青海省五龙沟金矿原矿工艺矿物学研究

杨德明 李 飞 邢晴晴 铁 颖

(1.青海省第六地质勘查院，青海 格尔木 816000；2.都兰金辉矿业有限公司，青海 都兰 816100；3.青海省金矿资源开发工程技术研究中心，青海 都兰 816100)

我国金矿资源丰富，几乎在全国各省区均有分布，但金矿床呈现“小、贫、散”的特点，其中难选冶金矿资源占已探明金资源储量的40%[1]。青海省五龙沟金矿位于柴达木盆地南缘东昆仑中段，是青海省最具资源潜力的金成矿集中区之一[2]。矿山采区经过多年的开采，矿山开采深度逐年下降，易采、易选及高品位的金矿资源日趋减少[3]，深部矿体逐步呈现出品位变低、有害元素砷和碳含量逐渐变高的趋势，选矿厂生产过程中相关浮选指标波动较大，导致浮选难度增大，浮选回收率偏低，对有限的金矿资源无法实现应收、快收。对矿区原矿进行工艺矿物学研究不仅有助于阐明矿床成因，而且是查明矿石性质，有效改善浮选工艺和技术，进一步提高选冶回收率的关键[4]。通过对五龙沟金矿原矿开展工艺矿物学研究，从而查明该原矿矿物组成、金及其载体矿物的嵌布粒度和赋存状态等工艺矿物学特征，明确五龙沟矿区金矿的难选冶特性，这对后续选矿生产中制定选矿方案、优化选矿厂工艺及开发利用该矿产资源具有重要的指导意义[5]，且可为进一步稳定选矿厂浮选指标，有效提高企业的经济效益提供支撑和保障。

1 矿石矿物组成

1.1 原矿化学多元素分析

采用日本日立Z-2300型原子吸收分光光度计、德国耶拿EA4000型碳硫分析仪、赛默飞ICAP 7200型电感耦合等离子体发射光谱仪对采集的选矿厂堆场原矿样品进行了化学多元素分析，分析结果见表1。

表1 原矿化学多元素分析结果

由表1可知，该原矿石中金的品位较低，仅为2.32 g/t，矿石中的有价元素主要是金，伴生少量银，其他元素均未达到综合回收利用价值。该原矿有害元素砷和碳含量相对较高，对浮选回收率的提高有较大影响[6]。

1.2 原矿矿物组成

该原矿矿物的组成见表2。

表2 矿物类型及种类

由表2可知，该原矿中贵金属矿物主要为自然金，其他含金矿物为方锑金矿、碲金银矿、黑铋金矿等；金属矿物主要为黄铁矿和毒砂，其次为赤铁矿、褐铁矿、臭葱石、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿等；非金属矿物主要为大量的石英、绢云母，其次为碳酸盐矿物、绿泥石、方解石、黑云母等。

1.3 原矿矿石结构构造

原矿样品在偏光显微镜和扫描电镜下观察发现，该矿石中黄铁矿、毒砂等矿物多呈它形—半自形结构(图1)；部分黄铁矿、毒砂被褐铁矿、臭葱石交代，形成交代结构(图2)；矿石中炭质硅质板岩、绢云板岩、绢云千枚岩均呈包裹粒状变晶、粒状鳞片变晶结构；矿石中绝大多数自然金包裹于臭葱石中，形成包含结构(图3、4)，该结构影响了金的顺利解离，对金回收率的提高具有较大影响。

1—黄铁矿

1—臭葱石；2—毒砂；3—黄铁矿

1—自然金；2—臭葱石；3—黄铁矿

1—自然金；2—臭葱石；3—毒砂

2 矿石中金的物相分析

将该原矿样品经粗碎、细碎、筛分至2 mm以下，再研磨至-0.074 mm，进行金的物相分析，分析结果见表3。

由表3可知，该矿石中金主要为裸露-半裸露金，占43.71%，其次为硫化物包裹金、碳酸盐包裹金、赤铁矿与褐铁矿物包裹金，分别占34.03%、10.15%、6.34%。

表3 矿石中金的化学物相分析结果

3 主要金属矿物嵌布特征

3.1 黄铁矿(FeS2)

黄铁矿是该矿石中含量最多的金属硫化矿物，分布比较广泛，大多数呈它形—半自形粒状、立方体状，主要为稀疏浸染状—星散状分布(图5)，或沿裂隙呈带状分布(图6)，少数粗粒黄铁矿呈自形晶嵌布于石英中。矿石中的黄铁矿多与毒砂共生(图7)，可见部分黄铁矿被褐铁矿或毒砂交代，形成交代结构(图8)。

1—黄铁矿；2—石墨

1—毒砂；2—黄铁矿

1—黄铁矿；2—毒砂

1—褐铁矿；2—黄铁矿

3.2 毒砂(FeAsS)

