一.概述
浮选尾矿的处理是矿物加工领域中一个非常有趣的课题，因为这些废弃资源不仅是可以利用的潜在资源，也是一个环境污染问题。如今，数千吨浮选尾矿堆积排放。复杂矿石需要浮选过度磨矿，因此浮选尾矿排放量不断增加，同时大量有用成分流失。建议采用不同的“原位”处理工艺来回收旧尾矿坝或新排放的浮选尾矿中损失的矿物颗粒。尾矿中有价金属矿物分布在粗粒级，但主要分布在细粒级。细粒损失主要是由于浮选收集小于10μm的细粒矿物效果不佳造成的。这些尾矿通过水冶处理和浮选(常规浮选机和浮选柱)堆积在尾矿坝中的尾矿和新尾矿进行处理。
在许多不同的工业生产中，通过浮选柱回收有用组分的过程已经稳定增长。浮选柱的主要特点是投资少、运行费用低、适合自动化控制、选矿指标高。但是浮选柱处理尾矿的工业应用不多，大家也不太熟悉。
浮选柱是一个反应器，主要由捕集区和泡沫区组成。捕集区的目的是使疏水颗粒附着在气泡上，泡沫区主要起到输送和泡沫富集的作用。从泡沫中脱落的矿物返回到收集区，再次进入泡沫区，依次循环，停留在矿浆和泡沫的界面，随时离开浮选柱。本文中的浮选柱是一种改进的浮选柱，旨在提高传质速率和捕收能力。浮选柱分离从泡沫区落下的矿物颗粒(第三种产品)，在给矿和泡沫区之间使用二次冲洗系统。这种浮选机通常
与直线浮选机相比，可生产高品位精矿(见表1)。
表1 报导过的3PC矿物浮选柱| 细节和结果 | 智利铜业公司Andina和El Teniente选矿厂硫化铜矿的浮选给料3PC浮选柱作为快速粗选；铜精矿品位高于工厂最终精矿品位(铜品位40%左右)。 | 智利铜业公司硫化铜矿安迪纳选矿厂粗精矿(磨矿和未磨矿)的浮选3PC浮选柱用于选矿；精矿品位高于常规浮选柱(铜品位约30%)。 | 硫化锌矿石3PC浮选柱用于粗选，产生粗精矿；精矿品位高于常规浮选柱。 | 萤石矿3PC浮选柱用于粗选和精选；精矿品位CAFE > 95%，这是常规浮选柱无法获得的。 | 金矿3PC浮选柱用于粗选和精选；金精矿的生产；金精矿品位高于现有工厂。 | 石灰质矿石采用3P浮选柱进行粗选和精选，效果明显。 |
众所周知，在HIC条件下，能量转移可以提高浮选回收率、精矿品位和细粒动力学特性。到目前为止，已经提出了许多理论来解释HIC过程中出现的现象，例如通过细颗粒和中颗粒之间的团聚进行载体或自载体浮选；试剂的分散提高了捕收剂的吸附能力；产生细小气泡并清洁表面。
本文介绍了在HIC条件下，用改进的浮选柱(3PC)从铜金浮选尾矿中回收载金矿物的试验结果。浮选尾矿，无论是新的还是堆存的，在许多国家都非常大，因此回收这些损失的细粒矿物具有重大的经济意义。本文提供了3PC浮选柱连续试验的结果。
第二，测试
(1)材料
尾矿取自智利科皮亚波附近的两个不同的选矿厂，工艺相似。对收集的样品1进行小规模试验，对两个样品进行半工业试验和工业试验。
1.尾矿1
尾矿1为低品位铜金矿浮选尾矿(金品位0.15 ~ 0.4 g/t)，金解离度低，铜品位低(< 0.2% Cu)。矿物学结果表明，主要矿物为黄铜矿、斑铜矿、方解石、磁铁矿、长石和金。金在不同粒度中的分布率如图1所示。可想而知，金颗粒有粗有细的等级分布。
图1 金在不同粒级中的分布率2.尾矿2
