某銅鉛鋅多金屬硫化礦工藝礦物學(xué)研究

魚 博，王宇斌，王 妍，王 鑫，馬曉曉

(西安建筑科技大學(xué)資源工程學(xué)院，陜西西安 710055)

0 引 言

自然界中單一的銅、鉛、鋅礦石資源較少，從多金屬硫化礦石中綜合回收有價元素銅、鉛、鋅的研究備受關(guān)注[1-3]。由于多金屬礦石中有價金屬共、伴生關(guān)系復(fù)雜，礦物間嵌布粒度分布不均，包裹和連生現(xiàn)象嚴(yán)重，其綜合利用一直是選礦行業(yè)亟待解決的問題。因此，對低品位復(fù)雜銅鉛鋅多金屬礦石進(jìn)行系統(tǒng)的工藝礦物學(xué)研究就顯得尤為迫切[4-8]。如何通過工藝礦物學(xué)研究，實(shí)現(xiàn)低品位多金屬礦資源的高效綜合利用一直是研究的熱點(diǎn)，如田樹國等[9-12]針對低品位銅鉛鋅多金屬礦石，通過多種檢測手段系統(tǒng)研究了化學(xué)成分、礦物組成和嵌布特征，分析了影響該礦石選礦指標(biāo)的工藝礦物學(xué)因素。某銅鉛鋅多金屬硫化礦嵌布粒度細(xì)，包裹現(xiàn)象嚴(yán)重，有價元素銅、鉛、鋅與脈石連生關(guān)系密切。研究針對該多金屬硫化礦進(jìn)行了化學(xué)成分、礦物組成、重要礦物的嵌布特征及嵌布粒度等工藝礦物學(xué)研究，為其可選性試驗(yàn)提供依據(jù)。

1 礦石性質(zhì)

1.1 化學(xué)成分及物相分析

原礦多元素分析結(jié)果見表1。

表1 原礦多元素分析結(jié)果 %

由表1可知，樣品中主要金屬元素有銅、鉛、鋅等元素，脈石主要為硅酸鹽類礦物。同時，少量的碳元素可能會對選礦中的藥劑消耗產(chǎn)生影響。為進(jìn)一步了解該礦石中有用元素的賦存狀態(tài)，對原礦中銅、鉛、鋅礦物的物相組成進(jìn)行了分析，結(jié)果見表2、表3和表4。

表2 原礦銅物相分析結(jié)果 %

表3 原礦鉛物相分析結(jié)果 %

表4 原礦鋅物相分析結(jié)果 %

由表2、表3和表4可知，礦石中銅、鉛和鋅元素主要是以硫化物的形式存在，其中銅的硫化物占有率為87.66%，鉛的硫化物占有率為87.59%，鋅的硫化物占有率為97.90%。銅、鉛、鋅氧化物占有率較低，銅的氧化物占有率為1.82%，鉛的氧化物占有率為8.60%，鋅的氧化物占有率為1.26%。可見該礦石屬于原生銅多金屬硫化礦石。

1.2 礦物組成

采用顯微鏡光片、薄片鑒定及X衍射分析對該礦的礦物組成及含量進(jìn)行了研究。主要礦物組成及相對含量見表5。

表5 主要礦物組成及相對含量 %

由表5可知，礦石中主要的金屬礦物包括黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦。黃鐵礦含量高、可浮性好，將嚴(yán)重影響銅、鉛、鋅精礦品位，并增加抑制劑石灰用量。

2 主要礦物的嵌布特征

2.1 黃銅礦

黃銅礦與閃鋅礦、方鉛礦和黃鐵礦等關(guān)系密切。黃銅礦賦存狀態(tài)見圖1，嵌布特征見圖2。

圖1 黃銅礦在礦石中的產(chǎn)出狀態(tài)(反光)

