楊建文， 肖 駿， 陳代雄， 董艷紅

(湖南有色金屬研究院，復雜銅鉛鋅共伴生金屬資源綜合利用湖南省重點實驗室，長沙 410100)

對含金尾礦的工藝礦物學研究可為判定金選礦過程中貴金屬流失原因、確定再回收工藝提供有力的理論基礎[1]。當前，對含金的原礦礦石的處理主要的選礦工藝為浮選、重選及重浮聯合工藝[2]，其中重選工藝根據自然金比重大的特性將含金礦石中的粗粒自然金、單體金以及部分裂隙金加以重選回收[3]，浮選工藝根據自然金礦物及載金礦物(金原子以類質同象態(tài)或包裹態(tài)進入載體礦物晶格)具有的天然疏水性進行浮選回收[4-5]，所以，經重-浮選礦工藝處理后的金尾礦普遍存在著目的礦物含量稀少、嵌布粒度微細的特點[6]。如仍使用傳統(tǒng)的礦相顯微鏡為主的工藝礦物學觀測方法分析金尾礦中金的賦存狀態(tài)及嵌布特征，不僅耗時耗力，還極易受到人工誤差的干擾[7]，所以使用能利用現代圖像分析技術自動掃描及快速獲取工藝礦物學參數的自動礦物解離分析儀(mineral liberation analyzer,MLA)進行含金尾礦的工藝礦物學分析具有明顯的優(yōu)勢。該系統(tǒng)已廣泛應用于測定錫石礦[8]、銅鉬礦[9]、稀土礦[10-11]、伴生銀礦[12]、煤矸石[13]、氧化鉛鋅礦[14]、石墨礦[15-16]、金礦等礦石的礦物組成及嵌布特征、粒級分布、解離度等重要參數，具有測量參數準確可靠、處理數據方便等優(yōu)點。鄧建紅等[17]率先使用美國Thermo Fisher 公司開發(fā)的MLA650F系統(tǒng)對安徽某大型金浮選尾礦進行金銀賦存狀態(tài)研究，研究發(fā)現尾礦中的金多為極微細的包裹金，為選礦廠開展再磨作業(yè)改造提供了依據。本文擬以貴州泥堡金礦浮選金尾礦為研究對象，使用MLA系統(tǒng)查明該金尾礦的礦物組成及金的賦存狀態(tài)，為后續(xù)再回收工藝的確定提供指導。

1 試驗部分

1.1 樣品

貴州泥堡金礦位于遵義境內，現有一條日處理量500 t/d的金浮選生產系統(tǒng)，實驗用樣品取自選礦廠生產系統(tǒng)，取樣點為金掃選尾礦礦箱，取樣方式為自動取樣機取樣，每隔2 h取一次樣品，共連續(xù)取三個班次連續(xù)24 h共12件樣品，12件樣品混勻為一個金尾礦綜合樣，樣品經測定濃度為14.8%，并縮分、過濾、烘干后獲得分析檢測樣品、篩析用樣品等。

1.2 分析儀器及分析方法

金尾礦化學元素分析方法主要為絡合滴定、原子吸收分光光度法、火試金分析等[18]；金物相分析主要以化學選擇性溶金分析為主，配合MLA自帶的掃描電鏡分析加以測定；礦物組成及形貌、嵌布特征等分析使用MLA自動礦物分析儀進行測試，MLA系統(tǒng)包括了EDAX能譜儀、LEO440型掃描電子顯微鏡以及MLA自動測試軟件等，可提供樣品中的礦物組成種類及含量，不同礦物的嵌布粒度、單礦物的解離度以及目的礦物的能譜譜線等工藝礦物學參數。

2 結果與討論

2.1 尾礦的化學組成及礦物組成

圖1 金尾礦樣品中礦物顆粒識別后示意圖Fig.1 Schematic diagram of recognition of mineral particles in gold tailing samples

采用化學滴定、原子吸收、火法等方法對泥堡金尾礦樣品進行了化學多元素分析，得到該金尾礦的化學組成如表1所示。由表1可看出，泥堡金尾礦中Au含量為1.25×10-6，主要的雜質元素為SiO2和Al2O3，含量分別為54.15%、18.15%。

