白云鄂博特殊矿采选冶工艺攻关与技术进步

一、金矿浸出工艺方法

金矿在经历破碎筛分和磨矿分级作业之后，可以选择多种方法进行选别，主要可采用浮选、磁选、重选等工艺或湿法冶炼等方法。无论采用哪种方法，目的都是一致的，都是为了将所得精矿与脉石矿物分离，而这一过程多会选择浸出工艺，根据浸出剂的不同，我们可以将浸出方法分为以下三种：

(1)硫酸浸出法，用以处理二氧化硅含量很高的酸性氧化矿石;

(2)氨浸出法，用以处理含多量碱性矿物的氧化矿石或自然铜贫矿;

(3)细菌浸出法，用以处理低品位硫化矿石。

金矿CIL炭浸工艺项目

二、浸出选金原理

金是一种物理化学性质稳定的元素，在自然界中也常以单质的形式存在，除了王水外，它几乎不与其他酸发生反应。KCN是工业中常用的氰化浸出原料，在对氰化浸出选金矿研究中曾产生过三个理论：埃尔斯纳的氧论、波特兰德的过氧化氢论、布恩斯特的腐蚀论。

埃尔斯纳的氧论：

4Au + 8KCN + O2 + 2H2O = 4KAu(CN)2 + 4KOH

这个理论认为金在水中与KCN、溶解氧、水发生反应，最终以络合物KAu(CN)2的形式溶入溶液中。

波特兰德的过氧化氢论：

2Au + 4KCN+ O2+2H2O = 2KAu(CN)2+2KOH+H2O2

2Au + 4KCN+H2O2= 2KAu(CN)2+2KOH

该理论认为金在氰化物中溶解分两步进行，只是在反应中间有个产生H2O2的过程，但总反应式与埃氏方程一致。

金矿CIL炭浸工艺项目

布恩斯特的腐蚀论：

该理论认为金浸出过程为一电化学腐蚀过程，矿物中金矿颗粒内部存在电位不平衡，有电子流动，从而在金矿表面形成带正电的阳极区与带负电的阴极区。氰化浸出是阳极的金失去电子成为Au+吸引溶液中的异号CN-并与之结合形成Au(CN)2-络合离子，而溶解氧在阴极得到电子并与水反应生成H2O2，H2O2再反应生成OH-。

以上为您介绍了金矿浸出工艺的三种方法，以及浸出选金的原理，由于氰化物含有剧毒，一旦泄露对环境的污染将是灾难性的，所以选矿业各方人士都在呼吁，尽量选择污染较小的方法代替氰化浸出法，例如鑫海的CIL炭浸法工艺。该工艺适用于品位高的大型金矿选矿和伴生银铜含量较多的金矿。相比于炭浆法和传统方法，利用此法可以得到显著的经济效益提升。

金矿CIL炭浸工艺项目

CIL (Carbon In Leach)浸出工艺，即炭浸法提金，是一种向矿浆中加入活性炭并同时进行浸出和吸附金的工艺流程，其简化CIP(Carbon In Pulp)炭浆法工艺中氰化浸出矿浆和活性炭吸附这两步为一步，在减少损耗的同时降低管理成本。同传统的CCD工艺相比，更是节省了66%的投资成本，是现代化金矿选矿首选的工艺流程。

摘要：在1∶50000白云鄂博幅矿产地质专题过程中，详细调查了超大型白云鄂博稀土-铌-铁矿床赋矿岩石（H8白云岩）岩相组成特征和空间分布规律，精细研究了H8白云岩和火成碳酸岩脉中磷灰石的矿物学和微区地球化学特征及其形成机制，讨论了成矿流体对稀土富集的控制作用。结果表明，白云鄂博稀土矿床是两阶段成矿作用的产物。

1.项目概况

“内蒙古浩尧尔忽洞-赛乌素整装勘查区关键问题调查与矿产地质专题填图试点”子项目，归属于“重要矿种关键问题调查与矿产地质专题填图试点”项目。2017年度子项目任务是以白云鄂博稀土-铌-铁成矿作用为突破口，查明H8白云岩、火成碳酸岩的空间展布规律及成因，建立成矿模式，提出白云鄂博矿床关键控矿因素，确定显性填图标志，开展矿产地质专题填图试点。解决稀土成矿的关键地质问题，为沉积-变质（热液）成矿作用专题填图提供范例，并总结专题矿调填图方法。