由圖1可見，黃銅礦主要沿黃鐵礦粒間、裂隙分布，呈不規(guī)則狀或細(xì)脈狀，可交代的黃銅礦呈乳濁狀，局部粒度較粗，團(tuán)粒狀分布，包裹黃鐵礦，粒度一般為0.01～ 0.70 mm。由圖2可見，在多金屬礦石中，黃銅礦與其它金屬礦物連生密切。在塊狀礦石中，黃銅礦與金屬礦物鑲嵌較均勻分布，粒度差別不大，黃銅礦粒度一般為0.01～ 0.5 mm。在條紋條帶狀礦石中，在以閃鋅礦、方鉛礦為主的條帶，黃銅礦呈細(xì)粒被包裹，粒度為0.01～ 0.1 mm。由于這類交代共生礦物嵌布緊密，嵌布粒度較細(xì)，有用礦物互相包裹現(xiàn)象嚴(yán)重，單體解離難度增大。

圖2 黃銅礦包裹方鉛礦、閃鋅礦及黃鐵礦(反光)

2.2 方鉛礦

方鉛礦嵌布特征見圖3，賦存狀態(tài)見圖4。

圖3 方鉛礦、黃銅礦及閃鋅礦相互嵌生(反光)

圖4 方鉛礦在礦石中的狀態(tài)(反光)

由圖3可見，方鉛礦與其它金屬礦物鑲嵌緊密，主要呈塊狀、條紋狀、浸染狀、細(xì)脈浸染狀分布。在塊狀礦石中，方鉛礦與黃銅礦、閃鋅礦鑲嵌均勻分布，與黃銅礦、閃鋅礦交代溶蝕黃鐵礦呈包含狀、乳濁狀。由圖4可見，在條紋狀鉛鋅礦石中，以方鉛礦為主的條帶常包有細(xì)粒閃鋅礦、黃銅礦，而在以黃銅礦、閃鋅礦為主的條帶中，方鉛礦常常被包裹。在浸染狀礦石中，方鉛礦可與黃銅礦、閃鋅礦毗連連生，也可與脈石連生，方鉛礦粒度為0.01～ 0.50 mm。這類礦石可通過磨礦單體解離后浮選的方法回收。但因少數(shù)被黃銅礦、閃鋅礦交代，不均勻分布，很難實(shí)現(xiàn)方鉛礦的單獨(dú)回收。因此，考慮通過銅和鉛混合浮選對銅、鉛鋅進(jìn)行綜合回收。

2.3 閃鋅礦

閃鋅礦嵌布特征見圖5，賦存狀態(tài)見圖6。

圖5 閃鋅礦與黃銅礦、方鉛礦及黃鐵礦相互包裹(反光)

圖6 礦石中閃鋅礦的狀態(tài)(反光)

由圖5可見，在該多金屬硫化礦石中，閃鋅礦與方鉛礦、黃鐵礦、黃銅礦、鋅黝銅礦的鑲嵌關(guān)系密切，其集合體主要呈浸染狀和條紋狀分布。閃鋅礦常常包裹交代黃鐵礦，且在黃鐵礦中呈交代乳濁狀。在以閃鋅礦為主的條帶中黃銅礦、方鉛礦及細(xì)粒黃鐵礦常被閃鋅礦包裹。由圖6可見，在以黃銅礦、方鉛礦為主的條帶中，黃銅礦和方鉛礦常常包裹有閃鋅礦，閃鋅礦粒度為0.01～ 0.85 mm。此外，由于閃鋅礦與黃鐵礦、方鉛礦及黃銅礦之間連生關(guān)系復(fù)雜如：毗連連生、包裹連生，不同有用礦物間混雜現(xiàn)象嚴(yán)重，會對回收閃鋅礦的精礦質(zhì)量造成較大影響。

2.4 石英

石英主要分布在次生石英巖中。石英在次生石英巖中的賦存狀態(tài)見圖7。

圖7 石英在次生石英巖中的狀態(tài)(反光)

由圖7可見，石英的形狀明顯分為兩類，一種是常見的他形粒狀石英，石英顆粒彼此緊密鑲嵌，粒度一般為0.005～0.500 mm。另一種石英具有板條狀自形、半自形晶體，無定向分布，粒度為0.02～0.16 mm。石英的粒度分布不均勻，常具不等粒變晶結(jié)構(gòu)，主要為顯微晶質(zhì)-細(xì)粒變晶；少量石英為變余斑晶，自形溶蝕狀，有時有裂紋，粒度為0.5～2.5 mm，磨礦后易解離，具易選易解離嵌布特征。

