影響非洲某金礦選冶回收的礦物學(xué)因素

李磊 ，彭俊 ，肖儀武 ，田明君 ，王輝

（1.礦冶科技集團(tuán)有限公司，礦物加工科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102628；2.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610059；3.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，河南 鄭州 450001）

黃金作為一種特殊的金屬，用途廣泛，還是一種貨幣商品，具有重要的戰(zhàn)略作用，黃金資源的開發(fā)和利用對(duì)我國具有重要的意義。自從中國提出“一帶一路”的倡議以來，得到了很多國家的響應(yīng)和支持，為我國礦業(yè)企業(yè)走出去提供了契機(jī)[1]。非洲礦產(chǎn)資源豐富，總體開發(fā)利用程度低，前景巨大[2]，很多非洲與中國的聯(lián)系也越來越密切，是我國重要的投資目的地。同時(shí)，考慮到政治、經(jīng)濟(jì)、文化、政策以及資源稟賦性等方面的差異，非洲對(duì)我國積極“走出去”的礦業(yè)企業(yè)充滿了機(jī)遇和挑戰(zhàn)[3-4]。

本文研究的金礦是我國礦業(yè)公司在非洲自主投資勘探的礦山，屬于典型的條帶狀含鐵建造（BIF）型金礦，礦山周邊該類型礦床（點(diǎn)）多。合理高效開發(fā)該礦床不僅能快速收回投資、降低風(fēng)險(xiǎn)，也能為企業(yè)在周邊礦山的投資決策提供依據(jù)。針對(duì)金礦而言，礦石性質(zhì)以及金礦物的分布特征是選冶工藝流程選擇和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，對(duì)后期采礦規(guī)劃、選廠生產(chǎn)效益具有決定性作用[5-8]。為了查清影響選冶工藝的礦物學(xué)因素，本文對(duì)該礦床進(jìn)行了系統(tǒng)的工藝礦物學(xué)研究，研究成果為選冶工藝的選擇提供了依據(jù)，也能為企業(yè)對(duì)該地區(qū)同類型金礦的投資決策提供參考。

1 樣品及分析方法手段

1.1 實(shí)驗(yàn)樣品

本次研究的樣品為巖心樣，從選礦試驗(yàn)大樣中挑選選取。樣品中主要組分的含量分別為：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總1.72%；TFe 22.2%；MFe 14.24%。Au 是最主要的有價(jià)元素。

1.2 研究方法及手段

通過光學(xué)顯微鏡以及AMICS、MLA 等手段對(duì)礦石的物質(zhì)組成、金礦物種類進(jìn)行了系統(tǒng)的分析。在礦物組成分析的基礎(chǔ)上，利用化學(xué)分析定量法對(duì)礦物相對(duì)含量進(jìn)行的計(jì)算。

偏光顯微鏡（Axio Scope A1），配備有高分辨率掃描電子顯微鏡（EVO）及現(xiàn)代快速高分辨率能譜儀（Bruker）的礦物自動(dòng)分析儀（AMICS），工作電壓為20 kV，工作電流為2 nA，F(xiàn)EI Quanta 600 掃描電鏡以及EDAX Genesis 7000 能譜儀。

2 結(jié)果與討論

2.1 主要礦物組成

礦石中金礦物組成簡單，絕大部分為自然金，偶見銀金礦。自然金的X 射線能譜分析結(jié)果見表1，根據(jù)分析結(jié)果可知，自然金的成色較高（900±），部分自然金中含有少量的鐵。其他金屬礦物主要為磁鐵礦，其次為黃鐵礦、菱鐵礦、磁黃鐵礦、毒砂等；非金屬礦物主要為石英，其次為綠泥石、黑云母、方解石、直閃石、鈉長石、白云母等。礦石的礦物組成及相對(duì)含量見表2。

表1 自然金的X 射線能譜分析結(jié)果Table 1 Result of X-ray energy spectrum analysis of gold

表2 礦石的礦物組成及相對(duì)含量Table 2 Mineral composition and relative content in the sample

樣品中磁鐵礦的含量占19.27%，綠泥石、黑云母、方解石等易泥化的礦物的含量相對(duì)較高。

2.2 自然金的分布特征

本次研究共計(jì)找到400 余顆自然金。按照自然金在礦石中分布特征的差異可以分為包裹、粒間、裂隙三類（圖1、2），在此基礎(chǔ)上對(duì)自然金的分布特征統(tǒng)計(jì)，見表3。結(jié)果顯示，該礦石中自然金以粒間金為主，占52.72%；其次為包裹金，占37.23%；另有部分以裂隙金的形式存在，占10.05%。

圖1 自然金在礦石中的分布特征Fig.1 Distribution characteristic of gold

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

自然金與脈石的關(guān)系最為密切，其中以不同脈石礦物粒間、脈石包裹、脈石裂隙形式分布的自然金占52.81%，分布在脈石與其他金屬礦物（磁鐵礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦等）粒間的自然金占22.38%。與硫化物相關(guān)的自然金占32.15%，且主要與黃鐵礦相關(guān)。

