云南大理某含金多金屬氧化礦石工藝礦物學(xué)及分選試驗(yàn)研究

祁 磊，高文元，殷燕林，楊嘯清，莊世明，和少龍，崔毅琦

(1.昆明理工大學(xué)國土資源工程學(xué)院； 2.鶴慶北衙礦業(yè)有限公司)

中國金銀礦產(chǎn)資源較多，總體可以分為兩大類：獨(dú)立金銀礦和共伴生金銀礦。其中，共伴生金銀礦往往因?yàn)榈V石組成復(fù)雜、嵌布粒度細(xì)及礦石中其他金屬對氰化浸出有干擾等問題，導(dǎo)致選冶指標(biāo)不理想，因此對共伴生金銀礦進(jìn)行深入研究，對合理開發(fā)利用復(fù)雜貴金屬資源具有重要的實(shí)際意義[1-7]。

云南大理地區(qū)多金屬礦中有經(jīng)濟(jì)價值的金屬主要為金、銀、鐵，礦石中的金、銀礦物賦存形態(tài)復(fù)雜，鐵也以多種礦物形式存在，采用單一選別方法難以有效回收各種有價金屬。本文擬通過工藝礦物學(xué)研究掌握其有價金屬的嵌布特征，并根據(jù)工藝礦物學(xué)研究結(jié)果，采用強(qiáng)、弱磁選聯(lián)合的方法，綜合回收礦石中的金、銀、鐵等元素，實(shí)現(xiàn)有價金屬的高效回收，為后續(xù)金屬提取提供更優(yōu)質(zhì)的原料[8-14]。

1 礦石性質(zhì)

1.1 化學(xué)多元素分析

云南大理某含金多金屬氧化礦石主要元素分析結(jié)果見表1。

表1 礦石主要元素分析結(jié)果

由表1可知：礦石中主要有價金屬元素是金、銀、鐵，其品位分別為1.99 g/t、47.60 g/t、32.98 %，同時含有少量的錳和銅，品位分別為2.63 %和0.34 %。該礦石中金、銀具有較高的經(jīng)濟(jì)價值，是主要回收對象。

1.2 礦物組成

經(jīng)顯微鏡和MLA檢測發(fā)現(xiàn)，礦石中金主要以含銀自然金、銀金礦形式存在，銀主要以螺狀硫銀礦、氯角銀礦、脆銀礦、自然銀和碲銀礦等形式存在。含鐵礦物是該礦石中的主體礦物，主要為鐵礦物的氧化蝕變系列礦物，包括磁鐵礦-磁赤鐵礦(7.51 %)、褐鐵礦(52.29 %)，部分褐鐵礦與鉛硬錳礦-硬錳礦(4.53 %)伴生。礦石中還含有少量銅礦物、鉛礦物及黃鐵礦。脈石礦物以石英、長石、白云石、方解石、菱鐵礦為主，其次為黏土類礦物，如高嶺土、綠泥石、絹云母等。

1.3 金銀礦物嵌布狀態(tài)

為了進(jìn)一步研究金、銀在礦石中的賦存狀態(tài)，通過掃描電鏡觀察金、銀礦物與其他礦物的結(jié)合狀態(tài)[15-17]。

1.3.1 磁鐵礦、磁赤鐵礦中的金、銀

通過掃描電鏡觀察磁鐵礦和磁赤鐵礦中金、銀礦物嵌布狀態(tài)，結(jié)果見圖1。由圖1-a可知：褐鐵礦中包裹有磁赤鐵礦，其中可見星點(diǎn)狀微細(xì)和超微細(xì)粒金，粒度為0.5～3 μm。由圖1-b可知：磁鐵礦中包含孔雀石，孔雀石中散布微細(xì)和超微細(xì)粒螺狀硫銀礦，其粒度為0.1～2 μm。

礦石中磁鐵礦和磁赤鐵礦是金、銀的載體礦物，可見微細(xì)和超微細(xì)粒金包裹體和螺狀硫銀礦包裹體。

圖1 磁鐵礦和磁赤鐵礦中金、銀礦物嵌布狀態(tài)

