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西秦岭格尔托金矿工艺矿物学与选冶实验

王滔, 李林积, 梁硕鹏

王滔, 李林积, 梁硕鹏. 西秦岭格尔托金矿工艺矿物学与选冶实验[J]. 矿产综合利用, 2022, 43(4): 94-99. DOI: 10.3969/j.issn.1000-6532.2022.04.017
引用本文: 王滔, 李林积, 梁硕鹏. 西秦岭格尔托金矿工艺矿物学与选冶实验[J]. 矿产综合利用, 2022, 43(4): 94-99. DOI: 10.3969/j.issn.1000-6532.2022.04.017
Wang Tao, Li Linji, Liang Shuopeng. Process Mineralogy and Beneficiation-Metallurgy Test of Geertuo Gold Deposit, West Qinling[J]. Multipurpose Utilization of Mineral Resources, 2022, 43(4): 94-99. DOI: 10.3969/j.issn.1000-6532.2022.04.017
Citation: Wang Tao, Li Linji, Liang Shuopeng. Process Mineralogy and Beneficiation-Metallurgy Test of Geertuo Gold Deposit, West Qinling[J]. Multipurpose Utilization of Mineral Resources, 2022, 43(4): 94-99. DOI: 10.3969/j.issn.1000-6532.2022.04.017

西秦岭格尔托金矿工艺矿物学与选冶实验

详细信息
    作者简介:

    王滔(1984-),男,硕士,工程师,从事固体矿产勘查工作。

  • 中图分类号: TD982;P618.1

Process Mineralogy and Beneficiation-Metallurgy Test of Geertuo Gold Deposit, West Qinling

  • 摘要: 通过详细的野外地质调查,利用高精度矿相显微镜、图像分析仪、X射线衍射分析仪、扫描电镜等检测方法,对格尔托金矿工艺矿物学特征进行研究,结果显示:金属矿物主要为赤-褐铁矿,非金属矿物主要为方解石和石英。金主要以自然金的形式存在,含量99%以上,粒度3~20 μm,属显微金。金与载体矿物之间的嵌布关系主要有裂隙金、粒间金和包裹金。根据矿石矿物特征,选冶对比实验表明全泥氰化浸出方案是该类矿山较佳的选冶工艺。
    Abstract: Through detailed field geological survey, using high-precision mineral phase microscope, image analyzer, X-ray diffraction analyzer, scanning electron microscope and other testing methods, the research on the mineralogical characteristics of the Geertuo gold deposit, the results show that the metallic minerals are mainly hematite and limonite, and the non-metallic minerals are mainly calcite and quartz. Gold mainly exists in the form of natural gold, the content is more than 99%, and the particle size is between 3 μm and 20 μm, which belongs to microscopic gold. The intercalation relationship between gold and carrier minerals mainly includes fractured gold, intergranular gold and encapsulated gold. According to the characteristics of ore and minerals, the comparison test of beneficiation and smelting shows that the all-slime cyanide leaching scheme is a better beneficiation and smelting process for this type of mine.
  • 金的赋存状态是指金在矿石中的存在形式,其研究结果可以为金矿床的资源潜力评价、矿山开采提供数据支撑,有效提升矿山勘查的经济效益、提高矿石的利用率;同时有助于研究矿床成因、成矿流体迁移沉淀机制、元素地球化学性质等。

    格尔托金矿位于甘肃南部,1998年发现至今,仅有少数学者对其地质特征、控矿因素、矿体特征进行研究[1-2],严重影响矿床开发,制约对该矿床的认识。本文通过大量的野外地质调查和详细的室内研究,利用高精度矿相显微镜、图像分析仪、X射线衍射分析仪、扫描电镜等方法,查明矿石的物质组成、结构构造、金及载体矿物和脉石矿物的嵌布关系等,并在此基础上,进行选冶工艺对比,确定较佳选冶方案 [3-6]

    研究区地处秦岭造山带的南亚带,西倾山弧形构造的前弧附近,北部紧邻白龙江背斜和洮河复向斜,南部以玛曲—南坪—略阳大断裂为界与若尔盖地块北部边缘的松潘—甘孜褶皱带衔接,是主要的金成矿带 [7-9],目前已发现大水、贡北、格尔托、忠曲、辛曲等金矿床。

