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  • CN 62-1112/TF 
  • ISSN 1005-2518 
  • 创刊于1988年
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黄金科学技术, 2018, 26(5): 622-628 doi: 10.11872/j.issn.1005-2518.2018.05.622

青海省独立型岩金矿选冶技术现状和研究进展

明平田,1,2, 蒋光山3

1 青海省第六地质矿产勘查院,青海 格尔木 816000

2 青海省金矿资源开发工程技术研究中心,青海 都兰 816100

3 青海省生产力促进中心有限公司,青海 西宁 810000

Present Situation and Research Progress of Independent Rock Gold Mine in Qinghai Province

MING Pingtian,1,2, JIANG Guangshan3

1 Qinghai 6th Institute of Geology and Mineral Exploration,Golmud 816000,Qinghai,China

2 Qinghai Engineering Research Center for Gold Mineral Resource Development,Dulan 816100,Qinghai,China

3 Qinghai Productivity Promotion Center Co.,Ltd.,Xining 810000,Qinghai,China

收稿日期: 2018-05-31   修回日期: 2018-09-11  

基金资助: 青海省创新平台建设项目“青海省金矿资源开发工程技术研究中心.  2016-GX-G02
青海省海西州科技支撑计划项目“红旗沟—深水潭蚀变岩型难选金矿闪速浮选工艺可行性研究.  2017-103

Received: 2018-05-31   Revised: 2018-09-11  

作者简介 About authors

明平田(1977-),男,陕西山阳人,高级工程师,从事金矿选冶研究和生产技术管理工作 , E-mail:ptming4500@sina.com

摘要

青海省地域辽阔,矿产资源丰富。近10年来,金矿地质找矿取得重大突破,在东昆仑等区域发现青海省的“金腰带”,促进了青海省黄金产业的发展。为了进一步实现青海省金矿资源的高效、综合开发利用,对青海省黄金行业矿产资源信息和各黄金生产企业状况进行了收集、整理,并查阅了大量文献资料,对青海省岩金矿产资源的分布、特点、金资源量、已开发的岩金矿石类型、选冶工艺、生产指标和研发平台等有了系统了解。重点介绍了青海省难处理金矿浮选、浮选尾矿环保提金、金精矿生物预氧化和中温中压预氧化的最新研究成果。指出了青海省岩金矿开发研究和产业发展的方向,即加强工艺矿物学研究、选矿厂流程考察诊断和绿色矿山建设,从而实现矿产资源的综合、高效、循环、节约利用以及矿业开发与生态文明建设协调发展。

关键词: 金矿资源 ; 选冶工艺 ; 浮选 ; 环保提金 ; 中温中压预氧化 ; 青海省

Abstract

Qinghai Province has a vast territory and rich mineral resources.Great breakthroughs have been made in gold mine geological prospecting over the last decade.The “gold belt” of Qinghai Province has been found in east Kunlun and other areas,which has promoted the development of the gold industry in Qinghai Province.In order to further implement the comprehensive,efficient,circular and economical utilization of mineral resources in Qinghai Province,collected and sorted out information of the gold industry mineral resources and the production status of major gold enterprises,also consulted a large number of literature materials,so that understand the distribution,characteristics,amount of gold resources,types of developed rock gold mines, flotation-metallurgical process,production index and research and development platform of rock gold mineral resources in Qinghai Province.This paper mainly introduce the latest research results of the refractory gold mines flotation,flotation tailings environmental gold extraction,biological pre-oxidation and medium temperature medium voltage pre-oxidation of gold concentrate in Qinghai Province.At the same time,the direction of the development of research and industry development was proposed,that is strengthen the study of technological mineralogy,the process investigation and diagnosis of concentration plant,the construction of green mines and so achieve comprehensive,efficient,circular and economical utilization of mineral resources,as well as coordinated development of mining development and ecological civilization.

