石 磊，李 玺，王 艳*，雷 力，王恒峰
(1.四川西冶检测科技有限公司；
2.四川省冶金地质勘查院)
中国金矿种类繁多，分布广泛。金矿床工业类型主要有石英脉型、破碎带蚀变岩型、细脉浸染型、构造蚀变岩型、铁帽型、微细浸染型等[1]。随着黄金工业的快速发展，易处理金矿资源日渐枯竭，难处理金矿资源已成为行业生产的主要原料[2]。甘肃某金矿石金品位3.60 g/t，由于常规选矿指标低下，其选矿厂长期处于停产状态。本文通过不同选矿工艺流程对比试验研究，确定了处理该难选金矿石的较佳工艺。
1.1 化学成分
甘肃某金矿石中非金属矿物主要为石英，金属矿物主要为黄铁矿、白铁矿，微量闪锌矿、方铅矿、硒汞矿、碳质物，偶见自然金、黄铜矿、黝铜矿、硫锑铅矿、辉锑矿等。原矿化学成分分析结果见表1。从表1分析结果可以看出:该金矿石中金品位为3.60 g/t，金矿物形态多样;矿石中主要组分为SiO2，品位为83.43 %，有害元素C、As品位分别为0.41 %、0.087 %。
表1 原矿化学成分分析结果
1.2 金嵌布特征
矿石中金主要以自然金、银金矿形式存在，粒度多在纳米级别，主要载金矿物为石英、黄铁矿、白铁矿及碳质物，以超显微纳米单质包裹金、晶格金及粒间金形式存在，其中包裹金分布率为74.97 %。黄铁矿、白铁矿粒度多在0.05 mm以下，少见在0.05～0.45 mm。金嵌布状态分析结果见表2。
表2 金嵌布状态分析结果
工艺矿物学研究结果表明，该金矿石由于金的分布分散、嵌布粒度细、有害元素碳含量高等原因，采用常规工艺较难获得理想指标。目前，难处理金矿石研究与应用普遍采用的预处理方法主要有焙烧氧化法[3]、生物氧化法[4]和热压氧化法[5]。根据矿石性质，本文开展了浮选—尾矿氰化浸出工艺、原矿焙烧—氰化浸出工艺和生物氧化—氰化浸出工艺条件试验研究，并进行了各工艺对比，从而寻找较适宜处理难选金矿石的选矿工艺流程。由于该金矿石嵌布粒度极细，磨矿细度成为能否有效回收该金矿石的关键条件之一，因此本文重点对磨矿细度条件进行了试验。
2.1 浮选—尾矿氰化浸出工艺
常规的金选矿方法有重选、浮选、氰化及这些方法的联合[6]。根据该金矿石的性质，宜采用的选矿流程为浮选—尾矿氰化浸出工艺流程。
2.1.1 浮选磨矿细度
试验采用一次粗选、一次扫选工艺流程，在硫酸铜用量为100 g/t，丁基黄药+丁铵黑药用量为100 g/t+50 g/t的条件下进行，试验结果见图1。从图1可以看出:随着磨矿细度的增加，粗精矿金品位略有降低，金回收率有所提高，较佳的磨矿细度为-0.043 mm占85 %。
图1 浮选磨矿细度试验结果
2.1.2 全流程试验
在磨矿细度、药剂条件和尾矿浸出条件等试验基础上获得的较佳工艺条件下，进行了浮选—尾矿氰化浸出全流程试验。试验流程见图2，试验结果见表3。从表3可以看出：采用浮选工艺，硫回收率为85.96 %，金回收率为36.34 %，该结果与金嵌布状态分析结果中硫化矿物包裹金含量相吻合，说明采用浮选法虽然能较好地回收硫化矿物，但并不能有效回收金；
采用浮选—尾矿氰化浸出流程，金总回收率为68.79 %，仍有部分金未被回收，说明采用常规选矿工艺流程较难有效回收该金矿石中的金。
图2 浮选—尾矿氰化浸出全流程
表3 浮选—尾矿氰化浸出全流程试验结果
2.2 原矿焙烧—氰化浸出工艺
2.2.1 焙砂浸出磨矿细度
试验采用-10 mm样品进行焙烧，焙烧温度700 ℃，焙烧时间2 h，将获得的焙砂磨细后进行浸出试验，磨矿细度为变量，氰化钠用量2 000 g/t，浸出时间24 h，试验结果见图3。从图3可以看出：随着磨矿细度的增加，金浸出率逐渐提高，说明该金矿石中金主要以包裹金形式存在；