2尾矿取自粗选精选黄金选矿厂浮选尾矿(金品位1 ~ 1.3g/t)。该矿石样品中大部分金颗粒被解离，部分与黄铁矿共生，其次为铜矿物。粒度分析结果表明，62%的金小于26微米(50%的金小于10μm)。
(2)高强度矿浆混合浮选小型试验方法
1在12h内收集尾矿，将浆料与42g/t的捕收剂(SF-114、SF-623和SF-554)和9g/t的每种起泡剂(DF-250、MIBC和松油醇油)混合(工厂实践)。样品经过滤、洗涤、干燥、称重后，还原成重量为908g的小样，浮选槽内矿浆含固率约为32%。
在HIC之前，首先将浮选进料放入3L丹佛浮选机中进行3min的矿浆调整，以确保捕收剂的吸附。用石灰将pH值调节至6.5。然后，由丙烯酸材料制成的四个挡板安装在同一浮选槽中，以在湍流状态下产生HIC。传输的能量由电压表和电流表控制。
在1400 r/min的搅拌速度下，混合2L浆料25 ~ 100 s，以产生0.5 ~ 4kw/h·m3的能量输出。
当浮选时间为10 min，搅拌速度为1000 r/min，矿浆体积不变时，每15s可获得一次精矿。然后将精矿和尾矿样品过滤、干燥、称重，用原子吸收光谱法分析金的品位。在2L浮选槽中打浆1.5分钟，搅拌；标准空白试验是在叶轮转速1000 r/min(无挡板)、pH7.5、固含量32%、药剂量相同的条件下进行的。
(3)浮选柱
改进后的三产品浮选柱(3PC)直径5cm，高度5.8m，泡沫区高度约0.5 m(在0.3m-0.7m之间波动)。过渡带的高度在30-90厘米之间波动。3PC浮选柱的操作细节和通过浮选不同矿物获得的实验结果可以在其它论文中找到。
3p浮选柱可以将泡沫区与捕获区分开。Falutsu等人在实验室首次使用这种浮选柱来测量浮选回收率和泡沫流速。Rubinstein还描述了一种具有类似设计的浮选柱设计，但没有给出具体的测试结果。
改进型浮选柱与传统浮选柱的区别如下:
1)给矿水和冲洗水之间存在次生富集带或过渡带；
2)泡沫分选区位于浮选柱顶部的泡沫区，在浓缩区或泡沫区的下方，其中有下落的捕收剂和第三种产品。
本研究中使用的常规浮选柱(CC)与3PC浮选柱相同，但上部没有改进。工业试验是在侧流连接到最终尾矿后进行的。过程平衡30分钟后，每次浮选试验持续6小时。
浮选效率由金分离参数(精矿品位和富集比)来衡量。所研究的操作参数是横向装载表面上的纸浆速度、空气体流速和冲洗水量。加入少量捕收剂(异丙基黄药)和起泡剂(Dowfroth 1012)，增强矿石颗粒的疏水性，形成稠厚流动的泡沫。
(四)HIC-3PC浮选柱浮选试验
仅对矿石样品1进行HIC预处理浮选试验。HIC通过使用具有四个挡板的圆柱形容器进行，其有效体积为2L，并且搅拌强度保持恒定在1400 r/min，这确保了在测试停留时间(在最佳测试条件下)中2 kW/h m3的输出。如图2所示，该容器位于3PC浮选柱的前面，用于预处理矿石进料。
图2 改进型3PC浮选柱示意图三。结果和讨论
(1)尾矿样品1
HIC工艺中能量转移对精矿回收的影响如图3所示。对应于采收率的能量为2kW/h·m3。显微照片显示，细粒金粘附在黄铜矿、斑铜矿和中等大小的金颗粒表面，它们的浮选速度在第一分钟大大加快(如图3所示)。