    格尔托金矿位于西倾山隆起带西南缘,玛曲—略阳断裂带和大水-忠曲断裂之间[10]。矿区出露地层有石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系和第四系。赋矿地层为中三叠统郭家山组和下侏罗统龙家沟组。矿区断裂构造发育,其中近南北向、北东向断层为主要的控矿、容矿构造,断层相叠加和改造形成的断层破碎带附近是矿化体比较富集区域。矿石类型主要有:赤铁矿化硅化碳酸盐岩、交代似碧玉岩、赤铁矿化硅化花岗闪长岩、硅质岩、角砾岩、灰质砾岩等。矿石结构主要有:自形-半自形粒状结构、它形粒状结构、细晶、隐晶质结构等,矿石构造以浸染状、脉状、条带条纹状构造、疏松土状、角砾状构造为主。围岩蚀变主要为硅化(似碧玉岩化)、碳酸盐化、绢云母化和绿泥石化。蚀变岩多沿断裂带分布,具有多期多阶段的特点。硅化是最重要的蚀变类型,强度大、范围广,与金矿化关系密切。

    本次研究的样品主要采自格尔托金矿的Au1-4、Au2-4、Au2-6、Au3-1矿体,所采样品均为赤铁矿化硅化灰岩,对研究矿石矿物成分具有一定的代表性。样品测试所用仪器设备有矿相显微镜、图像分析仪、X射线衍射分析仪、扫描电镜、电子探针、MLA自动矿物分析仪等。

    对格尔托金矿矿石进行多元素化学分析,包括主要回收元素金及共伴生的有价元素银、铜、铅等。结果表明(表1),该矿石主要成分为硅酸盐矿物和含钙矿物,Ag、Cu、Pb等其他元素含量低,未达金伴生组分的评价指标。因此,矿石可利用元素为金。

    表  1  原矿化学多项分析结果/%
    Table  1.  Multiple chemistry analysis results of raw ore
    Au*Ag*Cu*Pb*Zn*As*SPTFeTiO2
    3.651.4810.18.752.591560.030.0381.460.13
    SiO2Al2O3CaOMgOK2ONa2OMnO总碳LOI
    43.253.8626.490.170.170.0640.0315.8824.2
    *单位为g/t
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    为查明矿石中矿物成分,对样品进行了X射线衍射分析,分析图谱见图1。从图1可知,矿石中脉石矿物含量高,金属矿物含量很低,显示不明显。脉石矿物以方解石、石英为主,方解石含量最多,石英次之,高岭石含量稍低,此外云母、白云石均有显示。结合光片、薄片在显微镜下观察,电子探针、MLA自动矿物分析仪的分析结果,确定了矿石的矿物组成及含量。分析结果表明:矿石中硫化物含量低,主要为黄铁矿、辰砂、雌黄、方铅矿等。主要金属氧化物为赤铁矿和褐铁矿,含有少量钛铁矿和磁铁矿。脉石矿物为方解石和石英,见少量高岭石。

    图  1  原矿X射线衍射分析
    Figure  1.  X-ray diffraction analysis of raw ore

    为考查本研究样品中金的赋存形式,对原矿中的金进行物相分析,分析结果见表2

    表  2  原矿金物相分析结果
    Table  2.  Results of the phase analysis of the original ore gold
    名称连生体金自然金硫化物中金碳酸盐中金氧化铁中金硅酸盐中金合计
    含量/(g·t-1)0.0723.00.270.320.0740.0353.649
    占有率/%1.9780.847.488.692.030.96100.00
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    在磨制的光片中共观察了142粒金,对金颗粒进行能谱分析(图2),结果显示,该样品中只存在金元素,未检测出其他元素,反映出格尔托金矿中金的存在形式为独立自然金,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(图3),根据粒径的大小不同通常将金分为明金(+0.2 mm)、显微金(0.2~0.2 mm)和次显微金(-0.2 μm)三种[11],表明格尔托金矿以细-微粒金为主,属于显-微金范畴。形态多为不规则圆粒状、拉长粒状、板片状、凹凸状,偶见呈八面体晶形较好的自然金颗粒。

    图  2  金矿物能谱分析结果
    Figure  2.  Gold mineral energy spectrum analysis results
    图  3  金颗粒的电子显微镜BSE照片
    (a)石英裂隙中嵌布的细粒金; (b)微细粒自然金在石英孔洞或微裂隙中嵌布; (c)数粒自然金呈单体状态嵌布; (d)自然金呈较粗单体状态; (e)方解石中见细粒包裹金; (f)自然金被石英包裹;Cal-方解石;Q-石英;Hem-赤铁矿
    Figure  3.  Electron microscope BSE photo of gold particles

    对显微镜下所见的金矿物颗粒进行统计,结果表明,矿石中自然金的产出形式可划分为3种。

    (1)裂隙金:主要嵌布在石英裂隙中(图3a)、石英微裂隙或孔洞中(图3b),部分嵌布在石英与方解石接触界面处,金的最大粒径9.61 μm,此类金占87颗,所占比例61.27%,是格尔托金矿中金的主要存在形式之一。

