金银矿选矿（一）

    一、脉金矿的选矿
    国内开发的脉金矿石类型繁多,主要可归纳为:含金石英脉或含金黄铁矿石英脉型；含金钠铁矿蚀变花岗岩型；含金鑫金属硫化矿石英脉型，含金氧化矿石英脉型和含金钨砷矿石英脉型五类。根据各类型矿石的特点，采用重选、混选、浮选、氰化、硫脲、炭浆和树脂吸附等方法中的一种或多种综合性的工艺进行选别，有时还辅经水冶、热处理法等。
    （一）重选法选金
    重选是选金最古老、最遍的方法之一。在砂金矿中，金通常是呈单体自然金形态存在,密度一般大于16吨/米³，与脉石密度差大，因此重选是选别砂金矿最主要、最有效、最经济的方法。但在脉金选厂,重选则很少单独使用，多干什么为联合提金流程的一部分,一螌在磨矿与分级回路中,采用跳汰机或螺旋溜槽与摇床配合,提前回收已解离的粗粒单体金,以利于其后的浮选或氰化作业，并可或得合格的金精矿。这种方法在小型金矿和地方群采矿山用得较普遍，如内蒙的金厂沟梁、大水清等金矿。
    重选选金的主要设备是各种形式的溜槽、跳汰机和摇床。除常规重选设备外，根据我国金矿的生产特点,在消化、吸收国外先进设备基础上,我国研制了皮带溜、罗斯溜槽、圆形跳汰机、砂金离心洗选机组等新型重选设备,在黄金生产中已取得良好效果。如山东沂南金矿金场选厂在磨矿分级回路设置软覆面（毛毯）溜槽,金的回收率可达70%。软覆面溜槽还用来处理浮选或混汞尾矿、以提高金的回收率。
    （二）混汞法提金
    混汞法按其生产方式可分为内混汞和外混汞。在砂金砂山普通用混汞法分离金矿与重砂矿物；而在脉金矿山，混汞通常作为联合流程的一部分与浮选、重选、氰化等配合，主要用来捕收粗粒单体金。
    内混汞是在混汞筒或磨矿机内进行，可以较好控制汞的污染。
    外混汞的主要设备是混汞板，它由支架、床面、汞板三部分组成。汞板材料有紫铜板、镀银铜板、纯银板等，以镀银铜板的混汞效果最好。为了镀银和生产上更换方便,常将电解铜板裁成宽400~600毫米,长800~1200毫米的小块,镀银后，按支架的倾斜方向一块块铺设在床面上。
    汞板面积的确定与处理矿石量、矿石性质和混汞作业在选金流程中的作用有关。通常，在汞板面上矿浆流深度为5~8毫米,流速0.5~0.7米/秒的条件下,处理1吨矿石所需的汞板面积为0.05~0.5米²/吨•日。若混汞只为捕收大颗粒游离金,其尾矿尚需浮选、重选或氰化时，汞板定额可定为0.1~0.2米2/吨•日。各种条件下的汞板定额列于表1。

