西秦嶺格爾托金礦工藝礦物學與選冶實驗

王滔，李林積，梁碩鵬

（甘肅省地質礦產勘查開發局第三地質礦產勘查院，甘肅 蘭州 730050）

金的賦存狀態是指金在礦石中的存在形式，其研究結果可以為金礦床的資源潛力評價、礦山開采提供數據支撐，有效提升礦山勘查的經濟效益、提高礦石的利用率；同時有助于研究礦床成因、成礦流體遷移沉淀機制、元素地球化學性質等。

格爾托金礦位于甘肅南部，1998 年發現至今，僅有少數學者對其地質特征、控礦因素、礦體特征進行研究[1-2]，嚴重影響礦床開發，制約對該礦床的認識。本文通過大量的野外地質調查和詳細的室內研究，利用高精度礦相顯微鏡、圖像分析儀、X 射線衍射分析儀、掃描電鏡等方法，查明礦石的物質組成、結構構造、金及載體礦物和脈石礦物的嵌布關系等，并在此基礎上，進行選冶工藝對比，確定較佳選冶方案[3-6]。

1 礦床地質特征

研究區地處秦嶺造山帶的南亞帶，西傾山弧形構造的前弧附近，北部緊鄰白龍江背斜和洮河復向斜，南部以瑪曲—南坪—略陽大斷裂為界與若爾蓋地塊北部邊緣的松潘—甘孜褶皺帶銜接，是主要的金成礦帶[7-9]，目前已發現大水、貢北、格爾托、忠曲、辛曲等金礦床。

格爾托金礦位于西傾山隆起帶西南緣，瑪曲—略陽斷裂帶和大水-忠曲斷裂之間[10]。礦區出露地層有石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系和第四系。賦礦地層為中三疊統郭家山組和下侏羅統龍家溝組。礦區斷裂構造發育，其中近南北向、北東向斷層為主要的控礦、容礦構造，斷層相疊加和改造形成的斷層破碎帶附近是礦化體比較富集區域。礦石類型主要有：赤鐵礦化硅化碳酸鹽巖、交代似碧玉巖、赤鐵礦化硅化花崗閃長巖、硅質巖、角礫巖、灰質礫巖等。礦石結構主要有：自形-半自形粒狀結構、它形粒狀結構、細晶、隱晶質結構等，礦石構造以浸染狀、脈狀、條帶條紋狀構造、疏松土狀、角礫狀構造為主。圍巖蝕變主要為硅化(似碧玉巖化)、碳酸鹽化、絹云母化和綠泥石化。蝕變巖多沿斷裂帶分布，具有多期多階段的特點。硅化是最重要的蝕變類型，強度大、范圍廣，與金礦化關系密切。

2 樣品采集與測試

本次研究的樣品主要采自格爾托金礦的Au1-4、Au2-4、Au2-6、Au3-1 礦體，所采樣品均為赤鐵礦化硅化灰巖，對研究礦石礦物成分具有一定的代表性。樣品測試所用儀器設備有礦相顯微鏡、圖像分析儀、X 射線衍射分析儀、掃描電鏡、電子探針、MLA 自動礦物分析儀等。

3 分析結果

3.1 原礦化學組成

對格爾托金礦礦石進行多元素化學分析，包括主要回收元素金及共伴生的有價元素銀、銅、鉛等。結果表明（表1）,該礦石主要成分為硅酸鹽礦物和含鈣礦物，Ag、Cu、Pb 等其他元素含量低，未達金伴生組分的評價指標。因此，礦石可利用元素為金。

表1 原礦化學多項分析結果/%Table 1 Multiple chemistry analysis results of raw ore

3.2 礦石礦物組成

為查明礦石中礦物成分，對樣品進行了X 射線衍射分析，分析圖譜見圖1。從圖1 可知，礦石中脈石礦物含量高，金屬礦物含量很低，顯示不明顯。脈石礦物以方解石、石英為主，方解石含量最多，石英次之，高嶺石含量稍低，此外云母、白云石均有顯示。結合光片、薄片在顯微鏡下觀察，電子探針、MLA 自動礦物分析儀的分析結果，確定了礦石的礦物組成及含量。分析結果表明：礦石中硫化物含量低，主要為黃鐵礦、辰砂、雌黃、方鉛礦等。主要金屬氧化物為赤鐵礦和褐鐵礦，含有少量鈦鐵礦和磁鐵礦。脈石礦物為方解石和石英，見少量高嶺石。

圖1 原礦X 射線衍射分析Fig.1 X-ray diffraction analysis of raw ore

4 金的賦存狀態

4.1 金的賦存特征

為考查本研究樣品中金的賦存形式，對原礦中的金進行物相分析，分析結果見表2。

表2 原礦金物相分析結果Table 2 Results of the phase analysis of the original ore gold

4.2 金的嵌布特征

在磨制的光片中共觀察了142 粒金，對金顆粒進行能譜分析（圖2），結果顯示，該樣品中只存在金元素，未檢測出其他元素，反映出格爾托金礦中金的存在形式為獨立自然金，且金粒中金含量在99%以上。金的粒度大小在3～20 μm，一般分布在4～10 μm（圖3），根據粒徑的大小不同通常將金分為明金（+0.2 mm）、顯微金（0.2～0.2 mm）和次顯微金（-0.2 μm）三種[11]，表明格爾托金礦以細-微粒金為主，屬于顯-微金范疇。形態多為不規則圓粒狀、拉長粒狀、板片狀、凹凸狀，偶見呈八面體晶形較好的自然金顆粒。

