氧化泥硅質板巖金礦礦物學及選礦試驗論證

孫志勇，孫顏波

(1.陜西天地建設有限公司，陜西西安 710199；2.西安交通大學城市學院，陜西西安 710018)

黃金是一種具有極高地位的金屬資源，在工業生產、經濟運行、國家戰略、生活水平等方面均有重要的體現，呈現“貨幣”“商品”“政治”等屬性[1]。目前我國黃金資源儲備與美、德、法等國家相比，位居第六，具有一定差距[2-3]。隨著我國黃金地質資源的進一步開采，金礦資源稟賦越來越差，給開發和綜合利用帶來較大難度，同時也推動了采選工業科技的進度。低品位難選是我國金礦的常見資源狀態，也是本礦石的顯著特點，礦石的復雜性質導致常規選礦工藝指標不夠理想，需要以全面的、系統的礦物學成果作為依據，并兼顧經濟、環境、管理和技術的同時，探索實現該礦石體現更大價值的技術工藝。為此，通過采用多種工藝礦物學方式方法[4-6]，詳細查明并掌握礦石性質，實施針對性的選別技術工藝，為科學、合理、高效開發利用該金礦石提供了詳盡數據支持和決策依據。

1 材料與方法

1.1 樣品準備

試驗原礦來自西北某地礦山現場采集，取得代表性原生礦樣100 kg。針對研究內容，試驗對原礦樣品進行了加工處理。

（1）礦物學樣品：在原生礦中選取具有明顯特征的塊樣，經磨片機制作顯微鏡樣片85片。

（2）選礦試驗樣品：對原生礦按照“粗、中、細”工序，采用三段一閉路流程進行破碎，分別制備了用于化驗和試驗的樣品。選礦試驗樣每份500 g，粒度-2 mm。

1.2 試驗方法

礦石工藝礦物學采用了光譜半定量、化驗、顯微鏡、探針、XRD等儀器設備，其中顯微鏡為德國蔡司CARL ZEISS 偏光顯微鏡Axioskop 40 A Pol 和德國徠卡DM2500P偏光顯微鏡，配有高清分辨率的攝像系統；XRD為日本X射線衍射儀7000S/L型。

選礦主要采用了氰化、焙燒的選礦方法。氰化設備為變頻XJT型有機玻璃圓槽型攪拌機，焙燒設備為熱電偶控溫的數顯智能箱式馬弗爐。

2 結果與討論

2.1 礦石工藝礦物學

2.1.1 原礦光譜半定量分析

為普查原礦中的有價元素，對原礦采用光譜半定量方法進行了全元素分析，結果見表1。可見，礦石中金屬元素含量均較低，未有明顯可關注特征元素，需要進一步做詳細檢測分析。

表1 原礦光譜半定量分析結果

2.1.2 原礦多元素化驗分析

對原礦中多元素含量進行了定量精確化驗分析，結果見表2。可見，礦石中貴金屬Au是主要可回收元素，但品位僅為1.41 g/t；Ag品位為6.30 g/t，達到綜合回收利用標準，無其它綜合回收利用元素；As和C作為有害元素，其品位較低，對選礦影響不大。

表2 原礦多元素分析結果

2.1.3 原礦金物相分析

將原礦化驗樣進行了Au的物相分析，結果見表3。可見，礦石中裸露-半裸露金的占有率較其它相類相對較高，為44.69%，其余Au分布相對分散。

表3 金物相分析結果

2.1.4 礦石礦物組成

礦石中顯微鏡估測的礦物組成及含量結果見表4。可見，礦石中的金屬礦物主要為鐵礦物，其中褐鐵礦含量約3.65%；主要非金屬礦物石英的含量約47%～52%。

表4 礦石礦物組成及顯微鏡下目估含量

2.1.5 原礦賦存狀態分析

（1）金元素賦存狀態

試驗采用德國蔡司顯微鏡和探針波譜對礦物進行了分析，沒有發現Au的獨立礦物。對礦石中主要礦物進一步礦物學研究，結果表明Au以分散形式賦存于黃鐵礦、毒砂、銀黝銅礦等礦物中。

