某高砷高硫金精礦工藝礦物學(xué)研究

馬東梅，盧 軍，王 艷，高 歌，張修超

(1.長春黃金研究院有限公司； 2.遼寧金鳳黃金礦業(yè)有限責(zé)任公司)

中國難處理金礦已探明儲(chǔ)量在1 500～2 000 t，占總量的30 %～40 %[1]，其中高砷高硫難處理金礦占1/2左右。該類金礦不僅分布廣泛、儲(chǔ)量大且品位較高，但由于其中的金礦物粒度較細(xì)，且被黃鐵礦、磁黃鐵礦等硫化礦物包裹，單體解離困難，再加上硫化礦物的分解產(chǎn)物會(huì)消耗浸出劑，或在金表面生成新的保護(hù)層,阻礙了金與浸出劑的接觸，這些情況加大了選礦難度[2]。目前，合理、高效、環(huán)保地開發(fā)利用難處理金礦資源已成為世界各產(chǎn)金國面臨的主要技術(shù)難題[3]，其中生物氧化法具有金回收率高、基建費(fèi)用低、操作條件溫和等優(yōu)點(diǎn)，是目前工業(yè)上應(yīng)用較多的預(yù)處理方法[4]。如何確定最佳工藝流程和技術(shù)條件，獲取最佳技術(shù)指標(biāo)，為企業(yè)生產(chǎn)提供技術(shù)依據(jù)，首要任務(wù)是查明礦石的工藝特性，進(jìn)行工藝礦物學(xué)研究。為此，本文采用MLA、掃描電鏡、體視顯微鏡等技術(shù)手段，查明了某高砷高硫金精礦化學(xué)成分、礦物組成、主要礦物工藝特征等，并分析了影響目的礦物回收的礦物學(xué)因素，為該金精礦資源的高效利用提供礦物學(xué)依據(jù)[5-8]。

1 金精礦性質(zhì)

1.1 化學(xué)成分

某金精礦化學(xué)成分分析結(jié)果見表1，砷、鐵、硫物相分析結(jié)果見表2～4。從表1～4可知：金精礦金品位38.71 g/t，銀品位7.09 g/t，鐵品位24.67 %，硫品位19.69 %，砷品位22.01 %，屬于高砷高硫金精礦；砷、鐵、硫均主要以硫化物形式存在。對(duì)于此類難處理金精礦，可考慮進(jìn)行氧化預(yù)處理，提高金浸出率。

表1 某金精礦化學(xué)成分分析結(jié)果

表2 砷物相分析結(jié)果

表3 鐵物相分析結(jié)果

表4 硫物相分析結(jié)果

1.2 礦物組成

通過對(duì)團(tuán)礦片進(jìn)行顯微鏡下檢測，并結(jié)合化學(xué)成分分析及MLA檢測可知，金精礦中金屬礦物相對(duì)含量為75.22 %，其中金屬硫化物相對(duì)含量為73.93 %、金屬氧化物相對(duì)含量為1.29 %。金屬硫化物主要為毒砂和黃鐵礦，相對(duì)含量分別為55.36 %和17.71 %，次為黃銅礦、輝銻礦、輝銅礦、銅藍(lán)等，其他礦物含量較少。脈石礦物相對(duì)含量24.78 %，以長石類、石英為主，相對(duì)含量合計(jì)為19.77 %；次為云母類，相對(duì)含量為4.32 %；少量金紅石、高嶺石、石墨、方解石等。礦石礦物組成分析結(jié)果見表5。

表5 礦石礦物組成分析結(jié)果

2 主要金屬礦物工藝特征

2.1 毒砂及黃鐵礦粒度特征

該金精礦樣品中金屬硫化物主要為毒砂及黃鐵礦。經(jīng)測量統(tǒng)計(jì)，毒砂粒度分布以-0.053～+0.010 mm為主，占59.53 %；次為-0.100～+0.053 mm，占24.64 %。黃鐵礦粒度分布以-0.053～+0.010 mm為主，占55.80 %；次為-0.100～+0.053 mm，占27.52 %(見表6)。

表6 主要金屬硫化物粒度分布分析結(jié)果 %

2.2 毒砂及黃鐵礦單體解離度

利用MLA測定了該金精礦中毒砂、黃鐵礦的單體解離度，結(jié)果表明：毒砂主要呈單體狀態(tài)分布，占92.64 %，與脈石礦物連生及包裹占4.52 %，與金屬氧化物連生及包裹占2.43 %，與其他硫化礦物連晶占0.41 %；黃鐵礦主要呈單體狀態(tài)分布，占88.72 %，與脈石礦物連生及包裹占9.46 %，與其他硫化礦物連晶占1.49 %，與金屬氧化物連生及包裹占0.33 %。

