川西某金礦工藝礦物學(xué)研究及對選礦工藝的影響

王越，王婧，李瀟雨 ,王麗，劉洋

(1.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所，四川 成都 610041；2. 金川集團股份有限公司選礦廠，甘肅 金昌 737100)

該金礦為石英脈型含硫化物金礦床，沒有獨立的金礦物，也不存在吸附金，金元素主要以次顯微-超次顯微金及晶格金的形式賦存于硫化物中，硫化物主要以毒砂和黃鐵礦為主，硫化物的走向決定了金元素的走向。通過化學(xué)分析、X 射線衍射、光學(xué)顯微鏡、電子探針、MLA 等分析手段，查明了礦石的性質(zhì)及嵌布特征，為該礦的綜合利用提供了重要的礦物學(xué)依據(jù)。

1 實 驗

1.1 礦石的物質(zhì)組成

礦石物質(zhì)組成是礦石性質(zhì)研究的基礎(chǔ)，通過X熒光光譜分析來對礦石性質(zhì)進行定性，之后再利用化學(xué)多元素分析作為礦石的定量依據(jù)，確定礦石的基本性質(zhì)。最后通過光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡及MLA確定礦石中的主要礦物及含量。

1.1.1 化學(xué)組成

原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1，原礦中金元素物相分析結(jié)果見表2。

表1 原礦化學(xué)多元素分析/%Table 1 Chemical analysis results of the ore

表2 原礦中金物相分析Table 2 Analysis results of gold phase

從表1 中可以看出，該礦石金的品位為2.47 g/t，達到了在目前經(jīng)濟、技術(shù)條件下對巖金的開采要求；礦石中SiO2含量高達63.91%，表示礦石中石英及硅酸鹽類礦物含量很高；礦石中全鐵含量約4.71%，其中Fe3+含量1.74%，F(xiàn)e2+含量3.57%；礦石中含碳約2.59%,礦石中TiO2含量為1.43%。其他元素含量很低，對礦石性質(zhì)影響可不計。

在前人研究中，有人用金的物相分析法來大致確定金在礦石中物態(tài)，這種方法得出的數(shù)據(jù)可為金元素的賦存狀態(tài)研究提供一定的參考依據(jù)。由于本礦石金含量很低，因此金表2中的金物相實驗結(jié)果僅做定性依據(jù)。由物相分析結(jié)果可知，金元素主要賦存于硫化物中，還有一部分賦存于碳酸鹽中，在其他脈石礦物中的金含量很低，可忽略不計。

1.1.2 礦物組成

經(jīng)鏡下鑒定、X射線衍射分析、掃描電鏡分析和MLA（礦物解離度分析儀）測定結(jié)果表明，礦石中主要礦物為石英、輝石和綠泥石，總量占到總礦物量的73.37%。其中石英含量較高，為45.87%，輝石類礦物次之，為17.61%，綠泥石最少，為9.89%；次要礦物主要有透長石、黑云母、白云石等，含量13.81%。其他脈石礦物有角閃石、拉長石、綠簾石、橄欖石等。主要的金屬礦物為赤鐵礦、毒砂和黃鐵礦，赤鐵礦（含磁鐵礦）約占2.45%，毒砂為1.26%，黃鐵礦為0.63%。之前在化學(xué)分析中檢測出的1.4%左右的TiO2以金紅石形式出現(xiàn)的約為0.54%。礦石的X衍射分析結(jié)果見圖1，礦物定量結(jié)果見表3。

圖1 礦石X射線衍射分析圖譜Fig.1 XRD pattern of the ore

表3 礦石中礦物組成及含量Table 3 Mineral composition and content of the ore

1.2 主要礦物產(chǎn)出形式

根據(jù)礦物種類和含量分析，原礦中主要可回收利用的礦物為螢石和重晶石，二者含量總計達85%左右。脈石礦物以方解石為主，石英、白云石等其他礦物含量很低。通過對礦石進行光學(xué)顯微鏡鑒定、掃描電鏡分析、MLA分析、電子探針分析以及粒度統(tǒng)計，從而查明主要礦物產(chǎn)出形式。

1.2.1 黃鐵礦

該礦石中黃鐵礦呈不規(guī)則粒狀、浸染狀、條帶狀、網(wǎng)脈狀或集合體分布于脈石礦物中，粒度中等偏細(xì)，一般為0.043 ～ 0.02 mm，大多數(shù)粒徑小于0.01 mm，是黃鐵礦主要的產(chǎn)出特征。也有少數(shù)呈自形、半自形、他形晶粒狀或集合體分布于脈石礦物間隙中，有的也被包裹在脈石礦物中，粒度較粗，粒徑一般大于0.043 mm，最大者可達0.6 mm。還有部分黃鐵礦與黃銅礦、毒砂等伴生（圖2）。

