黔中鋁土礦共生硫鐵礦的礦層特征及可選性試驗研究

楊明坤，張周位，楊國彬

（1.貴州省地礦局一一五地質大隊，貴州 清鎮 551400；2.貴州省地質礦產中心實驗室，貴州 貴陽 550018）

“黔中鋁土礦”指貴州中部清鎮、修文、開陽等地石炭系鋁土礦，與清鎮式鐵礦（廖士范，1960）、硫鐵礦共同賦存于下石炭統九架爐組中（陳慶剛等，2011；楊明坤等，2009；楊明坤等，2013；程鵬林等，2004），石炭統九架爐組為一套以粘土巖類為主，相伴有鋁土礦、鐵礦、硫鐵礦等礦產的含礦巖系組合。

貴州硫鐵礦資源豐富，已探明儲量3.85億噸，礦產地55處，遠景儲量80億噸，主要分布在畢節、遵義地區。以低品位礦石為主，Ⅲ級品礦石占95.8%，Ⅱ級品礦石占3.9%，Ⅰ級品礦石0.3%（萬朝元，1992）。

產于下石炭統鋁土礦的硫鐵礦礦床品位TS8%—43%，一般品位TS11%—18%，礦體厚1—2.2米（萬朝元，1992）。由于磷化工業的發展，對黃鐵礦需求量猛增。但是，以往只注重鋁土礦的找礦及研究，對鋁土礦共生的硫鐵礦礦床研究深度不夠，尤其對此類礦石開發利用的選礦試驗方面公開發布的文章不多。

黔中經過50余年的找礦積累了大量豐富的勘查成果資料，已探明的貓場鋁土礦是黔中鋁土礦的典型礦床，紅花寨、白浪壩礦段是構成貓場鋁土礦的兩個重要礦段。

作者根據清鎮市貓場鋁土礦紅花寨、白浪壩礦段勘探工作硫鐵礦礦石可選性試驗等成果，對硫鐵礦的礦層特征及可選性試驗進行研究，可為黔中鋁土礦資源的綜合勘查、綜合評價提供參考，提供的礦石選冶試驗方法、工藝流程等對生產礦山具有借鑒意義。

1 研究區地質基本特征

研究區區域構造屬揚子準地臺四級構造單元貴陽復雜構造變形區，貓場鋁土礦處于該變形區內的北東向構造與南北向構造的交接復合部位，主要由東區的老王沖向斜、西區的大威嶺背斜組成（張成旺等，1993）。區域地層有震旦系、寒武系、石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系和第四系，缺失奧陶、志留、泥盆、第三系和中上石炭系以及下石炭系部分地層。

勘探區廣泛分布棲霞組、茅口組，礦系頂板石炭系下統擺佐組、含礦系九架爐組及礦系底板寒武系中上統婁山關群隱伏于地下。位處北東向三岔河斷褶帶大威嶺背斜的核部地帶，地層主體傾向北西，傾角較緩。區內發育的斷裂構造主要有北東東向的F32、F38，其次是北北西的F30（楊明坤等，2016）。

2 礦層特征

對勘探中獲取的大量鉆孔數據進行系統的分析研究，按其相對鋁土礦產出部位，區內硫鐵礦可分為上層硫鐵礦及下層硫鐵礦。礦體厚度1.02m至6.71m，平均2.03m，變化系數45.23%；TS8.05%—34.34%，平均18.43%。

分布在鋁礦體頂部以上的硫鐵礦稱上層硫鐵礦。礦體厚度1.02m至2.24m，平均1.43m；TS8.05%—21.65%，平均11.28%；As0.003%—0.03%，平均0.015%；F0.11%—0.24%，平均0.15%（部分超限已＞0.2）；Pb+Zn0.04%—0.213%，平均0.112%，有機C0.04%—0.98%，平均0.47%。

分布在鋁土礦礦體以下的硫鐵礦稱下層硫鐵礦。礦體厚 度1.02—6.71m，平 均1.92m；TS9.20%—34.34%，平 均16.61%；As0.002%—0.324%，平均0.046%（部分超限已＞0.2）；F0.05%—0.14%，平均0.093%（部 分超限已 ＞0.1）；Pb+Zn0.0211%—0.168%，平均0.03%；有機C0.02%—4.76%，平均0.509%。

礦物成分以高嶺石、水云母、黃鐵礦為主，含少量硬鋁石、綠泥石等。黃鐵礦是主要礦石礦物，呈星散狀、細粒狀、浸染狀、結核狀、團塊狀及細脈狀分布于整個含礦巖系中，尤其在粘土巖、鋁土巖及鋁土礦中較為富集，星散狀及細粒狀硫鐵礦與粘土巖同期生成，團塊狀及脈狀硫鐵礦為后期改造的結果。

