云南大理某含金多金属氧化矿石工艺矿物学及分选试验研究

祁 磊，高文元，殷燕林，杨啸清，庄世明，和少龙，崔毅琦

(1.昆明理工大学国土资源工程学院； 2.鹤庆北衙矿业有限公司)

中国金银矿产资源较多，总体可以分为两大类：独立金银矿和共伴生金银矿。其中，共伴生金银矿往往因为矿石组成复杂、嵌布粒度细及矿石中其他金属对氰化浸出有干扰等问题，导致选冶指标不理想，因此对共伴生金银矿进行深入研究，对合理开发利用复杂贵金属资源具有重要的实际意义[1-7]。

云南大理地区多金属矿中有经济价值的金属主要为金、银、铁，矿石中的金、银矿物赋存形态复杂，铁也以多种矿物形式存在，采用单一选别方法难以有效回收各种有价金属。本文拟通过工艺矿物学研究掌握其有价金属的嵌布特征，并根据工艺矿物学研究结果，采用强、弱磁选联合的方法，综合回收矿石中的金、银、铁等元素，实现有价金属的高效回收，为后续金属提取提供更优质的原料[8-14]。

1 矿石性质

1.1 化学多元素分析

云南大理某含金多金属氧化矿石主要元素分析结果见表1。

表1 矿石主要元素分析结果

由表1可知：矿石中主要有价金属元素是金、银、铁，其品位分别为1.99 g/t、47.60 g/t、32.98 %，同时含有少量的锰和铜，品位分别为2.63 %和0.34 %。该矿石中金、银具有较高的经济价值，是主要回收对象。

1.2 矿物组成

经显微镜和MLA检测发现，矿石中金主要以含银自然金、银金矿形式存在，银主要以螺状硫银矿、氯角银矿、脆银矿、自然银和碲银矿等形式存在。含铁矿物是该矿石中的主体矿物，主要为铁矿物的氧化蚀变系列矿物，包括磁铁矿-磁赤铁矿(7.51 %)、褐铁矿(52.29 %)，部分褐铁矿与铅硬锰矿-硬锰矿(4.53 %)伴生。矿石中还含有少量铜矿物、铅矿物及黄铁矿。脉石矿物以石英、长石、白云石、方解石、菱铁矿为主，其次为黏土类矿物，如高岭土、绿泥石、绢云母等。

1.3 金银矿物嵌布状态

为了进一步研究金、银在矿石中的赋存状态，通过扫描电镜观察金、银矿物与其他矿物的结合状态[15-17]。

1.3.1 磁铁矿、磁赤铁矿中的金、银

通过扫描电镜观察磁铁矿和磁赤铁矿中金、银矿物嵌布状态，结果见图1。由图1-a可知：褐铁矿中包裹有磁赤铁矿，其中可见星点状微细和超微细粒金，粒度为0.5～3 μm。由图1-b可知：磁铁矿中包含孔雀石，孔雀石中散布微细和超微细粒螺状硫银矿，其粒度为0.1～2 μm。

矿石中磁铁矿和磁赤铁矿是金、银的载体矿物，可见微细和超微细粒金包裹体和螺状硫银矿包裹体。

图1 磁铁矿和磁赤铁矿中金、银矿物嵌布状态

磁赤铁矿与磁铁矿磁性相近，可采用磁选工艺选出混合精矿再进行金、银提取。但是，这2种矿物结构致密，采用常规的磨矿细度，其中的金、银矿物难以高效解离；若使用化学选矿法回收金、银，需对磁铁矿和磁赤铁矿进行细磨或超细磨，将金、银矿物充分暴露，以利于后续浸出。

1.3.2 褐铁矿中的金、银

通过扫描电镜观察褐铁矿中金、银矿物嵌布状态，结果见图2。由图2-a可知：显微金附生于褐铁矿洞壁，金粒集合体粒度3 μm，同时可见金粒结晶收缩形成的空隙。由图2-b可知：显微粒状金粒充填于褐铁矿孔洞中，金粒粒度10 μm，可见金粒结晶收缩形成的空隙。由图2-c可知：螺状硫银矿析出于褐铁矿溶蚀孔洞中，粒度0.1～5 μm。由图2-d可知：螺状硫银矿呈凝胶状附生于褐铁矿孔洞中，可见螺状硫银矿与褐铁矿之间的空隙。

