 106
氰化 137 47 25 209
表 2. 重选

指标命名 企业组别
简单矿石 持久性矿石 复杂矿石 合计
采用重力富集法的企业数 42 17 19 78
其中:作为唯一工艺流程 1 — — 1
与氰化法结合 23 — — 23
与浮选法结合(不进行氰化) 2 3 5 10
与浮选设备结合 富集和氰化 16 14 14 44
含金矿石重力选矿 —

超过三分之一的企业采用重力法,但如果不与其他工艺相结合,重力法就很难得到应用。

近年来,金矿重力选矿技术取得了长足进步。这首先表现在发明了新的设备,这些设备不仅能够提取大颗粒金,还能提取磨矿过程中释放出的非常小的金属金颗粒,例如离心选矿机和离心跳汰机,在这些设备中,金颗粒和其它颗粒密度较低的矿物的分离强度提高了许多倍。

在绝大多数情况下,重选与氰化法、浮选法或两者结合使用。对于简单矿石,最典型的方案是重选和重选-浮选富集,并对浮选尾矿进行氰化,在某些情况下,还会进行重选精矿。这些方案中重选的主要目的是将粗粒游离金从矿石中分离出来,制成在与大部分矿石不同的冶金循环中加工的产品(精矿)。

除了提高总黄金回收率(通常提高 2-4%)之外,这还可以防止或至少显著减少黄金在研磨和混合机中的积累。

浮选与重力富集一样,是指机械富集方法,即在不干扰矿物晶体结构和化学成分的情况下对矿物成分进行浓缩和分离。这些方法还可能包括磁选、电选和放射性分离(包括光度分选)、按颗粒形状和大小分离矿物、选择性粘附(用粘性表面捕获)和一些其他过程。然而,与上面列出的方法(包括重力方法)不同,浮选是基于使用具有多种功能的化学试剂。

浮选富集通常在水性介质中进行,其原理是使提取成分的颗粒具有疏水特性,这样它们就不会被水润湿并被“推”到液相和气相的边界,即使这些颗粒的密度比水的密度高很多倍。

矿物颗粒的疏水性由试剂-捕收剂(捕收剂)赋予,这些试剂-捕收剂被引入悬浮液中并固定在提取颗粒(例如硫化物)的表面上。通过用空气给矿浆充气、使用特殊的发泡剂和抑制废石矿物浮选的试剂,以及通过调节氢指数(pH),即创造酸性、碱性或中性矿浆环境,可以加强后者与其余矿石质量(浮选的“尾矿”)分离的过程。

由于浮选药剂的种类极其广泛,总数约为6-8千种,因此几乎可以通过浮选富集任何矿物。 在此基础上,已经开发出分离(选择)各种矿物混合物的原理和方法,以生产出符合市场要求和后续使用或化学和冶金加工条件的单个产品(精矿)。 在这方面,浮选作为一种机械富集矿物原料的方法具有非常强大的能力,这导致其广泛应用于各种行业,包括有色和黑色冶金,煤炭工业,用于生产钻石,磷,石墨,重晶石,菱镁矿,纯煤粘土和其他矿产品。 目前,每年通过浮选处理的矿物价值超过20亿美元。 吨,这是该工艺过程的最佳特征。

浮选在金矿石的富集过程中起着相当重要的作用。然而,这要考虑到一个重要的情况,该情况将含金矿石的浮选可能性与大多数有色金属矿石区分开来。后者的特点是主要工艺过程明显分开:选矿和精矿的冶金加工。这些阶段在单独的企业(加工厂、冶金厂)进行,这些企业通常是各种生产协会的一部分。同时,绝大多数黄金提取工厂都按照完整的方案运作,从加工矿石到最终可销售的产品——金锭(多尔合金)。因此,金矿企业的矿石加工通常按照组合方案进行,该方案将重力浮选富集作业与氰化物化和其他化学和冶金作业(熔化、焙烧、高压釜或生化氧化等)相结合。

