西藏墨竹工卡縣幫浦礦區東段氧化礦的試驗研究及生產實踐

丁大森, 王德發, 鄧檢華

(西藏金和礦業有限公司，西藏自治區拉薩市 850000)

西藏墨竹工卡縣幫浦礦區東段礦區內的氧化礦主要出露在侵蝕基準面之上,由于受構造的控制，氧化程度在各地段存在較大的差異，礦體組成變化較大。礦體中存在有塊狀礦石與土狀礦石、膠狀礦石，前者屬原積式鉛鋅礦；后二者有不同形式、不同程度的遷移，屬遷積式鉛鋅礦。氧化程度不但與本區海拔高度、地形切割深淺、氣候寒冷程度、雪雨量、礦石的氧化性能有關，并與構造關系密切。氧化主要沿破碎帶、裂隙、礦物顆粒裂縫、解理、礦體與圍巖接觸帶等軟弱部位進行，漸次推進，殘留其核心。總體上是原生礦分布于裂隙不發育的礦石中心部位，呈不規則的團塊等殘留體出現，氧化礦礦物圍繞原生礦周圍分布；氧化程度也以原生礦為中心，向外依次加深，造成礦體邊緣及地表氧化程度相對增加。氧化礦石中雖保留有原生結構構造痕跡，但礦石變得疏松多孔，各類膠狀構造十分發育；物質組分上以鐵、錳、銅的次生礦物占絕對優勢為特征，原生礦中的硫化物遭到破壞，其中的低價鐵轉化為高價鐵的氧化物和含水氧化物而得到富集，少量的銅、鉛、鋅等硫化物與上述碳酸鹽分解所產生的CO2相結合轉變成穩定的堿式碳酸銅或呈吸附狀態存在于褐鐵礦、黃鉀鐵礬中。

1 礦石性質

氧化礦、硫化礦原礦均取自于西藏墨竹工卡縣幫浦礦區東段礦區，性質有著相似之處，分別原礦經三段一閉路破碎至3 mm以下，均勻混樣后，縮分出每個所需的樣品供試驗研究用。

1.1 氧化原礦的礦物組成

原礦物質組分比較復雜，鉛鋅礦石中金屬礦石礦物含量約占30%，主要由方鉛礦、白鉛礦、鉛礬、鉛鐵礬、閃鋅礦、菱鋅鐵礦、菱鋅礦、硅鋅礦、異極礦、鋅鐵尖晶石、黃鐵礦、銀金礦、自然銀、自然金、褐鐵礦、黃鉀鐵礬、銅藍、孔雀石等組成。脈石礦物含量約占70%，脈石成分以石英、鋁土礦、黏土為主，少量絹云母、綠泥石及少量碳質等。

1.2 硫化礦原的礦物組成

礦石物質組分比較復雜，鉛鋅礦石中礦石礦物含量約占20%，主要由方鉛礦、閃鋅礦(鐵閃鋅礦)、黝銅礦、黃銅礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦、自然銀等組成[1-2]，黃銅礦含量較少。脈石礦物含量約占80%，脈石礦物成分以石英為主，少量的絹云母、菱鋅礦等，容礦巖石有炭質板巖等，炭質含量較多。

表1 原礦化學多元素分析結果

表2 原礦鉛、鋅、銀、金物相分析結果

1.3 硫化氧化原礦樣中主要金屬礦物的工藝礦物學特征

銅礦物：樣品中銅礦物包括黃銅礦(CuFeS2)和黝銅礦(4Cu2S·Sb2S3)。其中黃銅礦約占銅礦物總量的70%，主要呈不規則團塊狀或細脈狀出現在部分黃鐵礦、磁黃鐵礦含量較高的礦塊中，除分布在脈石中以外，常沿黃鐵礦邊緣或粒間充填交代，少數呈微細的粒狀包裹在閃鋅礦或黃鐵礦內部，與鉛礦物的關系并不十分密切，粒度變化較大，細小者小于0.04 mm，一般處于0.05～1.5 mm之間。黝銅礦出現的頻率低于黃銅礦，約占銅礦物總量30%，大多為不規則團塊狀，交代黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦和磁黃鐵礦等其他金屬礦物，偶見其與黃銅礦直接鑲嵌構成連晶，粒度不甚均勻，個別粗者可達1.5 mm左右，細小者小于0.04 mm[2]。

