鱼 博，王宇斌，王 妍，王 鑫，马晓晓

(西安建筑科技大学资源工程学院，陕西西安 710055)

0 引 言

自然界中单一的铜、铅、锌矿石资源较少，从多金属硫化矿石中综合回收有价元素铜、铅、锌的研究备受关注[1-3]。由于多金属矿石中有价金属共、伴生关系复杂，矿物间嵌布粒度分布不均，包裹和连生现象严重，其综合利用一直是选矿行业亟待解决的问题。因此，对低品位复杂铜铅锌多金属矿石进行系统的工艺矿物学研究就显得尤为迫切[4-8]。如何通过工艺矿物学研究，实现低品位多金属矿资源的高效综合利用一直是研究的热点，如田树国等[9-12]针对低品位铜铅锌多金属矿石，通过多种检测手段系统研究了化学成分、矿物组成和嵌布特征，分析了影响该矿石选矿指标的工艺矿物学因素。某铜铅锌多金属硫化矿嵌布粒度细，包裹现象严重，有价元素铜、铅、锌与脉石连生关系密切。研究针对该多金属硫化矿进行了化学成分、矿物组成、重要矿物的嵌布特征及嵌布粒度等工艺矿物学研究，为其可选性试验提供依据。

1 矿石性质

1.1 化学成分及物相分析

原矿多元素分析结果见表1。

表1 原矿多元素分析结果 %

由表1可知，样品中主要金属元素有铜、铅、锌等元素，脉石主要为硅酸盐类矿物。同时，少量的碳元素可能会对选矿中的药剂消耗产生影响。为进一步了解该矿石中有用元素的赋存状态，对原矿中铜、铅、锌矿物的物相组成进行了分析，结果见表2、表3和表4。

表2 原矿铜物相分析结果 %

表3 原矿铅物相分析结果 %

表4 原矿锌物相分析结果 %

由表2、表3和表4可知，矿石中铜、铅和锌元素主要是以硫化物的形式存在，其中铜的硫化物占有率为87.66%，铅的硫化物占有率为87.59%，锌的硫化物占有率为97.90%。铜、铅、锌氧化物占有率较低，铜的氧化物占有率为1.82%，铅的氧化物占有率为8.60%，锌的氧化物占有率为1.26%。可见该矿石属于原生铜多金属硫化矿石。

1.2 矿物组成

采用显微镜光片、薄片鉴定及X衍射分析对该矿的矿物组成及含量进行了研究。主要矿物组成及相对含量见表5。

表5 主要矿物组成及相对含量 %

由表5可知，矿石中主要的金属矿物包括黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿。黄铁矿含量高、可浮性好，将严重影响铜、铅、锌精矿品位，并增加抑制剂石灰用量。

2 主要矿物的嵌布特征

2.1 黄铜矿

黄铜矿与闪锌矿、方铅矿和黄铁矿等关系密切。黄铜矿赋存状态见图1，嵌布特征见图2。

图1 黄铜矿在矿石中的产出状态(反光)

由图1可见，黄铜矿主要沿黄铁矿粒间、裂隙分布，呈不规则状或细脉状，可交代的黄铜矿呈乳浊状，局部粒度较粗，团粒状分布，包裹黄铁矿，粒度一般为0.01～ 0.70 mm。由图2可见，在多金属矿石中，黄铜矿与其它金属矿物连生密切。在块状矿石中，黄铜矿与金属矿物镶嵌较均匀分布，粒度差别不大，黄铜矿粒度一般为0.01～ 0.5 mm。在条纹条带状矿石中，在以闪锌矿、方铅矿为主的条带，黄铜矿呈细粒被包裹，粒度为0.01～ 0.1 mm。由于这类交代共生矿物嵌布紧密，嵌布粒度较细，有用矿物互相包裹现象严重，单体解离难度增大。

图2 黄铜矿包裹方铅矿、闪锌矿及黄铁矿(反光)

2.2 方铅矿

方铅矿嵌布特征见图3，赋存状态见图4。

图3 方铅矿、黄铜矿及闪锌矿相互嵌生(反光)

图4 方铅矿在矿石中的状态(反光)

由图3可见，方铅矿与其它金属矿物镶嵌紧密，主要呈块状、条纹状、浸染状、细脉浸染状分布。在块状矿石中，方铅矿与黄铜矿、闪锌矿镶嵌均匀分布，与黄铜矿、闪锌矿交代溶蚀黄铁矿呈包含状、乳浊状。由图4可见，在条纹状铅锌矿石中，以方铅矿为主的条带常包有细粒闪锌矿、黄铜矿，而在以黄铜矿、闪锌矿为主的条带中，方铅矿常常被包裹。在浸染状矿石中，方铅矿可与黄铜矿、闪锌矿毗连连生，也可与脉石连生，方铅矿粒度为0.01～ 0.50 mm。这类矿石可通过磨矿单体解离后浮选的方法回收。但因少数被黄铜矿、闪锌矿交代，不均匀分布，很难实现方铅矿的单独回收。因此，考虑通过铜和铅混合浮选对铜、铅锌进行综合回收。

