简介概要

黄铁矿包裹金的浮选试验研究

来源期刊：稀有金属2015年第6期

论文作者：王伊杰文书明刘丹刘建丰奇成

文章页码：546 - 553

关键词：金矿;载体矿物;黄铁矿;浮选;

摘要：黄金是重要的战略资源,金矿的选矿技术一直是重要的研究课题,近年来得到了极大的发展。以云南含金黄铁矿为研究对象,通过化学分析、物相分析、X射线衍射（XRD）分析和光学显微镜（OM）分析对原矿的工艺矿物学进行了研究。结果表明:原矿中金的品位为5.0g·t-1,主要以硫化矿物包裹金的形式存在,硫化矿物主要是黄铁矿,脉石矿物主要是石英、云母和绿泥石。将黄铁矿作为金的载体矿物,通过浮选方法进行回收,在磨矿细度-0.074 mm占70%,碳酸钠调浆至矿浆p H 8左右,丁基黄药和25号黑药组合用量为140 g·t-1的条件下,采用一次粗选一次扫选两次精选的浮选流程,获得的精矿金品位为30.59 g·t-1,回收率为95.12%。金精矿的化学分析结果表明:银品位为191.75 g·t-1,得到了综合回收;硫和铁的总量达到95.56%;砷品位为0.27%,相对较低。XRD分析表明,主要特征峰是黄铁矿的特征峰,含金黄铁矿得到了很好的富集。

网络首发时间: 2015-04-07 09:25

稀有金属 2015,39(06),546-553 DOI:10.13373/j.cnki.cjrm.2015.06.012

黄铁矿包裹金的浮选试验研究

王伊杰文书明刘丹刘建丰奇成

昆明理工大学省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室

昆明理工大学国土资源工程学院

摘要：

黄金是重要的战略资源,金矿的选矿技术一直是重要的研究课题,近年来得到了极大的发展。以云南含金黄铁矿为研究对象,通过化学分析、物相分析、X射线衍射(XRD)分析和光学显微镜(OM)分析对原矿的工艺矿物学进行了研究。结果表明:原矿中金的品位为5.0g·t-1,主要以硫化矿物包裹金的形式存在,硫化矿物主要是黄铁矿,脉石矿物主要是石英、云母和绿泥石。将黄铁矿作为金的载体矿物,通过浮选方法进行回收,在磨矿细度-0.074 mm占70%,碳酸钠调浆至矿浆p H 8左右,丁基黄药和25号黑药组合用量为140 g·t-1的条件下,采用一次粗选一次扫选两次精选的浮选流程,获得的精矿金品位为30.59 g·t-1,回收率为95.12%。金精矿的化学分析结果表明:银品位为191.75 g·t-1,得到了综合回收;硫和铁的总量达到95.56%;砷品位为0.27%,相对较低。XRD分析表明,主要特征峰是黄铁矿的特征峰,含金黄铁矿得到了很好的富集。

关键词：

金矿;载体矿物;黄铁矿;浮选;

中图分类号： TD953;TD923

收稿日期：2013-12-16

Experimental Research on Flotation of Gold Encapsulated in Pyrite

Wang Yijie Wen Shuming Liu Dan Liu Jian Feng Qicheng

State Key Laboratory of Complex Nonferrous Metal Resources Clean Utilization,Kunming University of Science and Technology

Faculty of Land Resource Engineering,Kunming University of Science and Technology