（2）銀元素賦存狀態

礦物學光片中并未觀察到Ag的獨立礦物，通過電子探針波譜分析，查定礦石中Ag存在于黝銅礦中，其含Ag量為8.95%～9.53%。

（3）共伴生礦物嵌布特征

黃鐵礦：礦石中主要的硫化鐵，粒徑0.02～0.31 mm，呈它形-半自形粒狀，以星散狀-浸染狀分布。經電子探針波譜分析，黃鐵礦中含Au量約0.01%～0.03%。

褐鐵礦：主要氧化鐵礦物，呈它形-半自形粒狀，粒徑0.02～0.25 mm，其為黃鐵礦蝕變產物，保留黃鐵礦半自形晶形，以星散狀-浸染狀分布，部分沿巖石裂隙分布。經檢測分析得知，褐鐵礦不含分散金。

毒砂：礦石中主要含砷礦物，呈半自形粒狀和菱形，長徑0.01～0.08 mm，多介于0.02～0.05 mm，以星散-浸染狀分布，與黃鐵礦關系密切，形成半規則連生。電子探針波譜分析，毒砂中含Au量0.02%～0.03%。

閃鋅礦：主要以星散-浸染狀分布，局部呈塊狀分布，粒徑0.02～0.35 mm，其主要與黃鐵礦、方鉛礦形成規則-半規則連生，其次與黝銅礦半規則連生，局部黝銅礦以脈狀沿閃鋅礦裂隙分布。波譜分析顯示，閃鋅礦不含分散金。

方鉛礦：在礦石中含量較少，呈星散狀-稀疏浸染狀分布，粒徑0.02～0.23 mm，與閃鋅礦、黝銅礦半規則連生，可被黝銅礦交代。電子探針波譜分析，方鉛礦不含分散金。

黝銅礦：礦石中主要的含Cu礦物，呈星散狀-稀疏浸染狀分布，粒徑0.02～0.11 mm，與閃鋅礦、方鉛礦關系緊密，可交代方鉛礦，部分以細脈狀沿閃鋅礦、黃鐵礦破碎裂隙分布（見圖1）。電子探針波譜分析，黝銅礦Ag含量9.53%，為銀黝銅礦，并含少量分散金，含Au量0.02%～0.05%。

圖1 黝銅礦、方鉛礦裂隙分布

黃銅礦：礦石中僅偶見，其中不含分散金。

石英：主要的非金屬礦物。一是分布于千枚狀變砂巖中，粒徑0.06～0.23 mm，主要呈碎屑存在；部分粒徑0.01～0.06 mm，呈微細粒狀，與微細片狀絹云母一起分布于碎屑粒間。二是分布于泥硅質板巖中，粒徑約0.01～0.05 mm，以微細粒狀分布于絹云母、綠泥石片狀礦物形成的板理間，局部重結晶明顯沿裂隙分布。電子探針波譜分析，石英含有微量分散金，約為0.02%。

碳酸鹽礦物：主要為鐵白云石和方解石，多數分布于千枚狀變砂巖中，呈它形不等粒狀，粒徑0.05～0.23 mm，部分以碳酸鹽膠結物形式分布于碎屑礦物粒間，局部分解出鐵質。

2.1.6 礦石自然類型分析

根據《金礦基本工作手冊》中一般有色金屬礦石自然類型的劃分標準，采用礦石中鐵物相確定金礦石的氧化率。經對原礦鐵物相分析知，原礦氧化物中的Fe含量為2.34%，總Fe含量為5.82%，計算可得原礦氧化率為40.15%，可判定該礦石的自然類型為氧化礦。

