靳建平 韓躍新 雷大士 谷曉恬 楊 瑋

(1.東北大學資源與土木工程學院，遼寧 沈陽 110819；2.西安西北有色地質(zhì)研究院有限公司，陜西 西安710054；3.西安建筑科技大學材料與礦資學院，陜西 西安 710055)

隨著高品位、易處理金礦資源的日益減少和枯竭，難處理金礦石(含碳、硫、砷等雜質(zhì)及微細粒金礦石)成為主要黃金生產(chǎn)資源，世界上30%的金礦屬難處理金礦[1-3]。含碳微細粒金礦具有碳質(zhì)含量高、金礦物粒度微細且被包裹的“雙重”難處理特性。我國的滇黔桂和陜甘川2個金三角地區(qū)蘊藏著大量的含碳微細粒金礦石，其處理工藝受到了國內(nèi)外學者的廣泛關注[4-6]。

工藝礦物學研究是制定礦石選冶工藝的重要依據(jù)，對礦石的高效開發(fā)利用具有指導意義[7-9]，而關于含碳微細粒金礦石的詳細工藝礦物學研究方面的文章鮮有報道。本文采用光學顯微鏡、X射線衍射、SEM和EDS等分析手段對陜西秦嶺地區(qū)某含碳微細粒金礦石的工藝礦物學特性進行了詳細研究，分析影響金回收的主要因素，為礦石分選工藝流程確定提供理論指導，為我國此類難處理金礦石的開發(fā)和利用提供借鑒。

1 礦石物質(zhì)組成

1.1 礦石化學多元素分析

試驗礦樣為陜西秦嶺地區(qū)某金礦原生礦石，對礦石進行化學多元素分析，結果見表1。

表1 礦石化學多元素分析結果

注：其中Au、Ag含量的單位為×10-6。

由表1可知：礦石主要有用元素為金，品位為5.20×10-6；礦石銀品位為8.6×10-6，達到了綜合回收標準；礦石硫含量較低，但碳含量較高，達6.39%。

1.2 礦石主要元素物相分析

對礦石金和碳元素進行化學物相分析，結果分別見表2和表3。

表2 礦石金物相分析結果

表3 礦石碳物相分析結果

由表2可知，礦石中金主要呈裸露—半裸露金形式存在，分布率為38.27%，其次為硅酸鹽中金和硫化物中金，分布率分別為27.50%和20.38%，其余金存在于赤褐鐵礦和碳酸鹽中。

表3表明，礦石中以石墨碳和有機碳形式存在碳分別占總碳的23.47%和20.81%，這2種形式的碳將對礦石分選產(chǎn)生不利影響。

1.3 礦石礦物組成

對礦石進行X射線衍射分析，結果如圖1所示。

圖1 礦石XRD分析結果

從圖1可以看出，礦石主要礦物為石英、白云石、方解石、石墨、絹云母、高嶺石和黃鐵礦。含量較低的礦物在XRD圖譜中無法顯示，因此利用蔡司偏光顯微鏡(型號：AxioScope.A1)，依據(jù)人工測定礦物含量方法(面測法)[9]，對礦石的組成礦物含量進行測量，結果如表4所示。

表4 礦石主要礦物含量分析結果

從表4可以看出：礦石中金屬礦物含量較低，主要是褐鐵礦、黃鐵礦，其次是釩鈦礦等；礦石有用礦物為自然金及輝銀礦；礦石非金屬礦物主要是石英，其次是白云石、方解石、絹云母、碳質(zhì)及石墨、重晶石等。

1.4 金礦物的化學成分分析

對金礦物進行EDS能譜分析，確定金礦物化學成分，結果見表5。

表5 礦石金EDS能譜分析結果

由表5可知:4個能譜分析點Au的含量范圍為88.69%～100%，平均為94.86%；Ag的含量范圍為0%～11.31%。根據(jù)《巖金礦地質(zhì)勘查規(guī)范》[10]，礦石屬自然金礦石。

2 礦石中金的賦存狀態(tài)