Abstract：

Gold is a kind of significant strategic resource. Gold mineral processing technology has been an important research topic and developed greatly in recent years. The process mineralogy of pyrite containing gold in Yunnan was investigated by chemical analysis,phase analysis,X-ray diffraction( XRD) analysis and optical microscopy( OM) analysis. The results showed that the grade of Au in the raw ore was 5. 0 g·t-1,and the gold mainly existed in sulfide minerals. The main sulfide mineral was pyrite and gangue minerals were quartz,mica and chlorite. Pyrite,a carrier mineral of gold,was recovered by flotation. The optimum flotation conditions were that occupancy of-0. 074 mm was 70%,pulp p H was near 8 with Na2CO3 adjustment,the dosage of combined collectors butyl xanthate and 25#aerofloat was 140 g·t-1. A gold recovery of 95. 12% with a concentrate grade of 30. 59 g·t-1was achieved by a flow sheet of “one-stage roughing flotation,one-stage scavenging flotation and two-stage cleaning flotation”. The chemical analysis results of gold concentrate indicated that the silver grade was 191. 75 g·t-1,which was comprehensively recovered; the total amount of sulfur and iron reached 95. 56%; arsenic grade was 0. 27%,which was relatively low. XRD analysis showed that the main characteristic peaks were pyrite,which meant that pyrite,the carrier mineral of gold,was well enriched.

Keyword：

gold ore; carrier mineral; pyrite; flotation;

Received： 2013-12-16

金矿分为砂金和岩金两种矿床。砂金一般用重选进行选别,岩金一般用多种选别工艺联合进行选别。浮选作为获得金精矿重要的选别方式,不管作为单独的选矿工艺还是联合工艺中重要的组成部分,其重要性日益增加。南非吉米公司在细菌浸出作业前采用浮选法预选含硫、砷的矿石;美国的麦克劳林金矿用浮选回收金及含金的硫化矿物;瑞典的Bjorkdal选厂采用重选-浮选流程;阿根廷的阿伦布雷拉金矿采用重选-浮选-重选联合工艺;我国湘西金矿采用重选-浮选-重选-浮选联合流程;河北石湖金矿采用浮选-氰化-浸渣分选流程;广西某金矿采用浮选-精矿焙烧-氰化提金流程^[1,2,3]。

在岩金矿床中,金矿物常以包裹金或浸染状赋存于黄铁矿、毒砂、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等硫化矿物中^{[4,5,6,7,8,9,10,11,12]},这些矿物浮游性很好,作为金的载体矿物浮选回收具有较理想的效果。采用浮选法富集载金硫化矿,金精矿经过化学处理再用氰化法浸金是处理该类矿石行之有效的工艺^[13,14]。在这种联合流程中,最大限度的富集含金硫化矿成为提高金综合回收率的重要保障^[15,16,17]。本文以云南含金硫化矿为研究对象,采用浮选法富集含金硫化矿物—黄铁矿,以达到回收金的目的。

1 实验

1.1 矿样

矿石来源于中国云南省,从矿石中挑选几块有代表性的大块矿石(50~100 mm)用于鉴定矿石中主要矿物成分,其余矿样经实验室颚式破碎机、对辊破碎机破碎至2 mm以下,采用堆锥法混匀,然后用方格法取样用于原矿化学分析、金物相分析及X射线衍射(XRD)分析,其余矿样作为试验原料。

1.1.1 化学分析

对原矿进行化学分析,考查矿石中伴生元素的组成情况。分析结果见表1。原矿化学分析结果表明,有价元素Au的品位为5.0g·t^-1,是主要的回收对象,Ag的品位为36.5g·t^-1,可作为伴生元素综合回收。矿石含Fe 8.45%,含S 8.69%,含Cu,Pb,Zn相对较低。其中Si O₂的含量高达67.36%,属于高硅型含金硫化矿。

表1 原矿化学分析结果Table 1Chemical analysis results of raw ore(%,mass fraction)

*:Au,Ag content unit being g·t^-1

1.1.2 金的物相分析

金的物相分析结果见表2,由表2可知,硫化矿是金的主要载体矿物,其包含的金占金总量的83.80%,游离金占7.60%,相对于碳酸盐矿物和硅酸盐矿物中的金,这部分金较易回收。

1.1.3 XRD分析

为查明矿石中矿物的种类,对原矿进行了XRD分析,XRD图谱如图1所示。原矿的XRD图谱显示,原矿中主要的硫化矿物是黄铁矿,脉石矿物主要是石英、云母和绿泥石。由于金的含量相对其他矿物较低,XRD图谱未能显示。

