川西某金矿工艺矿物学研究及对选矿工艺的影响

王越，王婧，李潇雨 ,王丽，刘洋

(1.中国地质科学院矿产综合利用研究所，四川 成都 610041；2. 金川集团股份有限公司选矿厂，甘肃 金昌 737100)

该金矿为石英脉型含硫化物金矿床，没有独立的金矿物，也不存在吸附金，金元素主要以次显微-超次显微金及晶格金的形式赋存于硫化物中，硫化物主要以毒砂和黄铁矿为主，硫化物的走向决定了金元素的走向。通过化学分析、X 射线衍射、光学显微镜、电子探针、MLA 等分析手段，查明了矿石的性质及嵌布特征，为该矿的综合利用提供了重要的矿物学依据。

1 实 验

1.1 矿石的物质组成

矿石物质组成是矿石性质研究的基础，通过X荧光光谱分析来对矿石性质进行定性，之后再利用化学多元素分析作为矿石的定量依据，确定矿石的基本性质。最后通过光学显微镜、扫描电子显微镜及MLA确定矿石中的主要矿物及含量。

1.1.1 化学组成

原矿化学多元素分析结果见表1，原矿中金元素物相分析结果见表2。

表1 原矿化学多元素分析/%Table 1 Chemical analysis results of the ore

表2 原矿中金物相分析Table 2 Analysis results of gold phase

从表1 中可以看出，该矿石金的品位为2.47 g/t，达到了在目前经济、技术条件下对岩金的开采要求；矿石中SiO2含量高达63.91%，表示矿石中石英及硅酸盐类矿物含量很高；矿石中全铁含量约4.71%，其中Fe3+含量1.74%，Fe2+含量3.57%；矿石中含碳约2.59%,矿石中TiO2含量为1.43%。其他元素含量很低，对矿石性质影响可不计。

在前人研究中，有人用金的物相分析法来大致确定金在矿石中物态，这种方法得出的数据可为金元素的赋存状态研究提供一定的参考依据。由于本矿石金含量很低，因此金表2中的金物相实验结果仅做定性依据。由物相分析结果可知，金元素主要赋存于硫化物中，还有一部分赋存于碳酸盐中，在其他脉石矿物中的金含量很低，可忽略不计。

1.1.2 矿物组成

经镜下鉴定、X射线衍射分析、扫描电镜分析和MLA（矿物解离度分析仪）测定结果表明，矿石中主要矿物为石英、辉石和绿泥石，总量占到总矿物量的73.37%。其中石英含量较高，为45.87%，辉石类矿物次之，为17.61%，绿泥石最少，为9.89%；次要矿物主要有透长石、黑云母、白云石等，含量13.81%。其他脉石矿物有角闪石、拉长石、绿帘石、橄榄石等。主要的金属矿物为赤铁矿、毒砂和黄铁矿，赤铁矿（含磁铁矿）约占2.45%，毒砂为1.26%，黄铁矿为0.63%。之前在化学分析中检测出的1.4%左右的TiO2以金红石形式出现的约为0.54%。矿石的X衍射分析结果见图1，矿物定量结果见表3。

图1 矿石X射线衍射分析图谱Fig.1 XRD pattern of the ore

表3 矿石中矿物组成及含量Table 3 Mineral composition and content of the ore

1.2 主要矿物产出形式

根据矿物种类和含量分析，原矿中主要可回收利用的矿物为萤石和重晶石，二者含量总计达85%左右。脉石矿物以方解石为主，石英、白云石等其他矿物含量很低。通过对矿石进行光学显微镜鉴定、扫描电镜分析、MLA分析、电子探针分析以及粒度统计，从而查明主要矿物产出形式。

1.2.1 黄铁矿

该矿石中黄铁矿呈不规则粒状、浸染状、条带状、网脉状或集合体分布于脉石矿物中，粒度中等偏细，一般为0.043 ～ 0.02 mm，大多数粒径小于0.01 mm，是黄铁矿主要的产出特征。也有少数呈自形、半自形、他形晶粒状或集合体分布于脉石矿物间隙中，有的也被包裹在脉石矿物中，粒度较粗，粒径一般大于0.043 mm，最大者可达0.6 mm。还有部分黄铁矿与黄铜矿、毒砂等伴生（图2）。