    混汞作业条件：给矿浓度10~25%，给矿粒度3~0.4毫米，矿浆矿速0.5~0.7米/秒。汞清耗量为3~8克/吨。
    汞毒防护：汞能以液体、盐类和蒸气的形态皮肤、粘膜或呼吸道浸入人体。游积于肾、肝、脑、肺、骨骼等器官中使人中毒。尤其是汞蒸气对人的危害最大,可以引起急性或慢性中毒。我国规定空气中汞含量不允许超过0.01~0.02毫克/米³，工业废水中汞及其化合物的最高容许浓度为0.05毫克/升。[next]
    为了保护环境不爱污染,保护工人的身体健康,混汞应限制使用。国外有些国家已禁止使用混汞，我国只是个别金矿和一些地方小型矿山还在使用混汞。对于设有混汞作业的选厂,必须做好汞毒的防护:(1)制定严格的混汞操作制度。装汞器皿要密闭，严防汞蒸发逸出；进行混汞操作时必须身着防护用品，避免汞与皮肤直接接触；在有汞的房间内不存放食品、吃东西、吸烟。(2)混汞车间和炼金室要加强通风，汞膏洗涤等作业应在具有抽风装置的密闭操作橱内进行。(3)凡具有带汞作业的厂房地面应选择不吸汞的材料砌筑，地面做成1~3%的坡度，墙与地面应保持光滑,定期用肥皂水或高锰酸钾溶液(1：1000)洗刷。(4)操作橱下、室外的污水井内都应有集汞装置,尽量不使汞流失。(5)带汞操作的车间庆定期用二氧化锰吸收法净化，该法对空氧中的汞蒸气的吸收率可达99%。
    （三）浮洗法选金
    浮选是黄金选矿厂处理脉金矿石应用最广的方法之一。在大多数情况下,浮选法用于处理可浮性很高的硫化矿物含金矿石,效果最显著。因为通过浮选不仅可以把金最大限度地富集到硫化矿物精矿中,而且可废弃尾矿,选矿成本低。浮选法还用来处理多金属含金矿石,例如金-铜、金-铅、金-锑、金-铜-铅-锌-硫等矿石。对于这类矿石,采用浮选法处理能够有效地分别选出各种含金硫化物精矿,有利于实现对矿物资源的综合回收。此外，对于不能直接用混汞法或氰化法处理的所谓“难溶矿石”,也需要采用包括浮在内的联合流程进行处理。当然浮选法也存在局限性；对粗粒嵌布、金粒度大于0.2毫米的矿石,对不含硫化物的石英质含金矿石，调浆后很难获得稳定的浮选泡沫，采用浮选法就有困难。
    近年来，金矿石的浮选工艺有很大进展,主要表现在工艺流程的革新、研制新药剂、改进设计等方面。采用阶段磨矿、阶段选别流程是目前浮选选金的发展趋势，国外多数选金厂采用二段甚至三段,我国遂昌金矿、湘西金矿采用两段磨矿、两段选别流程、金的回收率提高2~6%；改变药剂制度，采用多种药剂混合添加,也可改善选金效果遂昌金矿和金厂峪金矿用丁胺黑药与黄药混合添加，金的回收率提高2~5%。
    由于浮选法只能将金最大限度地富集到各种硫化矿物精矿中,不能最终获得成品金，因此采用单一浮选流程的选金厂为数不多,一般是将浮选作为联合流程的一个过程采用。目前我国采用单一浮选流程的选金厂有遂昌、岫岩等金矿，以及一些地方群采小金矿。
    （四）、氰化法提金
    氰化法自1887年应用于矿山提取金银以来,已有近百年的历史,工艺比较成熟。由于其回收率高，对矿石适应性强,能就地产金，所以至今仍是黄金生产的主要方法之一。
    氰化法可分为搅拌氰化和渗滤氰化。搅拌氰化用以处理重选、混汞后的尾矿和浮选的含金精矿,或用于全泥氰化；而渗滤氰化用于处理浮选尾矿和低品位含金矿石的堆浸等。
    常规氰化法是一种很成塾的工艺，它包括浸出原料的制备；搅拌氰化浸出；逆流选涤固液分离；浸出液净化和脱氧；锌粉置换和酸洗；熔炼铸锭等主要作业。其原则工艺流程见图1。

图1  常规氰化法原则工艺流程图[next]

    1．浸出原料制备：通常是将采出矿石经破碎、磨矿(或选矿),制备成适合氰化浸出的矿浆。磨矿细度视自然金的嵌布特性而定。对含金石英脉矿石，一般磨至60~70%-200目；而对硫化矿物含金矿石，多采用浮选富集，精矿再磨至90~95%-325目；对含砷或磁黄铁矿高的矿石，则采取浮选精矿焙烧脱硫脱砷后,焙砂进行氰化；此外尚有含碳高而干扰氰化浸出的矿石，需进行加氯氧化后进行浸出等。
    2. 搅拌氰化浸出：在矿浆浓度35~50%，pH值10~10.5，氰化物浓度0.03~0.06%的条件下，充分搅拌浸出24小时以上。使95%以上的金被溶解为金氰络合物。其反应式为

