青海省五龍溝金礦原礦工藝礦物學(xué)研究

楊德明 李 飛 邢晴晴 鐵 穎

(1.青海省第六地質(zhì)勘查院，青海 格爾木 816000；2.都蘭金輝礦業(yè)有限公司，青海 都蘭 816100；3.青海省金礦資源開發(fā)工程技術(shù)研究中心，青海 都蘭 816100)

我國金礦資源豐富，幾乎在全國各省區(qū)均有分布，但金礦床呈現(xiàn)“小、貧、散”的特點，其中難選冶金礦資源占已探明金資源儲量的40%[1]。青海省五龍溝金礦位于柴達木盆地南緣東昆侖中段，是青海省最具資源潛力的金成礦集中區(qū)之一[2]。礦山采區(qū)經(jīng)過多年的開采，礦山開采深度逐年下降，易采、易選及高品位的金礦資源日趨減少[3]，深部礦體逐步呈現(xiàn)出品位變低、有害元素砷和碳含量逐漸變高的趨勢，選礦廠生產(chǎn)過程中相關(guān)浮選指標(biāo)波動較大，導(dǎo)致浮選難度增大，浮選回收率偏低，對有限的金礦資源無法實現(xiàn)應(yīng)收、快收。對礦區(qū)原礦進行工藝礦物學(xué)研究不僅有助于闡明礦床成因，而且是查明礦石性質(zhì)，有效改善浮選工藝和技術(shù)，進一步提高選冶回收率的關(guān)鍵[4]。通過對五龍溝金礦原礦開展工藝礦物學(xué)研究，從而查明該原礦礦物組成、金及其載體礦物的嵌布粒度和賦存狀態(tài)等工藝礦物學(xué)特征，明確五龍溝礦區(qū)金礦的難選冶特性，這對后續(xù)選礦生產(chǎn)中制定選礦方案、優(yōu)化選礦廠工藝及開發(fā)利用該礦產(chǎn)資源具有重要的指導(dǎo)意義[5]，且可為進一步穩(wěn)定選礦廠浮選指標(biāo)，有效提高企業(yè)的經(jīng)濟效益提供支撐和保障。

1 礦石礦物組成

1.1 原礦化學(xué)多元素分析

采用日本日立Z-2300型原子吸收分光光度計、德國耶拿EA4000型碳硫分析儀、賽默飛ICAP 7200型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀對采集的選礦廠堆場原礦樣品進行了化學(xué)多元素分析，分析結(jié)果見表1。

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果

由表1可知，該原礦石中金的品位較低，僅為2.32 g/t，礦石中的有價元素主要是金，伴生少量銀，其他元素均未達到綜合回收利用價值。該原礦有害元素砷和碳含量相對較高，對浮選回收率的提高有較大影響[6]。

1.2 原礦礦物組成

該原礦礦物的組成見表2。

表2 礦物類型及種類

由表2可知，該原礦中貴金屬礦物主要為自然金，其他含金礦物為方銻金礦、碲金銀礦、黑鉍金礦等；金屬礦物主要為黃鐵礦和毒砂，其次為赤鐵礦、褐鐵礦、臭蔥石、方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦等；非金屬礦物主要為大量的石英、絹云母，其次為碳酸鹽礦物、綠泥石、方解石、黑云母等。

1.3 原礦礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

原礦樣品在偏光顯微鏡和掃描電鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，該礦石中黃鐵礦、毒砂等礦物多呈它形—半自形結(jié)構(gòu)(圖1)；部分黃鐵礦、毒砂被褐鐵礦、臭蔥石交代，形成交代結(jié)構(gòu)(圖2)；礦石中炭質(zhì)硅質(zhì)板巖、絹云板巖、絹云千枚巖均呈包裹粒狀變晶、粒狀鱗片變晶結(jié)構(gòu)；礦石中絕大多數(shù)自然金包裹于臭蔥石中，形成包含結(jié)構(gòu)(圖3、4)，該結(jié)構(gòu)影響了金的順利解離，對金回收率的提高具有較大影響。

1—黃鐵礦

1—臭蔥石；2—毒砂；3—黃鐵礦

1—自然金；2—臭蔥石；3—黃鐵礦

1—自然金；2—臭蔥石；3—毒砂

2 礦石中金的物相分析

將該原礦樣品經(jīng)粗碎、細(xì)碎、篩分至2 mm以下，再研磨至-0.074 mm，進行金的物相分析，分析結(jié)果見表3。

由表3可知，該礦石中金主要為裸露-半裸露金，占43.71%，其次為硫化物包裹金、碳酸鹽包裹金、赤鐵礦與褐鐵礦物包裹金，分別占34.03%、10.15%、6.34%。

表3 礦石中金的化學(xué)物相分析結(jié)果

3 主要金屬礦物嵌布特征

3.1 黃鐵礦(FeS2)

黃鐵礦是該礦石中含量最多的金屬硫化礦物，分布比較廣泛，大多數(shù)呈它形—半自形粒狀、立方體狀，主要為稀疏浸染狀—星散狀分布(圖5)，或沿裂隙呈帶狀分布(圖6)，少數(shù)粗粒黃鐵礦呈自形晶嵌布于石英中。礦石中的黃鐵礦多與毒砂共生(圖7)，可見部分黃鐵礦被褐鐵礦或毒砂交代，形成交代結(jié)構(gòu)(圖8)。

1—黃鐵礦；2—石墨

1—毒砂；2—黃鐵礦

1—黃鐵礦；2—毒砂

1—褐鐵礦；2—黃鐵礦

3.2 毒砂(FeAsS)

