西秦嶺格爾托金礦工藝礦物學(xué)與選冶實(shí)驗(yàn)

王滔，李林積，梁碩鵬

（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州 730050）

金的賦存狀態(tài)是指金在礦石中的存在形式，其研究結(jié)果可以為金礦床的資源潛力評(píng)價(jià)、礦山開采提供數(shù)據(jù)支撐，有效提升礦山勘查的經(jīng)濟(jì)效益、提高礦石的利用率；同時(shí)有助于研究礦床成因、成礦流體遷移沉淀機(jī)制、元素地球化學(xué)性質(zhì)等。

格爾托金礦位于甘肅南部，1998 年發(fā)現(xiàn)至今，僅有少數(shù)學(xué)者對(duì)其地質(zhì)特征、控礦因素、礦體特征進(jìn)行研究[1-2]，嚴(yán)重影響礦床開發(fā)，制約對(duì)該礦床的認(rèn)識(shí)。本文通過大量的野外地質(zhì)調(diào)查和詳細(xì)的室內(nèi)研究，利用高精度礦相顯微鏡、圖像分析儀、X 射線衍射分析儀、掃描電鏡等方法，查明礦石的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、金及載體礦物和脈石礦物的嵌布關(guān)系等，并在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行選冶工藝對(duì)比，確定較佳選冶方案[3-6]。

1 礦床地質(zhì)特征

研究區(qū)地處秦嶺造山帶的南亞帶，西傾山弧形構(gòu)造的前弧附近，北部緊鄰白龍江背斜和洮河復(fù)向斜，南部以瑪曲—南坪—略陽大斷裂為界與若爾蓋地塊北部邊緣的松潘—甘孜褶皺帶銜接，是主要的金成礦帶[7-9]，目前已發(fā)現(xiàn)大水、貢北、格爾托、忠曲、辛曲等金礦床。

格爾托金礦位于西傾山隆起帶西南緣，瑪曲—略陽斷裂帶和大水-忠曲斷裂之間[10]。礦區(qū)出露地層有石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系和第四系。賦礦地層為中三疊統(tǒng)郭家山組和下侏羅統(tǒng)龍家溝組。礦區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，其中近南北向、北東向斷層為主要的控礦、容礦構(gòu)造，斷層相疊加和改造形成的斷層破碎帶附近是礦化體比較富集區(qū)域。礦石類型主要有：赤鐵礦化硅化碳酸鹽巖、交代似碧玉巖、赤鐵礦化硅化花崗閃長巖、硅質(zhì)巖、角礫巖、灰質(zhì)礫巖等。礦石結(jié)構(gòu)主要有：自形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)、它形粒狀結(jié)構(gòu)、細(xì)晶、隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)等，礦石構(gòu)造以浸染狀、脈狀、條帶條紋狀構(gòu)造、疏松土狀、角礫狀構(gòu)造為主。圍巖蝕變主要為硅化(似碧玉巖化)、碳酸鹽化、絹云母化和綠泥石化。蝕變巖多沿?cái)嗔褞Х植迹哂卸嗥诙嚯A段的特點(diǎn)。硅化是最重要的蝕變類型，強(qiáng)度大、范圍廣，與金礦化關(guān)系密切。

2 樣品采集與測試

本次研究的樣品主要采自格爾托金礦的Au1-4、Au2-4、Au2-6、Au3-1 礦體，所采樣品均為赤鐵礦化硅化灰?guī)r，對(duì)研究礦石礦物成分具有一定的代表性。樣品測試所用儀器設(shè)備有礦相顯微鏡、圖像分析儀、X 射線衍射分析儀、掃描電鏡、電子探針、MLA 自動(dòng)礦物分析儀等。

3 分析結(jié)果

3.1 原礦化學(xué)組成

對(duì)格爾托金礦礦石進(jìn)行多元素化學(xué)分析，包括主要回收元素金及共伴生的有價(jià)元素銀、銅、鉛等。結(jié)果表明（表1）,該礦石主要成分為硅酸鹽礦物和含鈣礦物，Ag、Cu、Pb 等其他元素含量低，未達(dá)金伴生組分的評(píng)價(jià)指標(biāo)。因此，礦石可利用元素為金。

