袁启东 丁开振 陈 洲 王小玉 李 亮 胡炳胜 王 炬1

（1.华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司，安徽马鞍山243071；2.国家金属矿山固体废物处理与处置工程技术研究中心，安徽马鞍山243071；3.安徽马钢罗河矿业有限责任公司，安徽合肥231562）

复杂多金属矿中有价元素的分离是选矿领域的难题之一。多金属矿分离困难的主要原因有各种矿物嵌布粒度微细，矿物种类复杂，矿石中常伴生有次生矿物等。安徽某矿石中含有铁、硫、铜等元素，属于复杂多金属矿，有用矿物嵌布粒度细、矿物间嵌布关系密切，有用矿物与脉石矿物分离难度高［1-4］。为合理开发利用该多金属矿，对其进行了详细的工艺矿物学研究，不仅可以为试验研究提供详细的工艺矿物学资料，也为提高该矿的选矿指标和工艺方案的制定提供基础理论依据［5-9］。

1 矿石物质组成

1.1 矿石的化学多元素分析

对矿石进行化学多元素分析，结果见表1。

由表1可知：矿石中有价元素主要为铁，铁品位为30.48%；矿石中还含有一定量的硫和铜，硫品位为2.18%、铜品位为0.066%，选矿时应考虑综合回收，其它元素没有回收价值。

1.2 矿石主要有用元素物相分析

矿石的铁、硫和铜物相分析结果分别见表2、表3和表4。

由表2可知：矿石中铁主要以磁铁矿的形式存在，磁铁矿中铁占总铁74.93%的；黄铁矿中铁占总铁的7.09%，磁黄铁矿、赤褐铁矿和碳酸铁等少量。由于磁黄铁矿等含硫矿物的存在，选铁时应有效控制磁黄铁矿等含硫矿物的混入，以免造成铁精矿硫超标。

由表3可知：矿石含硫2.18%，硫主要以硫化物的形式存在，硫化物中硫占总硫的86.24%，硫酸盐中硫和其他硫含量较低。

由表4可知：矿石中铜主要以硫化物的形式赋存，可选性较好的原生硫化铜中铜和次生硫化铜中铜的占有率合计为84.85%，结合氧化铜中铜和自由氧化铜中铜分别占9.09%和6.06%，说明矿石中铜矿物较易回收。

1.3 矿石矿物组成及含量

矿石主要矿物组成及含量见表5。由表5可知：矿石中主要有用铁矿物为磁铁矿，

含量为31.49%，少量赤铁矿，含量为1.30%；矿石中含硫较高，但主要以金属硫化物黄铁矿、磁黄铁矿的形式存在，两者含量分别为4.63%和1.05%。可供综合回收利用的铜矿物含量较少，主要以黄铜矿的形式存在，含量仅为0.17%。脉石矿物主要为碳酸盐类矿物方解石，含量为19.62%，其次为硅酸盐矿物绿泥石、云母以及石英，含量分别为11.91%、8.06%和10.20%。

2 矿石的结构构造

2.1 矿石结构

矿石的结构主要有粒状结构、针状（棒状）结构、交代结构、假象（半假象）结构、填隙结构、鳞片状结构、斑状结构，另有少量脉状结构、浸染状结构和包含结构。

（1）粒状结构。矿石中磁铁矿主要呈粒状分布，磁铁矿呈四方体自形晶粒状或半自形、他形粒状稠密分布。在脉石矿物中部分碳酸盐、石英等也呈自形或他形晶粒状嵌布，形成粒状结构。

（2）针状（棒状）结构。矿石中赤铁矿主要呈针状、棒状存在，交叉组成架状排列，同时也形成架状结构。有些针状或棒状晶体密集排列时则形成扇状结构或簇状结构。

（3）交代结构。磁铁矿沿晶粒边缘被赤铁矿交代，这些次生赤铁矿彼此连接形成网状，部分未连接部分则形成交代弧、交代边。

（4）假象（半假象）结构。主要是磁铁矿被黄铁矿交代或钾长石被黏土矿物交代后仍保留原生矿物晶体形态，形成假象（半假象）结构。

（5）填隙结构。矿石中帘石或透闪石、阳起石以及其他脉石矿物沿磁铁矿粒间嵌布，不同矿物紧密互嵌，形成填隙结构。

（6）鳞片结构。鳞片结构主要见于矿石中的绿泥石，绿泥石呈鳞片状集合体嵌布。

（7）斑状结构。斜长石、钾长石呈短柱状组成斑晶，基质由黏土、细粒石英、绢云母等矿物构成。

2.2 矿石构造

矿石主要构造为块状构造，其次为浸染状构造，较少斑状构造、团块状构造，偶见脉状构造。

（1）块状构造。主要见于铁矿物中，故颜色多为灰-微黑色，以磁铁矿为主，质地致密坚硬。另有部分围岩、夹石也呈致密集合体块状构造，如以碳酸盐为主的灰白色块状岩石或以长石、黏土为主的肉红色块状岩石。

