阿尔及利亚某金矿选矿工艺流程对比研究

刘庭忠，吴师金，赵桂洪，黄六老，陈军

(1.江西省地质调查研究院，国土资源部南昌矿产资源监督检测中心，江西 南昌330030；2.江西铜业股份有限公司城门山铜矿，江西 九江 332100)

金矿的选矿工艺发展历史悠久，方法较多，如：重选法、混汞法、浮选矿及氰化法等[1]。混汞法对工作场所及周围环境造成较大影响，且对人会产生一定的危害[2-3]，已逐渐被淘汰。氰化法提金至今已有100多年的生产实践，是金矿浸出生产的主要方法，人们仍在不断对其进行研究[4-5]，尤其是针对环保、低毒或无毒氰化法(非氰化法)的研究已取得较好的成果[6-8]。重选法运用在金矿的选矿中历史最悠久，从原始的流浪盘、船形盘淘金，到摇床、溜槽回收粗颗粒自然金等，重选法在常规金矿选矿中运用是最广泛的方法之一。近年随着尼尔森选矿机在回收细粒自然金的显著效果，尼尔森重选法在金矿选矿中的研究正方兴未艾[9-10]。近年来金矿在选矿联合工艺方面的探索研究也取得了显著的成果，刘亮等采用重-浮-浸联合工艺对江西遂川某金矿进行实验研究，获得金总回收率高达99.64%的极佳效果[11]。邱沙等采用尼尔森重选-氰化浸出工艺对苏丹某金矿进行研究，取得总回收率达到90.18%的显著效果[12]。阿尔及利亚某金矿作为我国“走出去”和“一带一路”战略项目，项目位于环境较脆弱的非洲，因此在众多黄金选矿方法中寻找一种高效环保的方法是必要的。

1 矿石物质组分研究

1.1 矿石的化学组成

矿石的多元素分析结果见表1。

表1 矿石的多元素分析结果/%Table 1 Multi-element analysis result of the ore

1.2 矿石的矿物组成

矿石的矿物成分较简单，除自然金外，金属矿物主要有方铅矿、黄铁矿、褐铁矿，以及少量的黄铜矿、孔雀石、白铅矿、闪锌矿、辉铜矿和磷氯铅矿；非金属矿物主要有石英、白云母以及少量的锆石、磷灰石、重晶石、萤石、石榴子石等。

表2 矿石中矿物含量Table 2 Mineral content in ores

1.3 金的嵌布特征

自然金为矿石中金的赋存形式。金和银呈完全类质同象，电子探针成分分析数据可知，该矿石中自然金含金量为80.90% ～ 82.11%，平均81.41%；含 银15.65% ～ 16.24%，平 均 含 银15.96%，见表3。

表3 自然金电子探针分析结果/%Table 3 Results of natural gold electron probe analysis

自然金多以鳞片状、薄片状、不规则粒状、圆粒状、枝叉状的形态产出；其嵌布粒度以粒径大于37 μm的中、大粒自然金为主，其次为粒径小于37 μm的微粒、细粒金，有少量为粒径小于2.3 μm的超显微金；自然金的嵌布形式有三种：a.以包体金出现在黄铁矿、方铅矿、黄铜矿等矿物中；b.以粒间金存在于其他矿物粒间；c.以裂隙金存在于矿物裂隙中，其中以裂隙金为主，其次为包体金，少量为粒间金。

矿石中的金主要以暴露连生金（含单体解离金）、铜（铅、锌）硫化矿中金形式存在，其次以碳酸盐中金、褐铁矿中金形式存在，另有少量石英和硅酸盐中金、黄铁矿中金形式存在。矿石金的物相分析结果见表4。