毒砂是铁砷的硫化物，毒砂在该矿石中多呈它形—半自形粒状、菱柱状，产出形式与黄铁矿类似，多呈浸染状—星散状分布或呈带状分布(图9)，毒砂与黄铁矿的关系密切，多与黄铁矿共生，可见部分被臭葱石交代，形成交代结构(图10)。

1—毒砂；2—石墨

1—毒砂；2—臭葱石；3—石墨

3.3 臭葱石(FeAsO4·2H2O)

该矿石中的臭葱石多呈不规则状，沿毒砂、黄铁矿边缘分布(图11)，扫面电镜下可见自然金包裹于臭葱石中(图12、图13)。

1—臭葱石；2—毒砂；3—黄铁矿

1—自然金；2—臭葱石；3—毒砂

1—自然金；2—臭葱石；3—黄铁矿

4 主要金属矿物的粒度特征

原矿中主要金属矿物的嵌布粒度对于选矿试验中磨矿工艺及磨矿细度的选择具有十分重要的意义[7]。矿石中主要金属矿物是黄铁矿和毒砂，是后续选矿作业的主要目的矿物[8]。因此，通过偏光显微镜将合格的矿石光片在镜下进行观察，进一步测定出原矿中黄铁矿和毒砂的粒度，为后续选矿试验提供技术支持。测定结果见表4。

表4 主要硫化矿物的嵌布粒度测定结果

由表4可知，矿石中黄铁矿嵌布粒度以中粗粒为主，黄铁矿-0.64+0.04 mm粒级占86.95%；毒砂嵌布粒度以中细粒为主，毒砂-0.160+0.01 mm粒级含量为90.09%。

5 金的粒度及嵌布状态

通过偏光显微镜的观察发现，该矿石中金的颜色为亮金黄色，形态以粒状为主，少数为片状、细脉状，金的粒度微细。金主要嵌布于黄铁矿、毒砂等金属矿物中，其次是嵌布于臭葱石和石英中，金的粒度极细，可见金的粒度绝大多数在10 μm以下。

5.1 金粒粒度

采用MLA650测定矿石块矿中金粒粒度组成，结果见表5。

表5 金粒粒度组成

由表5可知，矿石金粒度以微细粒金为主，86%以上金粒粒度小于0.02 mm，并且小于0.01 mm的难选金粒占有率达61.31%。

5.2 金在矿石中的嵌布状态

5.2.1 黄铁矿中的金

黄铁矿包裹金是该矿石中金的主要嵌布状态之一，黄铁矿的粒度一般大于0.04 mm，金的粒度小于5 μm(图14)。

图14 黄铁矿包裹金，金小于5 μm

5.2.2 毒砂中的金

矿石中的金主要以微细粒形式嵌布于毒砂中。多见金粒被毒砂包裹或嵌布于毒砂周围的脉石矿物中(图15)，金粒度微细，均小于5 μm，毒砂的粒度在0.01 mm至0.1 mm左右。

图15 毒砂包裹金，金小于5μm

5.2.3 臭葱石中的金

矿石中的臭葱石多呈不规则状，在扫描电镜下观察，矿石中微细粒的金多包裹于臭葱石中(图16、图17)，金的粒度小于5 μm。

1—自然金；2—臭葱石；3—黄铁矿；4—毒砂

1—自然金；2—臭葱石；3—黄铁矿

6 结论

1)青海省五龙沟金矿原矿石金品位为2.32 g/t，含硫1.93%、砷0.27%、碳1.03%，主要有价元素为金，有害元素砷和碳含量相对较高，矿石属于微细粒-超微细粒含砷、碳的极难选冶金矿石。

2)矿石中的金属矿物主要为黄铁矿、毒砂，其次为赤铁矿、褐铁矿、臭葱石、方铅矿、闪锌矿等含量很少；非金属矿物主要是大量的石英、绢云母，其次为碳酸盐矿物、绿泥石、方解石等。矿石中绝大多数自然金包裹于臭葱石中，形成了包含结构，影响金的解离，对金回收率的提高会具有较大影响，在后续的浮选试验研究中应着重加强磨矿工艺研究。

3)矿石中主要的金属矿物黄铁矿嵌布粒度以中粗粒为主，黄铁矿-0.64+0.04 mm粒级含量为86.95%，毒砂嵌布粒度以中、细粒为主，毒砂-0.160+0.01 mm粒级含量为90.09%，毒砂与黄铁矿的关系密切，多与黄铁矿共生。金主要嵌布于黄铁矿、毒砂和臭葱石等矿物中，并且金的粒度极细，可见金的粒度绝大多数在10 μm以下，大多金的粒度小于5 μm，小于0.02 mm的金粒占86%以上。在磨矿过程中必须进行细磨，才能提高目的矿物的解离度，但是非金属矿物中含有大量的泥质矿物，细磨后会产生大量的矿泥，需要进一步通过改变药剂或工艺来提高金的回收率。