Keywords: gold mineral resources ; flotation-metallurgical process ; flotation ; environmentally leaching gold ; medium temperature and pressure pre-oxidation ; Qinghai Province

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本文引用格式

明平田, 蒋光山. 青海省独立型岩金矿选冶技术现状和研究进展. 黄金科学技术[J], 2018, 26(5): 622-628 doi:10.11872/j.issn.1005-2518.2018.05.622

MING Pingtian, JIANG Guangshan. Present Situation and Research Progress of Independent Rock Gold Mine in Qinghai Province. Gold Science and Technology[J], 2018, 26(5): 622-628 doi:10.11872/j.issn.1005-2518.2018.05.622

青海省位于我国西部地区,青藏高原东北部,东西长约1 200 km,南北宽800 km,面积71.10 km2。青海省地处欧亚板块与印度板块的衔接部位,区内地质构造复杂,成矿地质作用多样,盐湖资源储量丰富,石油、天然气、钾盐、石棉和有色金属储量在全国占有重要地位。截至目前,共发现各类矿产资源134种,查明有资源储量的矿产种类109种,其中11种矿产储量居全国第一位,7种矿产储量位于全国第2位,25种矿产储量排在全国前3位,58种矿产储量居全国前10位。从矿床规模来看,青海省分布有大型矿床134个,中型矿床165个,小型矿床396个,各类矿产资源保有储量潜在经济价值17万亿元[1]。从“十一五”开始,青海省国土资源部门和地质勘查单位集中优势力量和资金,利用物化探等多种方法,采取整装勘查等措施,不断加强地质找矿力度,相继在东昆仑等区域发现了大场、五龙沟、沟里和瓦勒根金矿,找到一条青海省的“金腰带”,使青海东昆仑地区成为我国著名的金矿成矿带,改写了青海省无大型金矿的历史[2]。随着已探明金矿资源量的增加,青海省金矿资源的开发进入了快速发展阶段,截至“十二五”末,规模较大的岩金矿山有6家,矿石处理能力达到9 400 t/d,产值大于20亿元。根据青海省岩金矿资源特点和现有的选冶工艺,并结合青海省金矿资源开发工程技术研究中心开展的工作,重点讨论青海省独立型岩金资源开发的选冶技术现状、研究进展和产业发展方向。

1 岩金矿产资源

青海省岩金矿产资源分布广泛,主要分布在北祁连金成矿带、拉脊山金成矿带、柴北缘金成矿带、柴南缘金成矿带、东昆仑南坡金矿带、共和—同德金成矿区和北巴颜克拉成矿带[3]。截至目前,已发现金矿点354处。

1.1 岩金资源特点

青海省岩金矿根据其赋存产出形式及成因大体上可划分为独立型和共(伴)生型两大类。独立型金矿床主要位于东昆仑、柴北缘、北祁连和拉脊山等成矿带(区),具有成矿物质多来源、多成因和多阶段的特点[3]。金与黄铁矿、毒砂等硫化矿物关系密切,大多以包裹体形式存在,很多矿床含有机碳、锑和砷等有害成分,大多数矿床金的嵌布粒度微细。已开发的独立型金矿床除松树南沟金矿易浸出之外,其余矿区均呈现出不同程度的难选冶特征;共(伴)生型金矿床中金与有色金属有密切的共生、伴生关系,如锡铁山铅锌矿、德尔尼铜矿、塞什塘铜矿、铜峪沟铜矿、什多龙铅锌矿和红沟铜矿等矿床[2,3,4],选矿采用浮选工艺,在回收有色金属的同时回收共(伴)生金。

1.2 独立型岩金资源量

20世纪90年代以来,随着金矿地质勘查工作的深入、科研手段的丰富和找矿经验的积累,青海省相继发现了滩涧山、青龙滩、五龙沟、红柳沟、开荒北、赛坝沟、松树南沟、满丈岗、扎多、多卡、吉卡、大场、沟里和瓦勒根等一大批金矿产地。尤其是滩涧山、大场、五龙沟、沟里和瓦勒根等重点金矿区已探明岩金资源量481 t,远景金资源量可达700 t,有望成为国家级黄金生产基地[2,3,4]。除了大场金矿田和瓦勒根金矿床尚未开发外,其余地区的岩金矿均已开发利用。

