陕西某含碳微细粒金矿石工艺矿物学研究

靳建平 韩跃新 雷大士 谷晓恬 杨 玮

(1.东北大学资源与土木工程学院，辽宁 沈阳 110819；2.西安西北有色地质研究院有限公司，陕西 西安710054；3.西安建筑科技大学材料与矿资学院，陕西 西安 710055)

随着高品位、易处理金矿资源的日益减少和枯竭，难处理金矿石(含碳、硫、砷等杂质及微细粒金矿石)成为主要黄金生产资源，世界上30%的金矿属难处理金矿[1-3]。含碳微细粒金矿具有碳质含量高、金矿物粒度微细且被包裹的“双重”难处理特性。我国的滇黔桂和陕甘川2个金三角地区蕴藏着大量的含碳微细粒金矿石，其处理工艺受到了国内外学者的广泛关注[4-6]。

工艺矿物学研究是制定矿石选冶工艺的重要依据，对矿石的高效开发利用具有指导意义[7-9]，而关于含碳微细粒金矿石的详细工艺矿物学研究方面的文章鲜有报道。本文采用光学显微镜、X射线衍射、SEM和EDS等分析手段对陕西秦岭地区某含碳微细粒金矿石的工艺矿物学特性进行了详细研究，分析影响金回收的主要因素，为矿石分选工艺流程确定提供理论指导，为我国此类难处理金矿石的开发和利用提供借鉴。

1 矿石物质组成

1.1 矿石化学多元素分析

试验矿样为陕西秦岭地区某金矿原生矿石，对矿石进行化学多元素分析，结果见表1。

表1 矿石化学多元素分析结果

注：其中Au、Ag含量的单位为×10-6。

由表1可知：矿石主要有用元素为金，品位为5.20×10-6；矿石银品位为8.6×10-6，达到了综合回收标准；矿石硫含量较低，但碳含量较高，达6.39%。

1.2 矿石主要元素物相分析

对矿石金和碳元素进行化学物相分析，结果分别见表2和表3。

表2 矿石金物相分析结果

表3 矿石碳物相分析结果

由表2可知，矿石中金主要呈裸露—半裸露金形式存在，分布率为38.27%，其次为硅酸盐中金和硫化物中金，分布率分别为27.50%和20.38%，其余金存在于赤褐铁矿和碳酸盐中。

表3表明，矿石中以石墨碳和有机碳形式存在碳分别占总碳的23.47%和20.81%，这2种形式的碳将对矿石分选产生不利影响。

1.3 矿石矿物组成

对矿石进行X射线衍射分析，结果如图1所示。

图1 矿石XRD分析结果

从图1可以看出，矿石主要矿物为石英、白云石、方解石、石墨、绢云母、高岭石和黄铁矿。含量较低的矿物在XRD图谱中无法显示，因此利用蔡司偏光显微镜(型号：AxioScope.A1)，依据人工测定矿物含量方法(面测法)[9]，对矿石的组成矿物含量进行测量，结果如表4所示。

表4 矿石主要矿物含量分析结果

从表4可以看出：矿石中金属矿物含量较低，主要是褐铁矿、黄铁矿，其次是钒钛矿等；矿石有用矿物为自然金及辉银矿；矿石非金属矿物主要是石英，其次是白云石、方解石、绢云母、碳质及石墨、重晶石等。

1.4 金矿物的化学成分分析

对金矿物进行EDS能谱分析，确定金矿物化学成分，结果见表5。

表5 矿石金EDS能谱分析结果

由表5可知:4个能谱分析点Au的含量范围为88.69%～100%，平均为94.86%；Ag的含量范围为0%～11.31%。根据《岩金矿地质勘查规范》[10]，矿石属自然金矿石。

2 矿石中金的赋存状态

从原矿样磨制的40件光片中仅找到3粒自然金，且属短径均小于2.5 μm的微粒金，如果从原矿角度描述自然金的嵌布特征及粒度特征，代表性不强。为了进一步查清金的赋存状态，用浮选法对金进行富集，将磨矿细度为-0.074 mm占80%条件下经1粗1精浮选流程得到的浮选精矿(Au品位38.24×10-6)磨制10件砂光片，从中找到57粒自然金，具有较好的代表性，用偏光显微镜及扫描电子显微镜分析金的嵌布特征并总结其粒度特征。

2.1 金矿物的嵌布特征

矿石中金主要以独立矿物自然金的形式存在，能谱分析结果表明，褐铁矿、黄铁矿、石英、碳质、绢云母、重晶石中均不含分散金。矿石中金的存在形式比较复杂，主要为长角粒状，其次是枝杈状、角粒状，少量麦粒状、尖角粒状等。从选矿的角度划分，浮选精矿中金的赋存状态分为单体金、连生金和包裹金3种类型。①单体金：浮选精矿中的金以单体金为主(见图2)，约占75.45%，主要分布在0.005～0.01 mm粒级。②包裹金：金主要被包裹于褐铁矿、碳质、黄铁矿、石英组成的碎屑中(图3)，包裹金占13.77%，主要分布在0.005～0.01 mm粒级。③连生金：金与微粒黄铁矿、碳质连生(图4)，连生金占10.78%，与碳质硅质板岩碎屑(碳质和石英)连生的金占5.99%，与含碳硅质板岩碎屑(石英、褐铁矿及黄铁矿)连生的金占4.79%，连生金嵌布情况见表6。

