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新疆某金矿水泥微制粒改善矿石渗透性的研究
2018-09-18
新疆某金矿矿石金品位较低,属于贫硫化物半氧化微细粒浸染型低品位金矿石,在生产中采用堆浸氰化工艺。研究报告显示,减小入堆碎矿产品粒度可以有效提高矿石的浸出率,但是同时矿石粒度的减小会对矿石渗透性造成不利影响。对该矿石进行系统的试验研究,探索在矿石产品中添加水泥进行微制粒以改善矿石渗透性、提高资源综合利用率、节省资金、操作方便的工艺方法。
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1  引  言

新疆某金矿矿石为含金硅化低品位金矿石,经过长期的生产实践和研究发现,减小矿石粒度可以有效的提高矿石浸出率,因此企业通过技术改造增加了高压辊磨设备以减小入堆矿石的粒度。但由于高压辊磨产品中的粉矿含量较高,使堆浸场矿堆的渗透性受到严重影响,矿石浸出速度降低,生产周期明显变长。

近年来,我国开展了金矿石先制粒再入堆堆浸氰化的工艺研究 ,从制粒方法的选择到试验室柱浸试验、扩大试验直至工业试验均取得了较好的成果,目前制粒技术也趋于完善和成熟。

根据现场实际生产情况,碎矿产品中影响矿石渗透性的主要是-200目的粉矿,因此考虑通过向入堆原矿石中添加水泥进行微制粒以改善矿石渗透性、缩短生产周期的工艺方案。

2  矿石性质

该矿石中含金硅化构造岩型金矿石占矿石总量的80%以上,矿石矿物成分比较简单,有用矿物为自然金。金属矿物以硫化物为主,氧化物次之。金属矿物中的硫化物以黄铁矿为主,次为毒砂,少量闪锌矿、方铅矿及微量的黄铜矿;氧化物矿物以褐铁矿、黄钾铁钒为主,次为磁铁矿、白太矿和孔雀石。脉石矿物以石英为主,含量高达 85%~90%,是脉石中的主要矿物,次为高岭石、绢云母等。

表1                           原矿石矿物组成

矿物种类 

含量(%)

矿物种类 

含量(%)

褐铁矿 +黄钾铁矾

2.5

磁黄铁矿

<0.01

黄铁矿

0.6

磁铁矿

<0.01

毒砂 

0.1

石英+玉髓

81.8

臭葱石  

<0.1

绢云母

10.0

金红石

<0.1

地开石

5.0

白钛石

<0.1

电气石等

<0.01

表2                         原矿多元素分析结果   

元素

Au(g/t)

Ag(g/t)

Cu

Pb

Zn

Fe

S

含量(%)

0.9

5.69

0.0065

0.005

0.013

1.77

0.54

元素

As

C

CaO

MgO

Al₂O₃

SiO₂

 

含量(%)

0.045

1.3

4.65

0.13

5.35

81.25

 

表3                         矿石中金的赋存状态 

赋存状态

含量(%)

累计含量(%)

包裹金(脉石中)

22.75

22.75

粒间金(脉石粒间)

70.26

93.01

空洞边部及微裂隙中金

6.99

100

通过对该矿石矿物组成以及多元素分析结果可以看出,该矿石中的主要有价元素为金,同时含有少量的银,金银可在氰化浸出的过程中同时回收。而该矿石中包裹金以及粒间金的含量占90%以上,这部分金可以通过减小破碎产品粒度,使金颗粒能够充分的暴露、解离,从而可以顺利与氰化物接触反应,大幅度提高矿石的浸出率。

3  添加水泥微制粒试验研究

3.1 添加水泥微制粒的必要性

现场实际生产中上堆浸出的矿石是经过颚式破碎机、圆锥破碎机以及高压辊磨破碎机破碎的矿石产品。从筛析结果来看,矿石中-200目含量达到了11.07%,粉矿含量较大,若直接堆浸,由于细粒的迁移和矿泥的膨胀会堵塞矿堆,使浸出液无法通过矿堆,堆浸无法顺利进行。要想矿石的堆浸氰化能够顺利进行,必须保证浸出液均匀流过矿堆,同时要具备良好的渗透性(即较快的渗透速度)。但是,如果采用传统的水泥制粒工艺,不仅会限制企业的矿石处理能力还会大幅度增加投入的资金和生产成本,因此考虑直接向矿石产品中添加水泥并补加水分,通过皮带的运输和矿仓中矿石下落的过程达到搅拌矿石的效果,从而达到水泥微制粒、改善矿石渗透性的目的。

