贊比亞某銅礦石工藝礦物學研究

孔令采 李正要(.新興發展集團有限公司，北京 0000； .北京科技大學土木與環境工程學院，北京 00083)

贊比亞某銅礦石工藝礦物學研究

孔令采1李正要2(1.新興發展集團有限公司，北京 100020； 2.北京科技大學土木與環境工程學院，北京 100083)

贊比亞某銅礦石屬結合相占比較高的氧化礦石，銅品位為2.10%，伴生有價元素鐵、金、銀、鈷品位分別為24.20%、0.20 g/t、7.60 g/t、0.05%。為確定該礦石的合理選礦工藝流程，對礦石進行了工藝礦物學研究。結果表明：①該礦石的礦物組成較復雜，主要有用礦物有赤褐鐵礦、磁鐵礦、磷銅鐵礦、綠磷鐵銅礦、假孔雀石等。②礦石的構造主要有多孔狀、團塊狀、浸染團粒狀、條紋條帶狀、圈層狀、變膠狀、晶洞狀、細脈狀構造；礦石的結構主要有他形粒狀結構，隱晶質結構，束狀、梳狀、柱狀結構，交代結構。③磷銅鐵礦、綠磷鐵銅礦、假孔雀石中的銅分別占總銅的41.03%、40.27%、15.35%，磷銅鐵礦、綠磷鐵銅礦均為隱晶質集合體，粒度較細，集合體粒度一般均為0.01～0.5 mm，假孔雀石粒度一般為0.01～0.4 mm，少量可達0.8 mm；赤褐鐵礦粒度一般為0.01～0.5 mm，少量達4 mm；磁鐵礦粒度較大，一般為0.1～0.2 mm。因此，該銅礦石屬難選多金屬氧化礦石。

銅礦石 磷銅鐵礦 綠磷鐵銅礦 假孔雀石 赤褐鐵礦 磁鐵礦 工藝礦物學

20世紀90年代中后期以來，我國礦產資源需求量始終保持著兩位數的增長速度，當前是名副其實的礦產資源第一加工大國。隨著一段時間的超常規開采，我國礦產資源保有儲量呈快速下降趨勢。為了滿足國民經濟建設的需要，各礦產資源開發企業開始將眼光投向海外市場，積極參與礦產資源領域的國際合作[1]。

贊比亞地處非洲中部，是一個政局穩定、銅礦資源豐富、礦業開采歷史悠久、投資環境較為理想的國家[7]。贊比亞某銅礦是我國在該國的重要投資項目，該銅礦資源儲量大、銅品位較高、伴生元素鈷金鐵等元素綜合回收價值大，高效開發利用該銅礦資源具有重要的經濟和社會意義。

由于礦石的工藝礦物學特征是制定選礦試驗方案的重要依據[2-6]，為了制定科學合理的選礦試驗方案，對該礦石進行工藝礦物學研究。

1 礦石的礦物組成和成分分析

1.1 礦石的礦物組成

礦石的主要礦物組成見表1。

表1 原礦礦物成分及含量
Table 1 Composition and content of minerals in raw ore %

礦 物含量礦 物含量礦 物含量褐鐵礦11.00綠磷鐵銅礦2.65石 英20.00赤鐵礦7.00假孔雀石1.00絹云母14.70磁鐵礦2.50輝銅礦0.08綠泥石14.20紅磷鐵礦2.80黃銅礦0.07鉀長石9.20黃鐵礦1.50斑銅礦0.06斜長石6.00磷銅鐵礦2.70藍輝銅礦0.01磷灰石4.50

從表1可以看出，礦石礦物組成較復雜，金屬礦物主要有褐鐵礦、赤鐵礦、磁鐵礦、磷銅鐵礦、綠磷鐵銅礦、假孔雀石等，其次還含少量輝銅礦、黃銅礦、斑銅礦、藍輝銅礦；脈石礦物主要為石英、絹云母、綠泥石、鉀長石、斜長石、磷灰石。

1.2 礦石化學成分分析

礦石多元素分析結果見表2。

表2 礦石多元素分析結果
Table 2 Multi-element analysis results of the ore %

成分含量成分含量成分含量成分含量Cu2.10Fe24.20Au0.20Ag7.60Co0.05Mn0.20S0.94P0.06As0.09SiO226.80Al2O36.83CaO4.44MgO0.902K2O0.23TiO21.58燒失7.64

