一、 地质勘查
(一)金矿地质工作方法
化探是金矿找矿中广泛采用的方法,具有成本低、速度快、效果好的特点。尤其微量金的测定方法日趋完善和电子计算机在化探工作中的推广、应用,使化探找金更具生命力。60年代美国成功地运用化探方法寻找微细浸染型金矿床,发现了内华达金矿带,该带二三十个矿床的发现都运用了化探方法,主要指示元素是砷,指示元素组合为砷、锑、汞、钨等。这是化探找金的重大突破。原苏联也很重视化探找金,50年代中期已在南乌拉尔、乌兹别克等地依据砷的地球化学异常找金,以后化探配合其他找矿方法陆续发现了包括穆龙套在内的一系列重要金矿床。目前,化探已是不可缺少的找矿方法,尤其对于微细浸染型金矿、斑岩型金矿、难识别或隐伏金矿,是有效的主要方法。
我国近年来,痕量金分析技术取得了突破,河南省地质矿产局岩矿测试中心用国产一米光栅光谱仪,采用化学光谱法,使金的检出下限达到0.3×10-12~0.1×10-12,采用活性炭吸附柱富集,发射光谱法测定痕量金,灵敏度达1×10-12~2×10-12。金的高灵敏度分析方法的试验成功,使化探找金以金为直接指示元素成为可能,为找金提供了更为直接的信息。化探找金受到了重视,也取得了一定的进展。如,河南上宫金矿,水系沉积物测量在该矿的找矿中起了重要作用;化探找金在黔西南微细浸染型金矿找矿中效果也比较明显,化探在圈定成矿远景区,缩小找矿靶区,配合其他方法找金方面更是不可少的。在金矿普查中,运用化探扫面和金的快速分析方法,可以大大减少普查工作中的盲目性,收到事半功倍的效果。我国应用最广的是水系沉积物、土壤和岩石地球化学测量方法。微尘测量和气体测量主要应用在航空化探中,是一种快速、高效很有前途的方法。
目前,我国化探找金应用领域还不广,利用化探配合重砂法研究矿源层、成矿构造及岩体成矿专属性还不够,特别是从综合角度评价,组合异常等工作开展较少。
物探法也是一种直接找金方法,主要用来圈定可能与金矿有关的地质构造、岩体接触带等,缩小找矿靶区。运用物探方法找金要在掌握矿床地质特征的前提下,在经过方法、技术试验的基础上,一般选用适合的两种以上的物探方法同时使用,而且还要与化探、遥感等方法密切配合并结合地质资料进行解释,才能取得较好的效果。
目前世界上物探技术发达的一些国家,物探方法应用于找金要比应用于找重金属矿少得多。但物探方法找金也发挥了巨大作用。加拿大迪图尔湖金矿就是1974年应用物探方法普查重金属矿时发现的。赫姆洛金矿的发现物探方法发挥了一定作用,该矿金呈浸染状产于含黄铁矿片岩中,片岩中黄铁矿含量约8%,金品位与黄铁矿的富集无关,但黄铁矿化带与金矿化带是一致的,根据黄铁矿的激发极化异常,有效地圈出了金的矿化带。近几年,各国在寻找与黄铁矿等硫化物有关的金矿床时,越来越多地使用了激发极化法。其他物探方法也可以根据具体地质条件、因地制宜、有选择地应用。如,日本菱刈金矿的发现航空物探法、地面电阻率法起了重大作用。
在我国,物探方法应用于找金,正在受到重视,虽然应用还不普遍,但在一些地区,尤其是覆盖区的找金中,发挥了重要作用。如山东胶东地区掖县-黄县成矿带,大部分地区第四系覆盖较厚,在这样的地区寻找破碎带蚀变岩型金矿,土壤测量无法取得地质效果,其他方法也无能为力,物探方法发挥了重要作用,用小比例尺的电阻率联合剖面法圈定胶东群与花岗岩的接触带,在圈出的构造带用激电法圈出有找矿意义的异常,选典型剖面用取样钻进行土样或岩样测量,根据金元素或金的伴生、共生元素异常来决定激电异常是否金矿体引起。这样物探和化探配合提高了找矿效果。
