氧化泥硅质板岩金矿矿物学及选矿试验论证

2022-11-16孙志勇孙颜波

山西大同大学学报(自然科学版) 2022年5期

孙志勇，孙颜波

(1.陕西天地建设有限公司，陕西西安 710199；2.西安交通大学城市学院，陕西西安 710018)

黄金是一种具有极高地位的金属资源，在工业生产、经济运行、国家战略、生活水平等方面均有重要的体现，呈现“货币”“商品”“政治”等属性[1]。目前我国黄金资源储备与美、德、法等国家相比，位居第六，具有一定差距[2-3]。随着我国黄金地质资源的进一步开采，金矿资源禀赋越来越差，给开发和综合利用带来较大难度，同时也推动了采选工业科技的进度。低品位难选是我国金矿的常见资源状态，也是本矿石的显著特点，矿石的复杂性质导致常规选矿工艺指标不够理想，需要以全面的、系统的矿物学成果作为依据，并兼顾经济、环境、管理和技术的同时，探索实现该矿石体现更大价值的技术工艺。为此，通过采用多种工艺矿物学方式方法[4-6]，详细查明并掌握矿石性质，实施针对性的选别技术工艺，为科学、合理、高效开发利用该金矿石提供了详尽数据支持和决策依据。

1 材料与方法

1.1 样品准备

试验原矿来自西北某地矿山现场采集，取得代表性原生矿样100 kg。针对研究内容，试验对原矿样品进行了加工处理。

（1）矿物学样品：在原生矿中选取具有明显特征的块样，经磨片机制作显微镜样片85片。

（2）选矿试验样品：对原生矿按照“粗、中、细”工序，采用三段一闭路流程进行破碎，分别制备了用于化验和试验的样品。选矿试验样每份500 g，粒度-2 mm。

1.2 试验方法

矿石工艺矿物学采用了光谱半定量、化验、显微镜、探针、XRD等仪器设备，其中显微镜为德国蔡司CARL ZEISS 偏光显微镜Axioskop 40 A Pol 和德国徕卡DM2500P偏光显微镜，配有高清分辨率的摄像系统；XRD为日本X射线衍射仪7000S/L型。

选矿主要采用了氰化、焙烧的选矿方法。氰化设备为变频XJT型有机玻璃圆槽型搅拌机，焙烧设备为热电偶控温的数显智能箱式马弗炉。

2 结果与讨论

2.1 矿石工艺矿物学

2.1.1 原矿光谱半定量分析

为普查原矿中的有价元素，对原矿采用光谱半定量方法进行了全元素分析，结果见表1。可见，矿石中金属元素含量均较低，未有明显可关注特征元素，需要进一步做详细检测分析。

表1 原矿光谱半定量分析结果

2.1.2 原矿多元素化验分析

对原矿中多元素含量进行了定量精确化验分析，结果见表2。可见，矿石中贵金属Au是主要可回收元素，但品位仅为1.41 g/t；Ag品位为6.30 g/t，达到综合回收利用标准，无其它综合回收利用元素；As和C作为有害元素，其品位较低，对选矿影响不大。

表2 原矿多元素分析结果

2.1.3 原矿金物相分析

将原矿化验样进行了Au的物相分析，结果见表3。可见，矿石中裸露-半裸露金的占有率较其它相类相对较高，为44.69%，其余Au分布相对分散。

表3 金物相分析结果

2.1.4 矿石矿物组成

矿石中显微镜估测的矿物组成及含量结果见表4。可见，矿石中的金属矿物主要为铁矿物，其中褐铁矿含量约3.65%；主要非金属矿物石英的含量约47%～52%。

表4 矿石矿物组成及显微镜下目估含量

2.1.5 原矿赋存状态分析

（1）金元素赋存状态

试验采用德国蔡司显微镜和探针波谱对矿物进行了分析，没有发现Au的独立矿物。对矿石中主要矿物进一步矿物学研究，结果表明Au以分散形式赋存于黄铁矿、毒砂、银黝铜矿等矿物中。

（2）银元素赋存状态

矿物学光片中并未观察到Ag的独立矿物，通过电子探针波谱分析，查定矿石中Ag存在于黝铜矿中，其含Ag量为8.95%～9.53%。

（3）共伴生矿物嵌布特征

黄铁矿：矿石中主要的硫化铁，粒径0.02～0.31 mm，呈它形-半自形粒状，以星散状-浸染状分布。经电子探针波谱分析，黄铁矿中含Au量约0.01%～0.03%。

褐铁矿：主要氧化铁矿物，呈它形-半自形粒状，粒径0.02～0.25 mm，其为黄铁矿蚀变产物，保留黄铁矿半自形晶形，以星散状-浸染状分布，部分沿岩石裂隙分布。经检测分析得知，褐铁矿不含分散金。

毒砂：矿石中主要含砷矿物，呈半自形粒状和菱形，长径0.01～0.08 mm，多介于0.02～0.05 mm，以星散-浸染状分布，与黄铁矿关系密切，形成半规则连生。电子探针波谱分析，毒砂中含Au量0.02%～0.03%。

闪锌矿：主要以星散-浸染状分布，局部呈块状分布，粒径0.02～0.35 mm，其主要与黄铁矿、方铅矿形成规则-半规则连生，其次与黝铜矿半规则连生，局部黝铜矿以脉状沿闪锌矿裂隙分布。波谱分析显示，闪锌矿不含分散金。

