西秦岭格尔托金矿工艺矿物学与选冶实验

王滔，李林积，梁硕鹏

（甘肃省地质矿产勘查开发局第三地质矿产勘查院，甘肃 兰州 730050）

金的赋存状态是指金在矿石中的存在形式，其研究结果可以为金矿床的资源潜力评价、矿山开采提供数据支撑，有效提升矿山勘查的经济效益、提高矿石的利用率；同时有助于研究矿床成因、成矿流体迁移沉淀机制、元素地球化学性质等。

格尔托金矿位于甘肃南部，1998 年发现至今，仅有少数学者对其地质特征、控矿因素、矿体特征进行研究[1-2]，严重影响矿床开发，制约对该矿床的认识。本文通过大量的野外地质调查和详细的室内研究，利用高精度矿相显微镜、图像分析仪、X 射线衍射分析仪、扫描电镜等方法，查明矿石的物质组成、结构构造、金及载体矿物和脉石矿物的嵌布关系等，并在此基础上，进行选冶工艺对比，确定较佳选冶方案[3-6]。

1 矿床地质特征

研究区地处秦岭造山带的南亚带，西倾山弧形构造的前弧附近，北部紧邻白龙江背斜和洮河复向斜，南部以玛曲—南坪—略阳大断裂为界与若尔盖地块北部边缘的松潘—甘孜褶皱带衔接，是主要的金成矿带[7-9]，目前已发现大水、贡北、格尔托、忠曲、辛曲等金矿床。

格尔托金矿位于西倾山隆起带西南缘，玛曲—略阳断裂带和大水-忠曲断裂之间[10]。矿区出露地层有石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系和第四系。赋矿地层为中三叠统郭家山组和下侏罗统龙家沟组。矿区断裂构造发育，其中近南北向、北东向断层为主要的控矿、容矿构造，断层相叠加和改造形成的断层破碎带附近是矿化体比较富集区域。矿石类型主要有：赤铁矿化硅化碳酸盐岩、交代似碧玉岩、赤铁矿化硅化花岗闪长岩、硅质岩、角砾岩、灰质砾岩等。矿石结构主要有：自形-半自形粒状结构、它形粒状结构、细晶、隐晶质结构等，矿石构造以浸染状、脉状、条带条纹状构造、疏松土状、角砾状构造为主。围岩蚀变主要为硅化(似碧玉岩化)、碳酸盐化、绢云母化和绿泥石化。蚀变岩多沿断裂带分布，具有多期多阶段的特点。硅化是最重要的蚀变类型，强度大、范围广，与金矿化关系密切。

2 样品采集与测试

本次研究的样品主要采自格尔托金矿的Au1-4、Au2-4、Au2-6、Au3-1 矿体，所采样品均为赤铁矿化硅化灰岩，对研究矿石矿物成分具有一定的代表性。样品测试所用仪器设备有矿相显微镜、图像分析仪、X 射线衍射分析仪、扫描电镜、电子探针、MLA 自动矿物分析仪等。

3 分析结果

3.1 原矿化学组成

对格尔托金矿矿石进行多元素化学分析，包括主要回收元素金及共伴生的有价元素银、铜、铅等。结果表明（表1）,该矿石主要成分为硅酸盐矿物和含钙矿物，Ag、Cu、Pb 等其他元素含量低，未达金伴生组分的评价指标。因此，矿石可利用元素为金。

表1 原矿化学多项分析结果/%Table 1 Multiple chemistry analysis results of raw ore

3.2 矿石矿物组成

为查明矿石中矿物成分，对样品进行了X 射线衍射分析，分析图谱见图1。从图1 可知，矿石中脉石矿物含量高，金属矿物含量很低，显示不明显。脉石矿物以方解石、石英为主，方解石含量最多，石英次之，高岭石含量稍低，此外云母、白云石均有显示。结合光片、薄片在显微镜下观察，电子探针、MLA 自动矿物分析仪的分析结果，确定了矿石的矿物组成及含量。分析结果表明：矿石中硫化物含量低，主要为黄铁矿、辰砂、雌黄、方铅矿等。主要金属氧化物为赤铁矿和褐铁矿，含有少量钛铁矿和磁铁矿。脉石矿物为方解石和石英，见少量高岭石。

图1 原矿X 射线衍射分析Fig.1 X-ray diffraction analysis of raw ore

4 金的赋存状态

4.1 金的赋存特征

为考查本研究样品中金的赋存形式，对原矿中的金进行物相分析，分析结果见表2。

表2 原矿金物相分析结果Table 2 Results of the phase analysis of the original ore gold

4.2 金的嵌布特征

在磨制的光片中共观察了142 粒金，对金颗粒进行能谱分析（图2），结果显示，该样品中只存在金元素，未检测出其他元素，反映出格尔托金矿中金的存在形式为独立自然金，且金粒中金含量在99%以上。金的粒度大小在3～20 µm，一般分布在4～10 µm（图3），根据粒径的大小不同通常将金分为明金（+0.2 mm）、显微金（0.2～0.2 mm）和次显微金（-0.2 µm）三种[11]，表明格尔托金矿以细-微粒金为主，属于显-微金范畴。形态多为不规则圆粒状、拉长粒状、板片状、凹凸状，偶见呈八面体晶形较好的自然金颗粒。

