新疆某金礦選冶聯合工藝研究

楊佐懷，董越，郭俊杰，朱永勝，陸詩超，邢建磊

（中國地質調查局烏魯木齊自然資源綜合調查中心，新疆 烏魯木齊 830057）

隨著金礦資源的大規模開采，易處理金礦資源日益枯竭，難處理金礦成為黃金工業生產的主要礦產資源。新疆某金礦位于西伯利亞板塊與準噶爾-哈薩克斯坦板塊縫合帶的卡拉麥里-達爾布特蛇綠巖帶東段。通過勘查工作，在2 號脈圈定1 個礦體，探獲推斷資源量7584 kg；礦石量2520838 t，平均金品位3.01 g/t。在1 號脈圈定1 個低品位礦體，探獲推斷資源量1812 kg；礦石量726001 t，平均金品位2.50 g/t。該金礦主要載金礦物為黃鐵礦和毒砂，礦樣泥化嚴重，炭含量高達2.47%，屬于難處理金礦石，采用常規選冶方法（如重選、浮選、全泥氰化浸出等）難以有效提取礦石中的金元素。鑒于此，本研究擬采用選冶聯合工藝對該難處理金礦石進行實驗研究[1]。

1 地質概況

區域地層屬天山內蒙區的準噶爾盆地分區，出露地層為晚古生代泥盆系和石炭系，巖性主要為碎屑巖、火山碎屑巖及火山巖。區內卡拉麥里成礦亞帶構造發育，卡拉麥里深大斷裂、清水-蘇吉泉大斷裂橫貫全區。巖漿活動頻繁，從超基性到中性、酸性、堿性均有出露。區域金礦床（點）沿卡拉麥里深大斷裂和清水-蘇吉泉大斷裂密集成帶狀分布，金成礦地質條件優越[2]。

礦床金礦體厚度約十幾米至幾十米，產于下石炭統上亞組構造變形帶內的石英脈內，呈多期多階段性，主要硫化物可見黃鐵礦、毒砂，圍巖蝕變為硅化、高嶺土化、綠泥石化、絹云母化等。總體上，礦化蝕變具有一定的層控特性，在千枚巖（原巖富含泥、碳質）中礦化一般較強，而在凝灰巖、凝灰巖夾凝灰質砂巖中礦化較弱或無礦化。

礦床位于強應變帶邊緣，該斷裂在本區表現為帶內巖石由于構造動力作用發生板巖-千枚巖相變質作用；同時由于熱液的強烈活動，石英脈廣泛發育，并伴隨有褐鐵礦化、黃鐵礦化和孔雀石化等蝕變現象，形成一規模較大的強片理化破碎蝕變帶。

本次研究的金礦脈主要由構造千枚巖、凝灰巖、凝灰巖夾凝灰質砂巖組成，礦化蝕變限定在構造變形帶內，蝕變礦化組分較簡單，厚度十幾米～幾十米，與礦體界線不明顯，黃鐵礦、毒砂均呈現多種形態，反應出富含硫化物熱液活動的多期性。礦化與構造變形及蝕變強弱關系均較密切：巖石破碎和蝕變作用不強烈，礦化一般較弱，礦石品位則較低，反之一般礦石品位則較高。

2 礦樣及其組成

將采集的800 kg 原生礦樣品送至實驗室中進行兩級鄂式破碎、一級對輥細碎、縮分、混勻和振動篩篩分，-1 mm 篩下部分作為實驗礦樣和化驗分析。

礦樣呈灰綠色，主要由灰白色石英、綠泥石、方解石及金屬礦物黃鐵礦和毒砂等組成。石英為半自形粒狀，粒徑0.50～3.00 mm，受構造擠壓產生裂紋，沿著被壓碎的石英間隙有鱗片狀綠泥石，片狀白云母和鱗片狀絹云母，沿著被壓碎的石英裂隙有方解石細脈，方解石細脈粒徑0.05～0.10 mm（圖1）。

圖1 含金石英礦脈中不等粒的石英、鱗片狀的絹云母（正交偏光，×25）Fig.1 Unequal-grained quartz and scaly sericite in goldbearing quartz veins

金屬礦物（黃鐵礦和毒砂）呈自形、菱形板條狀和他形粒狀結構，星點-細脈浸染狀分布，黃鐵礦交代毒砂，在自形黃鐵礦見毒砂殘留（圖2）。

圖2 金屬硫化物（黃鐵礦和毒砂）呈不均勻浸染狀（單偏光，×100）Fig.2 Metal sulfides (pyrite and arsenopyrite) are inhomogeneously disseminated

金礦物主要以顯微金（0.2 mm～0.2 μm）和次顯微金（＜0.2 μm）的形式存在（圖3）。顯微金礦物在礦石中形態復雜，分布很不均勻，其分布形式以裂隙金和晶隙金為主，包體金未見。晶隙金分布于粗粒石英、毒砂、黃鐵礦晶粒之間，呈微細脈狀、棱角狀、樹枝狀、長條狀、港灣狀分布，其形狀受脈石礦物及礦石礦物裂隙限制。裂隙金主要分布于粗粒黃鐵礦、石英、毒砂晶隙之間，多呈不規則狀。次顯微金礦物在黃鐵礦、毒砂、石英及一些蝕變礦物中均有分布。