4Au+8NaCN+O₂+2H₂O→4NaAu（CN）₂+4NaOH

    搅拌浸出槽有机械搅拌式和空气搅拌式两种。我国的黄金氰化厂过去采用浮选调浆用的搅拌槽作浸出槽,品种规格少,功耗高,现在已逐渐被淘汰。随着黄金生产的迅速发展，在消化、吸收国外先进设备的基础上,已研制了几种大型新式节能型浸出槽，如ф3000×8500毫米空气搅拌浸出槽，ф3000×5000轴流式机械搅拌浸出槽等，尤其是双叶轮中空轴进气机式搅拌浸出槽，容积大，功耗低，中空轴进气，使空气通过叶轮能更好地分散到矿浆中,可提高浸出效果，并可降低供风系统的压力和风量,从而又减少了空压机的安装功率。因此，它是目前国内外公认的比较先进的浸出槽。北京有色冶金设计研究总院设计的双虽轮、中空轴进气机械搅拌浸出槽系列产品的规格和技术性能列于表2。

    式中  V—所需浸出槽的总容积，m³;
          Q—日处理矿量，t/d;
          t—所需浸出时间，hr;
          δ_t—矿石密度，g/cm³或t/m³;
          R—浸出矿浆液固比；
          K—浸出槽容积利用系数：浮选金精矿氰化K=0.8～0.88；合泥氰化K=0.9～0.95。
    根据计算出来的总容积选择浸出槽，然后计算浸出槽的台数。应当指出，一般氰化浸出为4～8段，因此浸出槽台数不应少于4台。[next]
    浸出槽按其槽容积的充气量定额m空气搅拌槽为0.013～0.025米³/米³•分；机械搅拌槽为0.002米³/米³•分。
     3. 逆流选涤固液分离：为使氰化浸出液与浸渣得到充分分离，一般采用多台单层或多层浓缩机组成多级逆流洗涤；采用过滤机进行多级过滤工洗涤；采用多台浓缩机和过滤机组成联合洗涤。后者国外比较常见,而国内则主要是采用单层或多层浓缩机进行多段逆流洗涤。
    三层浓缩机能够连续操作，工作可靠，管理方便,动力消耗省,可减少占地面积,因而得到广泛应用。三层浓缩机的计算与一般选矿厂使用的单层浓缩机相同。三层浓缩机由于结构上的原因,只有中心传动式一种。目前生产上使用的三层浓缩机的技术规格列于表3。

    多级逆流洗涤流程的计算:假定各级洗涤作业的排矿量与给矿量相等；洗水和各级洗涤的溢流所含固体忽略不计；在洗涤作业中没有浸出作用，液体金不发生沉淀。根据逆流洗涤流程的液体量平衡，液体含金量平衡原理,可推导出各级逆流洗涤效率的公式：

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    式中  E₁、E₂、E₃、E₄、E5——各级洗涤效率，%;
          F—洗涤水与给矿量之比（洗水比）；
          R—各级浓缩机排矿的液固比；
          L—浸出后矿浆的液固比；
         
             a_洗——洗水含金品位;；a₁——第一级浓缩机中液体含金品位。
    实例：已知氰化原矿含金52克/吨，浸出率96.15%，浸出浓度33.33%，洗涤浓缩机排矿浓度50%，稀释到20%再进入下级浓缩机，新水不含金。
    根据已知条件，L=2，R=1，K=0，F=3，用上列方式计算的各级洗涤效率、贵液品位，排液品位结果列于表4。

    4. 浸出液的净化和脱氧：从洗涤作业得到的浸出液（贵液），通常含有70～80PPm甚至更高的固体悬浮物。为了给锌粉置换作业准备条件,必须使贵液中的悬浮物含量降到5～7ppm。含氧量降到1ppm以下，因此要对贵液进行净化和脱氧。
    目前生产上使用的贵液净化设备有板框式真空过滤器和管式过滤器，脱氧用真空脱氧塔来实现。
    板框式真空过滤器：它是一个长方形槽，内装若干片过滤板框，板框一端与槽外真空汇流管相接，板框外套滤布袋。生产时要在滤布外涂上1～2毫米厚的硅藻土做助滤剂，当贵液给入槽内时，液体通过滤布被吸到脱氧作业，固体悬浮物则留在滤布表面，达到净化目的。当滤片上阻力增大，流量减少到不能维持正常生产时，就要用高压水冲洗滤布,或用稀盐酸（5%）洗掉滤布上的结垢。
    根据某些氰化厂的生产实践资料,板框式真空过滤器的生产定额为2.7米³/米³•日板框式真空过滤器结构简单,制作方便,净化效果好，但滤饼清理不便,每周都要逐片取出用水冲洗,工人劳动强度大。在新设计的氰化厂较少使用。
    管式过滤器：它是目前生产中用得最广泛和较好的贵液净化设备，主要由下锥圆桶形过滤罐体和36根过滤管组成(见图2)。多孔的过滤管外套滤布袋，过滤时，溶液由罐体下部侧面进液管压力给入，通过滤布进入滤管,滤渣留在滤布上,净液由滤管上部经聚流管排出，从而达到溶液净化的目的。卸渣时,以压缩空气从聚流管的排液口向滤管内反吹,使滤饼从滤布上卸下并从锥底的排渣口排出。
    目前生产上使用的管式过滤器只有20米一种规格。

