山西某斑岩型金矿工艺矿物学特性
2020-09-03周利华陈晓芳苏妤芸
周利华,陈晓芳,苏妤芸
(1.低品位难处理黄金资源综合利用国家重点实验室,福建 龙岩364000;2.厦门紫金矿冶技术有限公司,福建 厦门 361000)
金具有耀眼夺目的光泽和特别的物理化学性质,一直为人类追求的财富。具有工业价值的矿床有石英脉型、斑岩型、砾岩型、卡林型低温热液型等[1],不同金矿床矿物组成和金赋存状态区别较大,且具有亲硫性、亲铜性、亲铅性、亲铁性不同特征。山西某金矿新矿脉矿石性质发生了变化,原矿矿石含金品位逐渐降低,且由含金多金属矿变为单一金矿[2]。因此需要对该斑岩型金矿开展详尽的工艺矿物学研究,查明该斑岩型金矿矿物组成、金的化学物相状态、金的嵌布特征、嵌布粒度和单体解离度[3]。根据金在矿样中的配分,对重选、浸出、浮选三种选冶方法的可回收性进行了评价,并确定适合于该矿石性质的较佳生产工艺方法,为该矿新选厂技改工程提供基础资料和理论依据。
1 矿石化学成分分析
该斑岩型金矿矿样化学成分分析见表1,-0.074 mm 浮选给矿金的物相分析结果见表2。
表 1 样品化学成分分析结果/%Table 1 chemical analysis results of ore samples
表2 金物相化学分析结果Table 2 chemical analysis results of gold phase
由表1 可见,矿石中Au 为可回收的主要有价元素,Ag 可考虑伴生综合回收,铜、铅、锌相对含量较低,未达工业回收边界品位,SiO2是主要脉石矿物, 其次是Al2O3。有害元素As 含量较低,对金精矿影响不大,矿石中金属硫化物含量较低,可考虑全硫浮选回收金矿物。
由表2 可见,-0.074mm 浮选给矿矿石中,裸露金占绝大多数,含量达79.28%,单体解离金和连生金为主要金矿物,硫化物和氧化物包裹金为少部分,对金矿物的回收利用影响较小。
2 矿物组成及相对含量
肉眼可见矿石中含有少量黄铁矿和石英脉石矿物。采用矿物定量分析仪(MLA)和XRD 定性、定量分析矿物组成,矿物组成分析结果见表3。
表 3 矿石中主要矿物组成及相对含量/%Table 3 components and relative content of the main minerals
由表3 可知,矿石中金属硫化物含量较少,主要金属矿物为黄铁矿,其次为闪锌矿、黄铜矿、砷黝铜矿、斑铜矿等,脉石矿物以长石为主,以及石英、白云母和铁白云石等。贵金属金银矿物总含量较少,金矿物有含银自然金、银金矿、自然金,银矿物有碲银矿、辉银矿、金银矿、自然银和硫铜铋银矿。
3 金、银矿物种类
工艺矿物学中将含Ag 含量< 5%者称为自然金,5% ~ 15%称含银自然金,15% ~ 50%称为银金矿,50% ~ 85%称金银矿,85% ~ 95%称含金自然银,95% ~ 100%则为自然银[4]。据此,对矿石中金矿物进行MLA 能谱成分测试,可知金矿物主要以含银自然金量最多,其次是银金矿与自然金。银矿物有金银矿、碲银矿、自然银、辉银矿、硫铜铋银矿等。部分金矿物颗粒的能谱化学成分分析结果见表4,银矿物颗粒的能谱化学成分分析结果见表5。
表 4 金矿物化学成分分析结果/%Table 4 chemical analysis results of gold
表5 银矿物化学成分分析结果Table 5 chemical analysis results of silver
4 金矿物嵌布特征
样品经尼尔森富集后采用Superpanner 进一步富集以获得高富集比的精矿样品用于显微镜观察和电镜分析。金矿物有含银自然金、银金矿和自然金,解离金以细中粒为主,图1(a)和图1(b)为显微镜下拍摄观察金,图1(c)为砂光片金;连生金含量约占可见金总量的26.70%,主要呈它形粒状或近圆粒状,主要连生在黄铁矿、方铅矿、黄铜矿以及闪锌矿等硫化物边缘,且以富连生体为主,贫连生体次之,较少与非硫化物脉石连生,金连生体分布情况见图2,金与方铅矿连生见图3(a),偏光显微镜拍摄于砂光片,金粒度36.1 µm×19.5 µm,金与黄铁矿连生见图3(b),偏光显微镜拍摄于砂光片,自然金粒度50.1 µm×21 µm;包裹金主要分布在金的贫连生体中,其含量在可见金总量中不足1%,主要包裹在黄铁矿、方铅矿、硫铜铋铅矿等硫化矿中,偶见包裹在石英等非硫化物中(见图4)。包裹在硫化物中的金可浮选回收,不易重选或直接浸出回收[5];包裹在非硫化物脉石中的金浮选、重选或浸出工艺均不能回收。
图 1 尼尔森富集解离金Fig. 1 Nelson enrichment of dissociated gold
图 2 金矿物连生体分布情况Fig. 2 Distribution of epiphytes in gold deposits