注：Au、Ag的含量單位為g/t。

從表2可以看出，該礦石中銅、鐵、鈷、金、銀等元素含量相對較高，具有綜合回收價值。

1.3 銅鐵物相分析

礦石銅、鐵物相分析結果見表3、表4。

表3 礦石銅物相分析結果
Table 3 Chemical copper phase analysis of the ore %

銅物相含 量占有率硫化銅0.3617.14氧化銅0.6530.95結合銅1.0951.91總 銅2.10100.00

表4 礦石鐵物相分析結果
Table 4 Chemical iron phase analysis of the ore %

鐵物相含 量占有率磁性鐵3.0012.40赤褐鐵17.2071.07硅酸鐵2.008.26碳酸鐵1.405.79硫化鐵0.602.48總 鐵24.20100.00

從表3可以看出，礦石中硫化銅含量很低，僅占總銅的17.14%，氧化相和結合相的銅占全銅的82.86%，其中結合相的銅占51.91%，因此，該銅礦石屬結合相占比較高的氧化銅礦石。

從表4可以看出，礦石中磁性鐵僅占總鐵的12.40%，71.07%的鐵為赤褐鐵，因此該礦石中的鐵屬難回收鐵。

2 礦石的結構構造

2.1 礦石的構造

礦石的構造是指礦物的空間分布特征。該礦石的主要構造有：

(1)多孔狀、蜂巢狀構造。磷銅鐵礦、綠磷鐵銅礦、紅磷鐵礦、褐鐵礦多為多孔狀集合體團塊或他形粒狀集合體，有時也呈蜂巢狀、隔架狀集合體團塊。

(2)團塊狀構造。磷銅鐵礦與紅磷鐵銅礦共生或單獨呈多孔的團塊狀分布，綠磷鐵銅礦也可呈團塊狀分布。

(3)浸染團粒狀。褐鐵礦與假孔雀石局部相互浸染，呈浸染團粒狀分布。

(4)條紋條帶狀構造。部分褐鐵礦、石英與假孔雀石呈條紋條帶狀分布。

(5)圈層狀構造。部分褐鐵礦、假孔雀石呈圈層狀分布。

(6)變膠狀構造。也有假孔雀石呈放射狀、束狀變晶并保留膠狀同心環帶。

(7)晶洞狀構造。部分假孔雀石、石英呈梳狀、柱狀沿裂隙及空洞生長。

(8)細脈狀構造。部分磷銅鐵礦、綠磷鐵銅礦及假孔雀石都可沿磷灰石裂隙呈細脈狀分布，有時也可沿巖石裂隙分布。

2.2 礦石的結構

礦石的結構是指礦物晶粒的外部形態及內部的顯微結構。該礦石的主要結構有：

(1)他形粒狀結構。褐鐵礦、假孔雀石及輝銅礦、藍輝銅礦、黃銅礦、斑銅礦等多呈他形粒狀結構。

(2)隱晶質結構。磷銅鐵礦、綠磷鐵銅礦及部分紅磷鐵礦呈隱晶質集合體，粒度較細。

(3)束狀、梳狀、柱狀結構。假孔雀石在空洞及裂隙中呈束狀、梳狀、柱狀晶體充填，有時呈放射狀晶體并保留膠狀同心環帶結構。

(4)交代結構。黃銅礦乳濁狀交代黃鐵礦，斑銅礦環邊狀交代黃銅礦，輝銅礦環邊狀交代斑銅礦，褐鐵礦交代黃鐵礦等。

3 主要礦物的嵌布特征

3.1 銅礦物的嵌布特征

3.1.1 磷銅鐵礦

磷銅鐵礦是該銅礦床中最重要的工業礦物之一，占全銅含量的41.03%，為隱晶質集合體，粒度較細，集合體粒度一般為0.01～0.5 mm，主要有3種嵌布狀態。

(1)與紅磷鐵礦緊密共生，彼此鑲嵌，兩者的集合體為多孔團塊，磷銅鐵礦粒度為0.01～0.15 mm，呈點狀、小團粒、樹枝狀、細脈狀分布在紅磷鐵礦中，見圖1。

圖1 磷銅鐵礦緊密嵌生于紅磷鐵礦裂隙間

(2)與紅磷鐵礦、變紅磷鐵礦、褐鐵礦及石英伴生，集合體蜂巢呈多孔團粒狀、細脈狀、隔板狀分布，在裂隙中有細脈狀褐鐵礦分布，粒度為0.03～0.5 mm，見圖2、圖3。