鉛礦物：鉛礦物包括方鉛礦(PbS)，集合體多為不規則狀，常沿脈石粒間充填交代構成似網格狀鑲嵌類型，部分與之交生，亦常沿孔洞或裂隙充填交代閃鋅礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦以致形成較為復雜的鑲嵌關系，粒度不甚均勻，一般變化于0.03～0.8 mm之間。微細的粒狀富含在黃鐵礦(及黃銅礦)的礦塊中出現的頻率相對較低，常呈不規則團塊狀、細脈狀沿閃鋅礦的邊緣交代，可與方鉛礦鑲嵌，特別是常呈微細的針狀、粒狀或不規則狀以浸染狀的形式交代閃鋅礦而構成極為復雜的交生關系，局部已蝕變為鉛礬。亦常呈不規則狀集合體沿閃鋅礦、磁黃鐵礦及黃鐵礦的邊緣、裂隙及粒間充填交代。方鉛礦(PbS)硬度2.5,相對密度7.4～7.6 g/cm3。含量2%～14%，平均含量3.4%。樣品中鉛礦物是本原礦資源主要的回收對象礦物之一。

白鉛礦(PbCO3)：晶體屬三方晶系的碳酸鹽礦物。晶體呈板柱狀，常形成假六方對稱的三連晶；集合體呈致密塊狀、鐘乳狀、皮殼狀或土狀。白色、灰色或微帶各種淺色，玻璃至金剛光澤，斷口呈油脂光澤，解理中等，摩斯硬度3～3.5，性脆，相對密度6.4～6.6 g/cm3，在陰極射線下發淺藍綠色熒光，遇鹽酸起泡。白鉛礦是方鉛礦氧化成鉛礬(PbSO4)后,再由鉛礬受含碳酸水溶液作用而形成的次生產物，大量聚集則可作鉛礦石開采。

閃鋅礦(ZnS)：閃鋅礦為礦石中鋅的主要賦存礦物。形態呈極不規則的粒狀或團塊狀，常交代黃鐵礦、磁黃鐵礦等早期形成的金屬硫化物，但本身又可被黃銅礦、方鉛礦等交代，粒度變化極大，個別粗者甚至可達5.0 mm左右，細小者小于0.05 mm，一般0.1～1.5 mm不等。需要說明的是，在富含黃鐵礦、磁黃鐵礦的塊礦中，閃鋅礦內部常見由固熔體分離作用形成的乳滴狀黃銅礦微粒零星分布，內部包含的雜質礦物主要是少量的微細粒黃銅礦、方鉛礦和脈石；而在毒砂較為富集的礦塊中，不僅極少見乳滴狀黃銅礦微粒分布，而且包含的雜質礦物除方鉛礦和脈石以外，同時還包括和毒砂，局部閃鋅礦與毒砂可構成較為復雜的鑲嵌關系。閃鋅礦為中低溫熱液期產物，與菱鐵礦一起呈脈狀充填在礦石裂隙中，其間夾雜結晶程度較高的石英等。閃鋅礦與黃鐵礦及磁黃鐵礦間以毗鄰連生為主，有些包裹連生，但是兩者物性差別較大，應該能解離。閃鋅礦與菱鋅礦間交代現象不普遍，以毗鄰連生為主，較易單體解離。

黃鐵礦(FeS2及磁黃鐵礦(Fe1-xS)：黃鐵礦、磁黃鐵礦為選礦富集銅礦物、鉛礦物和閃鋅礦過程中需要脫除的重點對象礦物。大部分礦塊中均可見及。根據晶體形態和粒度大小可將礦石中黃鐵礦、磁黃鐵礦分為兩種類型：一是為形態較為規則的自形、半自形等軸粒狀，部分為不規則狀，主要見于富含黃鐵礦、磁黃鐵礦的礦塊中，常呈浸染狀嵌布在脈石中，部分聚合成團塊狀集合體，可被黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦、和毒砂交代，晶體粒度細小者小于0.04 mm，一般0.1～1.5 mm，團塊狀集合體粒度則常達數毫米[2]；二是呈微細的粒狀與毒砂緊密鑲嵌，而且常被交代，粒度除少數不規則狀集合體可至0.6 mm以外，大多在0.05 mm以下。黃鐵礦、磁黃鐵礦是樣品含量最多的礦物，分布不均勻，粒徑較細，多呈微細浸染狀、細脈狀分散在脈石中，或者充填在脈石粒間，少量呈薇莓球體。黃鐵礦的這種形態多數地質同行認為是層控礦床證據之一。