（2）浸染状构造。矿石中浸染状散布粒状黄铁矿等硫化物，在矿石中比较常见。部分围岩、夹石中还稀疏浸染了少量细粒铁矿物。

（3）斑状、团块状构造。以磁铁矿为主夹杂少量赤铁矿组成粒状集合体呈斑状或团块状稠密分布于浅色脉石矿物中。

（4）脉状构造。碳酸盐组成不规则脉状穿插于矿石中。

3 主要矿物结构与嵌布关系

3.1 磁铁矿

磁铁矿呈自形-半自形粒状嵌布，具粒状结构（图1），多数颗粒彼此连晶，颗粒间空隙被脉石充填。少量磁铁矿颗粒后期被黄铁矿交代但仍具磁铁矿假象结构（图2），两者紧密共生，形成磁铁矿、黄铁矿组合。部分磁铁矿晶粒边缘被赤铁矿交代，形成交代边、交代网，具交代结构（图3），但交代深度有限，一般为1～5 μm，说明矿石氧化程度较浅。由于矿石具多期成矿的特点，矿石中还有部分次生穆磁铁矿，系由赤铁矿在还原条件下而形成，因此仍保留了赤铁矿的晶体形态而呈其假象。针状赤铁矿被磁铁矿交代形成穆磁铁矿，具针状结构和架状结构（图4）。穆磁铁矿一般多与赤铁矿共生，两者形成穆磁铁矿、赤铁矿组合。另有少量微细粒磁铁矿呈浸染状嵌于脉石矿物中，粒度在5 μm左右。

3.2 赤铁矿

赤铁矿呈针状、棒状组成架状排列，具针状结构和架状结构（图5），格架间空隙被脉石矿物充填，与脉石接触面平直。在还原条件下部分晶粒已次变为穆磁铁矿，有时两者呈过渡状态。少量棒状赤铁矿集合体呈扇形排列，形成扇形结构（图6）。另有部分赤铁矿呈束状板柱状嵌布（图7），主要与脉石矿物互嵌。在上述集合体中有时零星散布片状、鳞片状镜铁矿。

3.3 黄铁矿、磁黄铁矿

矿石中含硫矿物主要为黄铁矿，少量磁黄铁矿。黄铁矿呈不规则粒状、碎裂状、港湾状，少量呈四方体等轴粒状分布。黄铁矿呈半自形或不规则粒状与脉石矿物共生（图8），由于成矿作用的多期性，部分晶粒由磁铁矿交代而形成并呈其假象，同时有少量与赤铁矿共生。黄铁矿一般呈斑点状稀疏浸染状或稠密浸染分布在矿石中，当分布密集且含量较多时则形成致密块状硫化矿石。

3.4 铜矿物

矿石中含有的铜矿物微量，分别为黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿，其中黄铜矿为主。黄铜矿呈不规则粒状、港湾状、长条状浸染嵌布于脉石中。铜矿物晶粒中常含脉石矿物包裹体。黄铜矿与黄铁矿互为连晶，与脉石共生（见图9）。

3.5 碳酸盐矿物

矿石中碳酸盐矿物主要为方解石，微量白云石和含铁方解石、含铁白云石。方解石呈自形、半自形粒状集合体嵌布，具粒状结构（图10），形成致密块状或薄层状。细粒石英与碳酸盐紧密交生，其中穿插次生碳酸盐脉（图11）。碳酸盐、石英呈斑晶产出（图12），基质为黏土。

3.6 绿泥石

绿泥石呈鳞片状集合体与石英、铁矿物共生，具鳞片状结构（图13），也与磁铁矿相毗邻。鳞片状绿泥石充填于铁矿物粒间空隙（图14）。次生绿泥石呈纤维状、板柱状与碳酸盐、铁矿物共生，粒状金红石与次生绿泥石伴生（图15）。

