氧化泥硅質(zhì)板巖金礦礦物學(xué)及選礦試驗(yàn)論證

孫志勇，孫顏波

(1.陜西天地建設(shè)有限公司，陜西西安 710199；2.西安交通大學(xué)城市學(xué)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(yè)生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、國家戰(zhàn)略、生活水平等方面均有重要的體現(xiàn)，呈現(xiàn)“貨幣”“商品”“政治”等屬性[1]。目前我國黃金資源儲(chǔ)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(zhì)資源的進(jìn)一步開采，金礦資源稟賦越來越差，給開發(fā)和綜合利用帶來較大難度，同時(shí)也推動(dòng)了采選工業(yè)科技的進(jìn)度。低品位難選是我國金礦的常見資源狀態(tài)，也是本礦石的顯著特點(diǎn)，礦石的復(fù)雜性質(zhì)導(dǎo)致常規(guī)選礦工藝指標(biāo)不夠理想，需要以全面的、系統(tǒng)的礦物學(xué)成果作為依據(jù)，并兼顧經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、管理和技術(shù)的同時(shí)，探索實(shí)現(xiàn)該礦石體現(xiàn)更大價(jià)值的技術(shù)工藝。為此，通過采用多種工藝礦物學(xué)方式方法[4-6]，詳細(xì)查明并掌握礦石性質(zhì)，實(shí)施針對性的選別技術(shù)工藝，為科學(xué)、合理、高效開發(fā)利用該金礦石提供了詳盡數(shù)據(jù)支持和決策依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品準(zhǔn)備

試驗(yàn)原礦來自西北某地礦山現(xiàn)場采集，取得代表性原生礦樣100 kg。針對研究內(nèi)容，試驗(yàn)對原礦樣品進(jìn)行了加工處理。

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

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

1.2 試驗(yàn)方法

礦石工藝礦物學(xué)采用了光譜半定量、化驗(yàn)、顯微鏡、探針、XRD等儀器設(shè)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(tǒng)；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(shè)備為變頻XJT型有機(jī)玻璃圓槽型攪拌機(jī)，焙燒設(shè)備為熱電偶控溫的數(shù)顯智能箱式馬弗爐。

2 結(jié)果與討論

2.1 礦石工藝礦物學(xué)

2.1.1 原礦光譜半定量分析

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

表1 原礦光譜半定量分析結(jié)果

2.1.2 原礦多元素化驗(yàn)分析

對原礦中多元素含量進(jìn)行了定量精確化驗(yàn)分析，結(jié)果見表2?？梢?，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(dá)到綜合回收利用標(biāo)準(zhǔn)，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(jié)果

2.1.3 原礦金物相分析

將原礦化驗(yàn)樣進(jìn)行了Au的物相分析，結(jié)果見表3?？梢姡V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(jié)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(jié)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(tài)分析

（1）金元素賦存狀態(tài)

試驗(yàn)采用德國蔡司顯微鏡和探針波譜對礦物進(jìn)行了分析，沒有發(fā)現(xiàn)Au的獨(dú)立礦物。對礦石中主要礦物進(jìn)一步礦物學(xué)研究，結(jié)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(tài)

礦物學(xué)光片中并未觀察到Ag的獨(dú)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(jīng)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(chǎn)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(jīng)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(guān)系密切，形成半規(guī)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(guī)則-半規(guī)則連生，其次與黝銅礦半規(guī)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(guī)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(guān)系緊密，可交代方鉛礦，部分以細(xì)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(xì)粒狀，與微細(xì)片狀絹云母一起分布于碎屑粒間。二是分布于泥硅質(zhì)板巖中，粒徑約0.01～0.05 mm，以微細(xì)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(jié)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(shù)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(jié)物形式分布于碎屑礦物粒間，局部分解出鐵質(zhì)。

2.1.6 礦石自然類型分析

根據(jù)《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(biāo)準(zhǔn)，采用礦石中鐵物相確定金礦石的氧化率。經(jīng)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(jì)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(xué)小結(jié)

（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(jià)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(zhì)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(chǎn)生干擾。

2.2 選礦試驗(yàn)論證

2.2.1 不同工藝流程試驗(yàn)結(jié)果對比

根據(jù)礦石性質(zhì)特點(diǎn)，擬定了四種選別工藝流程進(jìn)行提金試驗(yàn)效果對比[7-9]。

工藝1：全泥氰化工藝流程。磨礦細(xì)度-0.074 mm占93%、石灰調(diào)pH=10.5、充氣0.4 MPa、液固比1.5∶1、浸出時(shí)間30 h。

工藝2：常規(guī)預(yù)處理—氰化工藝流程。磨礦細(xì)度-0.074 mm占93%、次氯酸鈉1.5 g/L預(yù)處理2 h、NaOH調(diào)pH=10.5、充氣0.4 MPa、液固比1.5∶1、浸出時(shí)間24 h。

工藝3：強(qiáng)化預(yù)處理—氰化工藝流程。磨礦細(xì)度-0.074 mm 占93%、NP-1 藥劑50 g/L、60 ℃預(yù)處理3 h、石灰調(diào)pH=10.5、充氣0.4 MPa、液固比1.5∶1、浸出時(shí)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(xì)度-0.074 mm占95%、石灰調(diào)pH=10.5、液固比1.5∶1、浸出時(shí)間24 h。

四種不同工藝流程的提金試驗(yàn)結(jié)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(yù)處理技術(shù)能夠提高Au浸出率至少7%，其中強(qiáng)化預(yù)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(fù)雜的預(yù)處理工藝流程適宜于本礦石。在生態(tài)文明建設(shè)、資源高效開發(fā)利用和經(jīng)濟(jì)效益的綜合評價(jià)上，強(qiáng)化預(yù)處理氰化工藝流程在開發(fā)利用該礦石方面具有優(yōu)勢。

表5 不同工藝流程提金試驗(yàn)結(jié)果對比

2.2.2 選礦試驗(yàn)結(jié)果評價(jià)

為進(jìn)一步分析不同工藝流程提金效果的差異性，試驗(yàn)對工藝1、工藝3和工藝4的提金尾礦進(jìn)行了金物相分析及對比。尾礦金物相含量的占有率結(jié)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?qū)鸢V物進(jìn)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(jié)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(fù)雜多樣，具有正面效應(yīng)和負(fù)面效應(yīng)疊加效果，金的存在狀態(tài)產(chǎn)生了較大的差異[10-11]。試驗(yàn)結(jié)果說明，采用預(yù)處理技術(shù)能夠強(qiáng)化該礦石的提金效果，尤其是濕法預(yù)處理技術(shù)，在充分利用礦石性質(zhì)和提高金回收率方面更加符合實(shí)際。

3 結(jié)論

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

（2）選礦試驗(yàn)研究論證了該礦石需采用較為復(fù)雜的提金技術(shù)，才能獲得較好的提金效果。在綜合考慮生態(tài)文明、資源高效開發(fā)和經(jīng)濟(jì)評價(jià)的基礎(chǔ)上，濕法強(qiáng)化預(yù)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(shù)之一，可作為科學(xué)合理開發(fā)該礦石的參考依據(jù)。