当今,金矿找矿很少使用单一手段,总是各种方法配合使用。但各种方法的选择,一定要从实际出发。因地制宜,根据具体地质条件合理配合,切不可盲目地认为,方法越多,手段越全就越好。
1.普查找矿方法
(1)勘探手段 由于岩金矿体的形态、品位变化都较其他有色金属矿体复杂,因此,在地质勘探中应尽量采用坑道。
C级和C级以上储量,原则上采用坑、钻结合探求。一般做法是:
1)第Ⅱ勘探类型 应用坑道探求B级储量;探求C级储量一般以钻探为主,以坑道作为检验手段。
2)第Ⅲ勘探类型 C级储量一般以钻探与坑道结合探求。
3)第Ⅳ勘探类型 探求C级储量一般以坑道为主,稳定的矿床,毗邻坑道的一排钻孔可求得c级储量。
(2)工程间距 指以一定几何形态网格布置勘探工程来控制矿体,并计算相应级别储量所需要的工程间距。
在总结我国岩金矿床勘探经验的基础上,提出各勘探类型矿床相应的勘探工程间距(表3.18.11),供作类比法确定矿床勘探工程间距的参考。
表3.18.11岩金矿床勘探工程间距
t3-18-11.jpg
根据以上分类原则,将砂金矿床勘探类型划分为以下三类:
Ⅰ类:主要矿体形态简单,延展规模大,厚度稳定,砂金分布不均匀,底板平坦且坡度小。
规模较大的河漫滩砂金矿及滨岸砂金矿多属这一类型。如陕西省恒口河漫滩砂金矿和黑龙江省达拉罕河漫滩砂金矿。
Ⅱ类:主要矿体形态较简单,延展规模中等,厚度变化不大,砂金分布很不均匀,底板较平坦至不平坦,有较大的金粒和金与脉石矿物的连生体。
底板平坦或以岩溶为基底的河漫砂金矿以及规模较大的支谷砂金矿和阶地砂金矿多属于这一类型。如黑龙江省兴隆沟砂金矿。
Ⅲ类:矿体延展规模小,形态较复杂,厚度变化大,底板不平坦,倾斜大,砂金分布极不均匀,有较多的大粒金和金与脉石矿物的连生体。
规模较小的岩溶充填砂金矿,残积、坡积、洪积砂金矿以及支谷砂金矿多属这一类型。如内蒙古自治区西菜园残坡积砂金矿。
(3)勘探工程密度 勘探工程密度是指按一定几何网布置勘探工程控制矿体,用以计算相应级别储量所需的工程网距。表3.18.12是总结我国砂金矿床勘探经验所提出的勘探工程密度,仅作为用类比法确定勘探工程密度时参考。该表仅适于河谷平直或转折角度较小,不致于影响在勘探线间直接连结矿体的地段。河谷转折角度较大地段应布设勘探线(也可以将按密度布设的最近勘探线移至该地段)。面状矿体可采用方格式网度或缩小表3.18.12中线距和工程间距的比率进行勘探。
表3.18.12砂金矿床勘探工程间距(m)
t3-18-12.jpg
二、矿山开采
我国河流冲积型砂金矿在砂金总储量中占比重较大,因而形成了目前的砂金开采,以船采方式为主,水力开采、挖掘机开采为辅的格局。
我国砂金开采的特点一是点多面广、规模不大。二是由于北部非冻结型砂金矿大部分已开发利用,冻结型砂金矿在开采利用中比例逐渐增大。在南方砂金矿体之上的农田之中的巨砾和胶结层成为砂金开采难以克服的障碍。此外洪水的威胁、同一矿体厚度与埋藏深度的较大变化给建船带来的种种不利,再加上外部建设条件困难,投资增幅越来越大,开采日趋复杂。我国采金船开采从无到有,从小型(50L)到大型(300L),从黑龙江走向全国,取得了令人瞩目的成绩。
根据我国生产实践,消化引进国外先进技术,采金船的选金从单一固定溜槽发展到可动胶带溜槽、全淘汰流程。直流电动机、可探硅传动供电装置、液压传动、工业电视在采金船上的应用,提高了采金船的装备水平,桩柱-首绳式采金船成功地用于开采砂金矿有利于采后复田。
