某金矿石工艺矿物学研究

刘玉川，殷录成，陈 攀*，熊 馨

(1.青海省地质矿产测试应用中心； 2.青海省柴达木综合地质矿产勘查院)

随着中国经济高速增长，人们对黄金制品的需求持续增加，2021年中国黄金实际消费量达1 120.9 t，与2020年同期相比增长36.53 %，但与人们高涨的黄金消费需求相比，中国黄金产量远低于市场消费需求。2021年，国内原料黄金产量为328.983 t，比2020年同期减产36.362 t，其中矿产金完成258.092 t。目前，已探明黄金储量已经不能满足日益增长的消费需求[1]。因此，金矿资源的高效开发利用至关重要。青海某金矿石由强破碎石英岩(脉)型金矿石、强蚀变破碎凝灰岩型金矿石组成。金矿物主要以裸露、半裸露自然金形式分布于脉石矿物中，部分分布于毒砂、黄铁矿间隙中，另有少部分包裹于黄铁矿中。自然金粒度以细粒为主，从赋存状态来看，自然金以粒间金为主[2]。本文通过化学分析、X射线衍射仪、偏光显微镜、扫描电子显微镜等综合手段，对青海某金矿石进行工艺矿物学研究[3-4]。

1 矿石性质

1.1 化学组成

为探明青海某金矿石化学成分，对原矿进行化学成分分析，结果见表1。金物相分析结果见表2。

表1 原矿化学成分分析结果

表2 金物相分析结果

由表1可知，原矿中可回收元素为金，品位为4.95 g/t，含银5.00 g/t。根据DZ/T 0205—2020 《矿产地质勘查规范 岩金》岩金矿伴生矿产综合评价参考指标，原矿中银达到伴生元素评价指标要求。

由表2可知：金在矿石中的赋存状态主要为裸露及半裸露金，分布率为91.27 %；硫化矿物包裹金分布率为4.22 %；褐铁矿包裹金、碳酸盐矿物包裹金和硅酸盐矿物包裹金分布率合计为4.51 %[5]。其中，裸露及半裸露金可采用重选、浸出、浮选工艺回收，硫化矿物包裹金可采用浮选工艺回收，其他包裹金在单体解离度达到的情况下可采用浮选或浸出工艺回收。

1.2 矿物组成及含量

岩石整体呈灰白色，经过多期变质作用形成，主体含矿岩石为石英岩(脉)和蚀变凝灰岩。该矿石中金属矿物主要为毒砂、黄铁矿、褐铁矿，少量黄铜矿和自然金(部分为含银自然金)。脉石矿物主要为石英、绢(白)云母、黑云母、碳酸盐矿物、电气石等。

采用扫描电子显微镜对矿石中金矿物进行能谱成分分析，测试结果显示，矿石中金矿物主要以自然金形式存在，另有部分为含银自然金。矿物能谱成分分析测试结果见表3。

表3 矿物能谱成分分析测试结果

采用偏光显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜分析矿石中矿物组成，结果见表4。

表4 矿石矿物组成及相对含量

1.3 矿物粒度分布

1.3.1 金属矿物

金属矿物相对含量为3.7 %，主要有毒砂、黄铁矿、黄铜矿、褐铁矿及自然金，其中有用矿物为自然金。金属矿物粒度分布见表5。

表5 金属矿物粒度分布 %

1.3.2 脉石矿物

脉石矿物相对含量为96.3 %，由石英(玉髓)、绢(白)云母、黑云母、碳酸盐矿物等组成。脉石矿物粒度分布见表6。

表6 脉石矿物粒度分布 %

1.4 矿石结构构造

矿石构造主要有稀疏浸染状构造、脉状构造。

矿石结构主要有半自形—他形粒状结构、交代残余结构、乳滴状结构[6](见图1)。

a—半自形—他形毒砂、黄铁矿(40×)b—黄铁矿被褐铁矿交代呈交代残余结构(100×)图1 矿石结构

2 金矿物嵌布特征

2.1 粒度统计分析

通过偏光显微镜及扫描电子显微镜确定，矿石中的金矿物主要为自然金，镜下共观察到自然金102粒，多呈长角粒状、角粒状及浑圆状等不规则状分布于脉石矿物中，部分分布于毒砂、黄铁矿颗粒间隙中，另有部分被黄铁矿包裹。矿石中自然金粒度统计分析结果见表7，自然金粒度特征见表8。