黄金提取厂的矿石浮选处理

指标命名 企业组别
简单矿石 持久性矿石 复杂矿石
合计 分析的企业总数 142 53 44 239
其中,采用浮选富集法 26 36 43 105
其中:作为单一工艺流程 — 3 13 16
与氰化法、重力法相结合 26 33 30 89
根据矿石中浮选活性的大小,含金矿物可按以下顺序排列(从大到小排列):

— 金属金与铁硫化物(黄铁矿、毒砂)及重有色金属硫化物(黄铜矿、方铅矿等)的集合体;

— 实际上是含金的硫化物,其中金以薄金属包裹体的形式存在;

— 游离金粒和天然金银合金(琥珀金、金银石等)

浮选法的最大效果是在从以硫化物矿化为主的矿石中提取金时。对于氧化含金矿石,浮选法极少使用,因为它不能提供令人满意的金属提取到精矿中的指标,这比直接对矿石进行氰化的过程差得多。然而,浮选法在矿物学研究中非常有用,可以从氧化矿石中分离出细小的游离金颗粒,然后进行显微镜检查,以确定金颗粒的细度和形态。通常,含金矿石的浮选过程是在弱碱性介质中进行的(pH=7-9)。为了创造这样的环境,使用苏打或石灰(后者使用较少,因为它对含金黄铁矿具有较弱的抑制特性,在某种程度上对自然金也有抑制作用)。

乙基或丁基黄原酸酯用作捕集剂(捕集剂)。松油或甲酚通常用作发泡剂。为了激活黄铁矿,在矿浆中加入硫酸铜(研磨过程中)。

废石矿物(包括粘土)的凹陷是由硅酸盐和(不太常见的)硫化钠产生的。后者还用于硫化氧化矿物(孔雀石、蓝铜矿、白铅矿、方铅矿、菱锌矿等)颗粒的表面,以使其具有浮选活性。

根据矿石的成分,在浮选含金和银矿石时,会使用多种设备:多室机械式、气动机械式、气动式以及大容量(桶式)浮选机。近年来,浮选柱已经开发出来并在许多金矿开采企业中成功运行,这些浮选柱设计用于在磨矿循环中浓缩细磨矿石和泥矿,以浓缩自然金和粗粒含金硫化物。即时浮选被认为是从“新磨”矿石中提取黄金的重力方法的替代方案,并且在工厂中得到有效应用。

极少将浮选作为唯一的工艺流程。这些企业主要处理复杂矿石,这些矿石除了金和银外,还含有其他有色金属(铜、铅、锌、锑),其浓度和矿物形态使得将这些金属提取成液态可销售产品成为可能且具有经济可行性。以特殊试剂模式实施浮选可以从含金矿石中分离出标准成分的铜、铅、锌和锑精矿,这些精矿被送往专门的冶金厂进行后续加工。原料中存在的很大一部分贵金属在浮选过程中也会进入这些精矿中。它们后续提取的可能性取决于主要冶金生产的技术。

从事多金属矿石复杂加工的金矿企业的主要策略是,除了在浮选过程中获得有色金属精矿外,还要确保使用其他工艺流程,特别是重力富集和氰化,最大限度地保证金的现场提取。大多数企业在处理复杂矿石时都采用这种重力-浮选-氰化联合工艺。

适合采用浮选法的对象是技术上耐腐蚀的矿石,其中的金与铁硫化物紧密相关,如果不使用相当复杂和昂贵的准备工艺:氧化焙烧、高压釜或硫化物的生化氧化,则无法通过氰化法提取。

浮选不仅可以将含金硫化物(黄铁矿、毒砂)浓缩到少量精矿中送去冶金加工,而且可以分离这些硫化物,例如黄铁矿和毒砂,或不同代、金含量不同的黄铁矿。

作为选择之一,使用重力浮选联合技术对贫金矿石(Ai 2.2 g/t)进行富集。在浮选过程中,使用一种特殊的金属金和含黄铁矿的金聚集体活化剂。该试剂与钾戊基黄原酸酯(黄铁矿捕集剂)和引入矿浆以保持最佳 8.4-8.6 的 pH 值相结合,可以将 85% 的金提取到精矿中,同时将约 75% 的黄铁矿保留在浮选尾矿中,主要为不含金的部分。考虑到重力,工厂中金的总提取率超过 90% — 精矿产量仅占矿石的 1.9%。