3 可選性試驗

貴州省地質礦產中心實驗室、貴州省貴金屬礦產資源綜合利用工程技術研究中心共同對紅花寨、白浪壩礦段硫鐵礦礦石進行了可選性試驗。

根據對礦石性質的研究，礦石中的主要礦物為黃鐵礦、粘土和硬水鋁石。根據探索試驗，黃鐵礦在酸性條件下可浮性比較好。最終選擇硫酸為PH調整劑，硫酸銅為活化劑，捕收劑為丁基黃藥，起泡劑2#油進行條件試驗。

3.1 浮選試驗

（1）磨礦粒度特性試驗

每次取500g原礦在XMQ-67型240×90錐形球磨機中球磨不同時間，用-0.074mm的標準篩將磨礦產品水篩，獲取-0.074mm含量。在磨礦時間為3.5min時，-0.074mm的含量即可達82.46%，結合原礦性質分析，此粒度礦物已基本解離。因此，后續試驗暫定為磨礦時間為3.5min，-0.074mm含量為82.46%。

（2）硫酸用量試驗

采用磨礦細度-0.074mm含量82.46%，硫酸銅用量為150g/t，丁基黃藥用量為粗選300g/t，掃選用量分別為50g/t，2#油用量為120g/t。固定其他條件，進行硫酸用量試驗，根據試驗結果可知，隨著硫酸用量的增加，精礦產率先上升后下降，品位先上升后下降，回收率也是先上升后下降。

尾礦品位先下降后上升，回收率同樣先下降后上升。由于硫酸用量為1000g/t和1500g/t時，品位和回收率相近，所以從成本考慮，確定硫酸用量為1000g/t。

（3）硫酸銅用量試驗

磨礦細度-0.074mm含量82.46%，硫酸用量為1000g/t，丁基黃藥用量為粗選300g/t，掃選用量分別為50g/t，2#油用量為120g/t。固定其他條件，進行硫酸銅用量試驗，根據結果可知，隨著硫酸銅用量的增加，精礦品位下降，但是品位相近，變化不大。回收率是先上升后下降。

尾礦品位先下降后上升，回收率也是先下降后上升。所以綜合品位和回收率考慮，最終確定硫酸銅用量為200g/t。

（4）丁黃藥用量試驗

磨礦細度-0.074mm含量82.46%，硫酸用量為1000g/t，硫酸銅用量為200g/t，2#油用量為120g/t。固定其他條件，進行丁基黃藥用量試驗，根據結果可知，隨著丁基黃藥用量的增加，精礦品位先上升后下降，回收率是先上升后趨于平緩。

尾礦品位先下降后趨于平緩，回收率也是先下降，后兩組相近。所以綜合品位和回收率考慮，最終確定丁基黃藥用量為粗選300g/t，掃選用量分別為50g/t。

（5）磨礦細度驗證試驗

硫酸用量為1000g/t，硫酸銅用量為200g/t，丁基黃藥用量為粗選300g/t，掃選用量分別為50g/t，2#油用量為120g/t。固定其他條件，進行磨礦細度驗證試驗，根據試驗結果可知，隨著磨礦細度的增加，精礦品位先上升后下降，回收率是先上升后趨于平緩。

尾礦品位先下降后趨于平緩，回收率也是先下降，后兩組相近。所以綜合品位和回收率考慮，最終確定磨礦細度為-0.074mm為82.46%。

（6）開路試驗

在以上確定各試驗因素最佳條件的基礎上，進行開路試驗。經過試驗，采用一粗一精兩掃的浮選試驗流程，最終硫精礦品位達到47.93%，回收率78.87%。考慮到產品要求的技術指標，進行閉路試驗，選擇中礦1產品和中礦2產品返回到粗選，中礦3產品返回到掃選Ⅰ。

（7）閉路試驗

閉路試驗最終硫精礦硫品位為44.15%，含砷0.06%，含氟0.06%，鉛+鋅含量為0.323%，達到了行業標準HG/T 2786-1996，硫精礦達到一級品要求。

3.2 試驗結論

浮選試驗采用一粗一精兩掃的方法，經過條件試驗，開路及閉路試驗，最終得到合格的硫精礦產品。原礦品位硫16.75%，經過浮選閉路試驗，得到硫精礦的產率34.53%，品位為44.15%，回收率91.01%的良好指標。