某金礦石工藝礦物學研究

劉玉川，殷錄成，陳 攀*，熊 馨

(1.青海省地質礦產測試應用中心； 2.青海省柴達木綜合地質礦產勘查院)

隨著中國經濟高速增長，人們對黃金制品的需求持續增加，2021年中國黃金實際消費量達1 120.9 t，與2020年同期相比增長36.53 %，但與人們高漲的黃金消費需求相比，中國黃金產量遠低于市場消費需求。2021年，國內原料黃金產量為328.983 t，比2020年同期減產36.362 t，其中礦產金完成258.092 t。目前，已探明黃金儲量已經不能滿足日益增長的消費需求[1]。因此，金礦資源的高效開發利用至關重要。青海某金礦石由強破碎石英巖(脈)型金礦石、強蝕變破碎凝灰巖型金礦石組成。金礦物主要以裸露、半裸露自然金形式分布于脈石礦物中，部分分布于毒砂、黃鐵礦間隙中，另有少部分包裹于黃鐵礦中。自然金粒度以細粒為主，從賦存狀態來看，自然金以粒間金為主[2]。本文通過化學分析、X射線衍射儀、偏光顯微鏡、掃描電子顯微鏡等綜合手段，對青海某金礦石進行工藝礦物學研究[3-4]。

1 礦石性質

1.1 化學組成

為探明青海某金礦石化學成分，對原礦進行化學成分分析，結果見表1。金物相分析結果見表2。

表1 原礦化學成分分析結果

表2 金物相分析結果

由表1可知，原礦中可回收元素為金，品位為4.95 g/t，含銀5.00 g/t。根據DZ/T 0205—2020 《礦產地質勘查規范 巖金》巖金礦伴生礦產綜合評價參考指標，原礦中銀達到伴生元素評價指標要求。

由表2可知：金在礦石中的賦存狀態主要為裸露及半裸露金，分布率為91.27 %；硫化礦物包裹金分布率為4.22 %；褐鐵礦包裹金、碳酸鹽礦物包裹金和硅酸鹽礦物包裹金分布率合計為4.51 %[5]。其中，裸露及半裸露金可采用重選、浸出、浮選工藝回收，硫化礦物包裹金可采用浮選工藝回收，其他包裹金在單體解離度達到的情況下可采用浮選或浸出工藝回收。

1.2 礦物組成及含量

巖石整體呈灰白色，經過多期變質作用形成，主體含礦巖石為石英巖(脈)和蝕變凝灰巖。該礦石中金屬礦物主要為毒砂、黃鐵礦、褐鐵礦，少量黃銅礦和自然金(部分為含銀自然金)。脈石礦物主要為石英、絹(白)云母、黑云母、碳酸鹽礦物、電氣石等。

采用掃描電子顯微鏡對礦石中金礦物進行能譜成分分析，測試結果顯示，礦石中金礦物主要以自然金形式存在，另有部分為含銀自然金。礦物能譜成分分析測試結果見表3。

表3 礦物能譜成分分析測試結果

采用偏光顯微鏡、X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡分析礦石中礦物組成，結果見表4。

表4 礦石礦物組成及相對含量

1.3 礦物粒度分布

1.3.1 金屬礦物

金屬礦物相對含量為3.7 %，主要有毒砂、黃鐵礦、黃銅礦、褐鐵礦及自然金，其中有用礦物為自然金。金屬礦物粒度分布見表5。

表5 金屬礦物粒度分布 %

1.3.2 脈石礦物

脈石礦物相對含量為96.3 %，由石英(玉髓)、絹(白)云母、黑云母、碳酸鹽礦物等組成。脈石礦物粒度分布見表6。

表6 脈石礦物粒度分布 %

1.4 礦石結構構造

礦石構造主要有稀疏浸染狀構造、脈狀構造。

礦石結構主要有半自形—他形粒狀結構、交代殘余結構、乳滴狀結構[6](見圖1)。

a—半自形—他形毒砂、黃鐵礦(40×)b—黃鐵礦被褐鐵礦交代呈交代殘余結構(100×)圖1 礦石結構

2 金礦物嵌布特征

2.1 粒度統計分析

通過偏光顯微鏡及掃描電子顯微鏡確定，礦石中的金礦物主要為自然金，鏡下共觀察到自然金102粒，多呈長角粒狀、角粒狀及渾圓狀等不規則狀分布于脈石礦物中，部分分布于毒砂、黃鐵礦顆粒間隙中，另有部分被黃鐵礦包裹。礦石中自然金粒度統計分析結果見表7，自然金粒度特征見表8。