在处理碳质硫化矿时,通过初步浮选去除矿石中金含量可转储的煤质部分,或通过逐一浮选碳和硫化物并在每个阶段仔细选择试剂方案,可以提高含金精矿的质量并降低其产量。

当矿石中同时存在持久性(硫化物中)和易氰化金时,浮选富集会通过氰化操作进行补充,该操作要么在浮选前对原始矿石进行处理,要么对浮选富集的尾矿进行处理。浮选过程中获得的黄铁矿和砷黄铁矿精矿也会通过氰化法进行现场处理,但只能在对含金硫化物进行初步化学、热化学或生物化学开矿之后进行。

在处理成分简单、金相对容易氰化物的矿石的企业中,只有当浮选法提供含有金的尾矿并且湿法冶金处理成本显著降低时,才使用浮选法,因为不是整个矿石块都要经过氰化处理,而只进行浮选精矿。

浮选在所用试剂和硬件设计方面已成为一种极其多样化的工艺,这使得它比以前应用得更加广泛,包括用于贫瘠和复杂的矿石。浮选可以提高黄金的提取率,并确保油田开发的可接受盈利能力。同时,该工艺的多变性要求对矿石进行全面而彻底的实验室和技术研究,以及丰富的经验和知识,以准确找到在特定条件下提供最佳效果的选项。

从本土矿床的矿石中提取金和银的现代技术的基础是氰化法,即用碱性氰化物(钠、钾和钙)的水溶液选择性地浸出贵金属。然后,通过各种方法将溶解的金属从溶液中分离出来,最终生产出高质量的可销售产品——金属锭(多尔金属),送往精炼厂。在某些情况下,金和银直接在现场精炼,即在金矿企业的条件下精炼。

值得注意的是,过去,在槽式设备(机械和气动机械搅拌器)中对含有大颗粒金和其他重矿物(特别是硫化物)的重力精矿进行氰化被认为是不可接受的,因为金的溶解速度低,难以保持悬浮状态,导致重组分沉降在底部移动设备上。目前,这些问题通过使用卧式滚筒搅拌器以及强制循环氰化物溶液和锥形反应器的设备得到解决。这些设备使得几乎任何粒度特征的含金重力精矿都可以通过氰化法进行加工。因此,传统的重力选矿技术将原矿精矿深度精炼成富含“金头”,适合熔化在金银合金(Dore 金属)上,现在通过湿法冶金处理金属含量适中的精矿(在选矿台或其他精加工设备上进行一到两次清洗)来补充这种技术。

如果不仅对重力精矿进行氰化,而且对重力矿富集的尾矿(使用更“软”的浸出模式)也进行氰化,则此选项的有效性会更高,因为在这种情况下,可以将“精矿”循环的固体残留物直接送入一般湿法冶金工艺,最终得到单一的商业产品。

全球采矿和冶金工业的历史很可能没有其他技术工艺如此动态发展和发展的例子,例如金的氰化物浸出。例如,以下数字证明了这一点。氰化工艺于 1887 年 10 月获得专利。次年,即 1888 年,创建了一个示范性半工业工厂,并于 1889 年建造了世界上第一家含金矿石氰化工厂。一年后,第二家工业氰化厂投入运营,其中黄金产量在 4 年内从 9 公斤(1890 年)增加到 9 吨(1893 年),即增加了一千倍。随后,氰化法技术迅速发展,使该工艺很快占据了世界黄金总产量的首位,在 110 年内(1890-2000 年),年产量从 200 吨增长到 2500 吨。在过去的 20 年里,世界上 92% 的本土矿床黄金都是用氰化法提炼的(其余 8% 是从重有色金属矿石中同时提炼出来的金属:铜、铅、锑等)。