圖2 原礦中黃鐵礦與毒砂Fig 2 Pyrite and arsenopyrite in the gold ore

對原礦中的黃鐵礦進行了電子探針微區(qū)分析（見表5），檢測結(jié)果表明，黃鐵礦平均含鐵45.11%、含硫50.13%、含砷3.50%，此外，還檢測到微量的金元素，含量約0.022%，這對該礦石中金元素的賦存狀態(tài)研究具有非常重要的意義。

表4 黃鐵礦電子探針微區(qū)分析元素含量Table 4 Element composition and content of the pyrite by EPMA

1.2.2 毒砂

毒砂為該金礦石中含量較高的硫化物，呈自形、半自形、他形晶粒狀或放射狀集合體分布于石英、綠泥石、輝石等脈石礦物中，有的也分布在脈石礦物間隙中，粒度中等，粒徑一般在0.043 ～ 0.02 mm之間，最大者超不過0.2 mm，而小于0.01 mm的也相對于黃鐵礦而言較少。常與黃鐵礦連生，與黃銅礦、閃鋅礦等其他微量硫化物連生的情況也可見到（圖3）。

圖3 原礦中毒砂Fig.3 Arsenopyrite in the gold ore

對原礦中的毒砂進行電子探針微區(qū)分析（見表5），結(jié)果表明毒砂中平均含鐵22.462%、含硫33.461%、含砷42.306%，除這三種元素外，還檢測到微量的金元素，含量約0.025%，比黃鐵礦中的金含量相對較高。

表5 毒砂電子探針微區(qū)分析元素含量Table 5 Element composition and content of the arsenopyrite by EPMA

7 22.614 33.095 42.519 0 98.228 8 22.041 34.144 42.025 0.012 98.222 9 22.140 33.342 42.215 0.079 97.776 10 22.569 33.780 41.674 0.048 98.071 11 22.438 33.421 42.088 0.019 97.967 12 22.789 33.367 42.466 0.054 98.675平均 22.328 33.310 42.864 0.017 98.520

1.2.3 脈石礦物

該礦石中的金元素主要賦存于硫化物種，脈石礦物可作為選礦尾礦被拋棄，該金礦石的脈石礦物種類及各種元素含量變化較大，主要以石英、輝石、綠泥石、長石、黑云母、白云石等為主，還有微量的磷灰石、角閃石、長石等。由于礦石經(jīng)過了強烈的變質(zhì)變形作用，礦物的結(jié)晶程度較差，多半以他形晶為主，在少數(shù)脈體中可見晶形較好的石英、白云石等。呈集合體出現(xiàn)，粒度較大，一般在0.2～0.5 mm，脈石礦物間隙常發(fā)育有其他金屬礦物，如黃鐵礦、毒砂、黃銅礦、閃鋅礦等，在脈石礦物中也常見有交代成因的金屬礦物。

1.3 有用礦物的粒度和單體解離度

1.3.1 有用礦物的原生粒度

礦物的原生粒度是重要的礦石性質(zhì)，對選礦工藝有較大的影響，它反映的是礦物的實際粒度。測定該礦石中主要利用礦物黃鐵礦和毒砂的原生粒度發(fā)現(xiàn)：毒砂晶體粒徑大多數(shù)在+0.074 mm，占到了總數(shù)的84%左右，在+0.043 mm的毒砂總計達到了95.61%；黃鐵礦的粒度與毒砂相比略有差異，約36%左右的黃鐵礦粒度在+0.2 mm，在+0.074 mm的占總數(shù)的80%左右，而+0.043 mm的毒砂總計達到了91%左右。整體而言，黃鐵礦和毒砂都主要集中在粒徑+0.074 mm范圍內(nèi)，粒度都較粗大，非常利于選別工作的開展。在-0.043 mm的都僅占2%左右，作為泥級損失的也很少（表6）。

表6 原礦中主要礦物原生粒度統(tǒng)計Fig.6 Statistical tables of main mineral‘s primary particle of the ore