图2 原矿中黄铁矿与毒砂Fig 2 Pyrite and arsenopyrite in the gold ore

对原矿中的黄铁矿进行了电子探针微区分析（见表5），检测结果表明，黄铁矿平均含铁45.11%、含硫50.13%、含砷3.50%，此外，还检测到微量的金元素，含量约0.022%，这对该矿石中金元素的赋存状态研究具有非常重要的意义。

表4 黄铁矿电子探针微区分析元素含量Table 4 Element composition and content of the pyrite by EPMA

1.2.2 毒砂

毒砂为该金矿石中含量较高的硫化物，呈自形、半自形、他形晶粒状或放射状集合体分布于石英、绿泥石、辉石等脉石矿物中，有的也分布在脉石矿物间隙中，粒度中等，粒径一般在0.043 ～ 0.02 mm之间，最大者超不过0.2 mm，而小于0.01 mm的也相对于黄铁矿而言较少。常与黄铁矿连生，与黄铜矿、闪锌矿等其他微量硫化物连生的情况也可见到（图3）。

图3 原矿中毒砂Fig.3 Arsenopyrite in the gold ore

对原矿中的毒砂进行电子探针微区分析（见表5），结果表明毒砂中平均含铁22.462%、含硫33.461%、含砷42.306%，除这三种元素外，还检测到微量的金元素，含量约0.025%，比黄铁矿中的金含量相对较高。

表5 毒砂电子探针微区分析元素含量Table 5 Element composition and content of the arsenopyrite by EPMA

7 22.614 33.095 42.519 0 98.228 8 22.041 34.144 42.025 0.012 98.222 9 22.140 33.342 42.215 0.079 97.776 10 22.569 33.780 41.674 0.048 98.071 11 22.438 33.421 42.088 0.019 97.967 12 22.789 33.367 42.466 0.054 98.675平均 22.328 33.310 42.864 0.017 98.520

1.2.3 脉石矿物

该矿石中的金元素主要赋存于硫化物种，脉石矿物可作为选矿尾矿被抛弃，该金矿石的脉石矿物种类及各种元素含量变化较大，主要以石英、辉石、绿泥石、长石、黑云母、白云石等为主，还有微量的磷灰石、角闪石、长石等。由于矿石经过了强烈的变质变形作用，矿物的结晶程度较差，多半以他形晶为主，在少数脉体中可见晶形较好的石英、白云石等。呈集合体出现，粒度较大，一般在0.2～0.5 mm，脉石矿物间隙常发育有其他金属矿物，如黄铁矿、毒砂、黄铜矿、闪锌矿等，在脉石矿物中也常见有交代成因的金属矿物。

1.3 有用矿物的粒度和单体解离度

1.3.1 有用矿物的原生粒度

矿物的原生粒度是重要的矿石性质，对选矿工艺有较大的影响，它反映的是矿物的实际粒度。测定该矿石中主要利用矿物黄铁矿和毒砂的原生粒度发现：毒砂晶体粒径大多数在+0.074 mm，占到了总数的84%左右，在+0.043 mm的毒砂总计达到了95.61%；黄铁矿的粒度与毒砂相比略有差异，约36%左右的黄铁矿粒度在+0.2 mm，在+0.074 mm的占总数的80%左右，而+0.043 mm的毒砂总计达到了91%左右。整体而言，黄铁矿和毒砂都主要集中在粒径+0.074 mm范围内，粒度都较粗大，非常利于选别工作的开展。在-0.043 mm的都仅占2%左右，作为泥级损失的也很少（表6）。

表6 原矿中主要矿物原生粒度统计Fig.6 Statistical tables of main mineral‘s primary particle of the ore