圖2 磷銅鐵礦呈團粒狀、細脈狀與紅磷鐵礦、石英、褐鐵礦連生

(3)與褐鐵礦、石英、變紅磷鐵礦連生，呈圈層狀沿孔洞分布，結晶稍粗，單晶粒度0.03～0.1 mm，見圖4。

圖3 磷銅鐵礦呈小團粒狀與變紅磷鐵礦、褐鐵礦伴生

圖4 磷銅鐵礦呈圈層狀，沿孔洞分布

3.1.2 綠磷鐵銅礦

綠磷鐵銅礦也是該銅礦床中最重要的工業礦物之一，占全銅含量的40.27%，為隱晶質集合體，粒度較細，一般為0.01～0.5 mm，呈細脈狀沿磷灰石裂隙分布(見圖5)，與磷灰石形成淡綠色團塊，在團塊周圍綠磷鐵銅礦呈蜂巢狀、多孔狀、隔板狀集合體團粒分布(見圖6)。

圖5 綠磷鐵銅礦呈細脈狀沿磷灰石裂隙分布

3.1.3 假孔雀石

假孔雀石是銅礦床中重要的工業礦物之一，占全銅含量的15.35%，粒度一般為0.01～0.4 mm，少量可達0.8 mm，主要呈藍綠色、艷綠色，少量呈黃綠色，假孔雀石與褐鐵礦、石英、磷灰石、綠泥石、直閃石等伴生連生密切。圖7為假孔雀石晶體呈他形粒狀、不規則狀、柱狀、束狀、放射狀；在富礦石中，假孔雀石集合體呈團粒狀、變膠狀、圈層狀、條帶狀、浸染-團粒狀沿裂隙及孔洞分布，圖8為假孔雀石集合體分布在石英結合體中；貧礦石中假孔雀石呈細脈或細粒沿裂隙及孔洞充填，圖9為假孔雀石呈細脈狀沿磷灰石裂隙分布；假孔雀石的形成具有多時代特點，圖10為假孔雀石犬牙狀沿孔洞圈層狀沉淀。

圖6 綠磷鐵銅礦呈多孔團塊狀分布

圖7 假孔雀石呈放射狀變晶并保留膠狀同心環帶與褐鐵礦密切連生

3.2 鐵礦物的嵌布特征

3.2.1 赤褐鐵礦

褐鐵礦是礦石中主要的金屬氧化物，含量較高，主要有以下幾種嵌布狀態：①呈多孔狀、蜂巢狀集合

圖9 假孔雀石呈細脈狀沿磷灰石裂隙分布

圖10 假孔雀石顯示具多世代特征

體，或呈變膠狀、圈層狀，也可呈團塊狀，粒度為0.02～0.5 mm；②與假孔雀石、石英鑲嵌密切，可呈條紋條帶狀、圈層狀分布，或者相互浸染，粒度為0.02～0.3 mm；③與紅磷鐵礦及石英密切鑲嵌，粒度為0.03～0.12 mm；④呈針片狀、纖片狀分布，粒度很細，為0.01～0.05 mm，星散分布于正長斑巖、閃長斑巖中，含量較少。

赤鐵礦也呈多孔狀團塊、圈層狀、皮殼狀分布，粒度0.02～0.5 mm，也可交代磁鐵礦，呈磁鐵礦粗粒假象，粒度2～4 mm。

3.2.2 磁鐵礦

磁鐵礦粒度粗大，多數已被氧化交代，常被赤鐵礦交代，粒度為0.1～0.2 mm，也可見少量磁鐵礦呈自形粒狀(0.15～0.4 mm)分布在黃鐵礦中。

3.3 其他有價元素的賦存狀態

銀主要以分散狀態分布在輝銅礦、藍輝銅礦、黃銅礦、斑銅礦、赤鐵礦中。

鈷呈分散狀態分布在磷銅鐵礦、綠磷鐵銅礦、紅磷鐵礦、變紅磷鐵礦、輝銅礦、藍輝銅礦、斑銅礦、褐鐵礦、赤鐵礦中。

金呈分散狀態分布在磷銅鐵礦、綠磷鐵銅礦、假孔雀石、紅磷鐵礦、變紅磷鐵礦、褐鐵礦、磷灰石中。

3.4 脈石礦物的嵌布特征

3.4.1 石 英

石英是礦石中的主要脈石礦物，主要呈以下3種嵌布特征：①他形粒狀，與綠泥石共生，形成輝石的蝕變產物，粒度為0.05～0.2 mm；②他形粒狀，與假孔雀石、褐鐵礦鑲嵌密切，有時集合體呈團粒狀，粒度為0.05～0.2 mm；③沿裂隙及空洞沉淀，常常呈梳狀，形成較晚，粒度為0.05～0.15 mm。