磁赤鐵礦與磁鐵礦磁性相近，可采用磁選工藝選出混合精礦再進(jìn)行金、銀提取。但是，這2種礦物結(jié)構(gòu)致密，采用常規(guī)的磨礦細(xì)度，其中的金、銀礦物難以高效解離；若使用化學(xué)選礦法回收金、銀，需對磁鐵礦和磁赤鐵礦進(jìn)行細(xì)磨或超細(xì)磨，將金、銀礦物充分暴露，以利于后續(xù)浸出。

1.3.2 褐鐵礦中的金、銀

通過掃描電鏡觀察褐鐵礦中金、銀礦物嵌布狀態(tài)，結(jié)果見圖2。由圖2-a可知：顯微金附生于褐鐵礦洞壁，金粒集合體粒度3 μm，同時可見金粒結(jié)晶收縮形成的空隙。由圖2-b可知：顯微粒狀金粒充填于褐鐵礦孔洞中，金粒粒度10 μm，可見金粒結(jié)晶收縮形成的空隙。由圖2-c可知：螺狀硫銀礦析出于褐鐵礦溶蝕孔洞中，粒度0.1～5 μm。由圖2-d可知：螺狀硫銀礦呈凝膠狀附生于褐鐵礦孔洞中，可見螺狀硫銀礦與褐鐵礦之間的空隙。

圖2 褐鐵礦中金、銀礦物嵌布狀態(tài)

褐鐵礦為該礦石中主要礦物，掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，褐鐵礦大多呈蜂巢狀、多孔狀，在褐鐵礦溶蝕孔洞中可見金粒附生于洞壁上或充填于褐鐵礦孔洞中，同時可見螺狀硫銀礦附生于褐鐵礦溶蝕孔洞中。褐鐵礦溶蝕孔洞極發(fā)育，金粒和螺狀硫銀礦結(jié)晶后邊緣形成或大或小至極微細(xì)收縮空隙，這些大大小小的溶蝕孔及空隙可為后續(xù)浸出金、銀提供過液通道。

1.3.3 鉛硬錳礦-硬錳礦中的金、銀顯微鏡和掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，與褐鐵礦多孔狀結(jié)構(gòu)不同，硬錳礦(包括鉛硬錳礦)較致密，溶蝕孔洞不發(fā)育，并極少見包裹的金、銀礦物。為了研究金、銀礦物與硬錳礦的結(jié)合狀態(tài)，采用電子探針面掃描進(jìn)行分析，結(jié)果見圖3。由圖3可知：致密狀硬錳礦中均有低含量的銀富集(顯示紅、黃色)，且硬錳礦微裂縫中有較高含量的銀富集(顯示白色)。

圖3 硬錳礦電子探針面掃描

1.3.4 非磁性礦物中的金、銀

該礦石中非磁性礦物主要為石英、以白云石為主的碳酸鹽礦物和以埃洛石為主的黏土礦物。單礦物元素分析表明，石英、碳酸鹽礦物中含Au 0.19 g/t、Ag 6.05 g/t，黏土(含鐵錳)中含Au 1.25 g/t、Ag 19.06 g/t。掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，金主要以銀金礦形式存在于含鐵錳的黏土中，銀主要以螺狀硫銀礦形式充填于石英與黏土之間的縫隙中、石英縫隙中的鐵錳礦物中(見圖4-a、b)，或以微細(xì)膠粒狀螺狀硫銀礦包含于黏土中(見圖4-c、d)。

圖4 非磁性礦物中金、銀礦物嵌布狀態(tài)