图2 金矿物能谱分析结果Fig.2 Gold mineral energy spectrum analysis results

图3 金颗粒的电子显微镜BSE 照片Fig.3 Electron microscope BSE photo of gold particles

4.3 金的产出状态

对显微镜下所见的金矿物颗粒进行统计，结果表明，矿石中自然金的产出形式可划分为3 种。

（1）裂隙金：主要嵌布在石英裂隙中（图3a）、石英微裂隙或孔洞中（图3b），部分嵌布在石英与方解石接触界面处，金的最大粒径9.61 µm，此类金占87 颗，所占比例61.27%，是格尔托金矿中金的主要存在形式之一。

（2）粒间金：主要嵌布在石英、方解石与赤-褐铁矿粒间（图3c、3d），多呈单体状态，不规则粒状，金的最大粒径19.91 µm，此类金占29 颗，所占比例20.42%。

（3）包裹金：以微细粒状态被方解石（图3e）、石英（图3f）包裹，多呈不规则圆粒状，此类金矿物在镜下共发现26 颗，所占比例18.31%。且石英中的包裹金数量多于方解石。

综上，格尔托金矿金的产出以裂隙金为主、粒间金次之、包裹金最少。

5 矿石矿物特征

5.1 铁矿物

赤铁矿、褐铁矿是矿石中最主要的金属矿物，常伴生嵌布在一起，是最主要载铁矿物。赤-褐铁矿主要呈隐晶质-胶状集合体形式产出，粒径在0.01～0.1 mm。颗粒按含铁量高低，可分为两类，一类为光学显微镜下反射率较高的颗粒，另一类则为光学显微镜下反射率低，看不出铁的分布，但在电子显微镜下，可看到颗粒内明显的铁元素分布。赤-褐铁矿嵌布形式大致有胶状、鲕环状、针状、条带状、草莓状、弥漫状嵌布在脉石矿物中（图4），少量赤-褐铁矿边缘有自然金嵌布。

图4 铁矿物的显微镜下照片Fig.4 Microscope photo of iron minerals

5.2 方解石与石英

方解石是矿石中含量最高的脉石矿物，其在矿石中嵌布形式主要有三种：①与细晶石英不均匀混杂嵌布，粒径在0.02～2 mm（图5a）；②局部可见方解石呈粗粒集合体形式，粒径较粗，可达几厘米到几十厘米，颗粒表面干净，多为围岩混入；③方解石呈粗细不等的脉状或断续脉状穿切硅质与碳酸盐镶嵌的脉石（图5b）。

图5 方解石与石英的显微镜下照片Fig.5 Microscope photo of calcite and quartz

石英是矿石中主要非金属矿物之一。嵌布形式有隐晶-微晶质、玉髓状、不规则晶粒状三种，主要呈它形微细粒状-隐晶状结构产出，粒度0.01～0.03 mm。隐晶-微晶质石英是早期产物，交代灰岩中方解石；玉髓状石英呈混浊状，常与赤铁矿相伴生，石英和铁矿物是形成赤铁-碧玉岩化的主要物质。在矿石中，石英与后期形成的粗大的方解石较易分清边界（图5c、5d），与同期形成的细粒方解石混杂时边界较为模糊，但在电子显微镜下，石英和方解石等脉石矿物边界清晰。经电子探针分析，石英中的金在检测限以下，理论上不含金。

6 选冶工艺对比

根据原矿化学多项分析、矿物组成特征、金的赋存状态等分析结果，表明矿石中可回收利用的金以自然金为主，粒度微细，且含有少量碳质。以微细粒嵌布的自然金选冶难度大，回收率低，为获得较佳的选冶工艺，提高金的浸出率，查阅相关文献[12-16]，采用全泥氰化浸出、焙烧除碳—氰化浸出、浮选除碳—碳质焙烧—氰化浸出三种工艺流程进行对比实验，结果见表3.

表3 的实验结果表明，采用全泥氰化浸出实验，金的浸出率为88.22%；焙烧除碳-氰化浸出实验金浸出率88.03%，两种方法的浸出指标相近，但后者浸出过程中需用中性油进行预处理，不利于金的浸出；浮选除碳—碳质焙烧—氰化浸出实验，该工艺相较于前两种，不仅程序复杂，而且金的浸出率也低于前两种，仅为87.20%。综上，全泥氰化浸出工艺是该矿石的较佳选冶工艺，与前人的研究结果一致[4]。

表3 选冶方式对比结果Table 3 Comparison results of beneficiation methods

7 结论

（1）格尔托金矿主要的金属矿物为赤褐铁矿，非金属矿物为方解石、石英，硫化物含量极低。金的赋存形式主要有裂隙金、粒间金和包裹金。

（2）格尔托金矿的金是以自然金为主，自然金中Au 含量在99%以上，粒径3～20 µm，以细-微粒金为主，颗粒形态多为不规则圆粒状、拉长粒状、板片状、凹凸状等。

（3）选冶对比实验结果表明：该类以微细粒嵌布的自然金，在其他干扰浸出的元素含量极少的前提下，全泥氰化浸出方案是该类矿石较佳的选冶工艺。