2.3 嵌布特征

1)毒砂。毒砂為該金精礦中主要金屬硫化物，相對(duì)含量為55.36 %。毒砂粒度以細(xì)粒為主，在樣品中主要呈單體狀態(tài)分布，與其嵌布密切的金屬礦物主要為臭蔥石，見其包裹在臭蔥石中。毒砂嵌布特征見圖1。

圖1 毒砂嵌布特征(掃描電鏡能譜元素面分布)

2)黃鐵礦。黃鐵礦(含磁黃鐵礦)相對(duì)含量為17.71 %。樣品中黃鐵礦嵌布粒度以細(xì)粒為主，占55.80 %;主要呈單體狀態(tài)分布，占88.72 %;與其嵌布密切的金屬礦物主要為毒砂、黃銅礦等。黃鐵礦嵌布特征見圖2。

圖2 黃鐵礦嵌布特征(偏光顯微鏡照片(單偏光))

3)輝銻礦。輝銻礦相對(duì)含量為0.13 %，粒度分布以-0.053～+0.010 mm為主，占50.10 %；-0.010 mm 粒級(jí)占49.90 %。輝銻礦在樣品中主要呈單體狀態(tài)分布，占97.51 %；少量與毒砂、黃鐵礦、磁黃鐵礦連晶分布，占1.13 %。

4)黃銅礦。黃銅礦為樣品中含量較少的金屬硫化物，相對(duì)含量為0.60 %，見其與輝銅礦、銅藍(lán)等次生銅礦物連生[9]。黃銅礦粒度分布以-0.053～+0.010 mm為主，占65.86 %；次為-0.100～+0.053 mm，占21.72 %；少量粒度為-0.010 mm，占12.42 %。黃銅礦主要呈單體狀態(tài)分布，占92.80 %；少量與毒砂、黃鐵礦、磁黃鐵礦等連晶分布，占5.28 %。

3 金礦物工藝特征

3.1 金礦物組成及成色分析

經(jīng)高倍鏡下測定及MLA、掃描電鏡能譜成分分析，樣品中金礦物平均成色為973.8 ‰，表明金礦物為自然金。掃描電鏡能譜成分點(diǎn)分析見圖3。

圖3 掃描電鏡能譜成分點(diǎn)分析

3.2 金礦物粒度特征

為將該金精礦中金礦物的粒度分布真實(shí)地反映出來，采用團(tuán)礦片鏡下測定并結(jié)合人工重砂中的大粒金檢測進(jìn)行綜合分析，結(jié)果表明，該樣品中金礦物粒度比較細(xì)小，以微粒金為主，占99.53 %，細(xì)粒金占0.32 %，中粒金占0.15 %，其他粒級(jí)尚未檢測到，金礦物粒度分析結(jié)果見表7。將人工重砂樣品磨制成團(tuán)礦片經(jīng)高倍鏡下檢測可知，多數(shù)金礦物顆粒清潔、無污染雜質(zhì)分布，僅見少量金礦物顆粒表面、中間及邊緣有黃鐵礦、黃銅礦碎粒分布，見圖4、圖5。從圖5 可以看出：在自然金顆粒表面的凹陷處和邊部夾雜黃鐵礦碎粒。

表7 金礦物粒度分析結(jié)果

圖4 體視顯微鏡照片

圖5 掃描電鏡能譜元素面分布

3.3 金礦物嵌布狀態(tài)

為查清金礦物在該金精礦中的嵌布狀態(tài)，采用團(tuán)礦片鏡下測定并結(jié)合化學(xué)分析法、選擇性溶礦法等進(jìn)行綜合分析，結(jié)果見表8。從表8可以看出:該金精礦中單體與連生金占15.56 %，包裹金占77.71 %，“劫金”物質(zhì)影響金占6.73 %。

表8 金精礦中金礦物嵌布狀態(tài)分析結(jié)果

4 影響金回收的礦物學(xué)因素

選礦工藝流程會(huì)受制于樣品的某些礦物學(xué)因素，從而對(duì)有用礦物的回收產(chǎn)生不良影響。就該金精礦而言，相對(duì)于生物氧化濕法冶金，以下幾個(gè)方面的礦物學(xué)因素對(duì)金的浸出存在不良影響：

1)包裹金。該金精礦中包裹金占77.71 %，這些金礦物在磨礦過程中不易解離或裸露，即使磨礦達(dá)到一定細(xì)度，也會(huì)有一部分金礦物依舊被金屬硫化物、金屬氧化物和脈石礦物緊密包裹，對(duì)氰化浸出產(chǎn)生不利影響。因此，金屬硫化物、金屬氧化物和脈石礦物包裹金是影響金回收的主要因素。