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表7 礦石中自然金粒度統計分析結果

表8 礦石中自然金粒度特征

由表7可知：自然金粒度在-0.02～+0.01 mm粒級分布率最高，為39.22 %；其次是-0.04～+0.02 mm，分布率為23.53 %；再次是-0.01～+0.005 mm，分布率為16.67 %。

由表8可知：礦石中自然金主要為細粒金，分布率為79.42 %；其次是中粒金，分布率為10.78 %；微粒金較少，分布率為1.96 %。

2.2 嵌布狀態

為全面了解自然金的嵌布特征，對所見自然金進行統計分析[7]，結果見表9。由表9可知：自然金以粒間金為主，占59.80 %；其次為裂隙金，占29.41 %；再次為包裹金，占10.78 %。包裹金中金礦物粒度以細粒為主。

表9 礦石中金礦物嵌布狀態

礦石中自然金主要分布于脈石礦物中,呈粒間金，部分分布于毒砂、黃鐵礦顆粒間隙中，另有少部分被黃鐵礦包裹。根據金礦物嵌布特征(見圖2)分析，礦石中金礦物較易解離，有利于回收。

a—裸露狀分布于脈石礦物間的自然金 b—自然金與褐鐵礦共生(400×) c—自然金分布于黃鐵礦裂隙中(40×)圖2 金礦物嵌布特征

3 主要金屬礦物嵌布特征

3.1 毒 砂

礦石中毒砂相對含量為1 %，粒徑在0.01～3.2 mm，是礦石中主要的載金礦物。樣品中顆粒均發生破碎，形成壓碎結構，個別樣品中分布較為集中，呈集合體狀分布。毒砂主要呈半自形—他形粒狀分布，個別顆粒自形程度較高；部分樣品中毒砂呈脈狀分布于脈石礦物中；個別樣品中毒砂顆粒間隙中可見細小的自然金分布(見圖3)。

毒砂顆粒間隙中分布有自然金(200×)圖3 毒砂嵌布特征

3.2 黃鐵礦

礦石中黃鐵礦相對含量為2 %，呈半自形—他形粒狀，粒徑在0.005～2.5 mm。黃鐵礦顆粒自形程度較低，主要呈他形粒狀分布，部分黃鐵礦呈細小的針點狀分布于脈石礦物中，部分被褐鐵礦交代，個別褐鐵礦表面可見細小的黃鐵礦顆粒殘留，呈交代殘余結構(見圖4)。

a—呈他形粒狀的黃鐵礦顆粒(20×) b—褐鐵礦交代黃鐵礦(100×)圖4 黃鐵礦嵌布特征

礦石中另可見少量黃銅礦、褐鐵礦等金屬礦物，由于含金量極低，在此不詳細說明[8]。

4 脈石礦物嵌布關系

脈石礦物主要由石英、絹(白)云母、黑云母、碳酸鹽礦物、電氣石等組成，賦礦巖石主要為碎裂石英巖(脈)及蝕變凝灰巖，含金巖石主要為石英巖(脈)，且巖石受到動力作用發生了不同程度的破碎，據此推斷該礦床主要為破碎石英巖(脈)型金礦床。