表1 金尾礦樣品的化學多元素分析結果

經過MLA礦物分析儀對礦物進行掃描、識別、元素采集和分析后，對不同的礦物顆粒進行染色，得到不同顏色的礦物形貌圖像如圖1所示。利用 MLA 中的電鏡自動掃描查找功能，查明該金尾礦中礦物組成較為簡單，主要為脈石礦物，金屬礦物含量很少。脈石礦物主要由正長石、石英和高嶺土組成；殘留少量的金屬礦物主要由黃鐵礦、氧化的黃鐵礦和赤鐵礦組成，泥堡金尾礦中主要礦物組成及相對含量如表2所示。

2.2 尾礦金物相分析

使用選擇性溶金法對泥堡金尾礦進行金物相分析，分析結果如表3所示，同時結合運用掃描電鏡和MLA系統(tǒng)掃描砂光片中，未發(fā)現有獨立的金礦物或含金礦物，對金屬礦物進行礦物表面掃描和MLA分析時，發(fā)現Au元素主要賦存在黃鐵礦、氧化后的黃鐵礦及赤鐵礦中，還有極少數的Au則賦存在是自然金及銀金礦中。其中分布于黃鐵礦中的金分布率為51.54%，但氧化后的黃鐵礦中的金及鐵氧化物中的金分布率分別21.54%、15.38%。

表2 金尾礦樣品中主要礦物組成及相對含量

表3 礦石中金物相分析結果

2.3 金的賦存狀態(tài)及分析

2.3.1 金在黃鐵礦中的賦存狀態(tài)及嵌布特征

泥堡金尾礦中的黃鐵礦含量很低，僅為0.18%，由于泥堡金礦選礦原則流程為浮選工藝，通過浮選法擴大含金礦物及硫化礦物與脈石礦物可浮性的差異性，使得充分解離的含金的目的礦物富集，所以尾礦中殘留黃鐵礦中以單體解離形式存在的顆粒比例很少，解離度僅為4.91%，絕大多數都是以共生或者包裹的形式存在的，該尾礦中絕大多數的黃鐵礦與正長石、石英和高嶺土等脈石礦物共生或者被其包裹。由表3結果可知，賦存與黃鐵礦中的金占金尾礦總金的51.54%，所以使用MLA系統(tǒng)的能譜分析及EDS金元素面掃描，得到該尾礦中的金于黃鐵礦中的賦存狀態(tài)如圖2所示。同時對金尾礦進行水析篩析得到黃鐵礦單礦物的粒度分析，篩析結果如表4所示，由表4可看出：殘留黃鐵礦的粒徑多數分布在13.5～4.7 μm之間，屬于微細粒嵌布，且多被其他脈石礦物包裹。

2.3.2 金在氧化后的黃鐵礦中的賦存狀態(tài)及嵌布特征

在對泥堡金尾礦進行MLA檢測中，發(fā)現部分礦物其主要組成元素是S、Fe和O，其他組成元素還有Si、Al、K等。經掃描電鏡下的觀察和比對，此類“氧化的黃鐵礦”主要是嵌含微細粒脈石礦物的黃鐵礦，以及氧化為褐鐵礦(及赤鐵礦)后殘留于褐鐵礦(及赤鐵礦)中的黃鐵礦。賦存與該部分礦物的金為氧化后的黃鐵礦中的金，由表3結果可知，賦存該部分中的金占金尾礦總金的29.23%。該尾礦中的金于氧化后的黃鐵礦中的賦存狀態(tài)如圖3所示。在殘留氧化后黃鐵礦中，單體解離顆粒僅占9.25%；與其他脈石礦物共生的顆粒占27.47%，其主要共生的礦物為鐵黃長石、高嶺土、石英和正長石等；被脈石礦物包裹的顆粒占63.27%，其主要的包括礦物主要包括正長石、石英、高嶺土和鐵黃長石等，通過對氧化后黃鐵礦單礦物的粒度分布分析研究，結果如表5。由表5可看出：95%的氧化后黃鐵礦顆粒粒徑尺寸均小于19 μm，屬于微細粒嵌布。

圖2 黃鐵礦中金的賦存狀態(tài)Fig.2 Occurrence of gold in pyrite

表4 金尾礦中黃鐵礦粒度分布

圖3 氧化后的黃鐵礦中金的賦存狀態(tài)Fig.3 Occurrence of gold in oxidized pyrite

表5 金尾礦中氧化后的黃鐵礦粒度分布

2.3.3 金在赤鐵礦中的賦存狀態(tài)及嵌布特征

該金尾礦中赤鐵礦的含量僅占0.19%，在殘留的赤鐵礦中，絕大多數屬于共生或包裹關系，單體解離的顆粒比例占8.27%；與赤鐵礦共生的脈石礦物主要為高嶺土、石英；包裹赤鐵礦的脈石礦物主要為高嶺土、綠泥石、鐵橄欖石、鐵黃長石和石英。使用MLA系統(tǒng)的能譜分析及能量色散X射線光譜儀(EDS)金元素面掃描，得到該尾礦中的金于赤鐵礦中的賦存狀態(tài)如圖4所示。通過對赤鐵礦單礦物的粒徑尺寸分析，結果表明：77.03%的赤鐵礦晶粒小于45 μm，屬于微細粒嵌布。

