某高砷高硫金精矿工艺矿物学研究

马东梅，卢 军，王 艳，高 歌，张修超

(1.长春黄金研究院有限公司； 2.辽宁金凤黄金矿业有限责任公司)

中国难处理金矿已探明储量在1 500～2 000 t，占总量的30 %～40 %[1]，其中高砷高硫难处理金矿占1/2左右。该类金矿不仅分布广泛、储量大且品位较高，但由于其中的金矿物粒度较细，且被黄铁矿、磁黄铁矿等硫化矿物包裹，单体解离困难，再加上硫化矿物的分解产物会消耗浸出剂，或在金表面生成新的保护层,阻碍了金与浸出剂的接触，这些情况加大了选矿难度[2]。目前，合理、高效、环保地开发利用难处理金矿资源已成为世界各产金国面临的主要技术难题[3]，其中生物氧化法具有金回收率高、基建费用低、操作条件温和等优点，是目前工业上应用较多的预处理方法[4]。如何确定最佳工艺流程和技术条件，获取最佳技术指标，为企业生产提供技术依据，首要任务是查明矿石的工艺特性，进行工艺矿物学研究。为此，本文采用MLA、扫描电镜、体视显微镜等技术手段，查明了某高砷高硫金精矿化学成分、矿物组成、主要矿物工艺特征等，并分析了影响目的矿物回收的矿物学因素，为该金精矿资源的高效利用提供矿物学依据[5-8]。

1 金精矿性质

1.1 化学成分

某金精矿化学成分分析结果见表1，砷、铁、硫物相分析结果见表2～4。从表1～4可知：金精矿金品位38.71 g/t，银品位7.09 g/t，铁品位24.67 %，硫品位19.69 %，砷品位22.01 %，属于高砷高硫金精矿；砷、铁、硫均主要以硫化物形式存在。对于此类难处理金精矿，可考虑进行氧化预处理，提高金浸出率。

表1 某金精矿化学成分分析结果

表2 砷物相分析结果

表3 铁物相分析结果

表4 硫物相分析结果

1.2 矿物组成

通过对团矿片进行显微镜下检测，并结合化学成分分析及MLA检测可知，金精矿中金属矿物相对含量为75.22 %，其中金属硫化物相对含量为73.93 %、金属氧化物相对含量为1.29 %。金属硫化物主要为毒砂和黄铁矿，相对含量分别为55.36 %和17.71 %，次为黄铜矿、辉锑矿、辉铜矿、铜蓝等，其他矿物含量较少。脉石矿物相对含量24.78 %，以长石类、石英为主，相对含量合计为19.77 %；次为云母类，相对含量为4.32 %；少量金红石、高岭石、石墨、方解石等。矿石矿物组成分析结果见表5。

表5 矿石矿物组成分析结果

2 主要金属矿物工艺特征

2.1 毒砂及黄铁矿粒度特征

该金精矿样品中金属硫化物主要为毒砂及黄铁矿。经测量统计，毒砂粒度分布以-0.053～+0.010 mm为主，占59.53 %；次为-0.100～+0.053 mm，占24.64 %。黄铁矿粒度分布以-0.053～+0.010 mm为主，占55.80 %；次为-0.100～+0.053 mm，占27.52 %(见表6)。

表6 主要金属硫化物粒度分布分析结果 %

2.2 毒砂及黄铁矿单体解离度

利用MLA测定了该金精矿中毒砂、黄铁矿的单体解离度，结果表明：毒砂主要呈单体状态分布，占92.64 %，与脉石矿物连生及包裹占4.52 %，与金属氧化物连生及包裹占2.43 %，与其他硫化矿物连晶占0.41 %；黄铁矿主要呈单体状态分布，占88.72 %，与脉石矿物连生及包裹占9.46 %，与其他硫化矿物连晶占1.49 %，与金属氧化物连生及包裹占0.33 %。