2 独立型岩金矿产资源开发利用现状

2.1 选冶工艺和技术指标

青海省已开发的独立型岩金矿产地主要位于都兰黄金产业园区、大柴旦行委和门源县。矿石选别以浮选法为主。破碎工艺为两段一闭路(常规碎磨流程)和一段开路流程(SABC流程),破碎设备主要为美卓破碎机,磨矿分级主要采用两段两闭路磨矿,磨机以半自磨机和溢流型球磨机为主,分级设备为直线振动筛(半自磨机筛分)、螺旋分级机和旋流器。浮选工艺既有常规浮选流程,也有闪速浮选与常规浮选联合流程。金精矿预处理以焙烧氧化法为主。

针对青海岩金矿资源难处理特性,各矿山加强了选冶工艺科技攻关,不断优化和改造工艺,有效提高了难处理金矿资源的回收率。已开发的岩金矿床选冶工艺和回收率如表1所示。

表1   青海省独立型岩金矿产资源选冶生产指标

Table 1  Flotation and metallurgy indexes of independent rock gold mineral resources in Qinghai Province

行政

区域

成矿带(区)矿床名称矿石类型

矿石处理

难易程度

选冶工艺

回收率

/%

国土资源部要求的选(冶)回收率/%
都兰县柴南缘黄龙沟、水闸东沟、淡水沟、岩金沟高砷高碳低硫微细粒—超微细粒蚀变岩型金矿石[5]极难处理

浮选

浮选尾矿环保提金

81.5

50±1.5

(70)
都兰县东昆仑南坡果洛龙洼

微细粒石英脉硫化物金

矿石[6]

难处理

浮选

金精矿一段焙烧+氰化浸出

91.3

92.0

(70)
大柴旦柴北缘青龙山、金龙沟高砷高碳高硫微细粒蚀变岩型金矿石难处理

浮选

金精矿两段焙烧+氰化浸出

浮选尾矿氰化浸出

87.0

91.7

48.0

(70)
门源县北祁连松树南沟微细粒蚀变岩花岗闪长斑岩、细碧岩型金矿石[7]易处理氰化浸出91.3[8]85(80)

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由表1可知,青海省已经开发的岩金矿石绝大部分属于难处理金矿;除了柴南缘五龙沟金矿田尚未实现就地产金外(青海省暂无法处理该精矿,金精矿销售至甘肃、新疆、河南和山东等地冶炼厂),其余矿山均实现了就地产金;选(冶)指标均超过了国土资源部《关于金矿资源合理开发利用“三率”指标要求(试行)公告》(〔2012〕第29号)中的选(冶)回收率。

2.2 研发平台

为了进一步提高青海省金矿资源的开发利用水平和成果转化能力,2015年11月,都兰金辉矿业有限公司向青海省科技厅申报了青海省金矿资源开发工程技术研究中心创新平台。2016年8月,青海省科学技术厅、青海省发展和改革委员会、青海省经济和信息化委员会及青海省财政厅关于组建青海省太阳能塔式热发电工程技术研究中心等7家省级工程技术研究中心的批复,其中,青海省金矿资源开发工程技术研究中心的依托单位为都兰金辉矿业有限公司。该中心建有地质采矿研究室、选冶实验室、测试中心(CMA资质)和选冶中试厂。其研发方向如下:(1)金矿床成矿规律及地质勘查新靶区研究;(2)勘查开发一体化研究;(3)工艺矿物学研究;(4)选冶试验(小试、中试);(5)绿色矿山建设研究,主要内容为依法办矿、规范管理、资源综合利用、技术创新、节能减排、环境保护、土地复垦、企地和谐和企业文化等方面;(6)智能化矿山建设研究,主要包括矿山机械化、自动化、信息化和数字化等方面;(7)高效、节能采矿方法研究;(8)高效、清洁化选冶新技术、新工艺研究;(9)对有应用前景的科研成果进行系统化、配套化和工程化研发,提高成果转化能力,进一步促进生产力的发展,提高企业的经济效益、社会效益和生态效益;(10)开展国际、国内合作与学术交流,促进行业的科技进步;(11)为行业提供人才培训等。

3 选冶工艺研究进展及方向

近年来,青海省金矿资源开发工程技术研究中心强化原始创新、集成创新和技术引进消化吸收再创新,与国内外科研院所和企业合作,进行了大量的选冶试验和技术开发,取得了一些新的研究成果。