2.5 碳酸鹽礦物

在礦石中碳酸鹽礦物以白云石為主，少量為方解石。白云石嵌布特征見圖8。

圖8 白云石與重晶石及方鉛礦相互包裹(反光)

由圖8可見，圍巖中的白云石有兩種嵌布特征：一種為他形粒狀，微晶，粒度為0.01 mm左右；另一種為自形粒狀，粒度為0.005～0.100 mm。白云石均勻分布在微晶中，含礦巖石中的白云石多為他形—自形粒狀變晶，與重晶石、閃鋅礦等金屬礦物鑲嵌分布。由于白云石與部分金屬礦相互包裹，會對閃鋅礦等金屬礦石的回收造成一定的影響。

2.6 重晶石

重晶石主要為他形粒狀、板條狀粒度和少量柱狀。其中，他形粒狀粒度為0.02～0.20 mm，柱狀可達(dá)8 mm，可形成重晶石巖。重晶石在礦石中的賦存狀態(tài)見圖9。

圖9 重晶石在礦石中的狀態(tài)(反光)

由圖9可見，巖石中有少量定向分布的鱗片狀絹云母。板條狀粒度為0.01～0.15 mm，多浸染狀、浸染團(tuán)粒狀分布在碳酸鹽礦物集合體中，在蝕變較弱的重晶石化、次生石英巖化英安巖中可以看出，重晶石化較次生石英化晚。重晶石在礦石中含量較高占比為14%，會對銅、鉛、鋅等金屬礦石的綜合回收產(chǎn)生影響。

3 有用礦物的嵌布粒度

對有用礦物黃銅礦、方鉛礦和閃鋅礦進(jìn)行了粒度分析，結(jié)果見表6。

表6 有用礦物的粒度分析結(jié)果

由表6可見，礦石中黃銅礦、方鉛礦和閃鋅礦自然嵌布粒度在各粒級區(qū)間內(nèi)均有分布，51.14%的黃銅礦分布在0.04～0.16 mm粒級，47.52%的方鉛礦分布在0.04～0.16 mm粒級，57.55%的閃鋅礦分布在0.04～0.16 mm粒級，銅鉛鋅礦物粒度均有50%左右屬于細(xì)粒級礦物，15%左右屬于中粒級礦物。因此，主要金屬礦物間粒度差別不大，且以中細(xì)粒為主，部分粒度較細(xì)、互相包裹，使其分離難度增大。為獲得較好的精礦指標(biāo)，可考慮階段細(xì)磨工藝。

4 結(jié) 論

(1)該礦石屬于原生銅多金屬硫化礦石。其中銅的硫化物占有率為87.66%，鉛的硫化物占有率為87.59%，鋅的硫化物占有率為97.90%。

(2)礦石可利用金屬礦物以黃銅礦、方鉛礦和閃鋅礦為主。其結(jié)構(gòu)主要呈塊狀、稠密浸染狀、浸染狀、細(xì)脈浸染狀、條紋狀分布，且多數(shù)金屬礦物相嵌緊密，包含溶蝕及交代結(jié)構(gòu)發(fā)育，包裹連生發(fā)育，容易造成精礦產(chǎn)品互含。

(3)脈石中絹云母、白云石和綠泥石易泥化，可采用階段磨礦、減少泥化，降低影響。重晶石礦可通過對選鋅尾礦進(jìn)行浮-重聯(lián)合工藝等加以綜合回收利用。

(4)該礦物可綜合利用礦物多，分離難度大；礦物嵌布粒度主要以中細(xì)粒為主且嵌布特征復(fù)雜，多數(shù)金屬礦物嵌布緊密，包裹和連生現(xiàn)象較嚴(yán)重。脈石礦物白云石、重晶石、綠泥石、絹云母，容易泥化。因此，建議采用階段磨礦，加強(qiáng)黃鐵礦抑制和礦泥分散，提高精礦品位和浮選回收率。