3.2 添加水泥微制粒柱浸试验

3.2.1试验原料

试验原料为上堆原矿石,矿石含水分2%,矿石粒度构成见表-4。

表4                          矿石粒度筛析结果

粒级(mm)

产率(%)

负累积产率(%)

+10

3.24

100.00

-10+8

3.39

96.76

-8+6.3

5.56

93.37

-6.3+5.5

3.69

87.81

-5.5+3.2

9.69

84.12

-3.2+1.6

15.24

74.43

-1.6+0.6

24.52

59.19

-0.6+0.355

10.54

34.67

-0.355+0.15

6.37

24.13

-0.15+0.074

6.69

17.76

-0.074

11.07

11.07

合计

100.00

 

可以看出矿石粒度约为P(80)≤4.5mm左右,其中-100目含量约占17%左右,-200目含量约占11%左右,分析认为该矿石中粉矿的来源主要有两部分:一部分是原生矿泥即原矿石中所含的高岭土、云母等矿物,另一部分则是在矿石破碎过程中新产生的次生矿泥,这些粉矿是影响矿石渗透性的主要因素。

3.2.2试验方法

制粒方法:人工添加水泥、石灰及补加水分,制粒吨矿水耗约0.04m³/t,然后进行人工搅拌,使水泥及石灰与矿石混匀后装入直径为Φ300mm,高度2m的PVC柱浸管道,采用滴淋方式添加药剂。

3.2.3试验条件

共进行七组柱浸试验,对不同水泥、石灰的用量进行对比,具体见表-5。本次试验采用同一批矿石样品,各组矿石重量为60Kg,原矿石品位为0.80g/t,原矿石含水2.5%,后经补加至5.5%,试验共进行30天。

表5                            试验分组及条件

组别

水泥用量(Kg/t)

石灰用量(Kg/t)

滴淋强度(L/h*㎡)

试验时间(d)

1

\

5.0

10.0

60

2

3.0

5.0

10.0

60

3

4.0

5.0

10.0

60

4

5.0

5.0

10.0

60

5

4.0

3.0

10.0

60

6

4.0

4.0

10.0

60

7

4.0

5.0

10.0

60

准确记录试验开始及柱体底部浸出液出水时间,以此计算各组试验的渗透速度,在试验进行期间,每天取浸出贵液样品化验其中的金品位直至贵液品位不再继续上升后改用清水连续三天进行滴淋洗矿作业,洗矿结束后进行卸料并对尾矿进行取样分析,以此计算各组试验的实际浸出率。

3.2.4试验结果

表6                           柱浸试验结果

组别

渗透速度(m/h)

浸出率(%)

1

0.07

67.80

2

0.14

68.06

3

0.16

67.96

4

0.16

67.92

5

0.16

68.12

6

0.17

67.80

7

0.16

67.88

可以看出在添加水泥对矿石进行微制粒以后,矿石渗透性得到了极大改善,渗透速度能够提高一倍以上,并且通过试验过程中的观察发现,第一组试验中矿石表面出现了少量积水,而其他组别的矿石表面均未出现积水现象。从节约成本、提升经济效益的角度出发,选择第五组试验条件(水泥4.0Kg/t,石灰3.0Kg/t,矿石含水5.5%)进行下一步的极限滴淋强度测试试验。

3.2.5极限滴淋强度测定试验

确定添加水泥进行微制粒后矿石的极限滴淋强度,对实际生产有着很重要的指导意义。

本次试验依旧采用柱浸试验的方式进行,采用同一批矿石样品,各组矿石重量为60Kg,石灰添加量为3Kg/t,水泥添加量4Kg/t,分为四组进行,通过调节各组试验滴淋液的滴淋强度,观察矿石表面是否出现积水现象来确定进行微制粒后矿石可以达到的极限滴淋强度,具体结果如下:

表7                            极限滴淋强度测定结果

组别

滴淋强度(L/h*㎡)

是否出现积水

1

15

2

20

3

25

4

30

少量积水

可以看出在进行水泥微制粒加工后,试验室中矿石的极限滴淋强度可以达到25L/h*㎡以上,而考虑到实际生产中运矿车辆对矿堆的压实作用及其他因素,建议采用15-20L/h*㎡的滴淋强度进行生产。