表1 原礦化學(xué)多項(xiàng)分析結(jié)果/%Table 1 Multiple chemistry analysis results of raw ore

3.2 礦石礦物組成

為查明礦石中礦物成分，對(duì)樣品進(jìn)行了X 射線衍射分析，分析圖譜見圖1。從圖1 可知，礦石中脈石礦物含量高，金屬礦物含量很低，顯示不明顯。脈石礦物以方解石、石英為主，方解石含量最多，石英次之，高嶺石含量稍低，此外云母、白云石均有顯示。結(jié)合光片、薄片在顯微鏡下觀察，電子探針、MLA 自動(dòng)礦物分析儀的分析結(jié)果，確定了礦石的礦物組成及含量。分析結(jié)果表明：礦石中硫化物含量低，主要為黃鐵礦、辰砂、雌黃、方鉛礦等。主要金屬氧化物為赤鐵礦和褐鐵礦，含有少量鈦鐵礦和磁鐵礦。脈石礦物為方解石和石英，見少量高嶺石。

圖1 原礦X 射線衍射分析Fig.1 X-ray diffraction analysis of raw ore

4 金的賦存狀態(tài)

4.1 金的賦存特征

為考查本研究樣品中金的賦存形式，對(duì)原礦中的金進(jìn)行物相分析，分析結(jié)果見表2。

表2 原礦金物相分析結(jié)果Table 2 Results of the phase analysis of the original ore gold

4.2 金的嵌布特征

在磨制的光片中共觀察了142 粒金，對(duì)金顆粒進(jìn)行能譜分析（圖2），結(jié)果顯示，該樣品中只存在金元素，未檢測出其他元素，反映出格爾托金礦中金的存在形式為獨(dú)立自然金，且金粒中金含量在99%以上。金的粒度大小在3～20 μm，一般分布在4～10 μm（圖3），根據(jù)粒徑的大小不同通常將金分為明金（+0.2 mm）、顯微金（0.2～0.2 mm）和次顯微金（-0.2 μm）三種[11]，表明格爾托金礦以細(xì)-微粒金為主，屬于顯-微金范疇。形態(tài)多為不規(guī)則圓粒狀、拉長粒狀、板片狀、凹凸?fàn)?，偶見呈八面體晶形較好的自然金顆粒。

圖2 金礦物能譜分析結(jié)果Fig.2 Gold mineral energy spectrum analysis results

圖3 金顆粒的電子顯微鏡BSE 照片F(xiàn)ig.3 Electron microscope BSE photo of gold particles

4.3 金的產(chǎn)出狀態(tài)

對(duì)顯微鏡下所見的金礦物顆粒進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明，礦石中自然金的產(chǎn)出形式可劃分為3 種。

（1）裂隙金：主要嵌布在石英裂隙中（圖3a）、石英微裂隙或孔洞中（圖3b），部分嵌布在石英與方解石接觸界面處，金的最大粒徑9.61 μm，此類金占87 顆，所占比例61.27%，是格爾托金礦中金的主要存在形式之一。

（2）粒間金：主要嵌布在石英、方解石與赤-褐鐵礦粒間（圖3c、3d），多呈單體狀態(tài)，不規(guī)則粒狀，金的最大粒徑19.91 μm，此類金占29 顆，所占比例20.42%。

（3）包裹金：以微細(xì)粒狀態(tài)被方解石（圖3e）、石英（圖3f）包裹，多呈不規(guī)則圓粒狀，此類金礦物在鏡下共發(fā)現(xiàn)26 顆，所占比例18.31%。且石英中的包裹金數(shù)量多于方解石。

綜上，格爾托金礦金的產(chǎn)出以裂隙金為主、粒間金次之、包裹金最少。

5 礦石礦物特征

5.1 鐵礦物

赤鐵礦、褐鐵礦是礦石中最主要的金屬礦物，常伴生嵌布在一起，是最主要載鐵礦物。赤-褐鐵礦主要呈隱晶質(zhì)-膠狀集合體形式產(chǎn)出，粒徑在0.01～0.1 mm。顆粒按含鐵量高低，可分為兩類，一類為光學(xué)顯微鏡下反射率較高的顆粒，另一類則為光學(xué)顯微鏡下反射率低，看不出鐵的分布，但在電子顯微鏡下，可看到顆粒內(nèi)明顯的鐵元素分布。赤-褐鐵礦嵌布形式大致有膠狀、鮞環(huán)狀、針狀、條帶狀、草莓狀、彌漫狀嵌布在脈石礦物中（圖4），少量赤-褐鐵礦邊緣有自然金嵌布。