1)石英。石英呈2種類型分布：一種為石英巖(脈)中的石英，該類石英粒徑在0.05～2 mm，粒度大小不均，主要以他形粒狀結構分布，受后期動力作用影響，石英顆粒表面裂紋及波狀消光發育明顯，部分石英顆粒發生破碎(見圖5-a)、磨細。部分薄片可見石英顆粒呈緊密鑲嵌互為120°夾角的三邊平衡結構，接觸線呈縫合線狀，表明巖石受到動力變質作用發生動態重結晶。另一種為蝕變凝灰巖中的石英，該類石英以隱晶質為主，與細小的長石組成霏細結構；另有部分為以晶屑形式存在的石英顆粒，該部分石英顆粒粒徑可達5 mm左右，石英晶屑顆粒表面被溶蝕呈港灣狀、孔洞狀(見圖5-b)。

a—受動力作用發生破碎的石英巖(脈)(20×) b—呈港灣狀、孔洞狀的石英晶屑(20×)圖5 石英嵌布特征

2)絹(白)云母。絹(白)云母呈顯微鱗片狀，以集合體狀分布為主，主要由凝灰巖、火山灰結晶形成，部分薄片中呈集合體團塊狀，可能為硅鋁質巖屑、晶屑蝕變而成，主要分布于蝕變凝灰巖中。

3)黑云母。黑云母呈片狀分布，部分黑云母解理縫中可見析出的細小金屬礦物，黑云母發生脫鐵蝕變現象，轉變為白云母。

4)碳酸鹽礦物。碳酸鹽礦物呈集合體粉末狀，部分呈不規則粒狀，粒徑約為0.15 mm，充填于礦物顆粒間隙中。

5)電氣石。電氣石呈針柱狀，粒徑細小，為0.01～0.05 mm，個別顆粒可見垂直光軸切面，呈特征的球面三角形(見圖6)。個別呈集合體團塊狀分布，部分電氣石有輕微的綠泥石化蝕變。

圖6 呈球面三角形的電氣石橫切面(40×)

5 選礦工藝流程推薦

根據礦石中金的賦存狀態，共選用了浮選、重選、全泥浸出3種選礦方法單獨或組合進行選礦試驗研究。經過試驗對比，最終推薦采用原礦尼爾森重選—尾礦環保浸金劑浸出聯合工藝流程(見圖7)，即-1.0 mm 原礦經尼爾森選礦機重選，所得金精礦金品位為154 g/t，金回收率為78.49 %；重選尾礦直接進行環保浸金劑浸出，對原礦金浸出率為18.00 %。尼爾森重選—尾礦環保浸金劑浸出全流程金總回收率為96.49 %，伴生元素銀總回收率為92.26 %，選別指標較好。

圖7 推薦工藝流程

原礦通過尼爾森選礦機重選可先回收單體金，獲得精礦產品，且選別過程無污染；對重選尾礦再進行浸出，對比原礦全泥浸出，較大程度減少了環保浸金劑的消耗，有利于降低浸出成本。

6 結 論

1)查明了青海某金礦石中金屬礦物的種類和嵌布特征，以及礦石結構特征。金屬礦物主要為毒砂、黃鐵礦、褐鐵礦，少量黃銅礦和自然金。礦石結構主要為乳滴狀結構、半自形—他形粒狀結構、交代殘余結構。

2)礦石中脈石礦物主要有石英、絹(白)云母、黑云母、碳酸鹽礦物、電氣石等。賦礦巖石后期發生強烈的蝕變和破碎，賦礦巖石主要由碎裂石英巖(脈)、蝕變凝灰巖組成。

3)該金礦礦石類型為強破碎石英巖(脈)型金礦石、強蝕變破碎凝灰巖型金礦石，可回收礦物為自然金。由于樣品局限性，鏡下觀察到的金礦物主要以裸露、半裸露自然金形式分布于脈石礦物中，部分分布于毒砂、黃鐵礦間隙中，另有少部分被黃鐵礦包裹。自然金以細粒金為主，主要以粒間金形式存在。根據金礦物嵌布特征分析，礦石中金礦物較易解離，有利于回收。

4)推薦采用原礦尼爾森重選—尾礦環保浸金劑浸出聯合工藝流程，原礦可通過尼爾森選礦機先重選回收單體金，獲得精礦產品，且選別過程無污染；對重選尾礦再進行浸出，對比原礦全泥浸出，較大程度減少了環保浸金劑的消耗，有利于降低浸出成本。推薦流程所得金精礦金品位為154 g/t，金回收率為78.49 %；重選尾礦直接進行環保浸金劑浸出；尼爾森重選—尾礦環保浸金劑浸出全流程金總回收率為96.49 %，伴生元素銀總回收率為92.26 %，選別指標較好。