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表7 矿石中自然金粒度统计分析结果

表8 矿石中自然金粒度特征

由表7可知：自然金粒度在-0.02～+0.01 mm粒级分布率最高，为39.22 %；其次是-0.04～+0.02 mm，分布率为23.53 %；再次是-0.01～+0.005 mm，分布率为16.67 %。

由表8可知：矿石中自然金主要为细粒金，分布率为79.42 %；其次是中粒金，分布率为10.78 %；微粒金较少，分布率为1.96 %。

2.2 嵌布状态

为全面了解自然金的嵌布特征，对所见自然金进行统计分析[7]，结果见表9。由表9可知：自然金以粒间金为主，占59.80 %；其次为裂隙金，占29.41 %；再次为包裹金，占10.78 %。包裹金中金矿物粒度以细粒为主。

表9 矿石中金矿物嵌布状态

矿石中自然金主要分布于脉石矿物中,呈粒间金，部分分布于毒砂、黄铁矿颗粒间隙中，另有少部分被黄铁矿包裹。根据金矿物嵌布特征(见图2)分析，矿石中金矿物较易解离，有利于回收。

a—裸露状分布于脉石矿物间的自然金 b—自然金与褐铁矿共生(400×) c—自然金分布于黄铁矿裂隙中(40×)图2 金矿物嵌布特征

3 主要金属矿物嵌布特征

3.1 毒 砂

矿石中毒砂相对含量为1 %，粒径在0.01～3.2 mm，是矿石中主要的载金矿物。样品中颗粒均发生破碎，形成压碎结构，个别样品中分布较为集中，呈集合体状分布。毒砂主要呈半自形—他形粒状分布，个别颗粒自形程度较高；部分样品中毒砂呈脉状分布于脉石矿物中；个别样品中毒砂颗粒间隙中可见细小的自然金分布(见图3)。

毒砂颗粒间隙中分布有自然金(200×)图3 毒砂嵌布特征

3.2 黄铁矿

矿石中黄铁矿相对含量为2 %，呈半自形—他形粒状，粒径在0.005～2.5 mm。黄铁矿颗粒自形程度较低，主要呈他形粒状分布，部分黄铁矿呈细小的针点状分布于脉石矿物中，部分被褐铁矿交代，个别褐铁矿表面可见细小的黄铁矿颗粒残留，呈交代残余结构(见图4)。

a—呈他形粒状的黄铁矿颗粒(20×) b—褐铁矿交代黄铁矿(100×)图4 黄铁矿嵌布特征

矿石中另可见少量黄铜矿、褐铁矿等金属矿物，由于含金量极低，在此不详细说明[8]。

4 脉石矿物嵌布关系

脉石矿物主要由石英、绢(白)云母、黑云母、碳酸盐矿物、电气石等组成，赋矿岩石主要为碎裂石英岩(脉)及蚀变凝灰岩，含金岩石主要为石英岩(脉)，且岩石受到动力作用发生了不同程度的破碎，据此推断该矿床主要为破碎石英岩(脉)型金矿床。