因此，作为该矿石中主要的回收利用矿物，毒砂和黄铁矿都比较容易富集，利用后期工作的开展。

1.3.2主要矿物的单体解离度

该金矿石中毒砂与黄铁矿是主要的富集矿物，通过-0.2+0.13 mm、-0.13+0.076 mm、-0.076+0.043 mm、-0.043 mm这四个不同粒级的原矿产品进行详细的MLA矿物自动分析仪测试，得知原矿中主要矿物在不同磨矿细度时的单体解离度和连生关系有较大区别：.当原矿粒度为-0.2+0.13 mm时，黄铁矿的单体解离度为31.36%，毒砂的单体解离度为18.53%，其中，黄铁矿有约17.64%与毒砂连生，而毒砂约有17.14%与黄铁矿连生；当原矿粒度为-0.13+0.076 mm时，黄铁矿的单体解离度为45.76%，毒砂的单体解离度为32.96%，其中，黄铁矿有约13.69%与毒砂连生，而毒砂约有14.15%与黄铁矿连生；当原矿粒度为-0.076+0.043 mm时，黄铁矿的单体解离度为58.67%，毒砂的单体解离度为48.02%，其中，黄铁矿有约10.36%与毒砂连生，而毒砂约有10.80%与黄铁矿连生；当原矿粒度为-0.043 mm时，黄铁矿的单体解离度为87.66%，毒砂的单体解离度为89.22%，其中，黄铁矿有约0.14%与毒砂连生，而毒砂约有0.08%与黄铁矿连生；在同一原矿不同粒级范围内，主要选别矿物黄铁矿与毒砂的单体解离度是不同的，但它们的单体解离度都随磨矿粒度的变细而增大，分别从31.36%和18.53%增加到87.66%和89.22%，两者之间的连生体也从15%左右降至0.1左右；当原矿粒度在-0.043 mm时，黄铁矿与毒砂的单体解离度都接近了90%，但仍然有约10%左右与其他脉石矿物连生，没有完全单体解离，这需要在选矿过程中特别注意（表7 、8，图4）。

表7 原矿中黄铁矿在不同磨矿情况下的单体解离度及连生关系Fig.7 Monomial dissociation and interlocking relation of the pyrite with the different grinding conditions

表8 原矿中毒砂在不同磨矿情况下的单体解离度及连生关系Fig.8 Monomial dissociation and interlocking relation of thearsenopyrite with the different grinding conditions

图4 不同磨矿细度下原矿MLA矿物解离分布Fig. 4 Distribution of mineral dissociation by MLA with the different grinding conditions

2 金的赋存状态及分布规律

通过运用X射线衍射、化学多项分析、物相分析、光学显微镜、扫描电镜、MLA技术、电子探针等系统的工艺矿物学手段证明，该金矿中没有可见金，没有吸附金，金元素主要以次显微-超次显微金、晶格金的形式赋存于黄铁矿与毒砂中。通过对黄铁矿和毒砂进行电子探针微区分析，得知他们中的金元素含量不均，毒砂中金含量的变化范围从0到0.079%，平均为0.025%，黄铁矿中金含量的变化范围从0到0.078%，平均为0.022%。虽然电子探针能够检测到硫化物中的金元素，但介于其含量很低，误差较大，这里该数据仅能说明硫化物中的确含有微量的金元素，具体含量只能依据单矿物化学分析确定。进而通过对选矿产品硫精矿进行进一步的实验室重砂富集，剔除其他杂质及脉石矿物，获取精矿品位接近95%左右的硫化物单矿物，再进行化学分析和矿物学研究，得知其金含量达132.5 g/t，因此，该金矿中硫化物的理论金品位应该为139.47×10-6。

3 结 论

该金矿原矿的金品位为2.47 g/t，属低品位石英脉型金矿床。金属矿物以赤铁矿（含磁铁矿）、毒砂、黄铁矿为主，脉石矿物以石英、辉石、黑云母、白云石及绿泥石等为主，围岩以碳酸岩等为主。矿石中没有独立金矿物，没有吸附金。金主要以次显微金-超次显微金、晶格金的形式赋存于毒砂和黄铁矿中。通过电子探针微区分析的黄铁矿和毒砂中均有金元素明显富集的现象，且毒砂中金的含量略高于黄铁矿中。通过对浮选硫精矿进行进一步的重砂富集之后，得到品位近95%的硫化物，化学分析得知其金含量达132.5 g/t，得出该金矿中硫化物的理论金品位为139.47 g/t。由于矿石中含有一定量的碳质，在浮选过程中碳质会吸附一定量的药剂而造成矿浆中药剂浓度不稳定，从而影响选矿作业；矿石中微量的高岭石等黏土类矿物极易使矿浆泥化、发粘，从而影响浮选作业；在湿法冶金过程中，由于粘土矿物表面普遍带有一定的吸附性而吸附已溶于溶液中金离子，造成金的损失。