在采金船开拓法中,广泛地应用基坑开拓法,在常规基坑的基础上,在一个建船场地同时建造两只采金船,应用了公用基坑;在地下水涌水量大的矿体上建船时采用了主付基坑、码头式基坑;在浅矿体上采用全基坑;北方冬季建造采金船在冰上建造平底船;码头基坑在岸上建造平底船采用滑道下水和气囊下水,施工方便,减少基坑平整工程量和排水设备。
在采准方面,应用盖草法防止季节冻土,试验松动爆破法处理季节冻土取得了一定的经验,在露天机械化采场永冻砂矿当年剥离解冻呼玛县有成功经验,在兴隆金矿应用裂土推土工艺,尤其是应用大型推土机机群作业,不仅能解决采前解冰的需要,而且还可以加强剥离起到强化开采的作用。
在采矿工艺方面,罕达气金矿成功地开采大坡度的砂金矿体,在四川白水金矿开采中为大型采金船过江积累了经验。桩柱首绳联合回采提高了采金船的生产效率。
在环境保护方面,吉林延边采金船首先应用淤泥沉降池进行污水净化,到目前为止,这种污水处理工艺已在船采矿山普遍应用。砾石在下细砂在上的排尾方式,辅以推土机复田取得了成功的经验。
在采金船建造方面积累了丰富的实践经验,在设备材料齐备的条件下,建造一只采金船,从50L到300L只需3~7个月时间。
(一)露天开采
表3.18.13主要露天矿简表
(二)地下开采
1
表3.18.14调查矿山开拓系统简况
表3.18.15平巷掘进简表
由于矿脉的赋存条件和人们的传统习惯,采矿方法的使用又有一定的区域性,如山东省以浅孔留矿法和充填法为主(分别占38%,25%);湖南省以削壁、干式充填法为主(占64%);河南以全面法和留矿全面法为主(分别占25%和35%);内蒙古以削壁、干式充填法(占48%)为主。
表3.18.16岩金地下矿山采矿方法简表
t3-18-16.jpg
表3.18.17岩金地下矿山采矿方法比重表
三、选矿与加工技术
(一)破碎与磨矿
为了提高选矿生产能力,挖掘设备潜力,对碎矿流程进行了改造,使磨矿机的利用系数提高,采取的主要措施是实行多碎少磨,降低入磨矿石粒度。
(二)重选
(三)浮选
近几年来,为提高分选效果,在工艺不断改进的同时,对药剂添加制度和混合用药方面也作了不少改进和研究,在加药实现自动控制方面也有新的进展。
(四)提金工艺
在黄金生产中,混汞法提金工艺仍有其重要的作用,在国内外均有应用实例。目前河北张家口、辽宁二道沟、吉林夹皮沟、山东沂南等不少金矿应用了此工艺。辽宁二道沟金矿原为单一浮选流程,根据矿石性质改为混汞加浮选联合流程,总回收率提高7.81%(混汞回收率达64.6%),尾矿品位由0.74g/t降到0.32g/t,年获效益为158万元。混汞法提金工艺关键在于如何采取防护措施,消除汞毒污染。
常规氰化法提金工艺按处理物料的不同又分两种:一种是处理浮选金精矿或处理混汞、重选尾矿的氰化厂。采用这种工艺的多是大型国营矿山。如河北金厂峪;辽宁五龙、河南杨寨峪;山东招远、新城、焦家、三山岛金矿。另一种是处理泥质氧化矿石,采用全泥搅拌氰化的提金厂。如吉林海沟;黑龙江团结沟;安徽新桥金银矿等矿山。
我国早在30年代已开始使用氰化法提金工艺。台湾金瓜石金矿在1936~1938年期间,采用氰化-锌粉置换工艺提取黄金,年产黄金15万两。
进入20世纪60年代后,为了适应国民经济的发展,大力发展矿产金的生产,在一些矿山先后采用间歇机械搅拌氰化法提金工艺和连续搅拌氰化法提金工艺取代渗滤氰化法提金工艺。1967年,首先在山东招远金矿灵山和玲珑选金厂实现了连续机械搅拌氰化工艺生产黄金,氰化法提金由70%提高到93.23%,从此连续机械搅拌氰化法提金工艺在全国各大金矿迅速获得推广。1970年金厂峪金矿、1977年五龙金矿氰化厂相继建成投产,此后国内又陆续建成投产了一批机械搅拌氰化厂,氰化法提金工艺进入了一个新的发展阶段。
