黃鐵礦中不同賦存狀態(tài)金的測試及意義—以膠萊盆地金礦中黃鐵礦為例

劉玖芬， 湯中立， 劉曉煌， 劉春秀， 張志臣， 謝 璐， 趙正鵬

(1.長安大學資源學院，陜西西安 710000;2.武警黃金七支隊，山東煙臺 264004; 3.國家海洋局煙臺海洋環(huán)境檢測中心站，山東煙臺 264006)

黃鐵礦是金礦床中普遍而重要的載金礦物(Jean G E et al.，1985;Hyland M M et al.，1989;裴玉華等，2006;陳懋弘等，2007;楊奎鋒等，2008;辛存林等，2009;胡瑛等，2009)，研究金在黃鐵礦中不同賦存狀態(tài)及其準確含量對金礦成因、金礦成礦期次研究具有重要的實際意義(王學明等，2002;李學智等，2002;祝向平等，2008;李成祿等，2009;彭麗娜等，2009;馬瑞等，2009)。研究表明黃鐵礦中的金多數(shù)情況下以自然金為主，離子晶格金所占比例因礦床成因不同而不同，所占比例最高可達百分之十幾(Arehart G B et al.，1993;Simon G et al.，1999;高振敏等，2000)，而黃鐵礦中存在石英包體金還未見報道。這些類型的金如何分離?如何測試?意義又是什么?與金礦的關(guān)系如何?這些問題制約了金礦與黃鐵礦關(guān)系的進一步研究。

1 試樣制備

首先，通過野外工作，劃分成礦期次和成礦階段，目估挑選適宜粒度的礦物;通過手工進行樣品的分離;通過巖礦鑒定再次確定成礦期次、成礦階段和挑選礦物的粒度;最終確定主成礦階段的被挑選礦物及粒度;選擇不同的礦物粒度進行破碎挑選:先粗挑，然后用瑪瑙研缽破碎到60目。在雙目鏡下挑選純度在99%以上的黃鐵礦25g左右備用。

將挑選的黃鐵礦樣品用蒸餾水清洗，除去吸附在樣品表面的雜質(zhì)，清洗干凈的樣品在40℃下烘干，用瑪瑙研缽磨至－100目待測試。

2 三種狀態(tài)金的賦存機制及分離測試方法

2.1 晶格金

當Au以原子形式進入黃鐵礦晶格時，不符合18電子規(guī)則(江元生等，1997)，不能形成電荷飽和的共價鍵，從而不能形成穩(wěn)定的配合物，所以黃鐵礦晶格中的金不是以原子的形式存在。而對離子金的存在價態(tài)有不同的觀點(廖香俊，1994;李九玲等，1995;李勝榮，2008)，不論金以何種價態(tài)存在，總是以離子狀態(tài)進入黃鐵礦晶格的。

黃鐵礦表現(xiàn)為還原性，所以選擇氧化性酸作為溶劑，又因為硝酸價格低，儀器測試背景值低，所以選擇硝酸作為溶劑。用含金樣品(2.14g/t)進行不同濃度的硝酸溶解試驗(表1)。從表1可看出，隨著硝酸濃度增大，金的測試結(jié)果先是增加，至20%濃度處達最高值，表明20%的硝酸已能夠?qū)悠分芯Ц窠鹜耆芙狻⑷芤杭尤? ml新配制王水，用泡沫塑料富集金，石墨爐原子吸收法測試，測試結(jié)果為晶格金的含量。溶解方程式如下:

表1 硝酸濃度試驗結(jié)果Table 1 Test results of nitric acid concentration

2.2 自然金

黃鐵礦中金的賦存形式，主要以自然金形式存在(李學智等，2002;王學明等，2002)。選擇濃王水作為溶劑，王水用量按金礦中金的常規(guī)分析方法要求，反應(yīng)機理如下:

總反應(yīng)式為:Au+4HCl+HNO3=HAuCl4+ 2H2O+NO↑

將王水溶解后的金，采用活性炭過濾吸附，分離溶液及殘渣，將吸附金的活性炭灼燒后，將金轉(zhuǎn)化為氯金酸用火焰原子吸收法進行測試，測試結(jié)果為黃鐵礦中自然金。

2.3 石英包體金

黃鐵礦裂隙中多充填有石英細脈，賦存于這些石英細脈中的金主要以獨立金礦物形式存在，且包裹于石英中，粒度微細，為次顯微金。

溶解石英包體金，選擇氫氟酸－王水－高氯酸混合溶劑，加入氫氟酸溶解硅，新配制王水將金絡(luò)合為氯金酸，加入高氯酸，主要是利用高沸點(203℃)的高氯酸驅(qū)除低沸點(120℃)的氫氟酸，否則，殘留的氫氟酸在下一步儀器測試時腐蝕石墨管。為了保證石英的完全溶解，做氫氟酸用量試驗(表2)，從表中可看出加入2 ml即可，王水用量按常規(guī)化探樣品中金的分析用量，高氯酸用量以完全驅(qū)除氫氟酸為準。