圖2 金礦物能譜分析結果Fig.2 Gold mineral energy spectrum analysis results

圖3 金顆粒的電子顯微鏡BSE 照片Fig.3 Electron microscope BSE photo of gold particles

4.3 金的產出狀態

對顯微鏡下所見的金礦物顆粒進行統計，結果表明，礦石中自然金的產出形式可劃分為3 種。

（1）裂隙金：主要嵌布在石英裂隙中（圖3a）、石英微裂隙或孔洞中（圖3b），部分嵌布在石英與方解石接觸界面處，金的最大粒徑9.61 μm，此類金占87 顆，所占比例61.27%，是格爾托金礦中金的主要存在形式之一。

（2）粒間金：主要嵌布在石英、方解石與赤-褐鐵礦粒間（圖3c、3d），多呈單體狀態，不規則粒狀，金的最大粒徑19.91 μm，此類金占29 顆，所占比例20.42%。

（3）包裹金：以微細粒狀態被方解石（圖3e）、石英（圖3f）包裹，多呈不規則圓粒狀，此類金礦物在鏡下共發現26 顆，所占比例18.31%。且石英中的包裹金數量多于方解石。

綜上，格爾托金礦金的產出以裂隙金為主、粒間金次之、包裹金最少。

5 礦石礦物特征

5.1 鐵礦物

赤鐵礦、褐鐵礦是礦石中最主要的金屬礦物，常伴生嵌布在一起，是最主要載鐵礦物。赤-褐鐵礦主要呈隱晶質-膠狀集合體形式產出，粒徑在0.01～0.1 mm。顆粒按含鐵量高低，可分為兩類，一類為光學顯微鏡下反射率較高的顆粒，另一類則為光學顯微鏡下反射率低，看不出鐵的分布，但在電子顯微鏡下，可看到顆粒內明顯的鐵元素分布。赤-褐鐵礦嵌布形式大致有膠狀、鮞環狀、針狀、條帶狀、草莓狀、彌漫狀嵌布在脈石礦物中（圖4），少量赤-褐鐵礦邊緣有自然金嵌布。

圖4 鐵礦物的顯微鏡下照片Fig.4 Microscope photo of iron minerals

5.2 方解石與石英

方解石是礦石中含量最高的脈石礦物，其在礦石中嵌布形式主要有三種：①與細晶石英不均勻混雜嵌布，粒徑在0.02～2 mm（圖5a）；②局部可見方解石呈粗粒集合體形式，粒徑較粗，可達幾厘米到幾十厘米，顆粒表面干凈，多為圍巖混入；③方解石呈粗細不等的脈狀或斷續脈狀穿切硅質與碳酸鹽鑲嵌的脈石（圖5b）。

圖5 方解石與石英的顯微鏡下照片Fig.5 Microscope photo of calcite and quartz

石英是礦石中主要非金屬礦物之一。嵌布形式有隱晶-微晶質、玉髓狀、不規則晶粒狀三種，主要呈它形微細粒狀-隱晶狀結構產出，粒度0.01～0.03 mm。隱晶-微晶質石英是早期產物，交代灰巖中方解石；玉髓狀石英呈混濁狀，常與赤鐵礦相伴生，石英和鐵礦物是形成赤鐵-碧玉巖化的主要物質。在礦石中，石英與后期形成的粗大的方解石較易分清邊界（圖5c、5d），與同期形成的細粒方解石混雜時邊界較為模糊，但在電子顯微鏡下，石英和方解石等脈石礦物邊界清晰。經電子探針分析，石英中的金在檢測限以下，理論上不含金。

6 選冶工藝對比

根據原礦化學多項分析、礦物組成特征、金的賦存狀態等分析結果，表明礦石中可回收利用的金以自然金為主，粒度微細，且含有少量碳質。以微細粒嵌布的自然金選冶難度大，回收率低，為獲得較佳的選冶工藝，提高金的浸出率，查閱相關文獻[12-16]，采用全泥氰化浸出、焙燒除碳—氰化浸出、浮選除碳—碳質焙燒—氰化浸出三種工藝流程進行對比實驗，結果見表3.

表3 的實驗結果表明，采用全泥氰化浸出實驗，金的浸出率為88.22%；焙燒除碳-氰化浸出實驗金浸出率88.03%，兩種方法的浸出指標相近，但后者浸出過程中需用中性油進行預處理，不利于金的浸出；浮選除碳—碳質焙燒—氰化浸出實驗，該工藝相較于前兩種，不僅程序復雜，而且金的浸出率也低于前兩種，僅為87.20%。綜上，全泥氰化浸出工藝是該礦石的較佳選冶工藝，與前人的研究結果一致[4]。

表3 選冶方式對比結果Table 3 Comparison results of beneficiation methods

7 結論

（1）格爾托金礦主要的金屬礦物為赤褐鐵礦，非金屬礦物為方解石、石英，硫化物含量極低。金的賦存形式主要有裂隙金、粒間金和包裹金。

（2）格爾托金礦的金是以自然金為主，自然金中Au 含量在99%以上，粒徑3～20 μm，以細-微粒金為主，顆粒形態多為不規則圓粒狀、拉長粒狀、板片狀、凹凸狀等。

（3）選冶對比實驗結果表明：該類以微細粒嵌布的自然金，在其他干擾浸出的元素含量極少的前提下，全泥氰化浸出方案是該類礦石較佳的選冶工藝。