    图  4  铁矿物的显微镜下照片
    (a)赤铁矿呈扇状嵌布在脉石中;(b)赤褐铁矿呈胶状嵌布在方解石脉中;(c)赤铁矿呈细条带状嵌布;(d)铁矿物呈针簇状嵌布
    Figure  4.  Microscope photo of iron minerals

    (2)粒间金:主要嵌布在石英、方解石与赤-褐铁矿粒间(图3c3d),多呈单体状态,不规则粒状,金的最大粒径19.91 μm,此类金占29颗,所占比例20.42%。

    (3)包裹金:以微细粒状态被方解石(图3e)、石英(图3f)包裹,多呈不规则圆粒状,此类金矿物在镜下共发现26颗,所占比例18.31%。且石英中的包裹金数量多于方解石。

    综上,格尔托金矿金的产出以裂隙金为主、粒间金次之、包裹金最少。

    赤铁矿、褐铁矿是矿石中最主要的金属矿物,常伴生嵌布在一起,是最主要载铁矿物。赤-褐铁矿主要呈隐晶质-胶状集合体形式产出,粒径在0.01~0.1 mm。颗粒按含铁量高低,可分为两类,一类为光学显微镜下反射率较高的颗粒,另一类则为光学显微镜下反射率低,看不出铁的分布,但在电子显微镜下,可看到颗粒内明显的铁元素分布。赤-褐铁矿嵌布形式大致有胶状、鲕环状、针状、条带状、草莓状、弥漫状嵌布在脉石矿物中(图4),少量赤-褐铁矿边缘有自然金嵌布。

    方解石是矿石中含量最高的脉石矿物,其在矿石中嵌布形式主要有三种:①与细晶石英不均匀混杂嵌布,粒径在0.02~2 mm(图5a);②局部可见方解石呈粗粒集合体形式,粒径较粗,可达几厘米到几十厘米,颗粒表面干净,多为围岩混入;③方解石呈粗细不等的脉状或断续脉状穿切硅质与碳酸盐镶嵌的脉石(图5b)。

    图  5  方解石与石英的显微镜下照片
    (a)不同期次的方解石在脉石中嵌布粒径不同;(b)方解石细脉穿插矿石;(c)石英与方解石混杂嵌布;(d)被方解石脉状(彩色、黑色)穿插的细晶石英集合体
    Figure  5.  Microscope photo of calcite and quartz

    石英是矿石中主要非金属矿物之一。嵌布形式有隐晶-微晶质、玉髓状、不规则晶粒状三种,主要呈它形微细粒状-隐晶状结构产出,粒度0.01~0.03 mm。隐晶-微晶质石英是早期产物,交代灰岩中方解石;玉髓状石英呈混浊状,常与赤铁矿相伴生,石英和铁矿物是形成赤铁-碧玉岩化的主要物质。在矿石中,石英与后期形成的粗大的方解石较易分清边界(图5c5d),与同期形成的细粒方解石混杂时边界较为模糊,但在电子显微镜下,石英和方解石等脉石矿物边界清晰。经电子探针分析,石英中的金在检测限以下,理论上不含金。

    根据原矿化学多项分析、矿物组成特征、金的赋存状态等分析结果,表明矿石中可回收利用的金以自然金为主,粒度微细,且含有少量碳质。以微细粒嵌布的自然金选冶难度大,回收率低,为获得较佳的选冶工艺,提高金的浸出率,查阅相关文献[12-16],采用全泥氰化浸出、焙烧除碳—氰化浸出、浮选除碳—碳质焙烧—氰化浸出三种工艺流程进行对比实验,结果见表3.

    表  3  选冶方式对比结果
    Table  3.  Comparison results of beneficiation methods
    选冶方式产品名称产率/%品位/(g·t-1)浸出率/%备注
    全泥氰化浸出含金贵液--88.22
    浸渣0.4311.78
    原矿3.65100
    中性油浮选
    除碳-氰化浸出
    含金贵液84.56柴油
    碳质0.7717.63.72
    浸渣99.230.43111.72
    含金贵液79.04煤油
    碳质1.4522.79
    浸渣98.550.44311.96
    焙烧除碳-氰化浸出含金贵液83.2原矿细磨-焙烧
    烧损5.5//
    浸渣94.50.65216.8
    含金贵液88.03原矿焙烧-细磨
    烧损1.59//
    浸渣98.410.44411.97
    中性油浮选除碳-
    碳质焙烧-氰化浸出
    含金贵液67.5煤油
    碳质含金贵液19.72
    烧损0.18//
    碳质浸渣8.580.821.93
    浸渣91.240.43410.85
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    表3的实验结果表明,采用全泥氰化浸出实验,金的浸出率为88.22%;焙烧除碳-氰化浸出实验金浸出率88.03%,两种方法的浸出指标相近,但后者浸出过程中需用中性油进行预处理,不利于金的浸出;浮选除碳—碳质焙烧—氰化浸出实验,该工艺相较于前两种,不仅程序复杂,而且金的浸出率也低于前两种,仅为87.20%。综上,全泥氰化浸出工艺是该矿石的较佳选冶工艺,与前人的研究结果一致[4]