表2 金的物相分析结果Table 2 Gold phase analysis results of raw ore

图1 原矿XRD图谱Fig.1 XRD pattern of raw ore

1.1.4 矿石中主要矿物特征

将矿石制成光片和薄片放在光学显微镜下观察,发现矿石中脉石矿物主要由石英和绢云母等组成,石英重结晶显著,多呈它形等轴粒状细晶,彼此紧密镶嵌;绢云母呈显微鳞片状集合体,团块状分布(图2(a))。矿石中的硫化矿物主要是黄铁矿,多呈半自形~自形晶粒状(以四边形、三角形切面为主)产出,少数被压碎而呈压碎结构,可见被褐铁矿交代而呈残余体保存其内,粒径一般为0.05~0.25 mm;并含有少量黄铜矿、银黝铜矿、方铅矿、闪锌矿,均沿围岩的孔隙、裂隙充填-交代,呈星散状不均匀分布(图2(b~d))。矿石切片在显微镜下观察未发现明金,金矿物可能以微细粒金被硫化矿包裹的形式存在。

通过对原矿的工艺矿物学进行研究可以看出,矿石中的金主要以硫化矿包裹金的形式存在,游离金含量较少,其余赋存在碳酸盐和硅酸盐矿物中。矿石中主要的硫化矿是黄铁矿,那么,可以把黄铁矿及其他硫化矿作为金的载体矿物,通过浮选工艺进行回收。将包裹金的硫化矿尽量浮选起来,就可以保证金的回收率,减少尾矿中金的损失。

1.2 方法与试剂

1.2.1 方法

试验的研究方法是泡沫浮选。称取矿样500 g,在磨矿浓度为65%的条件下加入XMQ-240×90锥型球磨机中进行磨矿,矿样磨至所需细度后加入容积为1.5 L的挂槽浮选机中,依次添加各种定量的浮选药剂,搅拌2~3 min,充气,刮泡。产品过滤,烘干,称重,制样,然后进行化验分析,计算各产品的浮选指标。

1.2.2 试剂

试验中所用到的试剂为硫酸、碳酸钠、丁基黄药及25号黑药。硫酸和碳酸钠为分析纯,丁基黄药及25号黑药为工业品级。

2 结果与讨论

浮选体系是一个十分复杂的体系,其中矿物、浮选药剂、水和浮选气泡互相作用,影响矿物浮选指标的因素很多,本试验在探索试验的基础上,重点研究了磨矿细度、浮选矿浆p H和捕收剂用量对金矿物浮选行为的影响,试验流程如图3所示。

图2 矿石中主要矿物的嵌布关系Fig.2 OM images of main minerals in raw ore

2.1 磨矿细度对浮选指标的影响

本试验磨矿的目的是使有用矿物和脉石矿物单体解离,在磨矿细度分别为-0.074 mm含量65%,70%,75%,80%,85%的条件下进行浮选试验,根据浮选精矿金的品位和回收率选择最佳的磨矿细度,在p H为7左右,组合捕收剂用量140g·t^-1(丁基黄药∶25号黑药=5∶2,质量比)的条件下,磨矿细度与浮选技术指标的关系如图4所示。

从试验结果可以看出,在所试细度范围内,随着磨矿细度的增加,粗精矿的金品位逐渐下降,回收率逐渐上升。当原矿磨矿细度为-0.074 mm占70%时,粗精矿的金回收率相对较高,为86.16%,品位为25.12 g·t^-1,再增加磨矿细度,金回收率上升幅度不大。随着磨矿细度的增加,矿石中的游离金和黄铁矿单体解离度增加,当磨矿细度超过最佳值后,细度的继续增加,导致颗粒表面积增加,需要的捕收剂用量增加,在捕收剂不增加的情况下,金的回收率上升不明显。

