安徽某銅銀鉛多金屬礦石工藝礦物學研究

黃秋菊 袁啟東 王志杰 蘇 康 姚燈磊

(1.中鋼集團馬鞍山礦山研究總院股份有限公司,安徽 馬鞍山 243000;2.金屬礦產資源高效循環利用國家工程研究中心,安徽 馬鞍山 243000;3.錫林郭盟應急管理綜合服務中心,內蒙古 錫林浩特 026000)

我國銅礦資源分布存在貧礦多、礦床規模小、伴 生礦較多等特點,選冶難度較大;銀礦以伴生銀礦為主,獨立銀礦少,且礦石類型多樣,銀品位低,工業選礦技術復雜[1-2]。隨著國民經濟快速發展,我國銅、銀礦產資源并不能滿足經濟建設需要,因此開展銅礦及共伴生礦資源的綜合開發利用具有重要意義。安徽某銅銀鉛多金屬礦屬于低品位復雜難選礦石,為給該礦石選礦工藝流程確定提供基礎資料和理論依據,對該銅銀鉛多金屬礦石進行了詳細的工藝礦物學研究,為高效分選各種有用礦物提供依據[3-4]。

1 礦石物質組成

1.1 礦石化學多元素分析

表1 所示為礦石化學多元素分析結果。

表1 礦石化學多元素分析結果Table 1 Chemical multielement analysis results of the ore %

由表1 可知:礦石中有價元素主要為銅和銀,含量分別為0.64%、109.86 g/t,另外還含有少量的鉛和鐵,主要脈石成分為SiO2和Al2O3。

表2 所示為礦石的礦物組成及相對含量。

表2 礦石礦物組成及相對含量Table 2 Mineral composition and the relative content of the ore %

由表2 可知:礦石中主要硫化銅礦物斑銅礦、輝銅礦和黃銅礦的含量分別為0.83%、0.08% 和0.11%,氧化銅礦物孔雀石和藍銅礦的含量分別為0.03%和0.01%;硫化鉛礦物方鉛礦的含量為0.16%;鐵礦物赤鐵礦的含量為10.15%;非金屬礦物以鉀長石、鈉長石為主,其次為石英和黏土礦物,還有少量碳酸鹽礦物方解石、白云石;其他礦物含量相對較少。

1.2 礦石銅、鉛物相分析

表3 所示為礦石銅物相分析結果。

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

由表3 可知:礦石中的銅主要以次生硫化銅的形式存在,分布率為86.15%,少量以原生硫化銅、結合氧化銅和自由氧化銅的形式存在。因此,礦石屬于硫化銅礦石,選礦試驗研究則以回收硫化銅為主。

表4 所示為礦石鉛物相分析結果。

表4 礦石鉛物相分析結果Table 4 Lead phase analysis results of the ore %

由表4 可知:礦石中的鉛主要以硫化鉛的形式存在,分布率為78.57%,少量以氧化鉛的形式存在,分布率為14.29%,其他含鉛礦物含量相對較少。

2 礦石結構構造

2.1 礦石構造

礦石構造主要有塊狀構造、脈狀構造和斑狀構造。長石、黏土礦物和碳酸鹽礦物多呈集合體塊狀產出,碳酸鹽礦物、石英等礦物組成條脈狀穿插于長石中形成脈狀構造,斑銅礦、黃銅礦等銅礦物呈斑狀嵌布在長石中形成斑狀構造。

2.2 礦石結構

礦石結構主要為片狀結構、浸染狀結構、粒狀結構、交代結構。斑銅礦常常與黃銅礦、輝銅礦共生嵌布并形成不規則片狀,具片狀結構,赤鐵礦多呈不規則細粒狀嵌于脈石礦物中形成浸染狀結構。部分斑銅礦、黃銅礦呈不規則粒狀嵌布,具粒狀結構,方鉛礦有時被斑銅礦或銅藍交代形成交代結構。