毒砂是鐵砷的硫化物，毒砂在該礦石中多呈它形—半自形粒狀、菱柱狀，產(chǎn)出形式與黃鐵礦類似，多呈浸染狀—星散狀分布或呈帶狀分布(圖9)，毒砂與黃鐵礦的關(guān)系密切，多與黃鐵礦共生，可見部分被臭蔥石交代，形成交代結(jié)構(gòu)(圖10)。

1—毒砂；2—石墨

1—毒砂；2—臭蔥石；3—石墨

3.3 臭蔥石(FeAsO4·2H2O)

該礦石中的臭蔥石多呈不規(guī)則狀，沿毒砂、黃鐵礦邊緣分布(圖11)，掃面電鏡下可見自然金包裹于臭蔥石中(圖12、圖13)。

1—臭蔥石；2—毒砂；3—黃鐵礦

1—自然金；2—臭蔥石；3—毒砂

1—自然金；2—臭蔥石；3—黃鐵礦

4 主要金屬礦物的粒度特征

原礦中主要金屬礦物的嵌布粒度對于選礦試驗中磨礦工藝及磨礦細(xì)度的選擇具有十分重要的意義[7]。礦石中主要金屬礦物是黃鐵礦和毒砂，是后續(xù)選礦作業(yè)的主要目的礦物[8]。因此，通過偏光顯微鏡將合格的礦石光片在鏡下進行觀察，進一步測定出原礦中黃鐵礦和毒砂的粒度，為后續(xù)選礦試驗提供技術(shù)支持。測定結(jié)果見表4。

表4 主要硫化礦物的嵌布粒度測定結(jié)果

由表4可知，礦石中黃鐵礦嵌布粒度以中粗粒為主，黃鐵礦-0.64+0.04 mm粒級占86.95%；毒砂嵌布粒度以中細(xì)粒為主，毒砂-0.160+0.01 mm粒級含量為90.09%。

5 金的粒度及嵌布狀態(tài)

通過偏光顯微鏡的觀察發(fā)現(xiàn)，該礦石中金的顏色為亮金黃色，形態(tài)以粒狀為主，少數(shù)為片狀、細(xì)脈狀，金的粒度微細(xì)。金主要嵌布于黃鐵礦、毒砂等金屬礦物中，其次是嵌布于臭蔥石和石英中，金的粒度極細(xì)，可見金的粒度絕大多數(shù)在10 μm以下。

5.1 金粒粒度

采用MLA650測定礦石塊礦中金粒粒度組成，結(jié)果見表5。

表5 金粒粒度組成

由表5可知，礦石金粒度以微細(xì)粒金為主，86%以上金粒粒度小于0.02 mm，并且小于0.01 mm的難選金粒占有率達61.31%。

5.2 金在礦石中的嵌布狀態(tài)

5.2.1 黃鐵礦中的金

黃鐵礦包裹金是該礦石中金的主要嵌布狀態(tài)之一，黃鐵礦的粒度一般大于0.04 mm，金的粒度小于5 μm(圖14)。

圖14 黃鐵礦包裹金，金小于5 μm

5.2.2 毒砂中的金

礦石中的金主要以微細(xì)粒形式嵌布于毒砂中。多見金粒被毒砂包裹或嵌布于毒砂周圍的脈石礦物中(圖15)，金粒度微細(xì)，均小于5 μm，毒砂的粒度在0.01 mm至0.1 mm左右。

圖15 毒砂包裹金，金小于5μm

5.2.3 臭蔥石中的金

礦石中的臭蔥石多呈不規(guī)則狀，在掃描電鏡下觀察，礦石中微細(xì)粒的金多包裹于臭蔥石中(圖16、圖17)，金的粒度小于5 μm。

1—自然金；2—臭蔥石；3—黃鐵礦；4—毒砂

1—自然金；2—臭蔥石；3—黃鐵礦

6 結(jié)論

1)青海省五龍溝金礦原礦石金品位為2.32 g/t，含硫1.93%、砷0.27%、碳1.03%，主要有價元素為金，有害元素砷和碳含量相對較高，礦石屬于微細(xì)粒-超微細(xì)粒含砷、碳的極難選冶金礦石。

2)礦石中的金屬礦物主要為黃鐵礦、毒砂，其次為赤鐵礦、褐鐵礦、臭蔥石、方鉛礦、閃鋅礦等含量很少；非金屬礦物主要是大量的石英、絹云母，其次為碳酸鹽礦物、綠泥石、方解石等。礦石中絕大多數(shù)自然金包裹于臭蔥石中，形成了包含結(jié)構(gòu)，影響金的解離，對金回收率的提高會具有較大影響，在后續(xù)的浮選試驗研究中應(yīng)著重加強磨礦工藝研究。

3)礦石中主要的金屬礦物黃鐵礦嵌布粒度以中粗粒為主，黃鐵礦-0.64+0.04 mm粒級含量為86.95%，毒砂嵌布粒度以中、細(xì)粒為主，毒砂-0.160+0.01 mm粒級含量為90.09%，毒砂與黃鐵礦的關(guān)系密切，多與黃鐵礦共生。金主要嵌布于黃鐵礦、毒砂和臭蔥石等礦物中，并且金的粒度極細(xì)，可見金的粒度絕大多數(shù)在10 μm以下，大多金的粒度小于5 μm，小于0.02 mm的金粒占86%以上。在磨礦過程中必須進行細(xì)磨，才能提高目的礦物的解離度，但是非金屬礦物中含有大量的泥質(zhì)礦物，細(xì)磨后會產(chǎn)生大量的礦泥，需要進一步通過改變藥劑或工藝來提高金的回收率。