3.1 浮选

浮选是难处理金矿资源回收的有效方法之一,利用浮选富集金及其载体矿物,然后对金精矿进行预氧化处理,使矿石中的包裹金单体裸露,为后续浸出创造条件。但如何提高难选金矿石金的浮选回收率是提高难处理金矿资源利用率的关键。

青海某金矿矿石性质为微细粒蚀变岩型金矿,属于高砷、高碳和低硫矿石。金的嵌布粒度极其微细,98.45%的金粒度小于40 μm,难选金(粒度小于10 μm)含量占38.77%。金的赋存状态复杂,以包裹金为主。矿石中可解离的游离金占原矿中金总量的34.21%,当矿石磨至38 μm以下时,仍有65.78%的金包裹在毒砂/斜方砷铁矿、黄铁矿/闪锌矿、磁黄铁矿和脉石矿物中,部分金矿物(方锑金矿和黑铋金矿)以双层包裹的形态存在。泥质矿物含量达37%,在磨矿过程中易泥化。矿石性质属于典型的难浮选金矿石。该选矿厂入选金品位较低(约2.40×10-6),生产的金精矿品位为27×10-6,回收率为81.5%。委托单位提出:在选矿厂现有指标的基础上,进一步提高精矿品位和回收率,从而提高金精矿计价系数和企业的经济效益。为了提高该金矿的浮选指标,青海省金矿资源开发工程技术研究中心与芬兰OUTOTEC公司合作,开展了旋流器底流闪速浮选试验研究,以回收旋流器底流已单体解离的目的矿物,降低其在磨矿回路中的循环,解决已单体解离矿物的过粉碎问题,从而提高金的回收率[9]。中心在旋流器底流闪速浮选试验的基础上,在实验室模拟选矿厂生产流程,进行了工艺优化试验研究,最终确定闪速浮选和分支浮选联合工艺流程(图1)。在原矿品位为2.60×10-6的情况下,相比一粗二扫二精常规浮选试验流程,金精矿品位提高了6.69×10-6,金回收率提高了3.11%,试验达到了预期目标。

图1

图1   某金矿选矿工艺流程

Fig.1   Fltation and metallurgy process flow of a gold mine


3.2 浮选尾矿环保提金

青海省某金矿选矿厂早期处理的是混合矿石,由于氧化矿的可浮性较差,浮选尾矿金品位较高(约0.70×10-6)。该尾矿细度(-74 μm含量)为68%~70%,金以微细粒自然金为主,自然金主要以连生体和包裹体存在,扫描电镜下发现金包裹在毒砂、斜方砷铁矿、石英和长石等矿物中。该金矿委托青海省金矿资源开发工程技术研究中心对其进行环保提金试验研究。通过试验,确定了浮选尾矿采用CaO预处理3 h、绿金环保提金剂浸出16 h的工艺,获得金的浸出率为60.27%。该成果应用于工业生产,金的浸出率为50%~54%[9,10,11]

3.3 金精矿预氧化—氰化浸出

青海某金矿选矿厂生产的浮选金精矿,金主要富集在-74~+5 μm之间,绝大多数金被毒砂包裹,少数赋存在黄铁矿和磁黄铁矿中。金矿物除自然金之外,还含有少量的黑铋金矿、方锑金矿和锑铂矿。金精矿中砷含量为3.59%,硫含量为17.18%,碳含量为4.11%,有机碳含量为0.27%,金品位为28.95×10-6。该金精矿直接浸出,金的浸出率为40%,该矿石属于典型的难处理金矿。

目前,国内外工业上应用的难处理金精矿预处理方法主要有焙烧氧化法、细菌氧化法和热压氧化法等工艺。细菌氧化法和热压氧化法在氧化矿石中的硫化矿物时,将硫氧化成硫酸,砷氧化成砷酸,通过添加生石灰和石灰,最终生成硫酸盐和砷酸盐沉淀,不产生SO2和As2O3等有害气体,对环境友好,越来越受到人们的重视,并成为黄金行业研究的热点[12,13,14,15]。中心联合国内外科研单位对该金精矿进行了生物预氧化—氰化浸出实验室连续性试验和实验室中温中压预氧化—氰化试验,均取得了较好的试验指标。