3 礦石中主要金屬礦物的嵌布特征

3.1 斑銅礦、輝銅礦

礦石中次生硫化銅礦物主要為斑銅礦(Cu5FeS4),少量為輝銅礦(Cu2S),另有微量銅藍。斑銅礦常與輝銅礦和黃銅礦共生嵌布并形成不規則片狀(圖1),部分斑銅礦呈不規則粒狀與黃銅礦緊密共生嵌布(圖2),少量斑銅礦交代部分方鉛礦呈不規則粒狀嵌布。輝銅礦一般呈不規則片狀與斑銅礦共生嵌布(圖3),少量輝銅礦呈不規則細粒狀嵌布于脈石礦物中(圖4)。

圖1 斑銅礦與黃銅礦、輝銅礦共生嵌布并形成不規則片狀Fig.1 Bornite,chalcopyrite and chalcocite are symbiosis and spread in irregular sheets

圖2 斑銅礦呈不規則粒狀與黃銅礦緊密共生嵌布Fig.2 Bornite is irregularly granular and closely distributed with chalcopyrite

圖3 輝銅礦呈不規則片狀與斑銅礦共生嵌布Fig.3 Chalcocite is distributed in irregular sheet form with bornite

圖4 輝銅礦呈不規則粒狀嵌布于脈石中Fig.4 Chalcocite is irregularly embedded in gangue

3.2 黃銅礦

黃銅礦(CuFeS2)是礦石中的原生硫化銅礦物,相對次生硫化銅礦物斑銅礦的含量較少,部分黃銅礦中含少量元素Ag。黃銅礦主要與斑銅礦、輝銅礦共生嵌布并形成葉片狀(圖5),少量黃銅礦呈不規則細粒狀嵌布于脈石礦物中(圖6)。雖然黃銅礦的嵌布粒度較細,但黃銅礦、斑銅礦、輝銅礦3 種銅礦物常常兩兩共生或3 種共生,他們的集合體嵌布粒度則相對較粗,這樣有利于選礦回收銅元素。

圖5 黃銅礦與斑銅礦、輝銅礦共生嵌布并形成葉片狀Fig.5 Chalcopyrite,bornite and chalcocite are symbiotically embedded and form a blade shape

圖6 黃銅礦呈不規則細粒狀嵌布于脈石中Fig.6 Chalcopyrite is irregularly fine grained embedded in gangue

3.3 方鉛礦

方鉛礦的化學式為PbS,含有少量元素Ag。方鉛礦是礦石中主要的硫化鉛礦物,也是元素鉛的主要載體礦物。礦石中方鉛礦主要呈不規則粒狀嵌布,部分被斑銅礦或銅藍交代,方鉛礦有時呈不規則片狀與斑銅礦共生嵌布(圖7),少量斑狀方鉛礦與赤鐵礦、脈石礦物共生嵌布。

圖7 方鉛礦嵌布特征Fig.7 Dissemination characteristics of galena

3.4 輝銀礦

輝銀礦(Ag2S)是礦石中的主要含銀礦物。礦石中輝銀礦主要呈微細粒分布在斑銅礦或黃銅礦中(圖8)。輝銀礦的嵌布粒度很細,一般小于10 μm。

圖8 微細粒輝銀礦與斑銅礦緊密共生Fig.8 Fine grained argentite closely coexists with bornite

3.5 赤鐵礦

赤鐵礦為礦石中主要的鐵礦物。赤鐵礦主要呈細粒浸染狀嵌布于脈石礦物中,部分赤鐵礦呈不規則粒狀與脈石礦物共生嵌布(圖9),少量赤鐵礦呈針狀、棒狀嵌布于脈石礦物中。

圖9 赤鐵礦嵌布特征Fig.9 Dissemination characteristics of hematite

4 礦石中主要金屬礦物的粒度分析

礦石中主要金屬礦物的嵌布粒度見表5。

表5 礦石中主要金屬礦物的嵌布粒度Table 5 Granularity distribution of main metallic minerals in the ore