從原礦樣磨制的40件光片中僅找到3粒自然金，且屬短徑均小于2.5 μm的微粒金，如果從原礦角度描述自然金的嵌布特征及粒度特征，代表性不強。為了進一步查清金的賦存狀態(tài)，用浮選法對金進行富集，將磨礦細度為-0.074 mm占80%條件下經(jīng)1粗1精浮選流程得到的浮選精礦(Au品位38.24×10-6)磨制10件砂光片，從中找到57粒自然金，具有較好的代表性，用偏光顯微鏡及掃描電子顯微鏡分析金的嵌布特征并總結其粒度特征。

2.1 金礦物的嵌布特征

礦石中金主要以獨立礦物自然金的形式存在，能譜分析結果表明，褐鐵礦、黃鐵礦、石英、碳質(zhì)、絹云母、重晶石中均不含分散金。礦石中金的存在形式比較復雜，主要為長角粒狀，其次是枝杈狀、角粒狀，少量麥粒狀、尖角粒狀等。從選礦的角度劃分，浮選精礦中金的賦存狀態(tài)分為單體金、連生金和包裹金3種類型。①單體金：浮選精礦中的金以單體金為主(見圖2)，約占75.45%，主要分布在0.005～0.01 mm粒級。②包裹金：金主要被包裹于褐鐵礦、碳質(zhì)、黃鐵礦、石英組成的碎屑中(圖3)，包裹金占13.77%，主要分布在0.005～0.01 mm粒級。③連生金：金與微粒黃鐵礦、碳質(zhì)連生(圖4)，連生金占10.78%，與碳質(zhì)硅質(zhì)板巖碎屑(碳質(zhì)和石英)連生的金占5.99%，與含碳硅質(zhì)板巖碎屑(石英、褐鐵礦及黃鐵礦)連生的金占4.79%，連生金嵌布情況見表6。

圖2 礦石中的單體金

圖3 金被褐鐵礦、石英和碳質(zhì)組成的碎屑包裹

圖4 金與黃鐵礦、碳質(zhì)連生

粒 級/mm與碳質(zhì)硅質(zhì)板巖連生體含量/%與含碳硅質(zhì)板巖連生體含量/%金分布率/%0005～00131931963900025～0005160160319-00025120000120合 計5994791078

2.2 金礦物的粒度特征

對浮選精礦(Au品位38.24×10-6)磨制砂光片，在顯微鏡及掃描電鏡下統(tǒng)計分析自然金粒度，結果見表7。

表7 浮選精礦中金礦物的粒度特征

注:參加統(tǒng)計顆粒數(shù)為57粒。

由表7可知：礦石中金礦物粒度均小于0.01 mm，為微粒金；0.005～0.01 mm粒級含量最多，占83.03%；-0.005 mm粒級占16.97%。

3 礦石主要共伴生礦物的賦存狀態(tài)

3.1 黃鐵礦

礦石中黃鐵礦含量約0.8%，嵌布粒度很細，粒徑0.005～0.03 mm，一般呈星散狀分布，可見自形—半自形粒狀或圓粒狀和草莓狀黃鐵礦，在部分碳質(zhì)硅質(zhì)板巖中分布相對較多，有少量黃鐵礦沿褐鐵礦裂隙呈團粒狀分布或分布在后期石英脈中，碎裂較強，褐鐵礦化。在褐鐵礦和石英粒間裂隙中有微粒黃鐵礦與自然金連生。

3.2 褐鐵礦

褐鐵礦在礦石中含量約1%左右，主要有2種嵌布特征：褐鐵礦呈蝕邊狀交代黃鐵礦或呈黃鐵礦假象，粒徑0.005～0.03 mm，呈星散狀分布；褐鐵礦呈他形粒狀嵌布，粒徑0.01～0.3 mm，沿硅質(zhì)巖裂隙分布，少量呈團粒狀或細脈狀分布在硅化石英細脈中，褐鐵礦裂隙中有微粒金分布，少量微粒金包裹在褐鐵礦中。

