某氧化铅金矿工艺矿物学特性研究及影响分析

孙志勇 孙颜波

（1.陕西天地建设有限公司；2.西安交通大学城市学院，陕西 西安 710000）

0 引言

金矿资源是我国储量较大的一类战略性资源，在我国不同地区均有所分布，尤以山东地区、江西地区、东北地区等地最为典型。［1，2］近几年，随着我国矿产资源开发利用水平的不断提升，技术和装备能力得到较大发展，有效的缓解了我国资源环境压力，有力促进矿业科技投入进一步上升。在矿产资源高质量发展要求下，基于资源禀赋特性的基础性研究能够提供详实的数据支撑和理论支持，已成为高效、科学、合理开发利用矿产资源的重要手段，具有更加重要的现实意义和实际价值。为查明本矿石的矿物组成、化学成分、粒度特征、赋存状态等矿石性质［3、4］，试验采用多种技术手段进行了详尽的研究和初步探讨分析，为该铅金矿石的开发企业铺垫了工业化支撑的理论基础和数据依据。

1 研究方法

1.1 样品准备

试验样品由伊朗某矿山企业现场采集，并进行以下加工处理：

1.1.1 磨片样品。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鉴定样片、薄片和MLA 能谱分析件。

1.1.2 化验样品。对取得的代表性原生矿样50kg，按照“粗碎—中碎一细碎闭路”流程进行加工，然后经研磨机制备成化学分析样。

1.2 试验方法

试验采用光谱半定量以进行原生矿有价元素普查，采用化学分析法进行矿石化学成分定量分析，采用高倍显微镜、XRD、MLA 等仪器设备进行矿物嵌布特征分析［5-7］，其中显微镜为德国蔡司偏光显微镜Axioskop 40 A Pol 和德国徕卡DM2500P 偏光显微镜；XRD 仪器为进口的XRD-7000S/L 型仪器；MLA 矿物分析仪为型号FEI MLA 250的进口仪器。

2 结果与讨论

2.1 原矿光谱半定量分析

根据元素特征谱线特性差异可估计元素的含量，为普查矿石中的有价元素，对矿石全元素进行光谱半定量分析，结果列表1。

表1 原矿光谱半定量分析结果

由表1 可知，矿石中Ag、Pb、Fe2O3需要重点关注，需要借助定量分析方法进行进一步精确分析。

2.2 多元素化验分析

采用化验法进行了矿石化学成分的定量分析，其结果列表2。

表2 原矿多元素分析结果

由表2 可见，矿石中可回收贵金属为Au，含量为17.01g/t；可回收有价金属元素为Pb，含量为3.86%；Ag品位为16.00g/t，S 品位2.54%，可综合考虑回收；As、C元素含量较低，其负面影响预计不大。

2.3 原矿物相分析

试验采用化学法分别进行了金、铅的物相化学分析，其结果分别列表3、表4。

由表3可见，矿石中裸露-半裸露金占91.71%，有利于选矿回收；由表4可见，氧化相中铅占有率62.18%，结合相中铅有一定占有率，不利于铅的选矿回收。

表3 金物相分析结果

表4 铅物相分析结果

2.4 矿石矿物组成

显微镜下观察矿物组成及矿物含量估算结果列表5。

表5 矿石矿物组成及含量

由表5 可见，自然金和银金矿是矿石中主要的贵金属矿物；金属矿物种类较多，含有铁矿物、铅矿物及铜矿物等；非金属矿物石英的含量为58%，为主要脉石矿物，铅铁钒、明矾石等次之。

2.5 赋存状态分析

2.5.1 金元素赋存状态。试验采用高倍镜显微镜对金矿物的嵌布特征、赋存状态、外形形态等进行统计分析，同时采用能谱分析相关矿物的化学成分。

结果表明，银金矿和自然金是矿石中的主要含金矿物；银金矿含Au77.67%～79.66%、含Ag20.34%～22.33%；自然金含Au80.01%～100%、含Ag 0%～19.99%.银金矿呈现长角粒状、线状、枝杈状等多种形态。

采用面积法统计粒度，参照“岩金矿地质勘察规范附录H”中金粒级划分标准分析，矿石中细粒明金占比约79.66%；微粒金占比约20.34%，其中“0.01～0.005mm”的占比为18.16%；其余“0.005～0.0025mm”和“0.0025～0.001 mm”粒级分别占1.98%和0.20%.

矿石中Au 的不同赋存状态的含量依次为：粒间金＞包裹金＞裂隙金＞分散金。粒间金：总量约占79.60%，其中57.59% 存在于非金属矿物中之间、19.09%存在于褐铁矿与非金属矿物之间、剩余部分存在于铅矿物、非金属矿物、褐铁矿之间。该嵌布特征的金矿物都较容易解离，利于回收。③包裹金：其含量约为16.52%，其中包裹于褐铁矿中金矿物主要为角粒状、不规则状、浑圆状等形态（见图1），含量约占13.66%.该嵌布特征的金矿物较难解离。裂隙金：总量约占3.88%，赋存于岩石裂隙中，主要为角粒状和不规则状。该嵌布特征的金矿物一般较容易解离。分散金：矿石中少量金分散存在于方铅矿、铅矾、褐铁矿等矿物中，该分散金会随其载体矿物的去向而实现金的回收或丢失。

