黄铁矿中不同赋存状态金的测试及意义—以胶莱盆地金矿中黄铁矿为例

2011-02-02刘玖芬汤中立刘晓煌刘春秀张志臣赵正鹏

地质与勘探 2011年5期

刘玖芬，汤中立，刘晓煌，刘春秀，张志臣，谢璐，赵正鹏

(1.长安大学资源学院，陕西西安 710000;2.武警黄金七支队，山东烟台 264004; 3.国家海洋局烟台海洋环境检测中心站，山东烟台 264006)

黄铁矿是金矿床中普遍而重要的载金矿物(Jean G E et al.，1985;Hyland M M et al.，1989;裴玉华等，2006;陈懋弘等，2007;杨奎锋等，2008;辛存林等，2009;胡瑛等，2009)，研究金在黄铁矿中不同赋存状态及其准确含量对金矿成因、金矿成矿期次研究具有重要的实际意义(王学明等，2002;李学智等，2002;祝向平等，2008;李成禄等，2009;彭丽娜等，2009;马瑞等，2009)。研究表明黄铁矿中的金多数情况下以自然金为主，离子晶格金所占比例因矿床成因不同而不同，所占比例最高可达百分之十几(Arehart G B et al.，1993;Simon G et al.，1999;高振敏等，2000)，而黄铁矿中存在石英包体金还未见报道。这些类型的金如何分离?如何测试?意义又是什么?与金矿的关系如何?这些问题制约了金矿与黄铁矿关系的进一步研究。

1 试样制备

首先，通过野外工作，划分成矿期次和成矿阶段，目估挑选适宜粒度的矿物;通过手工进行样品的分离;通过岩矿鉴定再次确定成矿期次、成矿阶段和挑选矿物的粒度;最终确定主成矿阶段的被挑选矿物及粒度;选择不同的矿物粒度进行破碎挑选:先粗挑，然后用玛瑙研钵破碎到60目。在双目镜下挑选纯度在99%以上的黄铁矿25g左右备用。

将挑选的黄铁矿样品用蒸馏水清洗，除去吸附在样品表面的杂质，清洗干净的样品在40℃下烘干，用玛瑙研钵磨至－100目待测试。

2 三种状态金的赋存机制及分离测试方法

2.1 晶格金

当Au以原子形式进入黄铁矿晶格时，不符合18电子规则(江元生等，1997)，不能形成电荷饱和的共价键，从而不能形成稳定的配合物，所以黄铁矿晶格中的金不是以原子的形式存在。而对离子金的存在价态有不同的观点(廖香俊，1994;李九玲等，1995;李胜荣，2008)，不论金以何种价态存在，总是以离子状态进入黄铁矿晶格的。

黄铁矿表现为还原性，所以选择氧化性酸作为溶剂，又因为硝酸价格低，仪器测试背景值低，所以选择硝酸作为溶剂。用含金样品(2.14g/t)进行不同浓度的硝酸溶解试验(表1)。从表1可看出，随着硝酸浓度增大，金的测试结果先是增加，至20%浓度处达最高值，表明20%的硝酸已能够将样品中晶格金完全溶解。将溶液加入5 ml新配制王水，用泡沫塑料富集金，石墨炉原子吸收法测试，测试结果为晶格金的含量。溶解方程式如下:

表1 硝酸浓度试验结果Table 1 Test results of nitric acid concentration

2.2 自然金

黄铁矿中金的赋存形式，主要以自然金形式存在(李学智等，2002;王学明等，2002)。选择浓王水作为溶剂，王水用量按金矿中金的常规分析方法要求，反应机理如下:

总反应式为:Au+4HCl+HNO3=HAuCl4+ 2H2O+NO↑

将王水溶解后的金，采用活性炭过滤吸附，分离溶液及残渣，将吸附金的活性炭灼烧后，将金转化为氯金酸用火焰原子吸收法进行测试，测试结果为黄铁矿中自然金。

2.3 石英包体金

黄铁矿裂隙中多充填有石英细脉，赋存于这些石英细脉中的金主要以独立金矿物形式存在，且包裹于石英中，粒度微细，为次显微金。

溶解石英包体金，选择氢氟酸－王水－高氯酸混合溶剂，加入氢氟酸溶解硅，新配制王水将金络合为氯金酸，加入高氯酸，主要是利用高沸点(203℃)的高氯酸驱除低沸点(120℃)的氢氟酸，否则，残留的氢氟酸在下一步仪器测试时腐蚀石墨管。为了保证石英的完全溶解，做氢氟酸用量试验(表2)，从表中可看出加入2 ml即可，王水用量按常规化探样品中金的分析用量，高氯酸用量以完全驱除氢氟酸为准。

