安徽某難選鐵硫銅礦工藝礦物學研究

袁啟東 丁開振 陳 洲 王小玉 李 亮 胡炳勝 王 炬1

（1.華唯金屬礦產資源高效循環利用國家工程研究中心有限公司，安徽馬鞍山243071；2.國家金屬礦山固體廢物處理與處置工程技術研究中心，安徽馬鞍山243071；3.安徽馬鋼羅河礦業有限責任公司，安徽合肥231562）

復雜多金屬礦中有價元素的分離是選礦領域的難題之一。多金屬礦分離困難的主要原因有各種礦物嵌布粒度微細，礦物種類復雜，礦石中常伴生有次生礦物等。安徽某礦石中含有鐵、硫、銅等元素，屬于復雜多金屬礦，有用礦物嵌布粒度細、礦物間嵌布關系密切，有用礦物與脈石礦物分離難度高［1-4］。為合理開發利用該多金屬礦，對其進行了詳細的工藝礦物學研究，不僅可以為試驗研究提供詳細的工藝礦物學資料，也為提高該礦的選礦指標和工藝方案的制定提供基礎理論依據［5-9］。

1 礦石物質組成

1.1 礦石的化學多元素分析

對礦石進行化學多元素分析，結果見表1。

由表1可知：礦石中有價元素主要為鐵，鐵品位為30.48%；礦石中還含有一定量的硫和銅，硫品位為2.18%、銅品位為0.066%，選礦時應考慮綜合回收，其它元素沒有回收價值。

1.2 礦石主要有用元素物相分析

礦石的鐵、硫和銅物相分析結果分別見表2、表3和表4。

由表2可知：礦石中鐵主要以磁鐵礦的形式存在，磁鐵礦中鐵占總鐵74.93%的；黃鐵礦中鐵占總鐵的7.09%，磁黃鐵礦、赤褐鐵礦和碳酸鐵等少量。由于磁黃鐵礦等含硫礦物的存在，選鐵時應有效控制磁黃鐵礦等含硫礦物的混入，以免造成鐵精礦硫超標。

由表3可知：礦石含硫2.18%，硫主要以硫化物的形式存在，硫化物中硫占總硫的86.24%，硫酸鹽中硫和其他硫含量較低。

由表4可知：礦石中銅主要以硫化物的形式賦存，可選性較好的原生硫化銅中銅和次生硫化銅中銅的占有率合計為84.85%，結合氧化銅中銅和自由氧化銅中銅分別占9.09%和6.06%，說明礦石中銅礦物較易回收。

1.3 礦石礦物組成及含量

礦石主要礦物組成及含量見表5。由表5可知：礦石中主要有用鐵礦物為磁鐵礦，

含量為31.49%，少量赤鐵礦，含量為1.30%；礦石中含硫較高，但主要以金屬硫化物黃鐵礦、磁黃鐵礦的形式存在，兩者含量分別為4.63%和1.05%。可供綜合回收利用的銅礦物含量較少，主要以黃銅礦的形式存在，含量僅為0.17%。脈石礦物主要為碳酸鹽類礦物方解石，含量為19.62%，其次為硅酸鹽礦物綠泥石、云母以及石英，含量分別為11.91%、8.06%和10.20%。

2 礦石的結構構造

2.1 礦石結構

礦石的結構主要有粒狀結構、針狀（棒狀）結構、交代結構、假象（半假象）結構、填隙結構、鱗片狀結構、斑狀結構，另有少量脈狀結構、浸染狀結構和包含結構。

（1）粒狀結構。礦石中磁鐵礦主要呈粒狀分布，磁鐵礦呈四方體自形晶粒狀或半自形、他形粒狀稠密分布。在脈石礦物中部分碳酸鹽、石英等也呈自形或他形晶粒狀嵌布，形成粒狀結構。

（2）針狀（棒狀）結構。礦石中赤鐵礦主要呈針狀、棒狀存在，交叉組成架狀排列，同時也形成架狀結構。有些針狀或棒狀晶體密集排列時則形成扇狀結構或簇狀結構。

（3）交代結構。磁鐵礦沿晶粒邊緣被赤鐵礦交代，這些次生赤鐵礦彼此連接形成網狀，部分未連接部分則形成交代弧、交代邊。

（4）假象（半假象）結構。主要是磁鐵礦被黃鐵礦交代或鉀長石被黏土礦物交代后仍保留原生礦物晶體形態，形成假象（半假象）結構。

（5）填隙結構。礦石中簾石或透閃石、陽起石以及其他脈石礦物沿磁鐵礦粒間嵌布，不同礦物緊密互嵌，形成填隙結構。

（6）鱗片結構。鱗片結構主要見于礦石中的綠泥石，綠泥石呈鱗片狀集合體嵌布。

（7）斑狀結構。斜長石、鉀長石呈短柱狀組成斑晶，基質由黏土、細粒石英、絹云母等礦物構成。

2.2 礦石構造

礦石主要構造為塊狀構造，其次為浸染狀構造，較少斑狀構造、團塊狀構造，偶見脈狀構造。

（1）塊狀構造。主要見于鐵礦物中，故顏色多為灰-微黑色，以磁鐵礦為主，質地致密堅硬。另有部分圍巖、夾石也呈致密集合體塊狀構造，如以碳酸鹽為主的灰白色塊狀巖石或以長石、黏土為主的肉紅色塊狀巖石。

