新疆某金矿选冶联合工艺研究

杨佐怀，董越，郭俊杰，朱永胜，陆诗超，邢建磊

（中国地质调查局乌鲁木齐自然资源综合调查中心，新疆 乌鲁木齐 830057）

随着金矿资源的大规模开采，易处理金矿资源日益枯竭，难处理金矿成为黄金工业生产的主要矿产资源。新疆某金矿位于西伯利亚板块与准噶尔-哈萨克斯坦板块缝合带的卡拉麦里-达尔布特蛇绿岩带东段。通过勘查工作，在2 号脉圈定1 个矿体，探获推断资源量7584 kg；矿石量2520838 t，平均金品位3.01 g/t。在1 号脉圈定1 个低品位矿体，探获推断资源量1812 kg；矿石量726001 t，平均金品位2.50 g/t。该金矿主要载金矿物为黄铁矿和毒砂，矿样泥化严重，炭含量高达2.47%，属于难处理金矿石，采用常规选冶方法（如重选、浮选、全泥氰化浸出等）难以有效提取矿石中的金元素。鉴于此，本研究拟采用选冶联合工艺对该难处理金矿石进行实验研究[1]。

1 地质概况

区域地层属天山内蒙区的准噶尔盆地分区，出露地层为晚古生代泥盆系和石炭系，岩性主要为碎屑岩、火山碎屑岩及火山岩。区内卡拉麦里成矿亚带构造发育，卡拉麦里深大断裂、清水-苏吉泉大断裂横贯全区。岩浆活动频繁，从超基性到中性、酸性、碱性均有出露。区域金矿床（点）沿卡拉麦里深大断裂和清水-苏吉泉大断裂密集成带状分布，金成矿地质条件优越[2]。

矿床金矿体厚度约十几米至几十米，产于下石炭统上亚组构造变形带内的石英脉内，呈多期多阶段性，主要硫化物可见黄铁矿、毒砂，围岩蚀变为硅化、高岭土化、绿泥石化、绢云母化等。总体上，矿化蚀变具有一定的层控特性，在千枚岩（原岩富含泥、碳质）中矿化一般较强，而在凝灰岩、凝灰岩夹凝灰质砂岩中矿化较弱或无矿化。

矿床位于强应变带边缘，该断裂在本区表现为带内岩石由于构造动力作用发生板岩-千枚岩相变质作用；同时由于热液的强烈活动，石英脉广泛发育，并伴随有褐铁矿化、黄铁矿化和孔雀石化等蚀变现象，形成一规模较大的强片理化破碎蚀变带。

本次研究的金矿脉主要由构造千枚岩、凝灰岩、凝灰岩夹凝灰质砂岩组成，矿化蚀变限定在构造变形带内，蚀变矿化组分较简单，厚度十几米～几十米，与矿体界线不明显，黄铁矿、毒砂均呈现多种形态，反应出富含硫化物热液活动的多期性。矿化与构造变形及蚀变强弱关系均较密切：岩石破碎和蚀变作用不强烈，矿化一般较弱，矿石品位则较低，反之一般矿石品位则较高。

2 矿样及其组成

将采集的800 kg 原生矿样品送至实验室中进行两级鄂式破碎、一级对辊细碎、缩分、混匀和振动筛筛分，-1 mm 筛下部分作为实验矿样和化验分析。

矿样呈灰绿色，主要由灰白色石英、绿泥石、方解石及金属矿物黄铁矿和毒砂等组成。石英为半自形粒状，粒径0.50～3.00 mm，受构造挤压产生裂纹，沿着被压碎的石英间隙有鳞片状绿泥石，片状白云母和鳞片状绢云母，沿着被压碎的石英裂隙有方解石细脉，方解石细脉粒径0.05～0.10 mm（图1）。

图1 含金石英矿脉中不等粒的石英、鳞片状的绢云母（正交偏光，×25）Fig.1 Unequal-grained quartz and scaly sericite in goldbearing quartz veins

金属矿物（黄铁矿和毒砂）呈自形、菱形板条状和他形粒状结构，星点-细脉浸染状分布，黄铁矿交代毒砂，在自形黄铁矿见毒砂残留（图2）。

图2 金属硫化物（黄铁矿和毒砂）呈不均匀浸染状（单偏光，×100）Fig.2 Metal sulfides (pyrite and arsenopyrite) are inhomogeneously disseminated

金矿物主要以显微金（0.2 mm～0.2 µm）和次显微金（＜0.2 µm）的形式存在（图3）。显微金矿物在矿石中形态复杂，分布很不均匀，其分布形式以裂隙金和晶隙金为主，包体金未见。晶隙金分布于粗粒石英、毒砂、黄铁矿晶粒之间，呈微细脉状、棱角状、树枝状、长条状、港湾状分布，其形状受脉石矿物及矿石矿物裂隙限制。裂隙金主要分布于粗粒黄铁矿、石英、毒砂晶隙之间，多呈不规则状。次显微金矿物在黄铁矿、毒砂、石英及一些蚀变矿物中均有分布。