3.7 石英

矿石中石英多为不规则粒状，较少见有自形、半自形锥柱状，一般均呈粒状集合体嵌布，集合体中浸染嵌布粒状铁矿物。石英呈不规则粒状或自形晶柱状集合体嵌布（图16）。部分石英晶粒与粒状碳酸盐交织嵌布，两者紧密互嵌。少量石英与长石、黏土、闪石、白云母等矿物共生，石英有时散布充填于磁铁矿粒间。

3.8 云母

矿石中云母种类较多，主要为金云母、绿云母，另有少量黑云母、白云母、绢云母。其中金（绿）云母一般为自形晶柱状或纤维状集合体，与磁铁矿紧密共生。也与碳酸盐、石英等矿物相毗邻，部分已次变为绿泥石。黑（白）云母则一般沿铁矿物粒间空隙充填，所以晶粒两端或周边常呈不规则状，与铁矿物呈界线曲折的毗邻嵌布。绢云母均为细粒鳞片状集合体，主要由交代斜长石而形成。黑云母、电气石与粒状铁矿物共生（见图17）。

3.9 长石、黏土

矿石中长石主要为钾长石，少量斜长石，两者均呈自形晶短柱状分布。因风化作用，钾长石多已不同程度次变为黏土矿物高岭石，残晶呈斑状、似斑状或不规则粒状，次生黏土则呈钾长石假象或风化成细粒状，形成基质与之共生。斜长石次生变化稍弱，因此晶形相对保存完好，聚片双晶发育，少量发生绢云母化。钾长石呈自形晶柱状与黏土矿物共生（见图18）。

3.10 角闪石

矿石中角闪石主要为透闪石-阳起石，一般为条柱状和纤维状，少量呈片状、放射状。组成集合体沿铁矿物粒间充隙，也与石英、碳酸盐等矿物共生。部分片状闪石集合体中不均匀包裹细粒石英，并有细粒磁铁矿浸染其中。角闪石呈柱状、纤维状沿铁矿物粒间嵌布，具填隙结构（见图19）。

3.11 绿帘石

矿石中绿帘石呈半自形-他形粒状组成集合体，沿磁铁矿粒间充填。伴生矿物有碳酸盐、石英、透闪石等。绿帘石呈自形-半自形粒状嵌于铁矿物粒间，具填隙结构（见图20）

4 主要矿物嵌布粒度

对矿石中主要矿物进行嵌布粒度统计分析，结 果见表6。

由表6可知，矿石中主要有用矿物磁铁矿、黄铁矿的自然嵌布粒度在各粒级中均有分布，并且嵌布粒度细于脉石矿物粒度。在-0.070 mm粒级中磁铁矿和赤铁矿分布率分别为66.26%和92.60%，而该粒级脉石矿物的分布率则普遍在50%以下，有用铁矿物和脉石矿物这种粒度上的差异有利于选矿工艺阶段磨选、粗粒抛尾。

5 结论

（1）安徽某铁硫铜矿石铁品位为30.48%、硫品位为2.18%、铜品位为0.066%。矿石中金属矿物以磁铁矿为主，少量赤铁矿、镜铁矿、黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿等；脉石矿物主要为方解石、绿泥石、石英、云母，还有少量的长石、黏土、角闪石、绿帘石，局部可见滑石、石榴石、电气石、金红石、磷灰石等。矿石中铁主要以磁铁矿的形式存在，磁铁矿中铁占总铁74.93%，黄铁矿、磁黄铁矿、赤褐铁矿和碳酸铁矿等少量；矿石中的硫主要以硫化物的形式存在，占总硫的86.24%；矿石中的铜氧化程度较低，硫化铜中铜占总铜的84.85%。

（2）矿石主要构造为块状构造、浸染状构造，少量斑状-团块状构造和脉状构造。主要结构有粒状结构、针状（棒状）结构、交代结构、假象（半假象）结构、填隙结构、鳞片状结构和斑状结构等。

（3）有用矿物磁铁矿、赤铁矿、黄铁矿的嵌布粒度普遍大于脉石矿物方解石、绿泥石、云母和石英的嵌布粒度，与磁铁矿紧密连晶的部分假象赤铁矿粒度微细，以交代弧、交代边的形式产出，可在选矿时一并回收利用。黄铁矿、磁黄铁矿在-0.070 mm粒级分布率分别为55.07%和64.61%，其中部分黄铁矿、磁黄铁矿系由交代磁铁矿而形成，两者呈紧密连晶，磨选时不易解离，会对铁精矿质量造成不利影响。