2.3 闪锌矿

闪锌矿嵌布特征见图5，赋存状态见图6。

图5 闪锌矿与黄铜矿、方铅矿及黄铁矿相互包裹(反光)

图6 矿石中闪锌矿的状态(反光)

由图5可见，在该多金属硫化矿石中，闪锌矿与方铅矿、黄铁矿、黄铜矿、锌黝铜矿的镶嵌关系密切，其集合体主要呈浸染状和条纹状分布。闪锌矿常常包裹交代黄铁矿，且在黄铁矿中呈交代乳浊状。在以闪锌矿为主的条带中黄铜矿、方铅矿及细粒黄铁矿常被闪锌矿包裹。由图6可见，在以黄铜矿、方铅矿为主的条带中，黄铜矿和方铅矿常常包裹有闪锌矿，闪锌矿粒度为0.01～ 0.85 mm。此外，由于闪锌矿与黄铁矿、方铅矿及黄铜矿之间连生关系复杂如：毗连连生、包裹连生，不同有用矿物间混杂现象严重，会对回收闪锌矿的精矿质量造成较大影响。

2.4 石英

石英主要分布在次生石英岩中。石英在次生石英岩中的赋存状态见图7。

图7 石英在次生石英岩中的状态(反光)

由图7可见，石英的形状明显分为两类，一种是常见的他形粒状石英，石英颗粒彼此紧密镶嵌，粒度一般为0.005～0.500 mm。另一种石英具有板条状自形、半自形晶体，无定向分布，粒度为0.02～0.16 mm。石英的粒度分布不均匀，常具不等粒变晶结构，主要为显微晶质-细粒变晶；少量石英为变余斑晶，自形溶蚀状，有时有裂纹，粒度为0.5～2.5 mm，磨矿后易解离，具易选易解离嵌布特征。

2.5 碳酸盐矿物

在矿石中碳酸盐矿物以白云石为主，少量为方解石。白云石嵌布特征见图8。

图8 白云石与重晶石及方铅矿相互包裹(反光)

由图8可见，围岩中的白云石有两种嵌布特征：一种为他形粒状，微晶，粒度为0.01 mm左右；另一种为自形粒状，粒度为0.005～0.100 mm。白云石均匀分布在微晶中，含矿岩石中的白云石多为他形—自形粒状变晶，与重晶石、闪锌矿等金属矿物镶嵌分布。由于白云石与部分金属矿相互包裹，会对闪锌矿等金属矿石的回收造成一定的影响。

2.6 重晶石

重晶石主要为他形粒状、板条状粒度和少量柱状。其中，他形粒状粒度为0.02～0.20 mm，柱状可达8 mm，可形成重晶石岩。重晶石在矿石中的赋存状态见图9。

图9 重晶石在矿石中的状态(反光)

由图9可见，岩石中有少量定向分布的鳞片状绢云母。板条状粒度为0.01～0.15 mm，多浸染状、浸染团粒状分布在碳酸盐矿物集合体中，在蚀变较弱的重晶石化、次生石英岩化英安岩中可以看出，重晶石化较次生石英化晚。重晶石在矿石中含量较高占比为14%，会对铜、铅、锌等金属矿石的综合回收产生影响。

3 有用矿物的嵌布粒度

对有用矿物黄铜矿、方铅矿和闪锌矿进行了粒度分析，结果见表6。

表6 有用矿物的粒度分析结果

由表6可见，矿石中黄铜矿、方铅矿和闪锌矿自然嵌布粒度在各粒级区间内均有分布，51.14%的黄铜矿分布在0.04～0.16 mm粒级，47.52%的方铅矿分布在0.04～0.16 mm粒级，57.55%的闪锌矿分布在0.04～0.16 mm粒级，铜铅锌矿物粒度均有50%左右属于细粒级矿物，15%左右属于中粒级矿物。因此，主要金属矿物间粒度差别不大，且以中细粒为主，部分粒度较细、互相包裹，使其分离难度增大。为获得较好的精矿指标，可考虑阶段细磨工艺。

4 结 论

(1)该矿石属于原生铜多金属硫化矿石。其中铜的硫化物占有率为87.66%，铅的硫化物占有率为87.59%，锌的硫化物占有率为97.90%。

(2)矿石可利用金属矿物以黄铜矿、方铅矿和闪锌矿为主。其结构主要呈块状、稠密浸染状、浸染状、细脉浸染状、条纹状分布，且多数金属矿物相嵌紧密，包含溶蚀及交代结构发育，包裹连生发育，容易造成精矿产品互含。

(3)脉石中绢云母、白云石和绿泥石易泥化，可采用阶段磨矿、减少泥化，降低影响。重晶石矿可通过对选锌尾矿进行浮-重联合工艺等加以综合回收利用。

(4)该矿物可综合利用矿物多，分离难度大；矿物嵌布粒度主要以中细粒为主且嵌布特征复杂，多数金属矿物嵌布紧密，包裹和连生现象较严重。脉石矿物白云石、重晶石、绿泥石、绢云母，容易泥化。因此，建议采用阶段磨矿，加强黄铁矿抑制和矿泥分散，提高精矿品位和浮选回收率。