黄秋菊 袁启东 王志杰 苏 康 姚灯磊

(1.中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司,安徽 马鞍山 243000;2.金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心,安徽 马鞍山 243000;3.锡林郭盟应急管理综合服务中心,内蒙古 锡林浩特 026000)

我国铜矿资源分布存在贫矿多、矿床规模小、伴 生矿较多等特点,选冶难度较大;银矿以伴生银矿为主,独立银矿少,且矿石类型多样,银品位低,工业选矿技术复杂[1-2]。随着国民经济快速发展,我国铜、银矿产资源并不能满足经济建设需要,因此开展铜矿及共伴生矿资源的综合开发利用具有重要意义。安徽某铜银铅多金属矿属于低品位复杂难选矿石,为给该矿石选矿工艺流程确定提供基础资料和理论依据,对该铜银铅多金属矿石进行了详细的工艺矿物学研究,为高效分选各种有用矿物提供依据[3-4]。

1 矿石物质组成

1.1 矿石化学多元素分析

表1 所示为矿石化学多元素分析结果。

表1 矿石化学多元素分析结果Table 1 Chemical multielement analysis results of the ore %

由表1 可知:矿石中有价元素主要为铜和银,含量分别为0.64%、109.86 g/t,另外还含有少量的铅和铁,主要脉石成分为SiO2和Al2O3。

表2 所示为矿石的矿物组成及相对含量。

表2 矿石矿物组成及相对含量Table 2 Mineral composition and the relative content of the ore %

由表2 可知:矿石中主要硫化铜矿物斑铜矿、辉铜矿和黄铜矿的含量分别为0.83%、0.08% 和0.11%,氧化铜矿物孔雀石和蓝铜矿的含量分别为0.03%和0.01%;硫化铅矿物方铅矿的含量为0.16%;铁矿物赤铁矿的含量为10.15%;非金属矿物以钾长石、钠长石为主,其次为石英和黏土矿物,还有少量碳酸盐矿物方解石、白云石;其他矿物含量相对较少。

1.2 矿石铜、铅物相分析

表3 所示为矿石铜物相分析结果。

表3 矿石铜物相分析结果Table 3 Copper phase analysis results of the ore %

由表3 可知:矿石中的铜主要以次生硫化铜的形式存在,分布率为86.15%,少量以原生硫化铜、结合氧化铜和自由氧化铜的形式存在。因此,矿石属于硫化铜矿石,选矿试验研究则以回收硫化铜为主。

表4 所示为矿石铅物相分析结果。

表4 矿石铅物相分析结果Table 4 Lead phase analysis results of the ore %

由表4 可知:矿石中的铅主要以硫化铅的形式存在,分布率为78.57%,少量以氧化铅的形式存在,分布率为14.29%,其他含铅矿物含量相对较少。

2 矿石结构构造

2.1 矿石构造

矿石构造主要有块状构造、脉状构造和斑状构造。长石、黏土矿物和碳酸盐矿物多呈集合体块状产出,碳酸盐矿物、石英等矿物组成条脉状穿插于长石中形成脉状构造,斑铜矿、黄铜矿等铜矿物呈斑状嵌布在长石中形成斑状构造。

2.2 矿石结构

矿石结构主要为片状结构、浸染状结构、粒状结构、交代结构。斑铜矿常常与黄铜矿、辉铜矿共生嵌布并形成不规则片状,具片状结构,赤铁矿多呈不规则细粒状嵌于脉石矿物中形成浸染状结构。部分斑铜矿、黄铜矿呈不规则粒状嵌布,具粒状结构,方铅矿有时被斑铜矿或铜蓝交代形成交代结构。

3 矿石中主要金属矿物的嵌布特征

3.1 斑铜矿、辉铜矿

矿石中次生硫化铜矿物主要为斑铜矿(Cu5FeS4),少量为辉铜矿(Cu2S),另有微量铜蓝。斑铜矿常与辉铜矿和黄铜矿共生嵌布并形成不规则片状(图1),部分斑铜矿呈不规则粒状与黄铜矿紧密共生嵌布(图2),少量斑铜矿交代部分方铅矿呈不规则粒状嵌布。辉铜矿一般呈不规则片状与斑铜矿共生嵌布(图3),少量辉铜矿呈不规则细粒状嵌布于脉石矿物中(图4)。

图1 斑铜矿与黄铜矿、辉铜矿共生嵌布并形成不规则片状Fig.1 Bornite,chalcopyrite and chalcocite are symbiosis and spread in irregular sheets

图2 斑铜矿呈不规则粒状与黄铜矿紧密共生嵌布Fig.2 Bornite is irregularly granular and closely distributed with chalcopyrite

图3 辉铜矿呈不规则片状与斑铜矿共生嵌布Fig.3 Chalcocite is distributed in irregular sheet form with bornite