由表5 可知:斑銅礦、輝銅礦、黃銅礦集合體的嵌布粒度粗細不均,在+0.07 mm 粒級分布率為44.60%;方鉛礦的嵌布粒度總體呈細粒分布,在-0.07 mm 粒級分布率為64.44%;赤鐵礦的嵌布粒度較細,在-0.07 mm 粒級分布率為68.91%。

5 礦石中銅元素賦存狀態

表6 所示為銅元素在礦石中分布平衡計算。

表6 銅元素分布平衡計算Table 6 Calculation of distribution and equilibrium of copper %

由表6 可知:元素Cu 主要賦存在斑銅礦中,分布率為79.37%,其次分布在輝銅礦和黃銅礦中,分布率分別為9.52%和6.35%,因此斑銅礦、輝銅礦和黃銅礦是選礦回收的主要目的礦物。

元素Ag 主要賦存在銀礦物輝銀礦中,少量Ag以類質同象的形式賦存在方鉛礦、黃銅礦、輝銅礦中,而輝銀礦主要分布在斑銅礦或黃銅礦中,因此在回收銅精礦時,絕大部分輝銀礦進入了銅精礦中。由礦石的鉛物相分析結果可知元素Pb 主要賦存在硫化鉛礦物方鉛礦中,由于鉛礦物相對易浮,大多方鉛礦也會進入銅精礦中[11]。

6 結論

(1)礦石中有價元素主要為銅、銀,含量分別為0.64%、116.63 g/t,鉛含量較少,為0.14%,未達到回收標準,只能作為雜質脫除。鐵含量為11.55%,可以考慮綜合回收。元素銅主要以次生硫化銅的形式存在,分布率為86.15%,原生硫化銅礦物的分布率為6.00%,因此,礦石屬于硫化銅礦石,選礦試驗研究則以回收硫化銅為主。

(2)斑銅礦常常與黃銅礦、輝銅礦共生嵌布并形成不規則片狀,具片狀結構,部分斑銅礦、黃銅礦呈不規則粒狀嵌布,具粒狀結構。方鉛礦有時被斑銅礦或銅藍交代形成交代結構。赤鐵礦多呈不規則細粒狀嵌于脈石礦物中形成浸染狀結構。礦石構造主要有塊狀構造、脈狀構造和斑狀構造。

(3)斑銅礦、輝銅礦、黃銅礦常常兩者共生或三種共生,3 種硫化銅礦物集合體的嵌布粒度粗細不均,在+0.07 mm 粒級的分布率為44.60%。由于3種銅礦物與脈石嵌布簡單,磨礦后易解離,只是細粒硫化銅礦物與脈石可能形成連生體,部分連生體將進入精礦,但總體上嵌布簡單,脈石對硫化銅礦物的回收不構成太大影響[5-7]。

(4)赤鐵礦的嵌布粒度總體較細,在-0.07 mm粒級的分布率為68.91%。在回收鐵礦物時要想獲得較好的鐵精礦品位,應對浮選尾礦進行進一步細磨,同時也要防止過磨導致泥化。赤鐵礦在-0.01 mm 粒級的分布率為14.93%,這部分微細粒赤鐵礦較難回收,對鐵精礦回收率將有一定影響[8-10]。

(5)礦石中元素Cu 主要賦存在斑銅礦中,分布率為79.37%,其次分布在輝銅礦和黃銅礦中,因此斑銅礦、輝銅礦和黃銅礦是選礦回收的主要目的礦物。元素Ag 主要賦存在銀礦物輝銀礦中,而輝銀礦主要分布在斑銅礦或黃銅礦中,因此大多輝銀礦可與銅礦物一起得到回收。元素Pb 主要賦存在硫化鉛礦物方鉛礦中,由于硫化鉛礦物相對易浮,大多方鉛礦也會進入銅精礦中從而影響最終銅精礦品級,因此建議采用浮銅抑鉛浮選工藝。