图3 矿石中金矿物形态Fig.3 Gold mineral forms in the ore

矿石多元素分析结果见表1，矿物含量及各粒径组成见表2。*单位为g/t。

表1 原矿多元素分析/%Table 1 Multi-element analysis of raw ore

表2 矿物含量及各粒径组成Table 2 Mineral content and composition of each particle size

3 实验部分

浮选小试采用吉林探矿设备厂XFD 3 L、1.5 L和0.75 L 挂槽浮选机。丁基黄药、丁铵黑药和2#油来自湖南明珠选矿药剂有限公司。

3.1 浮选实验

3.1.1 开路探索

开路探索实验（图4）考察了多个浮选工艺参数，包括磨矿细度和碳酸钠、硫酸铜、硅酸钠及捕收剂的用量等实验指标（表3）。

表3 开路探索实验指标汇总Table 3 Summary of open circuit exploration test indicators

图4 开路实验流程Fig.4 Open circuit test process

通过上述实验可以看出，磨矿细度选定-0.074 mm 62%和纯碱、硫酸铜及水玻璃用量分别为1000 g/t、100 g/t 和1000 g/t 较为适宜。丁黄和丁铵黑药在粗选I 的用量为80 g/t 和40 g/t，在粗选II 中的用量为40 g/t 和20 g/t。这些优化后的粗选指标应用在带扫选和精选的闭路实验后，整体的药剂制度能满足金富集的需求。

3.1.2 闭路实验

经过一系列开路探索小试后确定其磨矿细度、抑制剂、活化剂、捕收剂、起泡剂用量后，进行了闭路实验（图5），闭路实验采取两粗一精一扫。通过两粗一扫一精，金精矿的品位可以接近40 g/t，回收率大于85%。整体的浮选指标能满足金矿开发的要求。闭路实验加权平均指标见表4，浮选精矿多元素分析结果见表5。

表4 闭路加权平均指标Table 4 Closed-circuit weighted average index

表5 浮选精矿多元素分析结果/%Table 5 Multi-element analysis results of flotation concentrate

图5 闭路实验流程Fig.5 Test flow of closed-circuit

3.2 预焙烧-浸出实验

对于某些难处理金矿，用常规的方法很难将其中的金提取富集，在提金前对其进行预处理是提高此类矿石中金提取率的前提[3]。采用焙烧法是处理此类难处理金精矿的方法之一[4-5]。通过焙烧，可使大部分碳和其他易挥发且会影响浸出的金属等在焙烧中随烟气去除，便于冶金浸取。

对金精矿采用马弗炉进行两段焙烧实验：第一段焙烧温度550℃，时间90 min；第二段焙烧温度650℃，时间90 min，指标见表6。

表6 浮选精矿焙砂多元素分析结果Table 6 Multi-element analysis results of flotation concentrate calcine

由表6 可以看出，焙烧效果比较明显。焙烧过程金属平衡表见表7。

表7 焙烧过程金属平衡系数计算Table 7 Calculation of metal balance coefficient during roasting

3.2.1 不同矿浆浓度浸出实验

对不同矿浆浓度进行浸出实验研究，实验条件为800 mg/L 氰化钠，石灰为8 kg/t 焙砂，pH 值为9～10，浸出时间为24 h，结果见表8。

表8 结果表明，33.33% 的矿浆浓度较为适宜。这是因为由于泥化现象严重，矿浆浓度不宜过高。

表8 不同矿浆浓度浸出实验指标Table 8 Leaching test indexes of different pulp concentrations

3.2.2 浸出时间实验

对不同浸出时间进行了实验研究，实验条件为800 mg/L 氰化钠，石灰为8 kg/t 焙砂，pH 值为9-10，矿浆浓度为33.33%，结果见表9。

由表9 可以看出，随着浸出时间的延长，浸出率不再增加，浸出时间以24 小时为较佳条件。

表9 不同矿浆浓度浸出实验指标Table 9 Leaching test indexes of different pulp concentrations

3.3 选冶联合工艺总指标

通过选冶联合工艺后金的总回收率为73.40%。

金总回收率（%）=浮选回收率×浸出率×焙烧损失的金属平衡系数=86.75%×86.13%×98.24%=73.40%。

4 结 论

（1）新疆某金矿浮选实验通过两粗一精一扫可以取得较好的回收率（86.75%）和品位接近40 g/t 的金精矿。

（2）浮选精矿经过焙烧后，碳质和易挥发金属含量减少，冶金浸出率达到了86.13%。

（3）经过选冶联合工艺处理该矿石，金综合回收率为73.40%，为后续开发该类型金矿提供了良好的数据支撑和技术指导。