礦物解離分析儀在泥堡金尾礦金賦存狀態(tài)分析中的應(yīng)用

楊建文， 肖 駿， 陳代雄， 董艷紅

(湖南有色金屬研究院，復(fù)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(xué)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(chǔ)[1]。當(dāng)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(lián)合工藝[2]，其中重選工藝根據(jù)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(jù)自然金礦物及載金礦物(金原子以類質(zhì)同象態(tài)或包裹態(tài)進(jìn)入載體礦物晶格)具有的天然疏水性進(jìn)行浮選回收[4-5]，所以，經(jīng)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(xì)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(xué)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(xiàn)代圖像分析技術(shù)自動掃描及快速獲取工藝礦物學(xué)參數(shù)的自動礦物解離分析儀(mineral liberation analyzer,MLA)進(jìn)行含金尾礦的工藝礦物學(xué)分析具有明顯的優(yōu)勢。該系統(tǒng)已廣泛應(yīng)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(shù)，具有測量參數(shù)準(zhǔn)確可靠、處理數(shù)據(jù)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(jìn)行金銀賦存狀態(tài)研究，研究發(fā)現(xiàn)尾礦中的金多為極微細(xì)的包裹金，為選礦廠開展再磨作業(yè)改造提供了依據(jù)。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(dǎo)。

1 試驗部分

1.1 樣品

貴州泥堡金礦位于遵義境內(nèi)，現(xiàn)有一條日處理量500 t/d的金浮選生產(chǎn)系統(tǒng)，實驗用樣品取自選礦廠生產(chǎn)系統(tǒng)，取樣點為金掃選尾礦礦箱，取樣方式為自動取樣機(jī)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(jīng)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(xué)元素分析方法主要為絡(luò)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(xué)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(jìn)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(xué)參數(shù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 尾礦的化學(xué)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(xué)滴定、原子吸收、火法等方法對泥堡金尾礦樣品進(jìn)行了化學(xué)多元素分析，得到該金尾礦的化學(xué)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(zhì)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(xué)多元素分析結(jié)果

經(jīng)過MLA礦物分析儀對礦物進(jìn)行掃描、識別、元素采集和分析后，對不同的礦物顆粒進(jìn)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(jìn)行金物相分析，分析結(jié)果如表3所示，同時結(jié)合運用掃描電鏡和MLA系統(tǒng)掃描砂光片中，未發(fā)現(xiàn)有獨立的金礦物或含金礦物，對金屬礦物進(jìn)行礦物表面掃描和MLA分析時，發(fā)現(xiàn)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(shù)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(jié)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(kuò)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(shù)都是以共生或者包裹的形式存在的，該尾礦中絕大多數(shù)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(jié)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(jìn)行水析篩析得到黃鐵礦單礦物的粒度分析，篩析結(jié)果如表4所示，由表4可看出：殘留黃鐵礦的粒徑多數(shù)分布在13.5～4.7 μm之間，屬于微細(xì)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(jìn)行MLA檢測中，發(fā)現(xiàn)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(jīng)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(xì)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(jié)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(jié)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(xì)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(shù)屬于共生或包裹關(guān)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(jié)果表明：77.03%的赤鐵礦晶粒小于45 μm，屬于微細(xì)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(chǎn)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(guān)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(chǎn)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(jié)合以上研究結(jié)果可看出，泥堡金尾礦礦物學(xué)特征及尾礦中金的賦存狀態(tài)主要特點為：①經(jīng)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(yù)分選設(shè)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(jīng)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(xì)，同時均存在這被脈石礦物細(xì)粒包裹的現(xiàn)象，如采用浮選工藝對泥堡金尾礦含金硫化物進(jìn)行浮選回收，必須通過超細(xì)磨作業(yè)才能實現(xiàn)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(yù)測，浮選對泥堡金尾礦的回收效果極差；③由MLA分析結(jié)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(zhì)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(jìn)行處理。

4 結(jié)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(xiàn)場生產(chǎn)產(chǎn)出的含金尾礦進(jìn)行工藝礦物學(xué)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(guān)系以及金在不同礦物中的賦存狀態(tài)，得到以下結(jié)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(xì)，單體解離度低，多被其他脈石礦物包裹等共性。

(2)經(jīng)MLA分析及物相分析等手段查明，該金尾礦中的金多以類質(zhì)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(jīng)赤鐵礦之中，分布率達(dá)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(jìn)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(biāo)，建議使用非氰化浸出工藝處理。