当磨矿细度足够时，金得以暴露，与氰化钠溶液接触，从而被有效浸出。
图3 焙砂浸出磨矿细度试验结果
2.2.2 浸渣再磨焙烧—氰化浸出探索试验
超细磨作为处理难选金矿石的重要方法之一，被越来越多的研究者所重视。为了研究磨矿细度对金浸出率的影响，本文对上述试验获得的浸渣进行了再磨焙烧—氰化浸出探索试验，磨矿细度为-0.020 mm占90 %，焙烧温度700 ℃，焙烧时间2 h，氰化钠用量2 000 g/t，浸出时间24 h，试验结果见表4。从表4可以看出：增加磨矿细度后，该金矿石中金浸出率可得到进一步提高，说明该金矿石虽然易于浸出，但嵌布粒度极细，这是制约该金矿开发利用的主要原因之一。
表4 浸渣再磨焙烧—氰化浸出探索试验结果
2.3 生物氧化—氰化浸出工艺
生物氧化工艺具有环境友好、反应条件温和等优点[7]，已受到越来越多研究者的青睐，本文分别进行了菌种对比、氧化时间、磨矿细度等试验。氰化浸出氰化钠用量2 000 g/t，浸出时间24 h。
2.3.1 菌种对比
试验分别采用嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(见图4-a))和以嗜温菌为主要浸矿菌种的混合菌(见图4-b))进行预氧化处理。其中，混合菌来自购买的优良菌种并经现场采集的酸性矿坑水富集培养驯化后获得的原著细菌。试验结果见表5。由表5结果表明，采用细菌氧化处理，金浸出率得到有效提高，但不同菌种对金浸出率的影响不明显。
图4 试验菌种
表5 菌种对比试验结果
2.3.2 氧化时间
细菌氧化时间通常为4～10 d，本文采用嗜酸性氧化亚铁硫杆菌进行了氧化时间试验，结果见图5。从图5可以看出：细菌氧化时间为4 d时，金浸出率为82.49 %，指标较好；
随着氧化时间的增加，金浸出率略有提高，氧化时间为6 d时，金浸出率为84.27 %；
当氧化时间超过6 d后，金浸出率变化不明显。因此，最佳的细菌氧化时间为6 d。由此也可以看出，由于该金矿石中载金矿物的嵌布粒度较细，较短的氧化时间即可获得较好效果。
图5 氧化时间试验结果
2.3.3 磨矿细度
在不同磨矿细度下进行了生物氧化磨矿细度试验，氧化时间为6 d时，试验结果见图6。从图6结果可知：随着磨矿细度的增加，矿物比表面积增大，硫化矿物可更好地与细菌接触从而更易被细菌氧化，使金更好地暴露出来，金粒暴露越完全，金浸出率就越高。根据金实际浸出效果与氰化洗涤条件等因素，综合分析后确定较佳的磨矿细度为-0.043 mm占95 %。
图6 生物氧化磨矿细度试验结果
2.4 3种工艺对比
3种工艺指标对比结果见表6。由表6可以看出：较适合该金矿石的选矿工艺流程为生物氧化—氰化浸出，该工艺流程金浸出率为85.46 %，浸出效果较好。
表6 3种工艺指标对比结果
1)甘肃某金矿石金品位为3.60 g/t，矿石中主要组分为SiO2，金属矿物主要为黄铁矿、白铁矿，粒度多在0.05 mm以下，少见在0.05～0.45 mm。此外，见少量碳质物存在。
2)各工艺磨矿细度结果表明：金矿物及载金矿物粒度极为细小，使得在选矿过程中，在磨矿细度极细的情况下，仍不能高度解离，大大制约了该金矿石的可选性，成为了该金矿石难选的主要原因之一。
3)通过3种选矿工艺流程试验对比可知，由于金的分布比较分散、嵌布粒度极细，且存在有害元素碳等问题，使得浮选—尾矿氰化浸出工艺较难获得理想指标，该工艺流程不适用于处理该金矿石；
原矿焙烧—氰化浸出工艺虽然能获得较佳指标，但由于成本高、环境污染大等问题，也不利于该金矿石的开发利用；
生物氧化—氰化浸出工艺金浸出率为85.46 %，指标较好，且生物氧化具有投资少、能耗低、工艺简单、无污染等优点。因此，较适合该金矿石的选矿工艺流程为生物氧化—氰化浸出工艺。