图1 银金矿包裹于褐铁矿中

2.5.2 银元素赋存状态。矿石中的Ag 元素主要存在于自然金、银金矿中，其余Ag 元素以类质同象形式分散于铁矿物（褐铁矿、黄铁矿）及铅矿物（方铅矿、铅矾）中，这些Ag元素会随其载体矿物的去向而实现Ag的回收或丢失。

2.5.3 铅元素赋存状态。方铅矿、铅矾和铅铁矾是矿石中的含铅矿物。（1）方铅矿含有少量的Au元素和Ag元素，粒度约为0.015～1.15mm，一般不能采用机械方法进行分离。方铅矿主要以残留状分布于铅矾中，大部分方铅矿具有铅矾演变形态，相互不规则密切联系，显示锯齿状、港湾状连接线（见图2）。其余方铅矿显示细粒半自形-自形粒状，粒度介于0.015～0.20mm，以星点状赋存于岩石中，该部分方铅矿比较容易解离。（2）铅矾是矿石中的氧化铅产物，也含有Au、Ag 元素，粒径0.004～0.45mm，多数呈现不规则粒状，是方铅矿氧化后逐渐形成的。矿物学分析可知，铅矾中有方铅矿晶体；铅矾主要以不规则连生赋存于褐铁矿、非金属矿物中。（3）铅铁矾是铅结合相，含Pb平均值为20.26%，Fe 平均值为29.30%，S 平均值为11.33%，O 平均值为36.79%，个别矿物中含有少量K、As等元素。矿石中铅铁矾粒度约0.005～0.2mm，含量较多且形态多样。铅铁矾与褐铁矿连生并赋存于非金属矿物中。此外，存在板条状铅铁矾以不规则状、团块状的集合体赋存在岩石中，粒级约0.01～0.06mm。

图2 方铅矿残留于铅矾中

2.5.4 硫元素赋存状态。矿石中的S元素依次赋存于方铅矿、铅铁矾、铅矾和黄铁矿中。经能谱分析，黄铁矿中含有少量分散银。黄铁矿粒度0.003～0.15mm 之间，主要为自形-半自形粒状的形态，部分黄铁矿与褐铁矿、闪锌矿等矿物关系密切。

2.5.5 共、伴生矿物的嵌布特征。石英：主要脉石矿物之一，粒度约0.01～0.65mm，主要为它形粒状和变晶状，与矿石中金属矿物关系密切。

明矾石：粒度约0.001～0.003mm，主要以不规则状、立方体状自形晶的集合体形态分布，与褐铁矿、铅铁矾关系密切。

褐铁矿：矿石中主要氧化铁矿物，粒度变化介于0.02～0.5mm之间，形态分布多为网络状、浸染状、团块状和细脉状等。褐铁矿多数为黄铁矿氧化的产物，呈现不规则状，少部分褐铁矿具有黄铁矿原来的形态。褐铁矿与银金矿、铅矾、钠铁矾等矿物的关系较为密切。

闪锌矿：多数为单体，主要为它形-半自形粒状，粒度约0.001～0.15mm 之间，或与黄铁矿半规则连生，或与微细粒黄铜矿、黄铁矿等矿物包裹赋存于岩石中。

黄铜矿：矿石中铜矿物之一，含量较少，主要形态为它形粒状，粒度一般约0.20mm 以内，部分黄铜矿赋存在闪锌矿中。

铜蓝：矿石中铜矿物之一，含量较少，多数形态为不规则粒状，星点状分布于矿石中。

2.6 矿石自然类型

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，采用矿石中铁物相来确定金矿石的氧化率。经原矿铁物相分析，矿石的氧化物中的铁含量为14.15%，矿石中总铁含量为14.85%，计算可得矿石氧化程度为95.29%，可划定其自然类型为氧化矿。

2.7 矿石工艺类型

金矿石工艺类型根据以下集中反映的内容，多采用综合矿石工艺名称：

2.7.1 硫化物的含量：以矿石中硫化物含量级别5%、20%及50%为限，称少、中和多硫化物矿石。

2.7.2 氧化程度级别：氧化率＜10%、10%～30%、＞30%分别为原生矿、混合矿、氧化矿。

2.7.3 在工艺加工时需作必要处理矿石中有益组分和有害组分。

2.7.4 矿石的岩性种类。

2.7.5 金粒大小、形状、赋存等特征。巨粒金或微粒金含量5%或50%，命名时应体现。

参照以上命名标准，可确定该矿石的综合矿石工艺类型为：少硫化物、破碎不等粒石英岩型的铅金矿石（或含铅金矿石）。

3 结论

（1）工艺矿物学是支撑开展矿石选别工艺研究的主要手段，对查明掌握矿石矿物学特征、决策有价选矿工艺技术等至关重要。本矿石的Au、Pb 和Ag 元素具有可回收利用价值，其中Au 主要为细粒明金和显微金，以粒间金、裂隙金赋存，利于选冶回收，但矿石中少部分金与铅矿物、脉石矿物以包裹特性赋存，会影响Au的回收效果。

（2）矿石中Pb 以氧化相、结合相中铅存在，氧化物铅矾和结合相铅铁矾回收难度大，与金的密切关系易导致单独回收铅连带损失金，该特征直接造成本矿石不适宜产出纯的铅精矿，应贴合工业要求，获得可计价多元素的矿产品，从而实现矿产资源开发利用最大化和资源经济效益最大化。