因此，作為該礦石中主要的回收利用礦物，毒砂和黃鐵礦都比較容易富集，利用后期工作的開展。

1.3.2主要礦物的單體解離度

該金礦石中毒砂與黃鐵礦是主要的富集礦物，通過-0.2+0.13 mm、-0.13+0.076 mm、-0.076+0.043 mm、-0.043 mm這四個不同粒級的原礦產(chǎn)品進行詳細(xì)的MLA礦物自動分析儀測試，得知原礦中主要礦物在不同磨礦細(xì)度時的單體解離度和連生關(guān)系有較大區(qū)別：.當(dāng)原礦粒度為-0.2+0.13 mm時，黃鐵礦的單體解離度為31.36%，毒砂的單體解離度為18.53%，其中，黃鐵礦有約17.64%與毒砂連生，而毒砂約有17.14%與黃鐵礦連生；當(dāng)原礦粒度為-0.13+0.076 mm時，黃鐵礦的單體解離度為45.76%，毒砂的單體解離度為32.96%，其中，黃鐵礦有約13.69%與毒砂連生，而毒砂約有14.15%與黃鐵礦連生；當(dāng)原礦粒度為-0.076+0.043 mm時，黃鐵礦的單體解離度為58.67%，毒砂的單體解離度為48.02%，其中，黃鐵礦有約10.36%與毒砂連生，而毒砂約有10.80%與黃鐵礦連生；當(dāng)原礦粒度為-0.043 mm時，黃鐵礦的單體解離度為87.66%，毒砂的單體解離度為89.22%，其中，黃鐵礦有約0.14%與毒砂連生，而毒砂約有0.08%與黃鐵礦連生；在同一原礦不同粒級范圍內(nèi)，主要選別礦物黃鐵礦與毒砂的單體解離度是不同的，但它們的單體解離度都隨磨礦粒度的變細(xì)而增大，分別從31.36%和18.53%增加到87.66%和89.22%，兩者之間的連生體也從15%左右降至0.1左右；當(dāng)原礦粒度在-0.043 mm時，黃鐵礦與毒砂的單體解離度都接近了90%，但仍然有約10%左右與其他脈石礦物連生，沒有完全單體解離，這需要在選礦過程中特別注意（表7 、8，圖4）。

表7 原礦中黃鐵礦在不同磨礦情況下的單體解離度及連生關(guān)系Fig.7 Monomial dissociation and interlocking relation of the pyrite with the different grinding conditions

表8 原礦中毒砂在不同磨礦情況下的單體解離度及連生關(guān)系Fig.8 Monomial dissociation and interlocking relation of thearsenopyrite with the different grinding conditions

圖4 不同磨礦細(xì)度下原礦MLA礦物解離分布Fig. 4 Distribution of mineral dissociation by MLA with the different grinding conditions

2 金的賦存狀態(tài)及分布規(guī)律

通過運用X射線衍射、化學(xué)多項分析、物相分析、光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、MLA技術(shù)、電子探針等系統(tǒng)的工藝礦物學(xué)手段證明，該金礦中沒有可見金，沒有吸附金，金元素主要以次顯微-超次顯微金、晶格金的形式賦存于黃鐵礦與毒砂中。通過對黃鐵礦和毒砂進行電子探針微區(qū)分析，得知他們中的金元素含量不均，毒砂中金含量的變化范圍從0到0.079%，平均為0.025%，黃鐵礦中金含量的變化范圍從0到0.078%，平均為0.022%。雖然電子探針能夠檢測到硫化物中的金元素，但介于其含量很低，誤差較大，這里該數(shù)據(jù)僅能說明硫化物中的確含有微量的金元素，具體含量只能依據(jù)單礦物化學(xué)分析確定。進而通過對選礦產(chǎn)品硫精礦進行進一步的實驗室重砂富集，剔除其他雜質(zhì)及脈石礦物，獲取精礦品位接近95%左右的硫化物單礦物，再進行化學(xué)分析和礦物學(xué)研究，得知其金含量達132.5 g/t，因此，該金礦中硫化物的理論金品位應(yīng)該為139.47×10-6。

3 結(jié) 論

該金礦原礦的金品位為2.47 g/t，屬低品位石英脈型金礦床。金屬礦物以赤鐵礦（含磁鐵礦）、毒砂、黃鐵礦為主，脈石礦物以石英、輝石、黑云母、白云石及綠泥石等為主，圍巖以碳酸巖等為主。礦石中沒有獨立金礦物，沒有吸附金。金主要以次顯微金-超次顯微金、晶格金的形式賦存于毒砂和黃鐵礦中。通過電子探針微區(qū)分析的黃鐵礦和毒砂中均有金元素明顯富集的現(xiàn)象，且毒砂中金的含量略高于黃鐵礦中。通過對浮選硫精礦進行進一步的重砂富集之后，得到品位近95%的硫化物，化學(xué)分析得知其金含量達132.5 g/t，得出該金礦中硫化物的理論金品位為139.47 g/t。由于礦石中含有一定量的碳質(zhì)，在浮選過程中碳質(zhì)會吸附一定量的藥劑而造成礦漿中藥劑濃度不穩(wěn)定，從而影響選礦作業(yè)；礦石中微量的高嶺石等黏土類礦物極易使礦漿泥化、發(fā)粘，從而影響浮選作業(yè)；在濕法冶金過程中，由于粘土礦物表面普遍帶有一定的吸附性而吸附已溶于溶液中金離子，造成金的損失。