圖4 赤鐵礦中金的賦存狀態(tài)Fig.4 Occurrence of gold in hematite

2.4 其他礦物的嵌布特征

金尾礦中其他礦物組成較為簡單，脈石礦物主要由正長石、石英和高嶺土組成，石英多呈粒狀、圓粒狀產出，粒徑一般在0.01～0.80 mm之間；正長石多呈粒狀、板狀或不規(guī)則狀，長石與石英嵌布關系緊密，二者是礦石脈石基底的最主要組成礦物。部分長石已蝕變?yōu)楦邘X石或絹云母+玉髓。正長石的粒徑一般在0.01～0.20 mm之間；白云石、綠泥石等含量甚少，白云石多呈粒狀，不規(guī)則狀產出，分布于石英和正長石之間，粒徑多在0.01～0.30 mm；綠泥石呈他形晶粒狀集合體或鱗片狀，嵌布粒度0.01～0.2 mm。典型礦物單體顆粒的形貌如圖5所示。

圖5 其他礦物的微觀形貌Fig.5 Microscopic morphology of other minerals

3 建議的處理工藝流程

結合以上研究結果可看出，泥堡金尾礦礦物學特征及尾礦中金的賦存狀態(tài)主要特點為：①經選礦處理后的泥堡金尾礦幾乎不存在粗粒的單體金、銀金礦、裂隙金等自然金礦物，所以通過尼爾森等預分選設備重選回收或混汞回收該尾礦中的金礦物難度極大[3]；②尾礦中的金屬礦物含量少，硫化物含量更低，經分析，主要的硫化物黃鐵礦、氧化后的黃鐵礦、含砷黃鐵礦不僅嵌布粒度微細，同時均存在這被脈石礦物細粒包裹的現象，如采用浮選工藝對泥堡金尾礦含金硫化物進行浮選回收，必須通過超細磨作業(yè)才能實現含金硫化礦物與其他脈石礦物的單體解離[19]，處理成本大幅度增加，且氧化后的黃鐵礦可浮性急劇降低，不利于浮選富集，可以預測，浮選對泥堡金尾礦的回收效果極差；③由MLA分析結果可看出，該金尾礦中的主要脈石礦物為石英、正長石等硅酸鹽脈石，礦物中炭質及砷礦物含量極低，有利于全泥氰化浸出，而全泥氰化存在著高污染、廢水處理成本高的缺陷，建議采用非氰化浸金工藝進行處理。

4 結論

貴州泥堡金尾礦含Au 1.25×10-6，具有較高的綜合回收價值。為確定合理的綜合回收工藝，使用礦物自動分析系統(tǒng)MLA為主的分析測試手段對現場生產產出的含金尾礦進行工藝礦物學分析，通過系統(tǒng)分析了其礦物組成、主要礦物的嵌布粒度及連生關系以及金在不同礦物中的賦存狀態(tài)，得到以下結論。

(1)泥堡金尾礦中的礦物多為脈石礦物，金屬礦物含量很少。脈石礦物主要由正長石、石英和高嶺土組成；殘留少量的金屬礦物主要由黃鐵礦、氧化的黃鐵礦和赤鐵礦組成，這些金屬礦物普遍存在著礦物粒徑微細，單體解離度低，多被其他脈石礦物包裹等共性。

(2)經MLA分析及物相分析等手段查明，該金尾礦中的金多以類質同相晶格態(tài)或不可見的包裹態(tài)賦存于黃鐵礦、氧化后的黃鐵礦已經赤鐵礦之中，分布率達到了51.54%、29.23%、15.38%，這三種相態(tài)占總分布率的96.15%，通過對這三種礦物單體進行金面掃描可觀測到金的存在。

(3)該金尾礦屬于難選含金尾礦，使用傳統(tǒng)的重選、浮選工藝很難獲得較好的回收指標，建議使用非氰化浸出工藝處理。