采用极低氰化物浓度(0.3-1g/l及以下)溶液进行氰化法的工艺优势首先在于,它是在常温(“室温”)和常压下在弱碱性介质(pH=9.5~11.5)中进行的,这决定了较高的经济效益。金矿氰化法的效率。

美国矿业局 (US BM) 在利用颗粒活性炭从氰化物介质中吸附提取金(1952 年)和大块矿石和矿堆的堆氰化物浸出(CW)(1969 年)方面的发展发挥了重要作用。

第一个商业化煤吸附堆浸金矿企业成立于 1974 年,当时的矿石含金量低于 2.5 克/吨,使用传统工厂技术加工这些矿石无利可图。上世纪 80 年代,KB 工艺在美国金矿开采行业中得到广泛应用,随后在其他国家也开始推广。这得益于 KB 工艺之前最新开发的 USBM,用于对细碎矿石和泥矿进行初步团聚(1979 年)。在俄罗斯,过去 10 年间,已建立了约 20 家进行金矿堆浸的工业企业,每年总处理量超过 500 万吨。

通常,金含量为 0.5 至 1.5 克/吨的露天矿石会进行堆浸,其中 50% 至 80% 的金属通过氰化法提取。这确保了各种规模的企业的盈利运营:每年矿石量从 0.5 至 1500 万吨不等。有时,堆浸和坝浸作业相结合使用。

矿石大部分经初步破碎至 65 毫米后,用石灰和氰化物溶液将破碎的矿石团聚,然后进行堆浸。贫矿(金含量低于 0.5 克/吨)的处理无需破碎和团聚,采用坝浸法。溶液中的金回收率为 70%,其中堆浸法为 80%,坝浸法为 65%。

提高湿法冶金工艺效率的另一种方法是将堆浸和坝浸作业与工厂氰化技术相结合。

坝式浸出工艺是在“井下”大小的矿石上进行的,无需预先破碎。从溶液中提取黄金是在单独的装置上进行的。将两个浸出循环中的富金煤合并,并使用标准技术进行洗脱。总黄金回收率为 90%,其中工厂技术循环为 95%,坝式浸出为 73%。

前些年从富集的陈旧尾矿中额外提取黄金的企业的实践证实了通过氰化法对贫金材料进行经济有效的加工的可能性。鉴于这一问题的重要性(包括对俄罗斯金矿开采业的重要性),值得在单独的出版物中特别考虑。这里只需指出,考虑到开发这种“冻结”金矿床和准备陈旧尾矿以进行后续湿法冶金加工(使用工厂技术进行氰化),当黄金提取量达到 0.4-0.5 克/吨原料时,该工艺的盈利能力是可以保证的。

氰化法的应用对象不仅包括贫矿,也包括相当丰富的含金物料,特别是浮选精矿和重力选矿。

至于重力含金精矿,直到最近,唯一可接受的加工方法是深度精炼(再清洗),然后将得到的“金头”熔化成金属锭。然而,现在已经发明了特殊的设备,可以用氰化物溶液浸出大颗粒的金属金。

氰化物工艺的一个重要应用领域是难处理矿石和精矿的加工。这些包括含有分散的金包裹体的材料,这些包裹体分散在氰化物中的致密且不溶的硫化铁颗粒中:黄铁矿和毒砂。长期以来,人们一直在研究用“无氰化物”水冶金或火冶金方法处理此类材料的可能性。然而,从经济角度来看,没有取得积极的结果。因此,几乎所有现有的金矿开采企业都使用相同的氰化物工艺从难处理黄铁矿和毒砂矿石(精矿)中提取金,但只有在对含金硫化物进行额外的机械(细磨和超细磨)、化学(高压釜氧化)、热化学(焙烧)或生物化学开矿之后才能提取。通常,这些准备操作比氰化物本身要昂贵得多。然而,它们结合在一起,在最终可销售产品中提供了高金回收率,并提高了工艺过程的整体经济效率。

氰化法在含有铜、铅、锑、锌和其他重有色金属的复杂金矿石的加工中也发挥着重要作用,其相关提取在技术上是可行的,在经济上也是可行的。

Image
CN
CN