3.3 碳質(zhì)及石墨

碳質(zhì)是礦石金氰化浸出過程中的主要有害成分，碳主要分布在含碳硅質(zhì)板巖及碳質(zhì)硅質(zhì)板巖中。非晶質(zhì)碳主要呈塵點狀分布于含碳硅質(zhì)板巖中，部分呈他形粒狀與石英相均勻分布或呈紋層狀分布于碳質(zhì)硅質(zhì)板巖中。石墨或半石墨主要呈鱗片狀或片狀分布于含碳硅質(zhì)板巖或碳質(zhì)硅質(zhì)板巖中，部分分布于硅化細脈中。石墨單晶主要沿含碳硅質(zhì)板巖或碳質(zhì)硅質(zhì)板巖呈板理片狀或透鏡狀分布，成分較純，在巖石中含量約為1%～3%。

3.4 石 英

石英是含量最高的非金屬礦物，約占66.0%，分布較為廣泛。部分金分布在石英粒間、石英與碳質(zhì)粒間，隱晶質(zhì)—微晶類型的石英與金嵌布關系密切，較難解離。

4 影響金回收的礦物學因素

4.1 碳質(zhì)和黏土礦物含量高

4.2 自然金粒度微細

礦石中金主要以自然金形式存在，但粒度微細，以0.005～0.01 mm粒級為主。碳質(zhì)硅質(zhì)板巖和含碳硅質(zhì)板巖與金關系密切，其組成礦物主要是粒度細小的隱晶質(zhì)石英及碳質(zhì)，所以從選礦意義上自然金可能成為石英隱晶質(zhì)集合體包封的包裹金，或者石英碳質(zhì)集合體包封的包裹金，不利于金的回收。

4.3 自然金與碳質(zhì)或石英緊密共生

礦石中碳質(zhì)物粒度微細，呈0.01 mm左右的粒狀與石英緊密共生，均勻分布或紋層狀分布。自然金分布在石英粒間或石英與碳質(zhì)粒間，自然金與碳質(zhì)、石英都很細，從選礦角度分離碳質(zhì)和石英難度較大。

5 結 論

(1)陜西秦嶺某金礦石中有用礦物為自然金及輝銀礦，主要金屬礦物為褐鐵礦、黃鐵礦；非金屬礦物主要是石英，其次是方解石、白云石、絹云母、碳質(zhì)及石墨、重晶石等。礦石金品位為5.20×10-6,有機碳和石墨含量分別為1.33%和1.50%。

(2)礦石中自然金粒度微細，以0.005～0.01 mm粒級為主。金以單體金為主，占75.45%；連生金占10.78%，主要與碳質(zhì)硅質(zhì)板巖和含碳硅質(zhì)板巖碎屑連生；包裹金占13.77%，主要分布在含碳硅質(zhì)板巖碎屑中，由石英、褐鐵礦、絹云母組成。

(3)礦石中自然金粒度微細，以0.005～0.01 mm粒級為主；碳質(zhì)(有機碳和石墨碳)含量高、粒度細，且與石英等脈石礦物緊密共生；黏土礦物(絹云母、高嶺石)含量較高；部分微粒自然金被石英、碳質(zhì)、褐鐵礦及黃鐵礦等礦物組成的碎屑包裹，因此，礦石中金較難選別回收。

[1] 楊洪英,楊 立,佟琳琳,等.廣西金牙難浸金礦的工藝礦物學研究[J].東北大學學報:自然科學版，2007(8):1156-1158.

Yang Hongying，Yang Li,Tong Lingling，et al.Process mineralogy of refractory gold ore in Jinya，Guangxi Province[J].Journal of Northeastern University:Natural Science，2007(8):1156-1158.

[2] 董再蒸，韓躍新，高 鵬.卡林型金礦化學氧化預處理技術研究現(xiàn)狀[J].金屬礦山，2015(12):92-97.