2.1.7 工藝礦物學小結

（1）礦石含Au量為1.41 g/t，Au是該礦石的目的回收元素；Ag品位為6.40 g/t，是綜合回收元素；其余元素含量均低，不具備回收價值。

（2）礦石中裸露-半裸露Au占有率為44.69%，對Au的回收不利；Au分散存在于其它礦物中，粒級不均，具有一定回收難度。

（3）礦石類型為泥硅質板巖型、千枚狀變砂巖型的氧化金礦石，極易泥化，對選別過程易產生干擾。

2.2 選礦試驗論證

2.2.1 不同工藝流程試驗結果對比

根據礦石性質特點，擬定了四種選別工藝流程進行提金試驗效果對比[7-9]。

工藝1：全泥氰化工藝流程。磨礦細度-0.074 mm占93%、石灰調pH=10.5、充氣0.4 MPa、液固比1.5∶1、浸出時間30 h。

工藝2：常規預處理—氰化工藝流程。磨礦細度-0.074 mm占93%、次氯酸鈉1.5 g/L預處理2 h、NaOH調pH=10.5、充氣0.4 MPa、液固比1.5∶1、浸出時間24 h。

工藝3：強化預處理—氰化工藝流程。磨礦細度-0.074 mm 占93%、NP-1 藥劑50 g/L、60 ℃預處理3 h、石灰調pH=10.5、充氣0.4 MPa、液固比1.5∶1、浸出時間24 h。

工藝4：氧化焙燒—氰化工藝流程。原礦氧化焙燒550 ℃、焙燒1.5 h、焙砂磨礦細度-0.074 mm占95%、石灰調pH=10.5、液固比1.5∶1、浸出時間24 h。

四種不同工藝流程的提金試驗結果對比見表5。可見，全泥氰化工藝的金浸出率僅為68.79%，采用預處理技術能夠提高Au浸出率至少7%，其中強化預處理—氰化工藝和焙燒—氰化工藝具有顯著的回收Au效果，說明較復雜的預處理工藝流程適宜于本礦石。在生態文明建設、資源高效開發利用和經濟效益的綜合評價上，強化預處理氰化工藝流程在開發利用該礦石方面具有優勢。

表5 不同工藝流程提金試驗結果對比

2.2.2 選礦試驗結果評價

為進一步分析不同工藝流程提金效果的差異性，試驗對工藝1、工藝3和工藝4的提金尾礦進行了金物相分析及對比。尾礦金物相含量的占有率結果對比見表6。

表6 不同尾礦金物相占有率/%

由表6可知，相對于原礦，工藝1尾礦中裸露半裸露金、碳酸鹽包裹金的占有率下降明顯，表明其得到了有效回收；工藝3 能夠對金包裹礦物進行不同程度破壞，其尾礦的裸露半裸露金、碳酸鹽包裹金的占有率相比原礦亦下降明顯，其硫化物包裹金、硅酸鹽包裹金的占有率變化趨勢與工藝1 的結果類似，間接表明該工藝有利于提高金的回收效果；工藝4 的影響因素復雜多樣，具有正面效應和負面效應疊加效果，金的存在狀態產生了較大的差異[10-11]。試驗結果說明，采用預處理技術能夠強化該礦石的提金效果，尤其是濕法預處理技術，在充分利用礦石性質和提高金回收率方面更加符合實際。

3 結論

（1）工藝礦物學研究得知，該金礦石為易泥化的泥硅質板巖型氧化金礦，礦石的金品位較低，金主要為細粒分散狀包裹金，且賦存金的礦物粒級不均，礦石性質決定了其回收Au具有一定難度。

（2）選礦試驗研究論證了該礦石需采用較為復雜的提金技術，才能獲得較好的提金效果。在綜合考慮生態文明、資源高效開發和經濟評價的基礎上，濕法強化預處理工藝流程能夠兼顧平衡，是適宜于本礦石的選別工藝技術之一，可作為科學合理開發該礦石的參考依據。