銀的賦存狀態：樣品中銀主要以自然銀礦物存在或賦存于鉛礦物中，部分則存在于方鉛礦、銅礦物與銀黝銅礦中，方鉛礦含銀較高的礦物，說明礦石中銀的存在形式與鉛礦物、銅礦物的關系密切。

2 選礦試驗研究

依據工藝礦物學研究成果，綜合小型試驗研究結果[3-6]，相同磨礦細度條件下，提高有價金屬的浮選回收率，是提高該原礦選礦經濟效益的重點所在，現將具有代表性的條件試驗總結如下。

2.1 磨礦細度試驗

眾所周知，磨礦細度條件是決定浮選效果好壞的主要因素之一，是有用礦物充分解離的前提[1]，否則無法進行有效分選，且嚴重影響精礦主品位的有效提高。但磨礦細度過細，導致有用礦物“過磨”[2]，超出易選粒度區間，目的礦物有效上浮的難度增大，回收效果變差，嚴重影響選礦回收率的有效提高，該原礦中方鉛礦具有易過粉碎特點，因此掌握好原礦入選的細度條件非常關鍵。具體試驗流程見圖1，細度試驗結果列于表3。從表3試驗結果對比可知：磨礦細度為88.00%左右的-0.074 mm時，試驗樣中有價元素在尾礦中損失較低。應用原礦工藝礦物學及化學分析成果可知，如果氧化礦中鉛、鋅礦物嵌布粒度較細，對選礦強化回收效果產生較大干擾，從后續大量試驗驗證表明，細磨對提高鉛、鋅精礦產品主品位提高有一定幫助，因此試驗選定磨礦細度為88.55%-0.074 mm為宜。

圖1 磨礦細度試驗流程及給藥條件

表3 磨礦細度試驗結果

2.2 原礦單獨浮選閉路對比試驗

氧化礦與硫化礦單獨進行閉路試驗，以適應現場工業生產流程。具體試驗流程中鉛作業、鋅作業均為一粗三精三掃，藥劑制度在優化條件試驗的基礎上進行(具體流程參見圖2，在氧化礦中僅在優先浮鉛粗掃選作業中增加硫化鈉的添加)，兩方案對比試驗結果見表4[2]。

圖2 配礦摻選閉路試驗流程及給藥條件

表4 單一礦種閉路試驗結果

從表4試驗結果對比可以看出，單獨浮選硫化礦可取得較為理想指標，但單獨浮選氧化礦，鉛鋅在尾礦中損失均較高，且獲得的鉛、鋅精礦均很難達標，無法滿足市場要求。

2.3 原礦配礦摻選閉路對比試驗

氧化礦與硫化礦進行配礦摻選，在給藥制度完全相同的條件下，僅僅改變硫化礦與氧化礦的配礦比例，獲得了不同的選礦技術指標，具體試驗流程與加藥條件見圖2，試驗結果見表5。

表5 配礦摻選閉路試驗結果

對比表5所示試驗結果可知：隨著硫化礦比例的有增大，其目的礦物誘導浮選作用效果越顯著，鉛、鋅精礦品位及回收率均明顯提升，伴生金、銀在鉛精礦中的品位與回收率也得到提高。

3 工業生產實踐

2016年—2020年間，在應用選礦小型試驗研究成果的基礎上，西藏金和礦業有限公司元澤選礦廠在1 000 t/a生產線上選后進行了工業生產對比試驗，取得了下表6[3]的生產指標。

表6 成果應用前后生產指標對比表

4 結論

(1)該礦石礦物組成復雜，有用礦物嵌布粒度較細，且共生關系密切，氧化程度較高的原礦中相當部分有用礦物互相包裹或交混生長，單獨浮選，較難取得理想選礦指標；而采用硫化礦與氧化礦配礦摻選，充分發揮目的礦物的誘導上浮作用，可有效改善礦有用礦物的浮選回收效果。

(2)試驗表明，采用混合用藥，充分發揮藥劑之間協同效應，有利于強化有價金屬的回收效果。

(3)本研究工業生產指標與小型試驗研究結果的一致性表明，采用氧化礦與硫化礦配礦摻選，能取得較優的選礦經濟技術指標，有利于提高選礦經濟效益，推動礦山的可持續發展。