根據(jù)工藝礦物學(xué)研究：礦石中的金、銀嵌布于磁(赤)鐵礦、褐鐵礦、(鉛)硬錳礦和脈石礦物中，約87 % 的金以含銀自然金和銀金礦獨(dú)立礦物的形式嵌布于褐鐵礦中，少量以載體金的形式嵌布于磁鐵礦-磁赤鐵礦中；約90 %的銀嵌布于硬錳礦和褐鐵礦中。由于磁鐵礦中的金、銀嵌布粒度極細(xì)，如后續(xù)浸出需對礦石進(jìn)行細(xì)磨或超細(xì)磨才能將金、銀礦物顆粒暴露；褐鐵礦中的金、銀充填于溶蝕孔洞中，這些孔洞可以為浸出液提供通道，無需細(xì)磨即可實(shí)現(xiàn)金、銀的濕法提?。汇y礦物與硬錳礦緊密共生，但極少見包裹現(xiàn)象，浸出前也不必進(jìn)行細(xì)磨；脈石礦物中的金、銀充填于黏土或石英的縫隙中，縫隙的存在有利于浸出液與金、銀礦物的作用。

由于分布于不同礦物中的金、銀礦物工藝礦物學(xué)性質(zhì)差異較大，如采用全泥氰化工藝直接處理，包裹于磁鐵礦中的金難以回收。為了釋放磁鐵礦中的金、銀礦物需將礦石全部細(xì)磨，一方面會消耗大量的電能和鋼球，另一方面又會導(dǎo)致礦漿泥化，影響浸出效果，造成固液分離困難。因此，預(yù)先分離礦石中的磁鐵礦、褐鐵礦和脈石礦物，有利于金、銀的高效提取。

2 磁選分選試驗(yàn)

工藝礦物學(xué)研究結(jié)果表明，該礦石中磁(赤)鐵礦、褐鐵礦(與硬錳礦/鉛硬錳礦共生)和部分脈石礦物是金、銀的主要載體礦物，3類礦物具有不同的工藝礦物特性和嵌布特征。由于三者具有明顯的磁性差異，因此可對原礦進(jìn)行磁選分選，將金、銀分別富集于磁(赤)鐵礦、褐鐵礦和脈石礦物中，再根據(jù)各自的工藝礦物學(xué)特征，采取更具針對性的分選工藝對各產(chǎn)品進(jìn)行進(jìn)一步提取。本文研究了磁選工藝參數(shù)對金、銀、鐵礦物分選的影響。

2.1 弱磁粗選試驗(yàn)

磁鐵礦是該礦石中的重要鐵礦物，同時也是金、銀的載體礦物，但含量較低。大部分磁鐵礦被磁赤鐵礦、褐鐵礦不同程度交代，對于鐵的回收十分不利。因此，首先進(jìn)行了弱磁粗選試驗(yàn)研究，磁選強(qiáng)度分別為0.15 T、0.22 T。試驗(yàn)流程見圖5，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

圖5 弱磁粗選試驗(yàn)流程

表2 弱磁粗選試驗(yàn)結(jié)果

由表2可知：隨著磨礦細(xì)度的增加，磁鐵精礦的產(chǎn)率維持在8 %左右，無論磨礦細(xì)度如何變化，磁鐵精礦鐵品位均大于 60 %，為合格磁鐵精礦，因此磨礦細(xì)度選擇-0.074 mm占70 %。磁場強(qiáng)度的增加并未使磁鐵精礦的產(chǎn)率和鐵品位明顯增加，這主要是因?yàn)榇盆F礦占比偏低。為進(jìn)一步提高磁鐵精礦的回收率，對弱磁尾礦進(jìn)行掃選。

2.2 弱磁掃選試驗(yàn)

為考察弱磁粗選尾礦中是否還存在剩余的磁鐵礦，進(jìn)行了增加磁場強(qiáng)度的掃選試驗(yàn)。試驗(yàn)流程見圖6，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

圖6 弱磁掃選試驗(yàn)流程

表3 弱磁掃選試驗(yàn)結(jié)果

由表3可知：在磨礦細(xì)度-0.074 mm占70 %的條件下，增加掃選作業(yè)，掃磁產(chǎn)品產(chǎn)率在1 %以下，進(jìn)一步增加掃選磁場強(qiáng)度至0.45 T，掃磁產(chǎn)品的產(chǎn)率仍較小，且品位僅為50 %左右。因此，綜合考慮磁鐵精礦鐵品位和鐵回收率，在全流程試驗(yàn)中不對弱磁尾礦進(jìn)行掃選。