（2）浸染狀構造。礦石中浸染狀散布粒狀黃鐵礦等硫化物，在礦石中比較常見。部分圍巖、夾石中還稀疏浸染了少量細粒鐵礦物。

（3）斑狀、團塊狀構造。以磁鐵礦為主夾雜少量赤鐵礦組成粒狀集合體呈斑狀或團塊狀稠密分布于淺色脈石礦物中。

（4）脈狀構造。碳酸鹽組成不規則脈狀穿插于礦石中。

3 主要礦物結構與嵌布關系

3.1 磁鐵礦

磁鐵礦呈自形-半自形粒狀嵌布，具粒狀結構（圖1），多數顆粒彼此連晶，顆粒間空隙被脈石充填。少量磁鐵礦顆粒后期被黃鐵礦交代但仍具磁鐵礦假象結構（圖2），兩者緊密共生，形成磁鐵礦、黃鐵礦組合。部分磁鐵礦晶粒邊緣被赤鐵礦交代，形成交代邊、交代網，具交代結構（圖3），但交代深度有限，一般為1～5 μm，說明礦石氧化程度較淺。由于礦石具多期成礦的特點，礦石中還有部分次生穆磁鐵礦，系由赤鐵礦在還原條件下而形成，因此仍保留了赤鐵礦的晶體形態而呈其假象。針狀赤鐵礦被磁鐵礦交代形成穆磁鐵礦，具針狀結構和架狀結構（圖4）。穆磁鐵礦一般多與赤鐵礦共生，兩者形成穆磁鐵礦、赤鐵礦組合。另有少量微細粒磁鐵礦呈浸染狀嵌于脈石礦物中，粒度在5 μm左右。

3.2 赤鐵礦

赤鐵礦呈針狀、棒狀組成架狀排列，具針狀結構和架狀結構（圖5），格架間空隙被脈石礦物充填，與脈石接觸面平直。在還原條件下部分晶粒已次變為穆磁鐵礦，有時兩者呈過渡狀態。少量棒狀赤鐵礦集合體呈扇形排列，形成扇形結構（圖6）。另有部分赤鐵礦呈束狀板柱狀嵌布（圖7），主要與脈石礦物互嵌。在上述集合體中有時零星散布片狀、鱗片狀鏡鐵礦。

3.3 黃鐵礦、磁黃鐵礦

礦石中含硫礦物主要為黃鐵礦，少量磁黃鐵礦。黃鐵礦呈不規則粒狀、碎裂狀、港灣狀，少量呈四方體等軸粒狀分布。黃鐵礦呈半自形或不規則粒狀與脈石礦物共生（圖8），由于成礦作用的多期性，部分晶粒由磁鐵礦交代而形成并呈其假象，同時有少量與赤鐵礦共生。黃鐵礦一般呈斑點狀稀疏浸染狀或稠密浸染分布在礦石中，當分布密集且含量較多時則形成致密塊狀硫化礦石。

3.4 銅礦物

礦石中含有的銅礦物微量，分別為黃銅礦、斑銅礦、輝銅礦，其中黃銅礦為主。黃銅礦呈不規則粒狀、港灣狀、長條狀浸染嵌布于脈石中。銅礦物晶粒中常含脈石礦物包裹體。黃銅礦與黃鐵礦互為連晶，與脈石共生（見圖9）。

3.5 碳酸鹽礦物

礦石中碳酸鹽礦物主要為方解石，微量白云石和含鐵方解石、含鐵白云石。方解石呈自形、半自形粒狀集合體嵌布，具粒狀結構（圖10），形成致密塊狀或薄層狀。細粒石英與碳酸鹽緊密交生，其中穿插次生碳酸鹽脈（圖11）。碳酸鹽、石英呈斑晶產出（圖12），基質為黏土。

3.6 綠泥石

綠泥石呈鱗片狀集合體與石英、鐵礦物共生，具鱗片狀結構（圖13），也與磁鐵礦相毗鄰。鱗片狀綠泥石充填于鐵礦物粒間空隙（圖14）。次生綠泥石呈纖維狀、板柱狀與碳酸鹽、鐵礦物共生，粒狀金紅石與次生綠泥石伴生（圖15）。