图2 矿石中的单体金

图3 金被褐铁矿、石英和碳质组成的碎屑包裹

图4 金与黄铁矿、碳质连生

粒 级/mm与碳质硅质板岩连生体含量/%与含碳硅质板岩连生体含量/%金分布率/%0005～00131931963900025～0005160160319-00025120000120合 计5994791078

2.2 金矿物的粒度特征

对浮选精矿(Au品位38.24×10-6)磨制砂光片，在显微镜及扫描电镜下统计分析自然金粒度，结果见表7。

表7 浮选精矿中金矿物的粒度特征

注:参加统计颗粒数为57粒。

由表7可知：矿石中金矿物粒度均小于0.01 mm，为微粒金；0.005～0.01 mm粒级含量最多，占83.03%；-0.005 mm粒级占16.97%。

3 矿石主要共伴生矿物的赋存状态

3.1 黄铁矿

矿石中黄铁矿含量约0.8%，嵌布粒度很细，粒径0.005～0.03 mm，一般呈星散状分布，可见自形—半自形粒状或圆粒状和草莓状黄铁矿，在部分碳质硅质板岩中分布相对较多，有少量黄铁矿沿褐铁矿裂隙呈团粒状分布或分布在后期石英脉中，碎裂较强，褐铁矿化。在褐铁矿和石英粒间裂隙中有微粒黄铁矿与自然金连生。

3.2 褐铁矿

褐铁矿在矿石中含量约1%左右，主要有2种嵌布特征：褐铁矿呈蚀边状交代黄铁矿或呈黄铁矿假象，粒径0.005～0.03 mm，呈星散状分布；褐铁矿呈他形粒状嵌布，粒径0.01～0.3 mm，沿硅质岩裂隙分布，少量呈团粒状或细脉状分布在硅化石英细脉中，褐铁矿裂隙中有微粒金分布，少量微粒金包裹在褐铁矿中。

3.3 碳质及石墨

碳质是矿石金氰化浸出过程中的主要有害成分，碳主要分布在含碳硅质板岩及碳质硅质板岩中。非晶质碳主要呈尘点状分布于含碳硅质板岩中，部分呈他形粒状与石英相均匀分布或呈纹层状分布于碳质硅质板岩中。石墨或半石墨主要呈鳞片状或片状分布于含碳硅质板岩或碳质硅质板岩中，部分分布于硅化细脉中。石墨单晶主要沿含碳硅质板岩或碳质硅质板岩呈板理片状或透镜状分布，成分较纯，在岩石中含量约为1%～3%。

3.4 石 英

石英是含量最高的非金属矿物，约占66.0%，分布较为广泛。部分金分布在石英粒间、石英与碳质粒间，隐晶质—微晶类型的石英与金嵌布关系密切，较难解离。

4 影响金回收的矿物学因素

4.1 碳质和黏土矿物含量高

4.2 自然金粒度微细

矿石中金主要以自然金形式存在，但粒度微细，以0.005～0.01 mm粒级为主。碳质硅质板岩和含碳硅质板岩与金关系密切，其组成矿物主要是粒度细小的隐晶质石英及碳质，所以从选矿意义上自然金可能成为石英隐晶质集合体包封的包裹金，或者石英碳质集合体包封的包裹金，不利于金的回收。

4.3 自然金与碳质或石英紧密共生

矿石中碳质物粒度微细，呈0.01 mm左右的粒状与石英紧密共生，均匀分布或纹层状分布。自然金分布在石英粒间或石英与碳质粒间，自然金与碳质、石英都很细，从选矿角度分离碳质和石英难度较大。

5 结 论

(1)陕西秦岭某金矿石中有用矿物为自然金及辉银矿，主要金属矿物为褐铁矿、黄铁矿；非金属矿物主要是石英，其次是方解石、白云石、绢云母、碳质及石墨、重晶石等。矿石金品位为5.20×10-6,有机碳和石墨含量分别为1.33%和1.50%。

(2)矿石中自然金粒度微细，以0.005～0.01 mm粒级为主。金以单体金为主，占75.45%；连生金占10.78%，主要与碳质硅质板岩和含碳硅质板岩碎屑连生；包裹金占13.77%，主要分布在含碳硅质板岩碎屑中，由石英、褐铁矿、绢云母组成。

(3)矿石中自然金粒度微细，以0.005～0.01 mm粒级为主；碳质(有机碳和石墨碳)含量高、粒度细，且与石英等脉石矿物紧密共生；黏土矿物(绢云母、高岭石)含量较高；部分微粒自然金被石英、碳质、褐铁矿及黄铁矿等矿物组成的碎屑包裹，因此，矿石中金较难选别回收。

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