高硫高砷難浸金精礦工藝礦物學研究

高國龍，李登新

(1.清華大學環境科學與工程系， 北京 100084；2.東華大學環境科學與工程學院，上海 201620)

目前，世界黃金儲量中2/3以上為難處理礦，1/3的黃金產量來自于難處理礦[1-3]。隨著易浸金礦石資源日益枯竭，開發利用有微細粒嵌布、含高硫高砷的難浸金礦成為一大趨勢。

高硫高砷金精礦礦物組成十分復雜，金常被包裹在其它礦物中，金的浸出率很低[4]。為了開發這類資源，開展工藝礦物學研究十分必要。對難浸金礦物相的分析，前人已做過大量工作，但多側重于某一種研究方法，如X射線衍射分析等[5]。這些方法能夠判斷礦中物相成分，但無法觀察相互包裹的狀態。本文綜合采用X射線衍射分析、礦物解離度分析和掃面電鏡-能譜分析等多種方法，既能判斷高硫高砷難浸金精礦的物相組分，又能觀察各物相的賦存狀態，以期為探索高硫高砷難選冶金精礦的提金工藝提供指導。

1 實驗

1.1 原料來源

實驗所用的金精礦取自河南某黃金冶煉廠。用小型粉碎機(FW-400A型，北京中興偉業儀器有限公司)將樣品進一步粉碎至50～335 μm。對該金精礦進行氰化浸金，發現金的氰化浸出率為26.95%。根據金礦的難浸程度等級，屬于難浸金精礦。本文從化學成分分析、X射線衍射分析、礦物解離度分析、掃描電鏡-能譜分析等不同程度開展了工藝礦物學研究。

1.2 測試方法

1.2.1 X射線衍射分析(XRD)

采用D/max-rB型X射線衍射儀(日本理學)測定金精礦物相組成。

1.2.2 礦物解離度分析(MLA)

利用礦物解離度分析儀(FEI.Quanta 600. JKtech MLA suite 2008)研究金精礦礦物結構和組成。

1.2.3 掃描電鏡-能譜分析(SEM-EDS)

采用 JSM-5600 LV型掃描電鏡(日本電子)和IE 300 X型EDS能譜儀(英國Oxford)對金精礦進行X射線線掃描微區分析。

2 結果與討論

2.1 化學成分分析

利用火焰原子吸收分光光度法(原子吸收分光光度計，AA320型)測定金精礦化學成分(質量分數)，見表1。金精礦含S 13.91%，含Fe 16.8%，含As 7.54%，是典型的高硫高砷金精礦。

表1 金精礦元素成分

2.2 礦物物相組成

2.2.1 XRD分析

采用X射線衍射方法測定樣品中物相成分，圖1為金精礦XRD圖。由圖1可以看出，金精礦含有石英、黃鐵礦、毒砂、白云母、綠泥石和方解石，主要物相為毒砂、黃鐵礦、石英和白云母。

2.2.2 MLA分析

圖2為金精礦顆粒的MLA圖。表2為金精礦的粒級分布特征。由表2、圖2知，主要金屬礦物為毒砂和黃鐵礦，脈石礦物主要為石英、白云母。圖2表明，無法觀察到金獨立顆粒，而通過氰化實驗能夠浸出金，說明金以次顯微金和超顯微金等不可見金狀態賦存于載金礦物中。這樣的礦石，即使磨到極細小，也不能將金顆粒暴露出來。在氰化時，金顆粒不能接觸到含氰溶液，金無法溶解[6-9]。從圖2還可以看出，該難浸金精礦中,各種礦物分布不均勻，典型特點是毒砂、黃鐵礦相互包裹，石英等脈石也包裹其他礦物。所以,必須仔細設計預處理方法，將載金礦物破壞，使金裸露出來，從而最大限度提高金浸出率[10, 11]。

圖1 金精礦XRD圖

表2 金精礦的礦物粒級分布特征/%

2.2.3 SEM-EDS分析

掃描電鏡和能譜儀可以將微區的選擇和測定相結合[4, 5]。圖3為金精礦表面形態的二次電子圖(SE)和線掃描的位置，從中可以估計線掃描距離大約為10 μm。從圖3上可看出，該金精礦中，硅和氧、硫和鐵、砷硫和鐵的含量分布在掃描線上密切相關，但仍無法觀察到金獨立顆粒。這與前期的XRD測試結果和MLA分析保持一致，進一步證明了該礦中的主要成分為黃鐵礦、毒砂和石英，金以不可見金狀態賦存于載金礦物中。

圖2 金精礦顆粒的MLA圖

圖3 金精礦的表面形態二次電子圖和掃描線的位置

3 結論

通過開展高硫高砷金精礦元素分析、XRD分析、MLA分析、SEM-EDS分析，得出以下結論：

(1)金精礦中金含量47.5 g·t-1、Ag 8.46

g·t-1、S 13.91% (質量分數)、As 7.54%(質量分數)，金的浸出率僅為26.95%， 屬于典型的高硫高砷難浸金精礦。

(2)金精礦中的主要金屬礦物為毒砂、黃鐵礦。脈石礦物主要有石英、白云母。金精礦中，有害組分主要為砷，含砷礦物是以毒砂形式出現。金以不可見金的形式賦存于載金礦物中。

(3)多種礦物互相包裹，必須仔細設計預處理方法，將載金礦物破壞，使金裸露，從而最大限度地提高金浸出率。

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