3.3 添加水泥微制粒工业试验

一系列柱浸试验结果为工业试验提供了可靠的工艺参数,工业试验设计每个试验堆场面积为18×15米,堆高2米。堆场的底面用推土机碾压数次,底垫为一层彩条布和一层塑料薄膜及一层土工布,可有效防止渗漏。

3.3.1工业试验条件

矿石从筛分- 破碎- 制粒 - 筑堆采用的是机械化作业 ,无法准确计算矿量,在现场通过对每辆运矿车辆所载矿石分别进行地磅称重、取样然后汇总得出准确的入堆矿石总量、矿石品位以及矿石含水率等数据。

表8                             工业试验条件

组别

矿量

堆高

原矿品位

石灰用量

水泥用量

滴淋强度

试验时间

(t)

(m)

(g/t)

(Kg/t)

(Kg/t)

(L/h*㎡)

(d)

1

386.59

2.0

0.76

3.0

\

10--15

60

2

398.78

2.0

0.78

3.0

4.0

10--15

60

 

表9                        工业试验堆场矿石粒度构成

粒级(mm)

产率(%)

累积产率(%)

+10

2.20

2.20

-10+8

2.90

5.10

-8+6.3

4.60

9.70

-6.3+5.5

5.40

15.10

-5.5+3.2

10.40

25.50

-3.2+1.6

15.86

41.36

-1.6+0.6

24.68

66.04

-0.6+0.355

10.20

76.24

-0.355+0.15

6.43

82.67

-0.15+0.074

6.21

88.88

-0.074

11.12

100.00

合计

100.00

 

3.3.2工业试验过程

配制5/万的NaCN溶液进行滴淋试验,滴淋工作制度为连续性滴淋,浸出液经活性炭吸附后根据剩余氰根浓度补加药剂后返回矿堆再次进行滴淋作业,期间根据实际需要补加水量。滴淋强度控制在10-12L/(h*㎡),吸附设备由5个Φ 400mm×1.7m聚丙乙烯塑料圆柱形吸附塔串联而成 。

在吸附过程中采用连续取样法,分别对每天的浸出贵液和吸附后的贫液进行取样化验计算金的浸出率及吸附率并据此绘制理论浸出率变化曲线。试验进行至50天时,贵液品位已降至0.08mg/L,连续观察五天,浸出液品位不再变化后采用清水对矿堆进行洗堆,反复进行五天后在矿堆上按照2.5×2.5m的密度采用网格法对尾矿进行取样,以加权平均法计算出尾矿的最终品位,以此计算矿石的实际浸出率。

图-1                            工业试验堆场浸出率曲线

3.3.3工业试验结果

表10                            工业试验结果

组别

原矿品位(g/t)

尾渣品位(g/t)

浸出率(%)

1

0.76

0.25

67.11

2

0.78

0.25

67.95

在试验过程中,现场观察到在滴淋强度基本一致的情况下1#矿堆表面出现了明显的积水现象,而2#矿堆表面几乎没有出现积水,说明经过微制粒的矿石渗透性得到了极大的改善、浸出液可以均匀快速的流过矿堆。而且通过理论浸出率曲线可以看出添加了水泥进行过微制粒的2#矿堆浸出速度明显快于1#矿堆,能够达到加快浸出速度、缩短生产周期的目的。两组试验最终浸出率几乎相同,说明添加水泥进行微制粒对原矿石的浸出效果没有不利影响。

4 结语

新疆某金矿矿石经过多级破碎处理,减小入堆矿石粒度达到P(80)≤4.5mm时可以有效提高矿石的浸出率,但矿石中-200目含量增加到11%左右,严重影响了矿堆的渗透性。通过在上堆矿石的运输皮带上直接添加4Kg/t水泥、3Kg/t石灰并补加适量水分进行微制粒后可以有效的降低-200目的粉矿对矿石渗透性的影响,加快矿石的浸出速度,缩短生产周期。该工艺项目投资少、流程简单,采用的水泥市场易购、价格便宜,有利于降低生产成本,改善生产情况。

 

作者:金琪琳(新疆金川矿业有限公司)本文发表于《现代矿业》2018年第8期

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