2.3 強(qiáng)磁粗選試驗(yàn)

選擇最佳磨礦細(xì)度為-0.074 mm占70 %，弱磁粗選磁場強(qiáng)度為0.15 T，對弱磁尾礦進(jìn)行強(qiáng)磁粗選試驗(yàn)，以分選礦石中的褐鐵礦。試驗(yàn)流程見圖7，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

圖7 強(qiáng)磁粗選試驗(yàn)流程

表4 強(qiáng)磁粗選試驗(yàn)結(jié)果

由表4可知：強(qiáng)磁作業(yè)可以有效回收礦石中的褐鐵礦，通過強(qiáng)磁粗選獲得了作業(yè)產(chǎn)率55.24 %、鐵品位42.46 %、鐵作業(yè)回收率79.29 %的強(qiáng)磁產(chǎn)品(褐鐵精礦)。

2.4 磁選分類全流程試驗(yàn)

在上述各條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行開路試驗(yàn)，并進(jìn)行了主要元素及走向查定。試驗(yàn)流程見圖8，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

圖8 磁選分類全流程試驗(yàn)流程

表5 磁選分類全流程試驗(yàn)結(jié)果

由表5可知：通過磁選可以獲得產(chǎn)率8.40 %、鐵品位61.67 %、鐵回收率16.05 %的磁鐵精礦,以及鐵品位42.46 %、鐵回收率66.56 %的強(qiáng)磁產(chǎn)品(褐鐵精礦)。通過弱磁和強(qiáng)磁聯(lián)合作業(yè)，含鐵礦物分選為弱磁產(chǎn)品(磁鐵精礦)、強(qiáng)磁產(chǎn)品(褐鐵精礦)和非磁產(chǎn)品(白云石、綠泥石等)(見表6、表7)，3種產(chǎn)品中均含有金、銀礦物。由于金、銀礦物的工藝礦物學(xué)性質(zhì)差異較大，可分別采用具有針對性的工藝進(jìn)行回收。

表6 磁選分類全流程試驗(yàn)金、銀技術(shù)指標(biāo)

表7 磁選分類全流程試驗(yàn)銅、錳技術(shù)指標(biāo)

由表6、表7可知：金、銀、銅、錳幾種元素均向強(qiáng)磁產(chǎn)品中富集，金、銀的回收率分別達(dá)到60.50 %、65.84 %，因此對強(qiáng)磁產(chǎn)品中金、銀的處理是提高金、銀總體浸出率的關(guān)鍵。通過礦石粗磨、先弱磁選后強(qiáng)磁選的工藝流程，既保證了鐵的回收，又使得金、銀得到了最大限度的富集，從而為后續(xù)處理采取更具針對性的工藝奠定基礎(chǔ)。

3 結(jié) 論

1)云南大理某含金多金屬氧化礦石中主要有價金屬元素為金、銀和鐵，品位分別為1.99 g/t、47.60 g/t和32.98 %。礦石中含鐵礦物為磁鐵礦-磁赤鐵礦(7.51 %)、褐鐵礦(52.29 %)、部分褐鐵礦與硬錳礦-鉛硬錳礦(4.53 %)伴生。約87 %的金與銀共生并賦存在褐鐵礦中，少量嵌布于磁(赤)鐵礦中；約90 %的銀賦存在褐鐵礦與硬錳礦中。

2)采用先弱磁選后強(qiáng)磁選的工藝流程，可有效富集礦石中的有價金屬元素，弱磁粗選可獲得鐵品位61.67 %、鐵回收率16.05 %的磁鐵精礦；強(qiáng)磁粗選可獲得鐵品位42.46 %、鐵回收率66.56 %的強(qiáng)磁產(chǎn)品(褐鐵精礦)，金、銀回收率分別達(dá)到了60.50 %和65.84 %。金、銀、鐵的富集，為后續(xù)進(jìn)一步提取金屬創(chuàng)造了有利條件。