影响非洲某金矿选冶回收的矿物学因素

李磊 ，彭俊 ，肖仪武 ，田明君 ，王辉

（1.矿冶科技集团有限公司，矿物加工科学与技术国家重点实验室，北京 102628；2.成都理工大学地球科学学院，四川 成都 610059；3.河南省地质矿产勘查开发局第二地质矿产调查院，河南 郑州 450001）

黄金作为一种特殊的金属，用途广泛，还是一种货币商品，具有重要的战略作用，黄金资源的开发和利用对我国具有重要的意义。自从中国提出“一带一路”的倡议以来，得到了很多国家的响应和支持，为我国矿业企业走出去提供了契机[1]。非洲矿产资源丰富，总体开发利用程度低，前景巨大[2]，很多非洲与中国的联系也越来越密切，是我国重要的投资目的地。同时，考虑到政治、经济、文化、政策以及资源禀赋性等方面的差异，非洲对我国积极“走出去”的矿业企业充满了机遇和挑战[3-4]。

本文研究的金矿是我国矿业公司在非洲自主投资勘探的矿山，属于典型的条带状含铁建造（BIF）型金矿，矿山周边该类型矿床（点）多。合理高效开发该矿床不仅能快速收回投资、降低风险，也能为企业在周边矿山的投资决策提供依据。针对金矿而言，矿石性质以及金矿物的分布特征是选冶工艺流程选择和设计的基础，对后期采矿规划、选厂生产效益具有决定性作用[5-8]。为了查清影响选冶工艺的矿物学因素，本文对该矿床进行了系统的工艺矿物学研究，研究成果为选冶工艺的选择提供了依据，也能为企业对该地区同类型金矿的投资决策提供参考。

1 样品及分析方法手段

1.1 实验样品

本次研究的样品为岩心样，从选矿试验大样中挑选选取。样品中主要组分的含量分别为：Au 3.63 g/t；Ag 2.58 g/t；Cu 0.011%；Pb 0.007%；Zn 0.035%；S 0.92%；As 0.19%；C总1.72%；TFe 22.2%；MFe 14.24%。Au 是最主要的有价元素。

1.2 研究方法及手段

通过光学显微镜以及AMICS、MLA 等手段对矿石的物质组成、金矿物种类进行了系统的分析。在矿物组成分析的基础上，利用化学分析定量法对矿物相对含量进行的计算。

偏光显微镜（Axio Scope A1），配备有高分辨率扫描电子显微镜（EVO）及现代快速高分辨率能谱仪（Bruker）的矿物自动分析仪（AMICS），工作电压为20 kV，工作电流为2 nA，FEI Quanta 600 扫描电镜以及EDAX Genesis 7000 能谱仪。

2 结果与讨论

2.1 主要矿物组成

矿石中金矿物组成简单，绝大部分为自然金，偶见银金矿。自然金的X 射线能谱分析结果见表1，根据分析结果可知，自然金的成色较高（900±），部分自然金中含有少量的铁。其他金属矿物主要为磁铁矿，其次为黄铁矿、菱铁矿、磁黄铁矿、毒砂等；非金属矿物主要为石英，其次为绿泥石、黑云母、方解石、直闪石、钠长石、白云母等。矿石的矿物组成及相对含量见表2。

表1 自然金的X 射线能谱分析结果Table 1 Result of X-ray energy spectrum analysis of gold

表2 矿石的矿物组成及相对含量Table 2 Mineral composition and relative content in the sample

样品中磁铁矿的含量占19.27%，绿泥石、黑云母、方解石等易泥化的矿物的含量相对较高。

2.2 自然金的分布特征

本次研究共计找到400 余颗自然金。按照自然金在矿石中分布特征的差异可以分为包裹、粒间、裂隙三类（图1、2），在此基础上对自然金的分布特征统计，见表3。结果显示，该矿石中自然金以粒间金为主，占52.72%；其次为包裹金，占37.23%；另有部分以裂隙金的形式存在，占10.05%。

图1 自然金在矿石中的分布特征Fig.1 Distribution characteristic of gold

表3 自然金在矿石中的分布特征Table 3 Distribution characteristic of gold

自然金与脉石的关系最为密切，其中以不同脉石矿物粒间、脉石包裹、脉石裂隙形式分布的自然金占52.81%，分布在脉石与其他金属矿物（磁铁矿、黄铁矿、磁黄铁矿等）粒间的自然金占22.38%。与硫化物相关的自然金占32.15%，且主要与黄铁矿相关。