黄金生产的不断发展和金矿资源的迅速开发,自20世纪80年代起泥质高的含金氧化矿石大量增加,开发对这类矿石进行全泥氰化搅拌浸出的研究,并在黑龙江团结沟金矿建设一座日处理500t矿石的氰化厂,1983年投入生产。从此,全泥氰化法提金工艺日渐推广应用,先后在河南、吉林、河北、陕西、内蒙古等地采用此法建厂提金。与此同时,为解决泥质氧化矿石在浓密过滤固液分离上的困难,于1979年11月长春黄金研究所开始对团结沟金矿的矿石采用无过滤的炭浆法提金工艺,进行了历时两年的试验研究,获得了成功。在此基础上,于1984年8月在河南灵湖金矿自行设计利用国产设备建成我国第一座日处理50t矿石的炭浆法提金厂。使我国氰化法提金工艺向前迈进了一大步。炭浆法提金工艺成为处理泥质氧化矿石的岩金矿山就地产金的重要方法之一。此后在吉林、河南、内蒙古、陕西等地建起了炭浆法提金厂。1984年末,冶金工业部黄金局为推动炭浆法提金工艺在我国的应用,移植消化国外先进技术和设备,与美国戴维麦基公司合作,在陕西省西潼峪金矿、河北省张家口金矿,分别建起了一座日处理矿石250t(西潼峪)和一座450t(张家口)的炭浸提金厂。据调查张家口金矿达到93.54%(1988年炭浆回收率为90.25%)的回收率。
依靠科学大搞技术革新的试验研究,使我国黄金生产技术水平有较大提高。如金厂峪金矿研究采用锌粉代替锌丝置换金泥成功,使置换率达到99.89%,金泥含金品位明显提高,锌耗量由原锌丝置换的2.2kg/t降到0.6kg/t,生产成本大幅度降低。继而在招远、焦家、新城、五龙等矿山推广应用也取得明显效果。低品位氧化矿石的堆浸工艺,在丹东虎山金矿试验成功后,相继在河南、河北、辽宁、云南、湖北、内蒙古、黑龙江、吉林、陕西等省区推广应用,经济效果明显,为低品位氧化矿的开发利用开辟了道路。据不完全统计,我国目前采用堆浸法生产的黄金年产量达到万两以上(仅河南省堆浸生产的黄金累计为1.3万两),但与发达国家相比,我国堆浸规模较小,一般为1×103~3×103t/堆,万t/堆的较少,在技术上也存在较大的差距,1988年陕西太白县双王金矿大型万吨级堆浸场投产,取得可喜的成果(矿石品位1.5g/t)。
国外先进技术和设备的引进消化(如美国的高效浓密机,双螺旋搅拌浸出槽,日本的马尔斯泵,带式过滤机等),使我国黄金生产在装备水平和技术水平上又有了进一步的提高,同时也促进了我国黄金生产设备向高效、节能、大型化、自动化方向发展。在硫脲提金、硫代硫酸盐提金,预氧化细菌浸出,加压催化浸出,树脂吸附等新工艺的科学研究方面,近年来也有新的进展。1979年长春黄金研究所进行硫脲提金试验获得成功,并于1984年在广西龙水矿建成一座日处理浮选金精矿10~20t的硫脲提金车间(1987年通过部级鉴定)。其他工艺虽处于试验研究阶段和正准备建厂投产,足以说明我国提金技术已发展到一个新的水平。
(五)金的冶炼与回收
1970年以后,黄金生产逐步发展,氰化法提金工艺日益广泛地应用,矿山就地产金量日渐增多,1985年矿山成品金的产量已占全国黄金产量的70%,选厂产出的精矿产品大部分就地氰化冶炼产出成品金。