Dong Zaizheng，Han Yuexin，Gao Peng.Research status on chemical pre-oxidation for carlin-type gold ore[J].Metal Mine，2015(12):92-97.

[3] 陳紅軼，姚國成.難浸金礦預處理技術的現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].金屬礦山，2009(9):81-83.

Chen Hongyi，Yao Guocheng，Research status and development of pretreatment technology for the refractory gold ore[J].Metal Mine，2009(9):81-83．

[4] 胡杰華，黃 麗.難浸金礦生物堆浸工藝若干控制要點淺析[J].黃金科學技術，2013，21(1):78-81.

Hu Jiehua，Huang Li.A brief review on the effectiveness of control criteria and methods for gold bio-heap leaching technology[J].Gold Science and Technology，2013，21(1):78-81.

[5] 仝麗娟，張廣偉.工藝礦物學在選礦中的應用[J].現(xiàn)代礦業(yè),2014(12):68-69.

Tong Lijuan，Zhang Guangwei.Application of process mineralogy in beneficiation[J].Modern Mining，2014(12):68-69.

[6] 付 強，李艷峰.江西利山金礦工藝礦物學研究[J].有色金屬:選礦部分,2013(S1):64-66.

Fu Qiang，Li Yanfeng.Process mineralogy of gold ore in Lishan，Jiangxi Province[J].Nonferrous Metals:Mineral Processing Section，2013(S1):64-66.

[7] 劉 璐，王守敬，卞孝東.靈寶某金礦石工藝礦物學研究[J].金屬礦山，2017(11)：112-114.

Liu Lu，Wang Shoujing，Bian Xiaodong.Study on process mineralogy of a gold ore from Lingbao[J].Metal Mine，2017(11)：112-114.

[8] 李治杭，韓躍新，高 鵬，等.硼鐵礦工藝礦物學研究[J].東北大學學報：自然科學版，2016，37(2):258-262.

Li Zhihang，Han Yuexin，Gao Peng，et al.Research on processing mineralogical characterization of the paigeite ore[J].Journal of Northeastern University：Natural Science，2016，37(2):258-262.

[9] 孫永升，韓躍新，高 鵬，等.高磷鮞狀赤鐵礦石工藝礦物學研究[J].東北大學學報：自然科學版，2013，34(12):1773-1777.

Sun Yongsheng，Han Yuexin，Gao Peng，et al.Study on process mineralogy of a high phosphorus oolitic hematite ore[J].Journal of Northeastern University：Natural Science，2013，34(12):1773-1777.

[10] 中華人民共和國國土資源部.巖金礦地質(zhì)勘查規(guī)范[S].北京：中國標準出版社，2002.

Ministry of Land and Resources of the People’s Republic of China.Specifications for hard-rock gold exploration[S].Beijing:China Standard Press，2002.

[11] Tan H，F(xiàn)eng D，Lukey G C，et al.The behaviour of carbonaceous matter in cyanide leaching of gold[J].Hydrometallurgy，2005，78(3/4):226-229.

[12] Stenebr?ten J F，Johnson W P，Brosnahan D R.Characterization of goldstrike ore carbonaceous material(Part 1):chemical characteristics[J].Minerals & Metallurgical Processing，1999，16(3):37-43.

[13] Ofori Sarpong G，Osseo Asare K.Preg-robbing of gold from cyanide and non-cyanide complexes:effect of fungi pretreatment of carbonaceous matter[J].International Journal of Mineral Processing，2013，119(2):27-33.

[14] Katsumata H，Sada M，Kaneco S，et al.Humic acid degradation in aqueous solution by the photo-Fenton process[J].Chemical Engineering Journal，2008，137(2):225-230.

[15] Uyguner C S，Bekbolet M.Evaluation of humic acid photocatalytic degradation by UV-vis and fluorescence spectroscopy[J].Catalysis Today，2005，101(3/4):267-274.

[16] Rees K L，Deventer J S J V.Preg-robbing phenomena in the cyanidation of sulphide gold ores[J].Hydrometallurgy，2000，58(1):61-80.