(1)实验室细菌预氧化—氰化浸出连续性试验。中心与南非BIOMIN公司合作,从南非引进成套试验设备和菌种,在该矿区进行了接种体活化、适应性培养、半连续试验、连续性试验、细菌氧化矿浆逆流洗涤试验、液体中和试验、细菌氧化产品氰化浸出试验和中和固体的毒性浸出等试验,确定了难处理金精矿细菌氧化—氰化浸出的工艺条件、作业参数和药剂用量等。试验结果表明:该金精矿适合细菌预氧化工艺,当金精矿浓度为20%,氧化时间为5 d,硫氧化率大于80%时,金的浸出率达到96.3%。中心正在开展金精矿生物预氧化—硫脲提金试验,进一步优化细菌预氧化工艺,为该矿山高效环保清洁化提金工艺提供技术支持。

(2)中温中压预氧化—氰化浸出试验。中心与中国科学院过程工程研究所合作,对该难处理金精矿进行了中温中压预氧化—氰化浸出试验研究。主要开展了矿石粒度、液固比、搅拌速度、温度、反应氧压、pH值、反应时间和添加剂等条件参数的试验,最终确定该金精矿采用中温中压预氧化—三段氰化浸出工艺流程。试验结果表明:硫的氧化率大于99%,砷的氧化率大于95%,金的浸出率达到99.7%。

3.4产业研究和发展方向

青海省既是“世界屋脊”、“江河源头”和“中华水塔”,又是资源大省,其矿产资源在国民经济中占有重要地位。随着国家对环保要求的日趋严格,研发高效清洁化选冶工艺对青海省生态文明建设具有深远意义[16,17]。青海省金矿资源开发研究和发展方向如下:

(1)加强工艺矿物学研究,为高效利用资源和工艺技术路线的选择奠定基础。

(2)新上项目工艺选择要环保,做到清洁化生产,以免影响自然环境。

(3)加强选矿厂流程考察及诊断,分析工艺存在的问题,持续进行技术改造和工艺优化,进一步提高金资源利用率。同时,加大矿山地质环境的恢复治理力度,保护好环境。

(4)加大绿色矿山建设力度,探索和研究青海高原生态脆弱区绿色矿山建设的可行方案,逐步实现开采方式科学化、资源利用高效化、企业管理规范化、生产工艺环保化、矿山环境保护生态化和内外关系和谐化的终极目标。

4 结论

(1)青海省岩金矿主要为难处理金矿,各黄金生产企业通过科技攻关,不断优化工艺,淘汰落后产能,有效提高了难处理金矿资源的回收率,选(冶)指标均超过了国土资源部关于金矿资源合理开发利用“三率”指标要求。

(2)成立了青海省金矿资源开发工程技术研究中心,进一步促进了青海省金矿资源绿色开发、高效利用和节能降耗等科技创新。

(3)实现了微细粒浮选尾矿环保提金工艺,金的浸出率为50%~54%,提高了金资源的利用率。

(4)与相关单位合作开展了难处理金精矿湿法冶金,包括细菌预氧化—氰化浸出实验室连续性试验和中温中压预氧化—氰化浸出试验研究,取得了较好的试验指标,为延伸产业链、实现就地产金提供了技术支持。

众所周知,矿产资源是不可再生资源,尤其黄金是国家战略性资源,对维护国家金融安全和金融稳定具有重要作用。青海省地域辽阔,矿产资源丰富,具有良好的金成矿条件和找矿前景,随着地勘工作的进一步深入,金资源量将会持续增加,必将推进青海省黄金产业的发展和壮大。但也要清醒地认识到,青海省绝大多数岩金矿产资源为难选冶金矿石。因此,下一步应更加紧密围绕青海省金矿资源的开发利用与生态协调发展,以自主研发为主,依靠科技创新,加强开放合作,集聚国内外优秀人才共同研究青海省金矿选冶新工艺、新技术、新设备和新材料,进一步提高资源的综合、高效、循环和节约利用水平,促进生产力的发展,提高企业经济效益、社会效益和生态效益,支撑和推动绿色矿业发展。

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