表4 矿石中金的物相分析结果Table 4 Results of phase analysis of gold in the ore

3 选矿实验研究

为了确定该矿石适宜的选矿工艺流程，根据该矿石以自然金为主要赋存形式且其嵌布粒度以中大粒为主，矿石中暴露连生金（含单体解离金）和硫化矿中金的占有率几乎均分（分别为45.81%、46.89%）的特点，分别采用重选、浮选、氰化浸出和非氰浸出等选矿工艺流程进行了实验方案对比研究。

3.1 尼尔森重选实验

磨矿采用XMQ-（200×90）mm锥形球磨机，重选采用尼尔森（Knelson）离心选矿机，流程见图1，结果见表5。

表5 实验结果Table 5 Exploration test results

图1 尼尔森重选流程Fig.1 Knelson gravity concentration flowchart

3.2 浮选实验

浮选药剂为：硫酸铜、丁黄药、2#油，浮选设备： XFD-63型3 L单槽浮选机，其流程见图2，结果见表5。

图2 浮选流程Fig.2 Flotation flow chart

3.3 氰化浸出实验

氰化浸出药剂为：氰化钠、石灰，氰化浸出采用HSJ-2/4/6A型数显恒温水浴搅拌器。其流程见图3，结果见表5。

图3 氰化浸出流程Fig.3 Cyanidation leaching flow chart

3.4 非氰浸出实验

非氰浸出实验是指不使用氰化物为浸出剂的黄金浸出实验(简称非氰浸出)，浸出药剂为：环保型黄金浸出剂JD-1试剂、石灰，浸出采用HSJ-2/4/6A型数显恒温水浴搅拌器。其流程见图4，结果见表5。

图4 非氰浸出流程Fig.4 Flow chart of cyanide-free leaching

3.5 尼尔森重选-非氰浸出实验

通过上述尼尔森重选、浮选、浸出实验可知，该矿采用单一选矿工艺均能取得较好的选矿指标，尤其是氰化浸出工艺，浸出率接近99%，抛废(浸渣)品位只有0.08 g/t，而非氰浸出工艺表现也不俗，浸出率为97.98%，抛废(浸渣)品位为0.16 g/t。尼尔森重选工艺和浮选矿工艺的回收率均在92%以上，但抛废(尾矿)品位较高，均在0.6 g/t以上。

为了体现金矿早收快收的原则，并期待获取更理想的选矿指标，对该矿采用尼尔森重选-重选尾矿非氰浸出的联合流程实验。即：图1流程进行到磨矿细度为-0.074 mm 50%，进行尼尔森重选，其尾矿直接进行非氰浸出实验，实验结果为：尼尔森重选金精矿品位10748 g/t，回收率90.14%，重选尾矿非氰浸出率88%，占全矿回收率8.68%，总回收率高达98.82%，浸渣品位只有0.09 g/t，详见表5。

4 选矿工艺流程评价体系探讨

根据该矿矿石物质组成特征，选择了五种选矿工艺流程进行了选矿实验研究，其回收结果均取得较好的选矿回收指标。但如何比选选矿工艺流程的优劣，需要一个比较好的方法。

4.1 选矿工艺流程评价影响因素选择

传统比选选矿工艺流程优劣，主要是看重精矿品位和回收率，且回收率高即优，回收率低则劣。事实上选矿工艺流程的优劣受诸多因素影响，如，精矿(贵液)品位、回收率、选矿成本、精矿(贵液)提金成本、选矿对环境的影响、精矿(贵液)杂质含量以及精矿(贵液)提金对环境的影响等，其中回收率和精矿(贵液)品位为正面评价因素，其他为负面评价因素，而且精矿(贵液)品位可以通过其对提金成本的影响转化为负面评价因素。为了简化比选方法，根据生产实践和文献资料，本文确定比选方法的影响因素为回收率、选冶(提金)成本、精矿(贵液)杂质含量和环境影响因素，其中精矿(贵液)品位以精矿(贵液)提金成本体现，与选矿成本为合并选冶成本，选矿对环境的影响和精矿(贵液)提金对环境的影响合并为环境影响因素。