方铅矿：在矿石中含量较少，呈星散状-稀疏浸染状分布，粒径0.02～0.23 mm，与闪锌矿、黝铜矿半规则连生，可被黝铜矿交代。电子探针波谱分析，方铅矿不含分散金。

黝铜矿：矿石中主要的含Cu矿物，呈星散状-稀疏浸染状分布，粒径0.02～0.11 mm，与闪锌矿、方铅矿关系紧密，可交代方铅矿，部分以细脉状沿闪锌矿、黄铁矿破碎裂隙分布（见图1）。电子探针波谱分析，黝铜矿Ag含量9.53%，为银黝铜矿，并含少量分散金，含Au量0.02%～0.05%。

图1 黝铜矿、方铅矿裂隙分布

黄铜矿：矿石中仅偶见，其中不含分散金。

石英：主要的非金属矿物。一是分布于千枚状变砂岩中，粒径0.06～0.23 mm，主要呈碎屑存在；部分粒径0.01～0.06 mm，呈微细粒状，与微细片状绢云母一起分布于碎屑粒间。二是分布于泥硅质板岩中，粒径约0.01～0.05 mm，以微细粒状分布于绢云母、绿泥石片状矿物形成的板理间，局部重结晶明显沿裂隙分布。电子探针波谱分析，石英含有微量分散金，约为0.02%。

碳酸盐矿物：主要为铁白云石和方解石，多数分布于千枚状变砂岩中，呈它形不等粒状，粒径0.05～0.23 mm，部分以碳酸盐胶结物形式分布于碎屑矿物粒间，局部分解出铁质。

2.1.6 矿石自然类型分析

根据《金矿基本工作手册》中一般有色金属矿石自然类型的划分标准，采用矿石中铁物相确定金矿石的氧化率。经对原矿铁物相分析知，原矿氧化物中的Fe含量为2.34%，总Fe含量为5.82%，计算可得原矿氧化率为40.15%，可判定该矿石的自然类型为氧化矿。

2.1.7 工艺矿物学小结

（1）矿石含Au量为1.41 g/t，Au是该矿石的目的回收元素；Ag品位为6.40 g/t，是综合回收元素；其余元素含量均低，不具备回收价值。

（2）矿石中裸露-半裸露Au占有率为44.69%，对Au的回收不利；Au分散存在于其它矿物中，粒级不均，具有一定回收难度。

（3）矿石类型为泥硅质板岩型、千枚状变砂岩型的氧化金矿石，极易泥化，对选别过程易产生干扰。

2.2 选矿试验论证

2.2.1 不同工艺流程试验结果对比

根据矿石性质特点，拟定了四种选别工艺流程进行提金试验效果对比[7-9]。

工艺1：全泥氰化工艺流程。磨矿细度-0.074 mm占93%、石灰调pH=10.5、充气0.4 MPa、液固比1.5∶1、浸出时间30 h。

工艺2：常规预处理—氰化工艺流程。磨矿细度-0.074 mm占93%、次氯酸钠1.5 g/L预处理2 h、NaOH调pH=10.5、充气0.4 MPa、液固比1.5∶1、浸出时间24 h。

工艺3：强化预处理—氰化工艺流程。磨矿细度-0.074 mm 占93%、NP-1 药剂50 g/L、60 ℃预处理3 h、石灰调pH=10.5、充气0.4 MPa、液固比1.5∶1、浸出时间24 h。

工艺4：氧化焙烧—氰化工艺流程。原矿氧化焙烧550 ℃、焙烧1.5 h、焙砂磨矿细度-0.074 mm占95%、石灰调pH=10.5、液固比1.5∶1、浸出时间24 h。

四种不同工艺流程的提金试验结果对比见表5。可见，全泥氰化工艺的金浸出率仅为68.79%，采用预处理技术能够提高Au浸出率至少7%，其中强化预处理—氰化工艺和焙烧—氰化工艺具有显著的回收Au效果，说明较复杂的预处理工艺流程适宜于本矿石。在生态文明建设、资源高效开发利用和经济效益的综合评价上，强化预处理氰化工艺流程在开发利用该矿石方面具有优势。

表5 不同工艺流程提金试验结果对比

2.2.2 选矿试验结果评价

为进一步分析不同工艺流程提金效果的差异性，试验对工艺1、工艺3和工艺4的提金尾矿进行了金物相分析及对比。尾矿金物相含量的占有率结果对比见表6。

表6 不同尾矿金物相占有率/%

由表6可知，相对于原矿，工艺1尾矿中裸露半裸露金、碳酸盐包裹金的占有率下降明显，表明其得到了有效回收；工艺3 能够对金包裹矿物进行不同程度破坏，其尾矿的裸露半裸露金、碳酸盐包裹金的占有率相比原矿亦下降明显，其硫化物包裹金、硅酸盐包裹金的占有率变化趋势与工艺1 的结果类似，间接表明该工艺有利于提高金的回收效果；工艺4 的影响因素复杂多样，具有正面效应和负面效应叠加效果，金的存在状态产生了较大的差异[10-11]。试验结果说明，采用预处理技术能够强化该矿石的提金效果，尤其是湿法预处理技术，在充分利用矿石性质和提高金回收率方面更加符合实际。