图3 HIC强度和浮选时间对含金属矿浮选的影响 （pH：6.5、捕收剂42g/t，起泡剂27g/t）在分离过程中，出现了载体浮选(金和黄铁矿的聚集)和自载体浮选(中细粒金的聚集)。作者报道了这种方法的类似实验结果。
在高速剪切矿浆浮选中，主要的相关参数是矿浆紊流度、捕收剂浓度(疏水性)和起泡效果。泡沫效应对低品位金矿石非常重要。
影响浮选选择性的另一个因素是HIC期间矿石颗粒上或絮凝物空间隙中的气泡成核。HIC过程中，由于空气体被吸入矿浆，微细气泡开始形成并附着在疏水性矿物颗粒上，有利于矿物浮选。
1.HIC浮选柱浮选试验研究
改变操作参数研究3PC浮选柱的分选性能，如给矿断面流速(图4)、冲洗水流速2(图5)和空气体流速(图6)。比较了HIC和常规搅拌的实验结果。
图4 给入矿浆横截面速度对3PC浮选柱浮选金矿（金品位0.15～0.4g/t)的分选富集比影响（空气横截面流速为1.56cm/s，冲洗水1的横截面流速为0.29cm／s，冲洗水2横面流速为0.20 cm/s) ■－HIC搅拌；□－常规搅拌在HIC作为预处理的条件下，常规浮选柱和3PC浮选柱浮选金的实验结果比较如图6所示。试验结果表明，3PC浮选柱的浮选精矿品位高于常规浮选柱。然而，常规浮选的高回收率是由大量中矿造成的。
图6 空气流速对CC（常规）浮选柱和3PC浮选柱（矿浆经HIC预处理）浮选低品位金属矿（金品位0.15～0.2g/t)时的富集比影响。（给矿横截面速度0.95 cm/s，清洗水1横截流速0.29cm／s，冲洗水2横截面流速为0.20cm/s) ■－HIC搅拌；□－不用HIC搅拌与常规浮选柱相比，3PC浮选柱总能产出高品位精矿。因此，大部分损失的金矿物可以由HIC-3PC浮选柱精矿返回，然后直接进入粗选流程或与最终精矿合并。
2.尾矿2
本实验的目的是在更有利的体系中确认3PC浮选柱的性能。在这个系统中，金的品位较高，所有的矿物都已解离。图7所示的试验结果验证了前面的试验结果，同时确定了无需HIC预处理，在高动力学条件下可以获得高品位精矿。最佳试验结果为金回收率15%，金品位高于160 g/t，金富集比为120。
这些结果证明，改进后的3PC浮选柱是一种高富集比、高选择性的浮选柱，甚至高于浮选厂常规浮选柱获得的精矿品位(金品位(70 ~ 90g/t)。
图7 空气横截面流速对3PC浮选柱浮选金属矿 （金品位1～1.3 g/t）时富集比的影晌 空气横截面流速大约在1.6cm/s时，3PC浮选柱的效率最高。空气流速小于1.6cm/s时，回收率比较低，而流速大时，在捕集区可以看到强烈的紊流，降低了所有的分选参数。对于第三个产品，在所有试验中金的品位都非常低，可以和尾矿一起抛掉。 四、最终的一些考虑 （一）HIC 试验结果表明，HIC预处理对小型浮选试验和连续浮选试验都是很有效的，HIC预处理的分选参数（金的富集比）总比没有经HIC预处理的试验结果要高。 精矿显微镜分析结果表明，首先捕收的是较大颗粒的金，然后是单个或携带细粒金矿物，最后是连生在黄铜矿和斑铜矿上的非常细粒的金。 在最高的传输能量时，由于摩擦作用，矿粒之间脱附发生，这可以稳定金颗粒的浮选。 本项工作和其它工作结果证实了适用于金矿物浮选的这些机理，即： 1)高的浮选速率（本文中的图3)，特别在细粒金本身团聚或被硫化矿物携带时； 2)典型的品位—回收率曲线； 3)高度真实的浮选参数值； 4)高精矿品位（本文中的图6)。 