图3 粗选试验流程图Fig.3 Flow sheet of roughing flotation

图4 磨矿细度对浮选指标的影响Fig.4 Effect of grinding fineness on flotation

2.2 矿浆p H对浮选指标的影响

试验采用硫酸和碳酸钠作为p H调整剂,考查不同的p H范围内含金载体矿物的可浮性。在磨矿细度-0.074 mm含量70%,捕收剂用量140 g·t^-1(丁基黄药∶25号黑药=5∶2)的条件下,矿浆p H对浮选指标的影响如图5所示。

由试验结果可知,在弱酸性和弱碱性矿浆中,含金黄铁矿的浮游性较好,在p H≈8(此时碳酸钠用量为1000 g·t^-1)处最佳,金的品位为28.33g·t^-1,回收率为91.55%。矿浆p H影响矿物表面的电位,从而调控捕收剂与矿物表面的作用,同时也影响捕收剂的存在状态。相比硫酸而言,碳酸钠对此矿样的活化效果更好。

2.3 捕收剂用量对浮选指标的影响

试验的目的矿物是含金黄铁矿和游离金,选择对黄铁矿捕收性能较好的丁基黄药和对游离金选择性较好的25号黑药作为组合捕收剂(丁基黄药∶25号黑药=5∶2),考查捕收剂用量对浮选指标的影响,由于25号黑药具有起泡性,所以试验中不用添加起泡剂。试验条件:磨矿细度-0.074 mm含量70%,碳酸钠调节p H为8左右,试验结果如图6所示。

从图6中可以看出,随着捕收剂用量的增加,金品位逐渐降低,回收率逐渐上升,当捕收剂用量超过140 g·t^-1时,回收率上升幅度较小,综合考虑金品位和回收率指标,决定组合捕收剂用量为140g·t^-1。

图5 矿浆p H对浮选指标的影响Fig.5 Effect of p H on flotation

图6 捕收剂用量对浮选指标的影响Fig.6 Effect of collector dosage on flotation

2.4 粗扫选及精选次数试验

试验进行了粗扫选及精选次数试验,以获得较高的金品位及回收率,流程如图7所示,结果见表3。

由试验结果可以看出,经过3次精选,可获得品位为30.55 g·t^-1,回收率为69.92%的金精矿,尾矿的金品位为0.31 g·t^-1,回收率降到4.93%。粗精矿精选两次金品位为31.59 g·t^-1,回收率为80.40%,精选3次品位反而下降;第二次扫选的回收率仅为0.61%。综合考虑,本试验采用一次粗选一次扫选两次精选的浮选流程。

2.5 浮选闭路试验

在开路试验的基础上,进行浮选闭路试验,试验流程如图8所示,试验结果见表4。

浮选闭路试验结果表明,精矿的金品位为30.59 g·t^-1,回收率为95.12%,回收率较高;尾矿中金品位为0.29 g·t^-1,回收率为4.88%,金在尾矿中的损失较少,浮选指标较好,说明药剂制度和工艺流程较为合理。

图7 粗扫选及精选次数试验流程图Fig.7 Flow sheet of roughing,scavenging and cleaning flotation times

表3 粗扫选及精选次数试验结果Table 3 Results of roughing,scavenging and cleaning flotation times

图8 浮选闭路试验流程图Fig.8 Flow sheet of closed circuit flotation

表4 浮选闭路试验结果Table 4 Results of closed circuit flotation

3 精矿产品分析

对浮选闭路的精矿进行了化学分析和XRD分析,考查精矿中元素的组成情况及矿物的种类。结果分别见表5和图9。

从精矿的化学分析结果中可以看出,除了金品位达到30.59 g·t^-1外,银品位也达到191.75 g·t^-1,得到了综合回收,硫和铁的总量高达95.56%,杂质成分砷品位为0.27%,相对较低,同时精矿中含有少量Si O₂。XRD图谱也显示,精矿的主要特征峰是黄铁矿的特征峰,含金黄铁矿得到了很好的富集。XRD图谱中也有石英的特征峰,但是相对较弱。

表5 精矿化学分析结果Table 5 Chemical analysis of concentrate(%,mass frac-tion)

*:Au,Ag content unit being g·t^-1

图9 精矿XRD图谱Fig.9 XRD pattern of concentrate