    图2  管式过滤器
    1—罐体；2—过滤器；3—聚流管；4—连接支管；5—支架[next]

    脱氧塔：它是一底锥圆柱形塔体，塔内上部装有溶液喷淋器，中部为塑料点填料层，填料堆由塔下部的筛板支承,筛板下方是脱氧液储存室，并设有液面控制装置(见图3)。脱氧塔内的溶液是由真空吸入塔的顶部,由喷淋器淋洒到填料层上,在真空作用下,液体内溶解的气体被脱出,达到脱氧目的。脱氧液由锥底的排液口由泵吸出并压入置换作业。

    图3  脱氧塔
1—淋液器；2—外壳；3—点波填料；4—进液管；5—液位调节系统；
6—蝶阀；7—真空管；8—真空表；9—液位指示器；10—入孔口

    生产中脱氧塔真空度一般为9.06～9.6×10⁴帕，脱氧率可达95%以上,脱氧液含氧量在0.5克/米³以下。目前氰化厂使用的脱氧塔有ф1000×3000；ф1200×3600；ф1500×3600；ф1800×4000毫米等几种规格。脱氧塔的配套真空设备一般选用水喷射泵。
    5. 锌粉置换和酸洗：用锌粉置换溶液中的金氰络合物使金沉淀析出。为了使锌粉获得更有效的置换反应，在溶液中应保持0.005%左右的铅盐和0.05%左右的氰化物浓度。
    锌粉置换的主要设备是板框式压滤机。生产时,要将压滤机的滤框和滤板的压紧面清洗干净、涂上黄油、套以双层滤布,压紧后，先在滤布上挂上一层2～3毫米的硅藻土作助滤剂，然后再挂上一定量的锌粉，最后才压力给入加有锌粉的贵液，当贵液通过滤布上的锌粉层即完成置换反应。压滤机每半月或一月卸一次滤饼(即金泥)。金泥含水30～40%。
    金泥中含有大量的残锌和其他溅金属，采用酸洗除去，以得到高品位的金泥。
    6. 熔炼铸锭：金泥与熔剂一般按1：0.8～1的配比,即硼砂30～40%,硝石25%,石英砂15～20%，萤石5～10%,其他为苏打、氧化锰等。在1000～1100℃的炉温进行3小时左右的熔炼除渣，可获得含金银为85%以上的金锭(合质金)。
    我国黄金氰化厂始建于60年代,20多年来在工艺流程的改进和新设备的研制方面均有较大进展。金厂峪、招远金矿采用两浸、两洗工艺，提高了金的回收率；采用ф6～15米三层洗涤浓缩机作多级逆流洗涤，节省投资和占地面积；改锌丝置换为锌粉置换，用管式过滤器净化贵液,提高了产品质量；在含氰污水处理上用硷氯法和酸化法代替过去的漂白汾法,大大节省了污水处理费用以及合质金的进一步电解实现金银分离等等。
    目前我国的氰化主要是处理与硫化物共生关系密切的石英脉含金矿石、石英-黄铁矿石、石英-黄铜矿-黄铁矿石，这类矿石经浮选将金富集到硫化矿物精矿中后,再用氰化法处理。如金厂峪、玲珑、新城、焦家、五龙等金矿属于这种类型。
    全泥氰化主要用来处理低硫化物含金的氧化矿石英脉矿石吸含泥高的矿石,如赤卫沟、团结沟、海沟、柴胡栏子、达茂旗金矿等。