1)石英。石英呈2种类型分布：一种为石英岩(脉)中的石英，该类石英粒径在0.05～2 mm，粒度大小不均，主要以他形粒状结构分布，受后期动力作用影响，石英颗粒表面裂纹及波状消光发育明显，部分石英颗粒发生破碎(见图5-a)、磨细。部分薄片可见石英颗粒呈紧密镶嵌互为120°夹角的三边平衡结构，接触线呈缝合线状，表明岩石受到动力变质作用发生动态重结晶。另一种为蚀变凝灰岩中的石英，该类石英以隐晶质为主，与细小的长石组成霏细结构；另有部分为以晶屑形式存在的石英颗粒，该部分石英颗粒粒径可达5 mm左右，石英晶屑颗粒表面被溶蚀呈港湾状、孔洞状(见图5-b)。

a—受动力作用发生破碎的石英岩(脉)(20×) b—呈港湾状、孔洞状的石英晶屑(20×)图5 石英嵌布特征

2)绢(白)云母。绢(白)云母呈显微鳞片状，以集合体状分布为主，主要由凝灰岩、火山灰结晶形成，部分薄片中呈集合体团块状，可能为硅铝质岩屑、晶屑蚀变而成，主要分布于蚀变凝灰岩中。

3)黑云母。黑云母呈片状分布，部分黑云母解理缝中可见析出的细小金属矿物，黑云母发生脱铁蚀变现象，转变为白云母。

4)碳酸盐矿物。碳酸盐矿物呈集合体粉末状，部分呈不规则粒状，粒径约为0.15 mm，充填于矿物颗粒间隙中。

5)电气石。电气石呈针柱状，粒径细小，为0.01～0.05 mm，个别颗粒可见垂直光轴切面，呈特征的球面三角形(见图6)。个别呈集合体团块状分布，部分电气石有轻微的绿泥石化蚀变。

图6 呈球面三角形的电气石横切面(40×)

5 选矿工艺流程推荐

根据矿石中金的赋存状态，共选用了浮选、重选、全泥浸出3种选矿方法单独或组合进行选矿试验研究。经过试验对比，最终推荐采用原矿尼尔森重选—尾矿环保浸金剂浸出联合工艺流程(见图7)，即-1.0 mm 原矿经尼尔森选矿机重选，所得金精矿金品位为154 g/t，金回收率为78.49 %；重选尾矿直接进行环保浸金剂浸出，对原矿金浸出率为18.00 %。尼尔森重选—尾矿环保浸金剂浸出全流程金总回收率为96.49 %，伴生元素银总回收率为92.26 %，选别指标较好。

图7 推荐工艺流程

原矿通过尼尔森选矿机重选可先回收单体金，获得精矿产品，且选别过程无污染；对重选尾矿再进行浸出，对比原矿全泥浸出，较大程度减少了环保浸金剂的消耗，有利于降低浸出成本。

6 结 论

1)查明了青海某金矿石中金属矿物的种类和嵌布特征，以及矿石结构特征。金属矿物主要为毒砂、黄铁矿、褐铁矿，少量黄铜矿和自然金。矿石结构主要为乳滴状结构、半自形—他形粒状结构、交代残余结构。

2)矿石中脉石矿物主要有石英、绢(白)云母、黑云母、碳酸盐矿物、电气石等。赋矿岩石后期发生强烈的蚀变和破碎，赋矿岩石主要由碎裂石英岩(脉)、蚀变凝灰岩组成。

3)该金矿矿石类型为强破碎石英岩(脉)型金矿石、强蚀变破碎凝灰岩型金矿石，可回收矿物为自然金。由于样品局限性，镜下观察到的金矿物主要以裸露、半裸露自然金形式分布于脉石矿物中，部分分布于毒砂、黄铁矿间隙中，另有少部分被黄铁矿包裹。自然金以细粒金为主，主要以粒间金形式存在。根据金矿物嵌布特征分析，矿石中金矿物较易解离，有利于回收。

4)推荐采用原矿尼尔森重选—尾矿环保浸金剂浸出联合工艺流程，原矿可通过尼尔森选矿机先重选回收单体金，获得精矿产品，且选别过程无污染；对重选尾矿再进行浸出，对比原矿全泥浸出，较大程度减少了环保浸金剂的消耗，有利于降低浸出成本。推荐流程所得金精矿金品位为154 g/t，金回收率为78.49 %；重选尾矿直接进行环保浸金剂浸出；尼尔森重选—尾矿环保浸金剂浸出全流程金总回收率为96.49 %，伴生元素银总回收率为92.26 %，选别指标较好。