3.4.2 絹云母

絹云母呈細小鱗片狀、針片狀分布在褐鐵礦中，無定向雜亂分布，或者交代斜長石，粒度較細，為0.01～0.03 mm。

3.4.3 綠泥石

綠泥石在礦石中呈片狀分布，常與石英密切共生，為輝石的蝕變產物，粒度為0.05～0.8 mm,或者與綠簾石共生，呈團粒狀、團脈狀分布在閃長玢巖、正長斑巖中，粒度為0.1～0.3 mm。

4 結 論

(1)贊比亞某銅礦石銅品位2.10%，鐵、鈷、金、銀等元素含量相對較高，達到綜合回收利用價值；氧化相和結合相的銅占全銅的82.86%，其中結合相的銅占51.91%，氧化相的銅占30.95%。該銅礦石屬難選多金屬氧化礦石。

(2)礦石礦物組成較復雜，金屬礦物主要有褐鐵礦、赤鐵礦、磁鐵礦、磷銅鐵礦、綠磷鐵銅礦、假孔雀石等，其次還含少量輝銅礦、黃銅礦、斑銅礦、藍輝銅礦；脈石礦物主要為石英、絹云母、綠泥石、鉀長石、斜長石、磷灰石。

(3)礦石的構造主要有多孔狀、蜂巢狀、團塊狀、浸染團粒狀、條紋條帶狀、圈層狀、變膠狀、晶洞狀、細脈狀構造；礦石的結構主要有他形粒狀結構，隱晶質結構，束狀、梳狀、柱狀結構，交代結構。

(4)磷銅鐵礦、綠磷鐵銅礦、假孔雀石是礦石中最重要的工業礦物，磷銅鐵礦中的銅占全銅含量的41.03%，為隱晶質集合體，粒度較細，集合體粒度一般為0.01～0.5 mm；綠磷鐵銅礦中的銅占全銅含量的40.27%，也為隱晶質集合體，粒度較細，一般為0.01～0.5 mm；假孔雀石中的銅占全銅含量的15.35%，粒度一般為0.01～0.4 mm，少量可達0.8 mm。赤褐鐵礦、磁鐵礦是礦石中的主要金屬氧化物，赤褐鐵礦粒度一般為0.01～0.5 mm，少量達4 mm；磁鐵礦粒度較大，一般為0.1～0.2 mm。

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(責任編輯 羅主平)

Study on Process Mineralogy for a Copper Ore in Zambia

Kong Lingcai1Li Zhengyao2
(1.XinxingDevelopmentGroupCo.，Ltd.，Beijing100020，China；2.SchoolofCivilandEnvironmentEngineering，UniversityofScienceandTechnologyBeijing，Beijing100083，China)

A certain copper ore in Zambia is a kind of oxidized ore with high proportion of combined phases，in which the grade of copper is 2.10%，and grade of other associated valuable elements such as Fe，Au，Ag，and Co are 24.20%，0.20 g/t，7.60 g/t，and 0.05% respectively.In order to determine the proper beneficiation process，study on process mineralogy of this copper ore was made.The results show that ①the mineral composition is complex and the main useful minerals include hematite-limonite，magnetite，chalcosiderite，green chalcosiderite，pseudo-malachite and so on.②the mineral structures mainly include vesicular，crumby，disseminated granular，riband-striped，circle-like，metacolloform，miarolitic，and veinlet structures，the mineral textures mainly include xenomorphic granular，cryptocrystalline，sarciniform，pectination，columnar and metasomatic.③copper in chalcosiderite，green chalcosiderite and pseudo-malachite account for 41.03%，40.27%，and 15.35% of the total copper respectively.Chalcosiderite and green chalcosiderite are all cryptocrystalline aggregation with particle size of 0.01～0.5 mm.The particle size of pseudo-malachite is generally within the range from 0.01 to 0.4 mm，and few reach up to 0.8 mm.The particle size of hematite-limonite is generally within the range from 0.01 to 0.5 mm，and few reach up to 4 mm.The particle size of magnetite is larger，which is generally within the range from 0.1 to 0.2 mm.Therefore，this kind of copper ore belongs to refractory multi-metal oxidized ore.

Copper ore，Chalcosiderite，Green chalcosiderite，Pseudo-malachite，Hematite-limonite，Magnetite，Process mineralogy

2014-11-04

孔令采(1984—)，男，工程師，碩士。

TD912

A

1001-1250(2015)-01-072-05