圖3 礦石中金礦物形態Fig.3 Gold mineral forms in the ore

礦石多元素分析結果見表1，礦物含量及各粒徑組成見表2。*單位為g/t。

表1 原礦多元素分析/%Table 1 Multi-element analysis of raw ore

表2 礦物含量及各粒徑組成Table 2 Mineral content and composition of each particle size

3 實驗部分

浮選小試采用吉林探礦設備廠XFD 3 L、1.5 L和0.75 L 掛槽浮選機。丁基黃藥、丁銨黑藥和2#油來自湖南明珠選礦藥劑有限公司。

3.1 浮選實驗

3.1.1 開路探索

開路探索實驗（圖4）考察了多個浮選工藝參數，包括磨礦細度和碳酸鈉、硫酸銅、硅酸鈉及捕收劑的用量等實驗指標（表3）。

表3 開路探索實驗指標匯總Table 3 Summary of open circuit exploration test indicators

圖4 開路實驗流程Fig.4 Open circuit test process

通過上述實驗可以看出，磨礦細度選定-0.074 mm 62%和純堿、硫酸銅及水玻璃用量分別為1000 g/t、100 g/t 和1000 g/t 較為適宜。丁黃和丁銨黑藥在粗選I 的用量為80 g/t 和40 g/t，在粗選II 中的用量為40 g/t 和20 g/t。這些優化后的粗選指標應用在帶掃選和精選的閉路實驗后，整體的藥劑制度能滿足金富集的需求。

3.1.2 閉路實驗

經過一系列開路探索小試后確定其磨礦細度、抑制劑、活化劑、捕收劑、起泡劑用量后，進行了閉路實驗（圖5），閉路實驗采取兩粗一精一掃。通過兩粗一掃一精，金精礦的品位可以接近40 g/t，回收率大于85%。整體的浮選指標能滿足金礦開發的要求。閉路實驗加權平均指標見表4，浮選精礦多元素分析結果見表5。

表4 閉路加權平均指標Table 4 Closed-circuit weighted average index

表5 浮選精礦多元素分析結果/%Table 5 Multi-element analysis results of flotation concentrate

圖5 閉路實驗流程Fig.5 Test flow of closed-circuit

3.2 預焙燒-浸出實驗

對于某些難處理金礦，用常規的方法很難將其中的金提取富集，在提金前對其進行預處理是提高此類礦石中金提取率的前提[3]。采用焙燒法是處理此類難處理金精礦的方法之一[4-5]。通過焙燒，可使大部分碳和其他易揮發且會影響浸出的金屬等在焙燒中隨煙氣去除，便于冶金浸取。

對金精礦采用馬弗爐進行兩段焙燒實驗：第一段焙燒溫度550℃，時間90 min；第二段焙燒溫度650℃，時間90 min，指標見表6。

表6 浮選精礦焙砂多元素分析結果Table 6 Multi-element analysis results of flotation concentrate calcine

由表6 可以看出，焙燒效果比較明顯。焙燒過程金屬平衡表見表7。

表7 焙燒過程金屬平衡系數計算Table 7 Calculation of metal balance coefficient during roasting

3.2.1 不同礦漿濃度浸出實驗

對不同礦漿濃度進行浸出實驗研究，實驗條件為800 mg/L 氰化鈉，石灰為8 kg/t 焙砂，pH 值為9～10，浸出時間為24 h，結果見表8。

表8 結果表明，33.33% 的礦漿濃度較為適宜。這是因為由于泥化現象嚴重，礦漿濃度不宜過高。

表8 不同礦漿濃度浸出實驗指標Table 8 Leaching test indexes of different pulp concentrations

3.2.2 浸出時間實驗

對不同浸出時間進行了實驗研究，實驗條件為800 mg/L 氰化鈉，石灰為8 kg/t 焙砂，pH 值為9-10，礦漿濃度為33.33%，結果見表9。

由表9 可以看出，隨著浸出時間的延長，浸出率不再增加，浸出時間以24 小時為較佳條件。

表9 不同礦漿濃度浸出實驗指標Table 9 Leaching test indexes of different pulp concentrations

3.3 選冶聯合工藝總指標

通過選冶聯合工藝后金的總回收率為73.40%。

金總回收率（%）=浮選回收率×浸出率×焙燒損失的金屬平衡系數=86.75%×86.13%×98.24%=73.40%。

4 結 論

（1）新疆某金礦浮選實驗通過兩粗一精一掃可以取得較好的回收率（86.75%）和品位接近40 g/t 的金精礦。

（2）浮選精礦經過焙燒后，碳質和易揮發金屬含量減少，冶金浸出率達到了86.13%。

（3）經過選冶聯合工藝處理該礦石，金綜合回收率為73.40%，為后續開發該類型金礦提供了良好的數據支撐和技術指導。