2)微粒金。該金精礦中金礦物的粒度比較細(xì)小，其中微粒金占99.53 %、細(xì)粒金占0.32 %，機(jī)械磨礦很難使微粒金全部達(dá)到裸露狀態(tài)，部分依舊處于包裹狀態(tài)，無法與藥劑接觸，從而影響浸出效果。

3)高砷礦物。金精礦中砷多以硫化物形式存在，其中毒砂占55.36 %，與金礦物嵌布關(guān)系密切，常包裹微細(xì)粒金。多數(shù)金礦床中，毒砂的含金性往往高于其他金屬硫化物。砷礦物對(duì)金的浸出極為有害，有時(shí)使浸出無法進(jìn)行。毒砂在氰化物溶液中很難溶解，但其在氧化后生成Fe2(SO4)3、As(OH)3和As2O3等，As2O3在缺乏游離堿的情況下能與氰化物作用生成HCN，溶液中的砷酸鹽和硫代砷酸鹽能在金表面形成覆蓋膜，阻礙金的溶解，因此含砷礦石是很難直接氰化浸出的。含砷礦石對(duì)浸金的影響主要有：①易氧化、消耗大量氧；②產(chǎn)生的砷酸鹽和硫代砷酸鹽消耗氧和氰；③砷對(duì)微生物有害，嚴(yán)重降低生物氧化效果。

4)次生銅礦物。金精礦中含有次生銅礦物，其種類主要為輝銅礦、銅藍(lán)、黝銅礦、硫砷銅礦等，次生銅礦物的存在會(huì)消耗藥劑，同時(shí)還會(huì)消耗溶液中的氧，對(duì)生物氧化及氰化浸出均會(huì)產(chǎn)生不利影響。

5 試驗(yàn)驗(yàn)證及產(chǎn)品考查

5.1 生物氧化—氰化浸出試驗(yàn)

金精礦生物氧化—氰化浸出工藝最佳條件為：磨礦細(xì)度-0.022 mm占90.00 %，采用長春黃金研究院有限公司菌種HYBBSX-Z1212-TL進(jìn)行兩段生物氧化，一段氧化礦漿濃度6 %、氧化時(shí)間4 d，氧化后礦漿過濾，濾餅調(diào)漿后進(jìn)行二段氧化；二段氧化礦漿濃度13 %、氧化時(shí)間3 d；總氧化時(shí)間7 d。此條件下，金精礦中砷、鐵、硫的氧化率分別為97.55 %、92.65 %和86.10 %。氧化渣進(jìn)行氰化炭浸回收，浸出48 h，金浸出率可達(dá)到84.04 %。

5.2 產(chǎn)品及流失狀態(tài)考查

二段氧化3 d的氧化渣中金礦物以單體與連生金為主，占84.07 %，包裹金占15.93 %；金屬礦物主要為砷酸鹽混合物及含砷氧化物，金屬硫化物含量很少。通過對(duì)浸渣中金流失狀態(tài)考查可知，金礦物流失主要為包裹金流失，其中金屬氧化物包裹金占45.06 %、脈石礦物包裹金占37.25 %、金屬硫化物包裹金占17.69 %。

6 結(jié) 論

1)某金精礦金品位38.71 g/t，含硫19.69 %、砷22.01 %、鐵24.67 %，屬高砷高硫金精礦。金精礦中金屬礦物相對(duì)含量為75.22 %，其中金屬硫化物相對(duì)含量為73.93 %、金屬氧化物相對(duì)含量為1.29 %。金屬硫化物主要為毒砂和黃鐵礦。脈石礦物相對(duì)含量為24.78 %，以長石類、石英為主。

2)金精礦中金礦物平均成色為973.8 ‰，主要為自然金。金礦物粒度非常細(xì)小，以微粒金為主，占99.53 %。樣品中金礦物以包裹金為主，占77.71 %，其中金屬硫化物包裹金占68.99 %、金屬氧化物包裹金占1.39 %、脈石礦物包裹金占7.33 %，“劫金”物質(zhì)影響金占6.73 %，單體與連生金占15.56 %。

3)金精礦采用生物氧化—氰化浸出工藝處理，金浸出率為84.04 %，二段氧化3 d的氧化渣中金屬礦物主要為砷酸鹽混合物及含砷氧化物，金屬硫化物含量很少。浸渣中流失的金除脈石礦物包裹外，多流失在砷酸鹽混合物中，少流失在金屬硫化物中。其原因是該金精礦為高砷高硫金精礦，生物氧化過程中影響氧化的因素較多，部分硫化礦物不易氧化徹底，氧化渣中黃鐵礦顆粒周邊常被砷酸鹽混合物包裹(或覆蓋)，這對(duì)后續(xù)生物氧化和氰化產(chǎn)生不利影響。試驗(yàn)中金浸出效果良好，流失的金礦物均屬于合理流失。由此表明，金的流失特征符合工藝礦物學(xué)研究結(jié)果。