2.3 嵌布特征

1)毒砂。毒砂为该金精矿中主要金属硫化物，相对含量为55.36 %。毒砂粒度以细粒为主，在样品中主要呈单体状态分布，与其嵌布密切的金属矿物主要为臭葱石，见其包裹在臭葱石中。毒砂嵌布特征见图1。

图1 毒砂嵌布特征(扫描电镜能谱元素面分布)

2)黄铁矿。黄铁矿(含磁黄铁矿)相对含量为17.71 %。样品中黄铁矿嵌布粒度以细粒为主，占55.80 %;主要呈单体状态分布，占88.72 %;与其嵌布密切的金属矿物主要为毒砂、黄铜矿等。黄铁矿嵌布特征见图2。

图2 黄铁矿嵌布特征(偏光显微镜照片(单偏光))

3)辉锑矿。辉锑矿相对含量为0.13 %，粒度分布以-0.053～+0.010 mm为主，占50.10 %；-0.010 mm 粒级占49.90 %。辉锑矿在样品中主要呈单体状态分布，占97.51 %；少量与毒砂、黄铁矿、磁黄铁矿连晶分布，占1.13 %。

4)黄铜矿。黄铜矿为样品中含量较少的金属硫化物，相对含量为0.60 %，见其与辉铜矿、铜蓝等次生铜矿物连生[9]。黄铜矿粒度分布以-0.053～+0.010 mm为主，占65.86 %；次为-0.100～+0.053 mm，占21.72 %；少量粒度为-0.010 mm，占12.42 %。黄铜矿主要呈单体状态分布，占92.80 %；少量与毒砂、黄铁矿、磁黄铁矿等连晶分布，占5.28 %。

3 金矿物工艺特征

3.1 金矿物组成及成色分析

经高倍镜下测定及MLA、扫描电镜能谱成分分析，样品中金矿物平均成色为973.8 ‰，表明金矿物为自然金。扫描电镜能谱成分点分析见图3。

图3 扫描电镜能谱成分点分析

3.2 金矿物粒度特征

为将该金精矿中金矿物的粒度分布真实地反映出来，采用团矿片镜下测定并结合人工重砂中的大粒金检测进行综合分析，结果表明，该样品中金矿物粒度比较细小，以微粒金为主，占99.53 %，细粒金占0.32 %，中粒金占0.15 %，其他粒级尚未检测到，金矿物粒度分析结果见表7。将人工重砂样品磨制成团矿片经高倍镜下检测可知，多数金矿物颗粒清洁、无污染杂质分布，仅见少量金矿物颗粒表面、中间及边缘有黄铁矿、黄铜矿碎粒分布，见图4、图5。从图5 可以看出：在自然金颗粒表面的凹陷处和边部夹杂黄铁矿碎粒。

表7 金矿物粒度分析结果

图4 体视显微镜照片

图5 扫描电镜能谱元素面分布

3.3 金矿物嵌布状态

为查清金矿物在该金精矿中的嵌布状态，采用团矿片镜下测定并结合化学分析法、选择性溶矿法等进行综合分析，结果见表8。从表8可以看出:该金精矿中单体与连生金占15.56 %，包裹金占77.71 %，“劫金”物质影响金占6.73 %。

表8 金精矿中金矿物嵌布状态分析结果

4 影响金回收的矿物学因素

选矿工艺流程会受制于样品的某些矿物学因素，从而对有用矿物的回收产生不良影响。就该金精矿而言，相对于生物氧化湿法冶金，以下几个方面的矿物学因素对金的浸出存在不良影响：

1)包裹金。该金精矿中包裹金占77.71 %，这些金矿物在磨矿过程中不易解离或裸露，即使磨矿达到一定细度，也会有一部分金矿物依旧被金属硫化物、金属氧化物和脉石矿物紧密包裹，对氰化浸出产生不利影响。因此，金属硫化物、金属氧化物和脉石矿物包裹金是影响金回收的主要因素。

2)微粒金。该金精矿中金矿物的粒度比较细小，其中微粒金占99.53 %、细粒金占0.32 %，机械磨矿很难使微粒金全部达到裸露状态，部分依旧处于包裹状态，无法与药剂接触，从而影响浸出效果。