对矿石中自然金的嵌布粒度进行了统计（图3），自然金主要分布在-50 µm，其中，5～10 µm 和-5 µm 的自然金含量相对较多，分别占19.03%、8.51%。由于矿石中包裹金的含量较高，占37.23%，其粒度分布对磨矿工艺及选冶工艺的制定具有重要意义（图3），5～10 µm 和-5 µm 粒级的包裹金分别占所有金矿物的5.51%、5.01%，这部分自然金在磨矿过程中不易裸露出来，易于造成金的损失。

图3 金矿物和包裹金部分的粒度分布Fig.3 Particle size distribution histogram of gold minerals and wrapped gold

2.3 重要矿物的嵌布特征

磁铁矿是含量最多的金属矿物，多呈不规则粒状、浸染状结构、脉状结构及交代残余结构的形式嵌布。多呈细粒不规则的磁铁矿呈稠密浸染状分布在脉石矿物中（图4），部分磁铁矿与磁黄铁矿、黄铁矿的共生关系紧密，在磨矿过程中与脉石单体解离的难度大。

黄铁矿常见黄铁矿呈不规则粒状嵌布在脉石矿物中，在磁铁矿的裂隙及边缘常见黄铁矿分布，部分黄铁矿交代磁铁矿呈交代残余结构（图4）。

毒砂具有局部富集的特点，主要呈自形-半自形粒状分布（图4），嵌布粒度相对较粗，集中分布在0.02～0.2 mm 之间。

2.4 磁铁矿、硫化物粒度分布及解离特征

磁铁矿、硫化物集合体的粒度分布见表4。磁铁矿粒度细，-0.02 mm 粒级中的含量较高，占30.46%，这部分磁铁矿在磨矿的过程中不易与其他矿物单体解离。硫化物集合体在+0.074 mm 51.41%，-0.02 mm 17.61%，在一段磨矿过程中，也难以取得较好的解离效果。

表4 磁铁矿、硫化物集合体的粒度分布特征Table 4 Size distribution of magnetite,sulfide aggregate

由于样品中磁铁矿和硫化物集合体的嵌布粒度细，对-0.074 mm 90%样品中的磁铁矿和硫化物集合体进行了解离度测定。结果显示，磁铁矿和硫化物集合体的单体解离度分别为39.07%、60.04%，单体解离程度较差，连生体部分都主要为与脉石连生，分别占58.24%、36.67%。

2.5 金的化学物相分析

采用浸出的方式回收金是当前金矿的选冶常用的一种方法。该方法是通过磨矿、氧化预处理等方式使矿石中的金矿物颗粒裸露出来，能够与溶金剂接触。浸出的结果（化学物相中裸露金部分）对矿石的质量评价和生产工艺流程都具有重要的意义。

本文使用碘浸法对细度为-0.074 mm 100%的样品开展了金的化学物相分析，结果见表5。根据分析结果可知，在该磨矿细度下，裸露金占93.09%。

表5 金的化学物相分析结果Table 5 Results of chemical phase analysis of gold

3 影响金回收的因素分析

（1）金以自然金的形式存在，粒度普遍较细，集中分布在-50 µm，其中5～10 µm 和-5 µm的部分分别占19.03%、8.51%，不宜直接采用重选的方法进行回收。

（2）自然金与非金属矿物的关系最为密切，52.81%的自然金分布在非金属矿物的粒间、裂隙及被包裹；分布在非金属矿物与金属矿物（磁铁矿、黄铁矿、磁黄铁矿等）粒间的自然金占22.38%，不利于直接采用全硫化物浮选的方式来回收金。

（3）磁铁矿含量相对较高，但与自然金的关系不紧密，且磁铁矿粒度细，部分与硫化物共生紧密，磁铁矿综合回收难度大。

（4）包裹金含量高，占37.23%，尤其是-10 µm 10.52%，这部分自然金在磨矿过程中单体解离或裸露难度大，易造成损失。

（5）硫化物的嵌布粒度细，-0.074 mm 90%的磨矿细度时，硫化物集合体的解离度在60.04%左右，解离效果差，若要取得较好的解离效果，需要进一步细磨。

4 结论

（1）金以细粒自然金的形式存在，仅有32.15%的自然金与硫化物相关，且硫化物嵌布粒度细。因此，该矿石不利于直接采用全硫化物浮选的方式来回收金。若采用浮选的方式来回收，需要在细磨的条件下，强化对单体及裸露的金矿物、硫化物的回收，来提高金的回收效果。

（2）自然金以粒间金为主。包裹金的含量虽然相对较高，但是大部分在10 µm 以上，通过适当的细磨，可以提升自然金的解离及裸露情况。因此，该矿石适宜在合理的磨矿细度下采用直接搅拌浸出的方式来回收金。部分细粒包裹的自然金会损失到尾矿中。