3.7 石英

礦石中石英多為不規則粒狀，較少見有自形、半自形錐柱狀，一般均呈粒狀集合體嵌布，集合體中浸染嵌布粒狀鐵礦物。石英呈不規則粒狀或自形晶柱狀集合體嵌布（圖16）。部分石英晶粒與粒狀碳酸鹽交織嵌布，兩者緊密互嵌。少量石英與長石、黏土、閃石、白云母等礦物共生，石英有時散布充填于磁鐵礦粒間。

3.8 云母

礦石中云母種類較多，主要為金云母、綠云母，另有少量黑云母、白云母、絹云母。其中金（綠）云母一般為自形晶柱狀或纖維狀集合體，與磁鐵礦緊密共生。也與碳酸鹽、石英等礦物相毗鄰，部分已次變為綠泥石。黑（白）云母則一般沿鐵礦物粒間空隙充填，所以晶粒兩端或周邊常呈不規則狀，與鐵礦物呈界線曲折的毗鄰嵌布。絹云母均為細粒鱗片狀集合體，主要由交代斜長石而形成。黑云母、電氣石與粒狀鐵礦物共生（見圖17）。

3.9 長石、黏土

礦石中長石主要為鉀長石，少量斜長石，兩者均呈自形晶短柱狀分布。因風化作用，鉀長石多已不同程度次變為黏土礦物高嶺石，殘晶呈斑狀、似斑狀或不規則粒狀，次生黏土則呈鉀長石假象或風化成細粒狀，形成基質與之共生。斜長石次生變化稍弱，因此晶形相對保存完好，聚片雙晶發育，少量發生絹云母化。鉀長石呈自形晶柱狀與黏土礦物共生（見圖18）。

3.10 角閃石

礦石中角閃石主要為透閃石-陽起石，一般為條柱狀和纖維狀，少量呈片狀、放射狀。組成集合體沿鐵礦物粒間充隙，也與石英、碳酸鹽等礦物共生。部分片狀閃石集合體中不均勻包裹細粒石英，并有細粒磁鐵礦浸染其中。角閃石呈柱狀、纖維狀沿鐵礦物粒間嵌布，具填隙結構（見圖19）。

3.11 綠簾石

礦石中綠簾石呈半自形-他形粒狀組成集合體，沿磁鐵礦粒間充填。伴生礦物有碳酸鹽、石英、透閃石等。綠簾石呈自形-半自形粒狀嵌于鐵礦物粒間，具填隙結構（見圖20）

4 主要礦物嵌布粒度

對礦石中主要礦物進行嵌布粒度統計分析，結 果見表6。

由表6可知，礦石中主要有用礦物磁鐵礦、黃鐵礦的自然嵌布粒度在各粒級中均有分布，并且嵌布粒度細于脈石礦物粒度。在-0.070 mm粒級中磁鐵礦和赤鐵礦分布率分別為66.26%和92.60%，而該粒級脈石礦物的分布率則普遍在50%以下，有用鐵礦物和脈石礦物這種粒度上的差異有利于選礦工藝階段磨選、粗粒拋尾。

5 結論

（1）安徽某鐵硫銅礦石鐵品位為30.48%、硫品位為2.18%、銅品位為0.066%。礦石中金屬礦物以磁鐵礦為主，少量赤鐵礦、鏡鐵礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦等；脈石礦物主要為方解石、綠泥石、石英、云母，還有少量的長石、黏土、角閃石、綠簾石，局部可見滑石、石榴石、電氣石、金紅石、磷灰石等。礦石中鐵主要以磁鐵礦的形式存在，磁鐵礦中鐵占總鐵74.93%，黃鐵礦、磁黃鐵礦、赤褐鐵礦和碳酸鐵礦等少量；礦石中的硫主要以硫化物的形式存在，占總硫的86.24%；礦石中的銅氧化程度較低，硫化銅中銅占總銅的84.85%。

（2）礦石主要構造為塊狀構造、浸染狀構造，少量斑狀-團塊狀構造和脈狀構造。主要結構有粒狀結構、針狀（棒狀）結構、交代結構、假象（半假象）結構、填隙結構、鱗片狀結構和斑狀結構等。

（3）有用礦物磁鐵礦、赤鐵礦、黃鐵礦的嵌布粒度普遍大于脈石礦物方解石、綠泥石、云母和石英的嵌布粒度，與磁鐵礦緊密連晶的部分假象赤鐵礦粒度微細，以交代弧、交代邊的形式產出，可在選礦時一并回收利用。黃鐵礦、磁黃鐵礦在-0.070 mm粒級分布率分別為55.07%和64.61%，其中部分黃鐵礦、磁黃鐵礦系由交代磁鐵礦而形成，兩者呈緊密連晶，磨選時不易解離，會對鐵精礦質量造成不利影響。