3)高砷矿物。金精矿中砷多以硫化物形式存在，其中毒砂占55.36 %，与金矿物嵌布关系密切，常包裹微细粒金。多数金矿床中，毒砂的含金性往往高于其他金属硫化物。砷矿物对金的浸出极为有害，有时使浸出无法进行。毒砂在氰化物溶液中很难溶解，但其在氧化后生成Fe2(SO4)3、As(OH)3和As2O3等，As2O3在缺乏游离碱的情况下能与氰化物作用生成HCN，溶液中的砷酸盐和硫代砷酸盐能在金表面形成覆盖膜，阻碍金的溶解，因此含砷矿石是很难直接氰化浸出的。含砷矿石对浸金的影响主要有：①易氧化、消耗大量氧；②产生的砷酸盐和硫代砷酸盐消耗氧和氰；③砷对微生物有害，严重降低生物氧化效果。

4)次生铜矿物。金精矿中含有次生铜矿物，其种类主要为辉铜矿、铜蓝、黝铜矿、硫砷铜矿等，次生铜矿物的存在会消耗药剂，同时还会消耗溶液中的氧，对生物氧化及氰化浸出均会产生不利影响。

5 试验验证及产品考查

5.1 生物氧化—氰化浸出试验

金精矿生物氧化—氰化浸出工艺最佳条件为：磨矿细度-0.022 mm占90.00 %，采用长春黄金研究院有限公司菌种HYBBSX-Z1212-TL进行两段生物氧化，一段氧化矿浆浓度6 %、氧化时间4 d，氧化后矿浆过滤，滤饼调浆后进行二段氧化；二段氧化矿浆浓度13 %、氧化时间3 d；总氧化时间7 d。此条件下，金精矿中砷、铁、硫的氧化率分别为97.55 %、92.65 %和86.10 %。氧化渣进行氰化炭浸回收，浸出48 h，金浸出率可达到84.04 %。

5.2 产品及流失状态考查

二段氧化3 d的氧化渣中金矿物以单体与连生金为主，占84.07 %，包裹金占15.93 %；金属矿物主要为砷酸盐混合物及含砷氧化物，金属硫化物含量很少。通过对浸渣中金流失状态考查可知，金矿物流失主要为包裹金流失，其中金属氧化物包裹金占45.06 %、脉石矿物包裹金占37.25 %、金属硫化物包裹金占17.69 %。

6 结 论

1)某金精矿金品位38.71 g/t，含硫19.69 %、砷22.01 %、铁24.67 %，属高砷高硫金精矿。金精矿中金属矿物相对含量为75.22 %，其中金属硫化物相对含量为73.93 %、金属氧化物相对含量为1.29 %。金属硫化物主要为毒砂和黄铁矿。脉石矿物相对含量为24.78 %，以长石类、石英为主。

2)金精矿中金矿物平均成色为973.8 ‰，主要为自然金。金矿物粒度非常细小，以微粒金为主，占99.53 %。样品中金矿物以包裹金为主，占77.71 %，其中金属硫化物包裹金占68.99 %、金属氧化物包裹金占1.39 %、脉石矿物包裹金占7.33 %，“劫金”物质影响金占6.73 %，单体与连生金占15.56 %。

3)金精矿采用生物氧化—氰化浸出工艺处理，金浸出率为84.04 %，二段氧化3 d的氧化渣中金属矿物主要为砷酸盐混合物及含砷氧化物，金属硫化物含量很少。浸渣中流失的金除脉石矿物包裹外，多流失在砷酸盐混合物中，少流失在金属硫化物中。其原因是该金精矿为高砷高硫金精矿，生物氧化过程中影响氧化的因素较多，部分硫化矿物不易氧化彻底，氧化渣中黄铁矿颗粒周边常被砷酸盐混合物包裹(或覆盖)，这对后续生物氧化和氰化产生不利影响。试验中金浸出效果良好，流失的金矿物均属于合理流失。由此表明，金的流失特征符合工艺矿物学研究结果。