表2 氫氟酸用量試驗結(jié)果Table 2 Test results of hydrofluoric acid consumption

將分離出的石英包體金溶液，加入新配制王水2 ml，加水至150～200 ml，加入泡沫塑料吸附，用石墨爐原子吸收法測試，測試結(jié)果為石英包體金。

3 樣品分析

采取膠萊盆地七個典型金礦床載金樣品，挑選出其黃鐵礦，將挑選出的黃鐵礦烘干并磨至100目(粒度太小黃鐵礦易被氧化)，準確稱取試樣5g于200 ml燒杯中，逐步分離(圖1)并測試三種不同賦存狀態(tài)金。首先，加入20%的稀硝酸，于常溫下(常溫下硝酸幾乎不溶解自然金)溶解樣品至完全。過濾分離濾液(a)及殘渣(b)。將溶液a中的金以泡沫塑料富集分離，用石墨爐原子吸收法測試，測試結(jié)果為晶格金的含量(表3)。將上述殘渣(b)高溫焙燒后，加入王水，于電熱板上溶解樣品，至樣品全部溶解后，用活性炭過濾吸附，分離濾液(c)及殘渣(d)，濾液(c)中的金采用活性炭富集分離，火焰原子吸收法測試，測試結(jié)果為黃鐵礦中自然金(表3)，將上述殘渣(d)用氫氟酸、王水、高氯酸溶解后，采用泡沫塑料富集分離，用石墨爐原子吸收法測試，測試結(jié)果為石英包體金(表3)。

圖1 黃鐵礦三種類型金分離流程Fig.1 Separation process of three types of gold in pyrite

表3 膠萊盆地七個典型金礦床黃鐵礦中三種狀態(tài)金含量及比例Table 3 Contents and proportions of three types of gold in pyrite from seven typical gold deposits in the Jiaolai basin

4 結(jié)果與討論

(1)黃鐵礦中晶格金在不同流體和環(huán)境中有著不同的比例①。金廠峪金礦黃鐵礦中離子金占12.96%(廖香俊，1994;朱華平等，2005)。

膠萊盆地含礦樣品黃鐵礦中的晶格金0.2× 10－9～117×10－9(有一個小于0.1×10－9)，占黃鐵礦金含量的比例為0～2.34%;自然金0.1～209× 10－6(有一個小于0.1×10－6)，占黃鐵礦金含量的比例為94.30%～99.97%;石英包體金0～1294× 10－9，占黃鐵礦金含量比例為0.00～5.66%。

可以看出膠萊盆地樣品黃鐵礦中存在晶格金、自然金、石英包體金三種類型金，且以自然金為主;膠萊盆地中金礦是同一成礦體系不同空間位置產(chǎn)物①。

(2)通過研究發(fā)現(xiàn)膠萊盆地不含礦樣品黃鐵礦中的晶格金一般在0.1×10－9～1.5×10－9，大部分小于1×10－9。

遼上金礦和蓬家夼金礦深部鉆孔施工中的主礦體部位取09ls－4、09PJK－18兩件樣品，樣品中黃鐵礦晶格金小于1×10－9，盡管樣品中黃鐵礦含量較高(含量大于10%)，說明該取樣標高不具備金析出條件，該標高附近找礦希望不大，經(jīng)過進一步深部工程驗證，在這兩標高附近確實沒有金礦體存在;西譚格莊礦點在淺部施工發(fā)現(xiàn)黃鐵礦脈，該礦脈取09XTG－3、09XTG－8兩樣，樣品中離子金均小于1 ×10－9，說明該脈成礦流體不含有金，或成礦流體不具備金析出條件，深部施工中發(fā)現(xiàn)大量的黃鐵礦，但沒有金礦化體;土堆金礦和西澇口金礦在鉆孔中取09TD－9和09XLK－9兩件樣品，黃鐵礦中離子金均大于1×10－9，說明該區(qū)域的成礦流體含金，且具備金析出條件，樣品沒有金品位，只是因為黃鐵礦含量少(黃鐵礦含量小于2%)，構(gòu)造相對較弱，通過對這兩樣品深部施工發(fā)現(xiàn)確有金礦體(黃鐵礦含量大于10%)。

(3)黃鐵礦中含有石英包體金，說明黃鐵礦形成時的活躍程度，這和楊書桐認為當黃鐵礦中晶格金含量高時甚至還有主族元素硅的混雜，當硫化物生長速度過快時，會捕獲大量的晶格金，從而導致主元素含量變化較大相吻合。

(4)金在室溫下微量溶解于濃硝酸中，其濃度為μg·ml－1量級范圍(蘭斌明等，1998)。從表1數(shù)據(jù)分析，硝酸濃度從20%增加到40%，金的品位沒有增加，說明稀硝酸不能溶解自然金，只能溶解晶格金。

5 結(jié)論

(1)黃鐵礦中晶格金在不同流體和環(huán)境中有著不同的比例①;膠萊盆地樣品黃鐵礦中存在晶格金、自然金、石英包體金三種類型金，且以自然金為主;膠萊盆地中金礦是同一成礦體系不同空間位置產(chǎn)物①。

(2)黃鐵礦中存在晶格金，說明成礦流體含有金，并且具備金析出條件，埋伏金礦體，找礦潛力大，否則找礦潛力不大。

(3)黃鐵礦中含有石英包體金，跟黃鐵礦形成時的活躍程度有關(guān);石英包體金所占比例最高可達5.66%，在金的分析測試中僅僅用王水作為溶劑，這部分金不會被溶解，因此，如果樣品中石英包體金占比例較大，要注意選擇合適的溶劑，保證這部分金完全溶解，否則，樣品測試結(jié)果偏低。

(4)稀硝酸不能溶解自然金，只能溶解晶格金。

［注釋］

① 劉曉煌，鄧 軍，劉玖芬，張志臣，王俊忠.2009.山東省膠萊盆地金成礦預測及找礦方向研究報告［R］.

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