4.2 选矿工艺流程评价定量化模型

为了将各评价因素有机统一，建立如下选矿工艺流程评价定量化模型，计算各选矿工艺流程的综合评价指标，且值高者则优：

其中Ice为综合评价指标，Ire为回收率评价指标，Ico为成本评价指标，Ien为环境影响评价指标，Iim为杂质评价指标，ρ、σ、τ:分别为成本、环境影响和精矿(贵液)杂质权重，且：ρ+σ+τ=1。根据生产实践，Ire、Ico、Ien、Iim、ρ、σ和τ确定方法如下：

Ire：将五个选矿工艺流程的回收率中的最大值设置为1，其他工艺流程的回收率与最大回收率的比值为各工艺流程的回收率评价指标。

Ico：计算五个选矿工艺流程的选冶成本，充分考虑精矿(贵液)品位对成本的影响，将其中的最大值设置为1，其他工艺流程的成本与最大成本的比值为各工艺流程的选冶成本评价指标。

Ien：选冶对环境的影响可分为小、较小、中等、较大和大五级，其在0～1之间分别取值0.1、0.3、0.5、0.7和0.9。在上述五个选矿工艺流程中，尼尔森重选只涉及悬浮物，对环境影响小，浮选、非氰浸出和重选-非氰浸出涉及选矿药剂，但药剂无毒，对环境影响较小，氰化浸出使用剧毒氰化物，对环境影响大。

Iim：由于工艺流程不同，形成的产品形式也不同，如该金矿中，浮选和重选为金精矿，浸出为贵液，而重选-浸出联合工艺有金精矿和贵液两种。针对不同选矿工艺流程，将评价指标统一到同一尺度，且为了便于比较和计算，以每种工艺流程获取的精矿(贵液)中主杂质元素品位与主回收元素品位比值乘以精矿(贵液)回收率的积之和作为杂质影响值(Vim)。计算公式为：

将最大杂质影响值(maxVim)的工艺流程的杂质评价指标(Iim)设为1，其他工艺流程的杂质评价值(Vim)与最大杂质影响值(maxVim)的比值即为该工艺流程的杂质评价指标(Iim)。

根据生产实践和现有的金精矿标准，该金矿主回收元素为金，主要杂质为砷，由于原矿砷含量极低，小于0.001%，各选矿工艺流程的金产品中砷含量相差较小，因此，各工艺流程的Iim均取1。

ρ、σ和τ：根据生产实践及经验，ρ取0.65，σ取0.25，τ取0.10。

4.3 选矿工艺流程评价结果

通过计算各选矿工艺流程的综合评价指标，见表6。

表6 选矿工艺流程评价指标Table 6 Evaluation of mineral processing process

从表6可知，引入选冶成本、精矿(贵液)杂质含量和选冶对环境的影响为评价因素的综合评价体系，更客观、全面和科学地反映出不同选矿工艺流程的特点和优劣，且判断更直观。

5 结 论

(1)阿尔及利亚某金矿采用浮选、尼尔森重选、氰化浸出、非氰浸出和重选-非氰浸出5个工艺流程，均取得较好的选矿回收指标，回收率在92.02% ～ 98.91%之间。

(2)通过评价选矿工艺定量化模型计算，非氰浸出选矿工艺流程的综合评价指标较好，为0.44，其次是尼尔森重选工艺流程，其值为0.39，再次是浮选出工艺流程，其值为0.32；再后是氰化浸出工艺流程，其值为0.29，最后为重选-非氰浸出选矿工艺流程其值为0.17。

（3）将选冶成本、环境影响和精矿(贵液)杂质含量等纳入评价因素并予以定量的形式得出的综合评价结论，远比传统选矿方案比选更全面、更直观。

(4)评价选矿工艺定量化模型可以作为同一矿山不同选矿工艺流程对比研究的参考方法之一，不同矿山可以依据矿山实践调整各影响因素的权重，使之更合理化。