表2 氢氟酸用量试验结果Table 2 Test results of hydrofluoric acid consumption

将分离出的石英包体金溶液，加入新配制王水2 ml，加水至150～200 ml，加入泡沫塑料吸附，用石墨炉原子吸收法测试，测试结果为石英包体金。

3 样品分析

采取胶莱盆地七个典型金矿床载金样品，挑选出其黄铁矿，将挑选出的黄铁矿烘干并磨至100目(粒度太小黄铁矿易被氧化)，准确称取试样5g于200 ml烧杯中，逐步分离(图1)并测试三种不同赋存状态金。首先，加入20%的稀硝酸，于常温下(常温下硝酸几乎不溶解自然金)溶解样品至完全。过滤分离滤液(a)及残渣(b)。将溶液a中的金以泡沫塑料富集分离，用石墨炉原子吸收法测试，测试结果为晶格金的含量(表3)。将上述残渣(b)高温焙烧后，加入王水，于电热板上溶解样品，至样品全部溶解后，用活性炭过滤吸附，分离滤液(c)及残渣(d)，滤液(c)中的金采用活性炭富集分离，火焰原子吸收法测试，测试结果为黄铁矿中自然金(表3)，将上述残渣(d)用氢氟酸、王水、高氯酸溶解后，采用泡沫塑料富集分离，用石墨炉原子吸收法测试，测试结果为石英包体金(表3)。

图1 黄铁矿三种类型金分离流程Fig.1 Separation process of three types of gold in pyrite

表3 胶莱盆地七个典型金矿床黄铁矿中三种状态金含量及比例Table 3 Contents and proportions of three types of gold in pyrite from seven typical gold deposits in the Jiaolai basin

4 结果与讨论

(1)黄铁矿中晶格金在不同流体和环境中有着不同的比例①。金厂峪金矿黄铁矿中离子金占12.96%(廖香俊，1994;朱华平等，2005)。

胶莱盆地含矿样品黄铁矿中的晶格金0.2× 10－9～117×10－9(有一个小于0.1×10－9)，占黄铁矿金含量的比例为0～2.34%;自然金0.1～209× 10－6(有一个小于0.1×10－6)，占黄铁矿金含量的比例为94.30%～99.97%;石英包体金0～1294× 10－9，占黄铁矿金含量比例为0.00～5.66%。

可以看出胶莱盆地样品黄铁矿中存在晶格金、自然金、石英包体金三种类型金，且以自然金为主;胶莱盆地中金矿是同一成矿体系不同空间位置产物①。

(2)通过研究发现胶莱盆地不含矿样品黄铁矿中的晶格金一般在0.1×10－9～1.5×10－9，大部分小于1×10－9。

辽上金矿和蓬家夼金矿深部钻孔施工中的主矿体部位取09ls－4、09PJK－18两件样品，样品中黄铁矿晶格金小于1×10－9，尽管样品中黄铁矿含量较高(含量大于10%)，说明该取样标高不具备金析出条件，该标高附近找矿希望不大，经过进一步深部工程验证，在这两标高附近确实没有金矿体存在;西谭格庄矿点在浅部施工发现黄铁矿脉，该矿脉取09XTG－3、09XTG－8两样，样品中离子金均小于1 ×10－9，说明该脉成矿流体不含有金，或成矿流体不具备金析出条件，深部施工中发现大量的黄铁矿，但没有金矿化体;土堆金矿和西涝口金矿在钻孔中取09TD－9和09XLK－9两件样品，黄铁矿中离子金均大于1×10－9，说明该区域的成矿流体含金，且具备金析出条件，样品没有金品位，只是因为黄铁矿含量少(黄铁矿含量小于2%)，构造相对较弱，通过对这两样品深部施工发现确有金矿体(黄铁矿含量大于10%)。

(3)黄铁矿中含有石英包体金，说明黄铁矿形成时的活跃程度，这和杨书桐认为当黄铁矿中晶格金含量高时甚至还有主族元素硅的混杂，当硫化物生长速度过快时，会捕获大量的晶格金，从而导致主元素含量变化较大相吻合。

(4)金在室温下微量溶解于浓硝酸中，其浓度为μg·ml－1量级范围(兰斌明等，1998)。从表1数据分析，硝酸浓度从20%增加到40%，金的品位没有增加，说明稀硝酸不能溶解自然金，只能溶解晶格金。

5 结论

(1)黄铁矿中晶格金在不同流体和环境中有着不同的比例①;胶莱盆地样品黄铁矿中存在晶格金、自然金、石英包体金三种类型金，且以自然金为主;胶莱盆地中金矿是同一成矿体系不同空间位置产物①。

(2)黄铁矿中存在晶格金，说明成矿流体含有金，并且具备金析出条件，埋伏金矿体，找矿潜力大，否则找矿潜力不大。

(3)黄铁矿中含有石英包体金，跟黄铁矿形成时的活跃程度有关;石英包体金所占比例最高可达5.66%，在金的分析测试中仅仅用王水作为溶剂，这部分金不会被溶解，因此，如果样品中石英包体金占比例较大，要注意选择合适的溶剂，保证这部分金完全溶解，否则，样品测试结果偏低。

(4)稀硝酸不能溶解自然金，只能溶解晶格金。

［注释］

① 刘晓煌，邓军，刘玖芬，张志臣，王俊忠.2009.山东省胶莱盆地金成矿预测及找矿方向研究报告［R］.

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