2.成果简介

（1）显微岩相学研究表明，H8白云岩和火成碳酸岩中磷灰石存在明显差异，前者遭受了强烈流体改造作用，而后者未受到流体蚀变影响，表明H8白云岩和火成碳酸岩脉并不是同期地质作用的产物。

H 8白云岩是稀土、铁等元素的主要赋矿岩石。空间上呈厚大透镜体，不连续的分布在白云鄂博群尖山组和比鲁特组之间。根据岩相又可分为粗粒（块状）白云岩、细粒（块状）白云岩和条带状白云岩。典型的火成碳酸岩呈岩脉状侵入到白云鄂博群地层中（图1）。背散射图相显示H 8白云岩中的原生磷灰石内含大量微粒孔隙和独居石包体（图2-a、b），部分磷灰石边缘有氟碳铈矿颗粒（图2-c）。同时磷灰石又被钠长石与石英交代。而火成碳酸岩脉中的磷灰石自形程度相对较高，且矿物中未见包体（图2-d）。这些特征表明，H8白云岩遭受了强烈流体交代作用，而火成碳酸岩脉未受到流体的影响。

图1 赋矿白云岩和火成碳酸岩标本及显微照片

a、b—赋矿白云岩；c、d—火成碳酸岩

图2 赋矿白云岩中单颗粒磷灰石背散射图像

a—独居石沿裂隙分布；b—独居石矿物晶体内部浸染分布；c—磷灰石边缘生长的氟碳铈矿；d—火成碳酸岩中磷灰石；照片中白点—独居石颗粒

（2）矿物微区地球化学研究发现，H8白云岩遭受了富钠的碱性流体交代作用，导致磷灰石中的稀土“溶解-再沉淀”，可能是稀土富集的关键机制。

电子探针、原位微量元素分析表明，H8白云岩和火成碳酸岩磷灰石均不含SiO2，P2O5含量稳定，CaO含量变化很大，稀土元素总量与Na2O的含量呈正比，表明稀土元素通过Na++（REE+Y)3+ = 2Ca2+ 机制进出磷灰石晶格。H8白云岩轻稀土La-Sr-Pr-Nd相对火成碳酸岩明显亏损。通过分析认为，H8白云岩中磷灰石经历了两期流体活动，第一期以交代磷灰石的钠长石和石英为代表的碱性流体活动，与矿床广泛的碱交代现象一致，可能代表了矿床形成初期的流体活动，造成了稀土元素在白云岩（磷灰石）中的初步富集；第二期为导致磷灰石轻稀土流失、独居石包体形成的流体，该期流体具较低的LREE、Na、Si活动性，同时含F和CO2流体交代作用形成了具有工业价值的独居石、氟碳铈矿等稀土矿物，对于白云鄂博矿床形成具有更加重要的意义。

（3）综合分析认为，白云鄂博巨量稀土是早期白云岩成岩的初始富集，晚期强烈流体交代两期地质作用的结果。

与火成碳酸岩中的磷灰石相比，H 8白云岩中的磷灰石经历了长期的、大规模的流体作用， 使得其中的稀土元素淋滤出来， 部分进入流体， 在矿物边界或裂隙形成独居石及氟碳铈矿，部分直接在磷灰石矿物内部形成独居石等微粒矿物包体。

该期次流体活动主要活化富集早期稀土元素形成了重要的稀土矿物。结合前人成矿年代学和流体地球化学等资料， 推测白云鄂博矿床成因为：早期火成碳酸岩或碱性岩带来巨量稀土物质， 后期强烈富氟低稀土的流体活化改造，使得局部稀土更为富集， 形成了经济价值的稀土矿床。白云鄂博广泛发育的钠交代作用导致了区域稀土的初步富集，与1 3亿年左右的碳酸岩岩浆侵入事件密切相关。晚期的流体活化交代作用形成了独居石等稀土矿物， 对应加里东期（400～500Ma）古亚洲洋闭合俯冲事件。

3.成果意义

白云鄂博矿床研究经历了半个多世纪，对于矿床成因依旧存在较大争议。争论焦点之一是稀土矿化为单期次还是多期次？本次研究工作，从理论和微观层面上确定了稀土元素富集的两期主要流体事件，为划分主要成矿地质体和确定填图单元提供理论基础。同时，为重新认识白云鄂博成因提供了新的视野。

（中国地质科学院矿产资源研究所 李以科 胡乐供稿）

来源:《中国地质调查成果快讯》,致谢！

编辑：矿语君，责编：谢涛。

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