    (1)格尔托金矿主要的金属矿物为赤褐铁矿,非金属矿物为方解石、石英,硫化物含量极低。金的赋存形式主要有裂隙金、粒间金和包裹金。

    (2)格尔托金矿的金是以自然金为主,自然金中Au含量在99%以上,粒径3~20 μm,以细-微粒金为主,颗粒形态多为不规则圆粒状、拉长粒状、板片状、凹凸状等。

    (3)选冶对比实验结果表明:该类以微细粒嵌布的自然金,在其他干扰浸出的元素含量极少的前提下,全泥氰化浸出方案是该类矿石较佳的选冶工艺。

  • 图  1   原矿X射线衍射分析

    Figure  1.   X-ray diffraction analysis of raw ore

    图  2   金矿物能谱分析结果

    Figure  2.   Gold mineral energy spectrum analysis results

    图  3   金颗粒的电子显微镜BSE照片

    (a)石英裂隙中嵌布的细粒金; (b)微细粒自然金在石英孔洞或微裂隙中嵌布; (c)数粒自然金呈单体状态嵌布; (d)自然金呈较粗单体状态; (e)方解石中见细粒包裹金; (f)自然金被石英包裹;Cal-方解石;Q-石英;Hem-赤铁矿

    Figure  3.   Electron microscope BSE photo of gold particles

    图  4   铁矿物的显微镜下照片

    (a)赤铁矿呈扇状嵌布在脉石中;(b)赤褐铁矿呈胶状嵌布在方解石脉中;(c)赤铁矿呈细条带状嵌布;(d)铁矿物呈针簇状嵌布

    Figure  4.   Microscope photo of iron minerals

    图  5   方解石与石英的显微镜下照片

    (a)不同期次的方解石在脉石中嵌布粒径不同;(b)方解石细脉穿插矿石;(c)石英与方解石混杂嵌布;(d)被方解石脉状(彩色、黑色)穿插的细晶石英集合体

    Figure  5.   Microscope photo of calcite and quartz

    表  1   原矿化学多项分析结果/%

    Table  1   Multiple chemistry analysis results of raw ore

    Au*Ag*Cu*Pb*Zn*As*SPTFeTiO2
    3.651.4810.18.752.591560.030.0381.460.13
    SiO2Al2O3CaOMgOK2ONa2OMnO总碳LOI
    43.253.8626.490.170.170.0640.0315.8824.2
    *单位为g/t
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    表  2   原矿金物相分析结果

    Table  2   Results of the phase analysis of the original ore gold

    名称连生体金自然金硫化物中金碳酸盐中金氧化铁中金硅酸盐中金合计
    含量/(g·t-1)0.0723.00.270.320.0740.0353.649
    占有率/%1.9780.847.488.692.030.96100.00
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    表  3   选冶方式对比结果

    Table  3   Comparison results of beneficiation methods

    选冶方式产品名称产率/%品位/(g·t-1)浸出率/%备注
    全泥氰化浸出含金贵液--88.22
    浸渣0.4311.78
    原矿3.65100
    中性油浮选
    除碳-氰化浸出
    含金贵液84.56柴油
    碳质0.7717.63.72
    浸渣99.230.43111.72
    含金贵液79.04煤油
    碳质1.4522.79
    浸渣98.550.44311.96
    焙烧除碳-氰化浸出含金贵液83.2原矿细磨-焙烧
    烧损5.5//
    浸渣94.50.65216.8
    含金贵液88.03原矿焙烧-细磨
    烧损1.59//
    浸渣98.410.44411.97
    中性油浮选除碳-
    碳质焙烧-氰化浸出
    含金贵液67.5煤油
    碳质含金贵液19.72
    烧损0.18//
    碳质浸渣8.580.821.93
    浸渣91.240.43410.85
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-03-08
  • 刊出日期:  2022-08-14

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