矿山就地冶炼多数采用传统的坩埚法熔炼,因生产工艺和处理物料性质不同,所产合质金的含金量也不一样,直接交售银行因含金量不高或含银不计价等原因,有的矿山为提高质量和经济效益采取了化学法除杂再次熔炼或电解法进行金银分离精炼。焦家金矿曾于1984年试验采用水冶新工艺,将氰化金泥经电氯化除去贱金属(用水溶液氯化法提金和氨浸法提银)获得含金品位99.9%成品金和含银99.9%的银锭,金泥中的铜、铅也同时回收(用湿法处理金泥有被推广的趋势)。招远金矿成功地研制出一种Φ1.5×1.8m的转炉熔炼金泥,取代了过去的坩埚熔炼,降低了成本,改善了劳动条件。这一方法在山东新城金矿等矿山普遍推广应用,效果较好。
招远冶炼厂是我国自行研究、设计和建设的第一家黄金冶炼厂,专门处理多金属硫化物金精矿,以提取黄金为主,同时回收银、铜、铅、硫等,是综合冶炼、化工为一体的新型企业。招远冶炼厂的建成投产,为我国黄金生产冶炼工艺填补了一项技术空白,采用焙烧-酸浸-(盐浸)-氰化浸出联合工艺,解决了长期以来采、选、冶之间的生产矛盾,解决了金精矿长途外运损失(年损失率2%~3%),运输压力大和综合利用问题。
该厂生产流程的设计,吸收国内外先进经验,采用真空带式过滤机作浸渣的洗涤过滤设备,采用轴流式氰化浸出槽进行三次浸出、三次固液分离和浸渣的洗涤,工艺流程先进。
铜阳极泥的处理工艺,得到了较快的发展,通过不断改革和创新,使传统的火法生产流程更加成熟和完善,半湿法联合流程和全湿法工艺新流程试验成功并先后投入生产,使我国冶炼技术和装备水平都有较大的提高。如火法脱铜工序的改进,有价元素的综合回收,炉体的改进和吸尘系统的完善等等。还有电解槽的改造,中频炉的推广应用等都使火法冶炼工艺逐渐成熟和完善,使技术经济指标提高。由于火法冶炼工艺流程具有技术条件稳定,工艺成熟、综合利用程度高,对原料的适应性强,处理能力大,成本费用低等优点,至今仍是沈冶、株冶和上冶等冶炼厂普遍应用的方法。富春江冶炼厂、武汉冶炼厂、重庆冶炼厂先后采用全湿法流程新工艺都取得明显效果。云南冶炼厂、天津电解铜厂采用选冶联合流程获得成功并投产,也取得显著的经济效益。硫酸烧渣提金工艺的试验成功与应用,也为我国黄金生产和充分利用资源创出了新路。
(六)堆浸生产工艺
据不完全统计,共有10个省区30余个堆浸矿点,即河南、河北、云南、内蒙古、吉林、辽宁、甘肃、广西、山西和湖北等省区进行了堆浸生产或小型试验和现场服务工作。
通过小试,几种类型的矿石堆浸试验结果见表3.18.18。必须指出,原矿品位大于3g/t的矿石不该进行堆浸,这是一种浪费资源的做法,河南省几个典型矿山堆浸生产工艺指标见表3.18.20,3.18.21。表3.18.19列出了我国金矿采、选、冶的主要技术经济指标。
表3.18.18堆浸试验结果
表3.18.19 主要技术经济指标
表3.18.20堆浸技术经济指标
t3-18-20.jpg
表3.18.21冶炼技术经济指标
四、环境保护
(一)黄金矿山污染源与污染物
(二)防治原则与技术政策
在生产过程中,清除或减少污染。积极试验研究采用无污染和减少污染的新药剂、新工艺。合理组织生产,加强工业环境管理,尽可能实现污染物闭路循环,减少排污,提高资源利用率。积极设计、生产无污染或低污染的新产品,防止加工、运输过程中造成的污染。
(三)黄金矿山主要治理方法
我国湖南是含砷矿物提金生产的主要矿区之一,黄金洞金矿采用回转窑焙烧脱砷并回收白砒(AsO2O3),但由于设备、管理和操作不尽完善,烟气、烟尘泄逸均比较严重,因此有待继续改造和完善。
对大量急待开发利用的含砷金矿除上述脱砷方法外,还需积极探索和研究一些湿法脱砷的新技术,引进国外已取得良好成效的新方法,如何辛诺工艺。