對(duì)礦石中自然金的嵌布粒度進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)（圖3），自然金主要分布在-50 μm，其中，5～10 μm 和-5 μm 的自然金含量相對(duì)較多，分別占19.03%、8.51%。由于礦石中包裹金的含量較高，占37.23%，其粒度分布對(duì)磨礦工藝及選冶工藝的制定具有重要意義（圖3），5～10 μm 和-5 μm 粒級(jí)的包裹金分別占所有金礦物的5.51%、5.01%，這部分自然金在磨礦過程中不易裸露出來，易于造成金的損失。

圖3 金礦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 重要礦物的嵌布特征

磁鐵礦是含量最多的金屬礦物，多呈不規(guī)則粒狀、浸染狀結(jié)構(gòu)、脈狀結(jié)構(gòu)及交代殘余結(jié)構(gòu)的形式嵌布。多呈細(xì)粒不規(guī)則的磁鐵礦呈稠密浸染狀分布在脈石礦物中（圖4），部分磁鐵礦與磁黃鐵礦、黃鐵礦的共生關(guān)系緊密，在磨礦過程中與脈石單體解離的難度大。

黃鐵礦常見黃鐵礦呈不規(guī)則粒狀嵌布在脈石礦物中，在磁鐵礦的裂隙及邊緣常見黃鐵礦分布，部分黃鐵礦交代磁鐵礦呈交代殘余結(jié)構(gòu)（圖4）。

毒砂具有局部富集的特點(diǎn)，主要呈自形-半自形粒狀分布（圖4），嵌布粒度相對(duì)較粗，集中分布在0.02～0.2 mm 之間。

2.4 磁鐵礦、硫化物粒度分布及解離特征

磁鐵礦、硫化物集合體的粒度分布見表4。磁鐵礦粒度細(xì)，-0.02 mm 粒級(jí)中的含量較高，占30.46%，這部分磁鐵礦在磨礦的過程中不易與其他礦物單體解離。硫化物集合體在+0.074 mm 51.41%，-0.02 mm 17.61%，在一段磨礦過程中，也難以取得較好的解離效果。

表4 磁鐵礦、硫化物集合體的粒度分布特征Table 4 Size distribution of magnetite,sulfide aggregate

由于樣品中磁鐵礦和硫化物集合體的嵌布粒度細(xì)，對(duì)-0.074 mm 90%樣品中的磁鐵礦和硫化物集合體進(jìn)行了解離度測定。結(jié)果顯示，磁鐵礦和硫化物集合體的單體解離度分別為39.07%、60.04%，單體解離程度較差，連生體部分都主要為與脈石連生，分別占58.24%、36.67%。

2.5 金的化學(xué)物相分析

采用浸出的方式回收金是當(dāng)前金礦的選冶常用的一種方法。該方法是通過磨礦、氧化預(yù)處理等方式使礦石中的金礦物顆粒裸露出來，能夠與溶金劑接觸。浸出的結(jié)果（化學(xué)物相中裸露金部分）對(duì)礦石的質(zhì)量評(píng)價(jià)和生產(chǎn)工藝流程都具有重要的意義。

本文使用碘浸法對(duì)細(xì)度為-0.074 mm 100%的樣品開展了金的化學(xué)物相分析，結(jié)果見表5。根據(jù)分析結(jié)果可知，在該磨礦細(xì)度下，裸露金占93.09%。

表5 金的化學(xué)物相分析結(jié)果Table 5 Results of chemical phase analysis of gold

3 影響金回收的因素分析

（1）金以自然金的形式存在，粒度普遍較細(xì)，集中分布在-50 μm，其中5～10 μm 和-5 μm的部分分別占19.03%、8.51%，不宜直接采用重選的方法進(jìn)行回收。

（2）自然金與非金屬礦物的關(guān)系最為密切，52.81%的自然金分布在非金屬礦物的粒間、裂隙及被包裹；分布在非金屬礦物與金屬礦物（磁鐵礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦等）粒間的自然金占22.38%，不利于直接采用全硫化物浮選的方式來回收金。

（3）磁鐵礦含量相對(duì)較高，但與自然金的關(guān)系不緊密，且磁鐵礦粒度細(xì)，部分與硫化物共生緊密，磁鐵礦綜合回收難度大。

（4）包裹金含量高，占37.23%，尤其是-10 μm 10.52%，這部分自然金在磨礦過程中單體解離或裸露難度大，易造成損失。

（5）硫化物的嵌布粒度細(xì)，-0.074 mm 90%的磨礦細(xì)度時(shí)，硫化物集合體的解離度在60.04%左右，解離效果差，若要取得較好的解離效果，需要進(jìn)一步細(xì)磨。

4 結(jié)論

（1）金以細(xì)粒自然金的形式存在，僅有32.15%的自然金與硫化物相關(guān)，且硫化物嵌布粒度細(xì)。因此，該礦石不利于直接采用全硫化物浮選的方式來回收金。若采用浮選的方式來回收，需要在細(xì)磨的條件下，強(qiáng)化對(duì)單體及裸露的金礦物、硫化物的回收，來提高金的回收效果。

（2）自然金以粒間金為主。包裹金的含量雖然相對(duì)較高，但是大部分在10 μm 以上，通過適當(dāng)?shù)募?xì)磨，可以提升自然金的解離及裸露情況。因此，該礦石適宜在合理的磨礦細(xì)度下采用直接攪拌浸出的方式來回收金。部分細(xì)粒包裹的自然金會(huì)損失到尾礦中。