图2 褐铁矿中金、银矿物嵌布状态

褐铁矿为该矿石中主要矿物，扫描电镜观察发现，褐铁矿大多呈蜂巢状、多孔状，在褐铁矿溶蚀孔洞中可见金粒附生于洞壁上或充填于褐铁矿孔洞中，同时可见螺状硫银矿附生于褐铁矿溶蚀孔洞中。褐铁矿溶蚀孔洞极发育，金粒和螺状硫银矿结晶后边缘形成或大或小至极微细收缩空隙，这些大大小小的溶蚀孔及空隙可为后续浸出金、银提供过液通道。

1.3.3 铅硬锰矿-硬锰矿中的金、银显微镜和扫描电镜观察发现，与褐铁矿多孔状结构不同，硬锰矿(包括铅硬锰矿)较致密，溶蚀孔洞不发育，并极少见包裹的金、银矿物。为了研究金、银矿物与硬锰矿的结合状态，采用电子探针面扫描进行分析，结果见图3。由图3可知：致密状硬锰矿中均有低含量的银富集(显示红、黄色)，且硬锰矿微裂缝中有较高含量的银富集(显示白色)。

图3 硬锰矿电子探针面扫描

1.3.4 非磁性矿物中的金、银

该矿石中非磁性矿物主要为石英、以白云石为主的碳酸盐矿物和以埃洛石为主的黏土矿物。单矿物元素分析表明，石英、碳酸盐矿物中含Au 0.19 g/t、Ag 6.05 g/t，黏土(含铁锰)中含Au 1.25 g/t、Ag 19.06 g/t。扫描电镜观察发现，金主要以银金矿形式存在于含铁锰的黏土中，银主要以螺状硫银矿形式充填于石英与黏土之间的缝隙中、石英缝隙中的铁锰矿物中(见图4-a、b)，或以微细胶粒状螺状硫银矿包含于黏土中(见图4-c、d)。

图4 非磁性矿物中金、银矿物嵌布状态

根据工艺矿物学研究：矿石中的金、银嵌布于磁(赤)铁矿、褐铁矿、(铅)硬锰矿和脉石矿物中，约87 % 的金以含银自然金和银金矿独立矿物的形式嵌布于褐铁矿中，少量以载体金的形式嵌布于磁铁矿-磁赤铁矿中；约90 %的银嵌布于硬锰矿和褐铁矿中。由于磁铁矿中的金、银嵌布粒度极细，如后续浸出需对矿石进行细磨或超细磨才能将金、银矿物颗粒暴露；褐铁矿中的金、银充填于溶蚀孔洞中，这些孔洞可以为浸出液提供通道，无需细磨即可实现金、银的湿法提取；银矿物与硬锰矿紧密共生，但极少见包裹现象，浸出前也不必进行细磨；脉石矿物中的金、银充填于黏土或石英的缝隙中，缝隙的存在有利于浸出液与金、银矿物的作用。

由于分布于不同矿物中的金、银矿物工艺矿物学性质差异较大，如采用全泥氰化工艺直接处理，包裹于磁铁矿中的金难以回收。为了释放磁铁矿中的金、银矿物需将矿石全部细磨，一方面会消耗大量的电能和钢球，另一方面又会导致矿浆泥化，影响浸出效果，造成固液分离困难。因此，预先分离矿石中的磁铁矿、褐铁矿和脉石矿物，有利于金、银的高效提取。

2 磁选分选试验

工艺矿物学研究结果表明，该矿石中磁(赤)铁矿、褐铁矿(与硬锰矿/铅硬锰矿共生)和部分脉石矿物是金、银的主要载体矿物，3类矿物具有不同的工艺矿物特性和嵌布特征。由于三者具有明显的磁性差异，因此可对原矿进行磁选分选，将金、银分别富集于磁(赤)铁矿、褐铁矿和脉石矿物中，再根据各自的工艺矿物学特征，采取更具针对性的分选工艺对各产品进行进一步提取。本文研究了磁选工艺参数对金、银、铁矿物分选的影响。

2.1 弱磁粗选试验

磁铁矿是该矿石中的重要铁矿物，同时也是金、银的载体矿物，但含量较低。大部分磁铁矿被磁赤铁矿、褐铁矿不同程度交代，对于铁的回收十分不利。因此，首先进行了弱磁粗选试验研究，磁选强度分别为0.15 T、0.22 T。试验流程见图5，试验结果见表2。