圖4 鐵礦物的顯微鏡下照片F(xiàn)ig.4 Microscope photo of iron minerals

5.2 方解石與石英

方解石是礦石中含量最高的脈石礦物，其在礦石中嵌布形式主要有三種：①與細(xì)晶石英不均勻混雜嵌布，粒徑在0.02～2 mm（圖5a）；②局部可見方解石呈粗粒集合體形式，粒徑較粗，可達(dá)幾厘米到幾十厘米，顆粒表面干凈，多為圍巖混入；③方解石呈粗細(xì)不等的脈狀或斷續(xù)脈狀穿切硅質(zhì)與碳酸鹽鑲嵌的脈石（圖5b）。

圖5 方解石與石英的顯微鏡下照片F(xiàn)ig.5 Microscope photo of calcite and quartz

石英是礦石中主要非金屬礦物之一。嵌布形式有隱晶-微晶質(zhì)、玉髓狀、不規(guī)則晶粒狀三種，主要呈它形微細(xì)粒狀-隱晶狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)出，粒度0.01～0.03 mm。隱晶-微晶質(zhì)石英是早期產(chǎn)物，交代灰?guī)r中方解石；玉髓狀石英呈混濁狀，常與赤鐵礦相伴生，石英和鐵礦物是形成赤鐵-碧玉巖化的主要物質(zhì)。在礦石中，石英與后期形成的粗大的方解石較易分清邊界（圖5c、5d），與同期形成的細(xì)粒方解石混雜時(shí)邊界較為模糊，但在電子顯微鏡下，石英和方解石等脈石礦物邊界清晰。經(jīng)電子探針分析，石英中的金在檢測限以下，理論上不含金。

6 選冶工藝對(duì)比

根據(jù)原礦化學(xué)多項(xiàng)分析、礦物組成特征、金的賦存狀態(tài)等分析結(jié)果，表明礦石中可回收利用的金以自然金為主，粒度微細(xì)，且含有少量碳質(zhì)。以微細(xì)粒嵌布的自然金選冶難度大，回收率低，為獲得較佳的選冶工藝，提高金的浸出率，查閱相關(guān)文獻(xiàn)[12-16]，采用全泥氰化浸出、焙燒除碳—氰化浸出、浮選除碳—碳質(zhì)焙燒—氰化浸出三種工藝流程進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表3.

表3 的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用全泥氰化浸出實(shí)驗(yàn)，金的浸出率為88.22%；焙燒除碳-氰化浸出實(shí)驗(yàn)金浸出率88.03%，兩種方法的浸出指標(biāo)相近，但后者浸出過程中需用中性油進(jìn)行預(yù)處理，不利于金的浸出；浮選除碳—碳質(zhì)焙燒—氰化浸出實(shí)驗(yàn)，該工藝相較于前兩種，不僅程序復(fù)雜，而且金的浸出率也低于前兩種，僅為87.20%。綜上，全泥氰化浸出工藝是該礦石的較佳選冶工藝，與前人的研究結(jié)果一致[4]。

表3 選冶方式對(duì)比結(jié)果Table 3 Comparison results of beneficiation methods

7 結(jié)論

（1）格爾托金礦主要的金屬礦物為赤褐鐵礦，非金屬礦物為方解石、石英，硫化物含量極低。金的賦存形式主要有裂隙金、粒間金和包裹金。

（2）格爾托金礦的金是以自然金為主，自然金中Au 含量在99%以上，粒徑3～20 μm，以細(xì)-微粒金為主，顆粒形態(tài)多為不規(guī)則圓粒狀、拉長粒狀、板片狀、凹凸?fàn)畹取?/p>

（3）選冶對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該類以微細(xì)粒嵌布的自然金，在其他干擾浸出的元素含量極少的前提下，全泥氰化浸出方案是該類礦石較佳的選冶工藝。