HIC的影响程度主要取决于贵金属的粒度分布、矿物的疏水性和总传输能量的多少和方式。 在粗粒与细粒以足够能量碰撞时颗粒之间的附着过程可能是可逆的。细粒矿粒由于比表面积、剪切力、界面能都大，因此经过短时间的HIC后，细颗粒很容易附着在粗颗粒表面上．这似乎与矿泥覆盖在粗颗粒充作载体的现象相似。 有关在疏水聚团或附着发生时矿物可有效分选的技术报导很多，这方面的例子有超细粒剪切絮凝浮选、载体浮选和乳化浮选。在强搅拌下矿粒疏水化和形成絮团是本文主要的相关问题。这些工艺的分离机理实际上是亲水颗粒与疏水的絮团分选。 （二）3PC浮选柱浮选 3PC浮选柱可以当作是一个分级柱，浮选柱的性能主要取决于矿粒的疏水性、粒度（解离粒度）、清洗水作用（两段清洗水）。因此，中等粒级疏水矿粒的浮选速率很快，会快速离开泡沫进入浮选精矿中。疏水性差的中矿由于含金品位（接触角）不同，因此中矿不是被气泡捕集，就是与脉石矿泥夹带或包裹作为脱落物料（第三产品）排掉了。3PC浮选柱效率高可解释为，在CC浮选柱中，总有部分物料处于循环状态（见图8）。因此，部分从泡沫上脱落的产品就停留在矿浆／泡沫界面上，然后一部分返回泡沫中，一部分作为尾矿排掉。返回泡沫的又重新从泡沫上脱落，一个新的循环又开始了。这部分主要是由品位低的中矿或与脉石矿泥夹带、包裹的中矿组成。因为这部分中矿必须从浮选柱一个口排出去，因此它不是进入精矿降低精矿品位，就是作为尾矿排掉，从而损失回收率（尾矿量很 大，损失也会很大）。而3PC浮选柱的第三个产品，可以根据其品位抛掉，也可以循环到粗选中，或者返回磨矿闭路，或者返回分级（脱泥）作业中。 图8 中矿和脉石矿物颗粒在CC常规浮选柱中的流动特性 在常规浮选柱中，由于低品位脱落物料的存在，因此富集比较低，但回收率较高（中矿返回到精矿中）。这些现象说明了3PC浮选柱具有比CC浮选柱难以达到的高的富集比。3PC浮选柱捕集区的最上部是一个没有被副产品清洗和没有返回的泡沫区（图9)。因此，这个区域的物理性质、固体含量和品位都保持恒定。浮选柱在恒定的矿浆浓度、黏度、水喷头压力和含气量参数条件下操作。图9 有用矿物、中矿和脉石矿物在3PC浮选柱中的流动特性由于3PC浮选柱的高选择性和分选性，它可以在各种条件下使用。3PC浮选柱的富集比与给矿质量无关，取决于体系中解离的疏水颗粒数量。这使得3PC浮选柱也可以处理不经济的低品位尾矿。对于浮选系统，给矿的HIC预处理是必要的，它可以使非常细的有用矿物颗粒形成更有利于浮选的絮凝物。
动词 （verb的缩写）结论
改进的3PC浮选柱的富集比高于常规浮选柱。在HIC辅助条件下，用3PC浮选柱浮选可以回收尾矿中的金。富集比在50-120之间波动，取决于给矿剂的处理、金品位、金矿物的解离程度、给矿的HIC预处理和断面流速参数。从泡沫上脱落的产品(第三种产品)的选择性分离可以避免矿物颗粒的返回，这通常会降低常规浮选柱中的精矿品位。因为在3PC浮选柱中没有循环物料，所以可以节省一次选矿。浮选柱前HIC处理是一种非常有效的预处理方法，可以提高矿物的选择性和浮选的动力学特性。因此，细粒金可以形成絮凝物，通过载体浮选或自载体浮选回收。
关键词TAG： 贵重金属 金