图5 弱磁粗选试验流程

表2 弱磁粗选试验结果

由表2可知：随着磨矿细度的增加，磁铁精矿的产率维持在8 %左右，无论磨矿细度如何变化，磁铁精矿铁品位均大于 60 %，为合格磁铁精矿，因此磨矿细度选择-0.074 mm占70 %。磁场强度的增加并未使磁铁精矿的产率和铁品位明显增加，这主要是因为磁铁矿占比偏低。为进一步提高磁铁精矿的回收率，对弱磁尾矿进行扫选。

2.2 弱磁扫选试验

为考察弱磁粗选尾矿中是否还存在剩余的磁铁矿，进行了增加磁场强度的扫选试验。试验流程见图6，试验结果见表3。

图6 弱磁扫选试验流程

表3 弱磁扫选试验结果

由表3可知：在磨矿细度-0.074 mm占70 %的条件下，增加扫选作业，扫磁产品产率在1 %以下，进一步增加扫选磁场强度至0.45 T，扫磁产品的产率仍较小，且品位仅为50 %左右。因此，综合考虑磁铁精矿铁品位和铁回收率，在全流程试验中不对弱磁尾矿进行扫选。

2.3 强磁粗选试验

选择最佳磨矿细度为-0.074 mm占70 %，弱磁粗选磁场强度为0.15 T，对弱磁尾矿进行强磁粗选试验，以分选矿石中的褐铁矿。试验流程见图7，试验结果见表4。

图7 强磁粗选试验流程

表4 强磁粗选试验结果

由表4可知：强磁作业可以有效回收矿石中的褐铁矿，通过强磁粗选获得了作业产率55.24 %、铁品位42.46 %、铁作业回收率79.29 %的强磁产品(褐铁精矿)。

2.4 磁选分类全流程试验

在上述各条件试验的基础上，进行开路试验，并进行了主要元素及走向查定。试验流程见图8，试验结果见表5。

图8 磁选分类全流程试验流程

表5 磁选分类全流程试验结果

由表5可知：通过磁选可以获得产率8.40 %、铁品位61.67 %、铁回收率16.05 %的磁铁精矿,以及铁品位42.46 %、铁回收率66.56 %的强磁产品(褐铁精矿)。通过弱磁和强磁联合作业，含铁矿物分选为弱磁产品(磁铁精矿)、强磁产品(褐铁精矿)和非磁产品(白云石、绿泥石等)(见表6、表7)，3种产品中均含有金、银矿物。由于金、银矿物的工艺矿物学性质差异较大，可分别采用具有针对性的工艺进行回收。

表6 磁选分类全流程试验金、银技术指标

表7 磁选分类全流程试验铜、锰技术指标

由表6、表7可知：金、银、铜、锰几种元素均向强磁产品中富集，金、银的回收率分别达到60.50 %、65.84 %，因此对强磁产品中金、银的处理是提高金、银总体浸出率的关键。通过矿石粗磨、先弱磁选后强磁选的工艺流程，既保证了铁的回收，又使得金、银得到了最大限度的富集，从而为后续处理采取更具针对性的工艺奠定基础。

3 结 论

1)云南大理某含金多金属氧化矿石中主要有价金属元素为金、银和铁，品位分别为1.99 g/t、47.60 g/t和32.98 %。矿石中含铁矿物为磁铁矿-磁赤铁矿(7.51 %)、褐铁矿(52.29 %)、部分褐铁矿与硬锰矿-铅硬锰矿(4.53 %)伴生。约87 %的金与银共生并赋存在褐铁矿中，少量嵌布于磁(赤)铁矿中；约90 %的银赋存在褐铁矿与硬锰矿中。

2)采用先弱磁选后强磁选的工艺流程，可有效富集矿石中的有价金属元素，弱磁粗选可获得铁品位61.67 %、铁回收率16.05 %的磁铁精矿；强磁粗选可获得铁品位42.46 %、铁回收率66.56 %的强磁产品(褐铁精矿)，金、银回收率分别达到了60.50 %和65.84 %。金、银、铁的富集，为后续进一步提取金属创造了有利条件。