图3 金与方铅矿、黄铁矿连生Fig. 3 Gold associated with galena and pyrite
图 4 金被黄铁矿、方铅矿、脉石包裹Fig. 4 Gold covered by pyrite, galena and gangue
5 金矿物嵌布粒度和单体解离度
5.1 金矿物嵌布粒度
矿物嵌布粒度对制定合适的磨矿时间和工艺具有直接关联。筛分分级0 ~ 150 μm 浮选给矿矿石并磨成砂光片在显微镜下观察,采用线测法统计结果见图5。
图5 金矿物正累积粒度分布Fig. 5 Gold covered by pyrite, galena and gangue
由图5 可知,样品中20 ~ 37 μm、37-74 μm粒级含量较高,-10 μm 粒级含量2.06%,金矿物中粒级嵌布粒度较高,细粒级分布较少,金嵌布粒度有利于浮选回收。
5.2 金矿物单体解离度
矿物单体解离度对有价金属回收至关重要[6-7],筛分分级0 ~ 150 μm 浮选给矿矿石并磨成砂光片在显微镜下观察,单体解离度测定结果见表6。
表6 金矿物单体解离度Table 6 Gold monomer dissociation degree
矿物单体解离度为73.30%,连生金矿物以中间粒级为主。3/4 贫连生体含量14.71%,这部分贫连生体不利于金矿物综合回收。且-37+10 μm 粒级连生体含量19.16%,连生体嵌布粒度细微,+74 μm粒级连生体含量较低,且为富连生体,对金矿物综合回收影响不大。
6 金的可回收性评价
6.1 金矿物在矿样中的配分
根据金的解离、连生、包裹情况,测定金矿物在矿样中的配分含量,以推测-74 μm 含量60%浮选给矿的重选、浮选、浸出的金可回收性。矿石中主要矿物中金的配分见表7。
表 7 -74 μm 含量60%浮选给矿中各主要矿物中金的分配Table 7 -74 um 60% flotation distribution of gold in each major mineral in the ore
单矿物含金以及矿样总金计算,裸露金在矿样总金中的占比为81.75%,与金的物相分析中裸露金数据79.28%较为接近。将MLA 检测到的解离金、硫化物连生金及非硫化物连生金之间的含量比,对裸露金总量进行配分。浸出工艺可回收裸露金部分,尼尔森重选可回收解离金和部分富连生体,除非硫化物包裹金和非硫化物贫连生金不能回收外,大部分金矿物可综合回收。
6.2 金的可回收性评价
通过Supperpanner 将金矿物、金属硫化矿物、非硫化矿物分离,MLA 测试矿物中金的解离、连生、包裹情况,并测定金矿物在矿样中的配分含量,并判断-74 μm 60%浮选给矿的重选、浮选、浸出的金可回收性。重选可回收大于37 μm 的解离金和部分金富连生体,重选金可回收性评价见表8;可浸出金理论上指包括解离金和连生金的裸露金[8],表9 为浸出金的可回收性评价;浮选可回收的理论部分有解离金、硫化连生金、硫化物包裹金和非硫化物连生的金富连生体,浮选金的理论可回收性见表10。
表8 重选可回收金评价/%Table 8 Evaluation form of recyclable gold of gravity separation
表 9 浸出可回收金评价/%Table 9 Evaluation form of recyclable gold of leaching
表10 浮选可回收金评价/%Table 10 Evaluation form of recyclable gold of flotation
由表8、表9、表10 可知,重选可回收金理论回收率50.57%,浸出可回收金理论回收率81.75%,浮选理论回收率93.44%~94.12%,取平均值为93.78%。重选能回收部分金矿物,而浮选理论上能获得最高的金回收率。
7 结 论
(1)矿石中金属硫化物含量低,主要金属矿物有黄铁矿、闪锌矿、黄铜矿、砷黝铜矿、斑铜矿等,脉石矿物以长石为主,以及石英、白云母和铁白云石等。金矿物有含银自然金、银金矿、自然金;金矿物主要连生在黄铁矿、方铅矿、黄铜矿以及闪锌矿等硫化物边缘,且以富连生体为主,贫连生体次之,较少与非硫化物脉石连生;金矿物主要包裹在黄铁矿、方铅矿、硫铜铋铅矿等硫化矿中,偶见包裹在石英等非硫化物中。
(2)中粒级嵌布粒度金矿物含量较高,细粒级分布较少,有利于金矿物的回收。矿物单体解离度为73.30%,中间粒级单体含量高,且连生金矿物以中间粒级为主。3/4 贫连生体含量14.71%,这部分贫连生体不利于金矿物综合回收。
(3)测定金矿物在矿样中的配分含量,测算不同矿物类别中金分配率。可计算出重选金矿物理论可回收率为50.57%,浸出金理论回收率81.75%,浮选理论回收率93.78%。三种选冶方法的可回收性评价表明,浮选理论回收率最高,为后续工艺流程的选择提供工艺矿物学上的技术支撑和理论依据。