图4 辉铜矿呈不规则粒状嵌布于脉石中Fig.4 Chalcocite is irregularly embedded in gangue

3.2 黄铜矿

黄铜矿(CuFeS2)是矿石中的原生硫化铜矿物,相对次生硫化铜矿物斑铜矿的含量较少,部分黄铜矿中含少量元素Ag。黄铜矿主要与斑铜矿、辉铜矿共生嵌布并形成叶片状(图5),少量黄铜矿呈不规则细粒状嵌布于脉石矿物中(图6)。虽然黄铜矿的嵌布粒度较细,但黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿3 种铜矿物常常两两共生或3 种共生,他们的集合体嵌布粒度则相对较粗,这样有利于选矿回收铜元素。

图5 黄铜矿与斑铜矿、辉铜矿共生嵌布并形成叶片状Fig.5 Chalcopyrite,bornite and chalcocite are symbiotically embedded and form a blade shape

图6 黄铜矿呈不规则细粒状嵌布于脉石中Fig.6 Chalcopyrite is irregularly fine grained embedded in gangue

3.3 方铅矿

方铅矿的化学式为PbS,含有少量元素Ag。方铅矿是矿石中主要的硫化铅矿物,也是元素铅的主要载体矿物。矿石中方铅矿主要呈不规则粒状嵌布,部分被斑铜矿或铜蓝交代,方铅矿有时呈不规则片状与斑铜矿共生嵌布(图7),少量斑状方铅矿与赤铁矿、脉石矿物共生嵌布。

图7 方铅矿嵌布特征Fig.7 Dissemination characteristics of galena

3.4 辉银矿

辉银矿(Ag2S)是矿石中的主要含银矿物。矿石中辉银矿主要呈微细粒分布在斑铜矿或黄铜矿中(图8)。辉银矿的嵌布粒度很细,一般小于10 μm。

图8 微细粒辉银矿与斑铜矿紧密共生Fig.8 Fine grained argentite closely coexists with bornite

3.5 赤铁矿

赤铁矿为矿石中主要的铁矿物。赤铁矿主要呈细粒浸染状嵌布于脉石矿物中,部分赤铁矿呈不规则粒状与脉石矿物共生嵌布(图9),少量赤铁矿呈针状、棒状嵌布于脉石矿物中。

图9 赤铁矿嵌布特征Fig.9 Dissemination characteristics of hematite

4 矿石中主要金属矿物的粒度分析

矿石中主要金属矿物的嵌布粒度见表5。

表5 矿石中主要金属矿物的嵌布粒度Table 5 Granularity distribution of main metallic minerals in the ore

由表5 可知:斑铜矿、辉铜矿、黄铜矿集合体的嵌布粒度粗细不均,在+0.07 mm 粒级分布率为44.60%;方铅矿的嵌布粒度总体呈细粒分布,在-0.07 mm 粒级分布率为64.44%;赤铁矿的嵌布粒度较细,在-0.07 mm 粒级分布率为68.91%。

5 矿石中铜元素赋存状态

表6 所示为铜元素在矿石中分布平衡计算。

表6 铜元素分布平衡计算Table 6 Calculation of distribution and equilibrium of copper %

由表6 可知:元素Cu 主要赋存在斑铜矿中,分布率为79.37%,其次分布在辉铜矿和黄铜矿中,分布率分别为9.52%和6.35%,因此斑铜矿、辉铜矿和黄铜矿是选矿回收的主要目的矿物。

元素Ag 主要赋存在银矿物辉银矿中,少量Ag以类质同象的形式赋存在方铅矿、黄铜矿、辉铜矿中,而辉银矿主要分布在斑铜矿或黄铜矿中,因此在回收铜精矿时,绝大部分辉银矿进入了铜精矿中。由矿石的铅物相分析结果可知元素Pb 主要赋存在硫化铅矿物方铅矿中,由于铅矿物相对易浮,大多方铅矿也会进入铜精矿中[11]。

6 结论

(1)矿石中有价元素主要为铜、银,含量分别为0.64%、116.63 g/t,铅含量较少,为0.14%,未达到回收标准,只能作为杂质脱除。铁含量为11.55%,可以考虑综合回收。元素铜主要以次生硫化铜的形式存在,分布率为86.15%,原生硫化铜矿物的分布率为6.00%,因此,矿石属于硫化铜矿石,选矿试验研究则以回收硫化铜为主。

(2)斑铜矿常常与黄铜矿、辉铜矿共生嵌布并形成不规则片状,具片状结构,部分斑铜矿、黄铜矿呈不规则粒状嵌布,具粒状结构。方铅矿有时被斑铜矿或铜蓝交代形成交代结构。赤铁矿多呈不规则细粒状嵌于脉石矿物中形成浸染状结构。矿石构造主要有块状构造、脉状构造和斑状构造。

(3)斑铜矿、辉铜矿、黄铜矿常常两者共生或三种共生,3 种硫化铜矿物集合体的嵌布粒度粗细不均,在+0.07 mm 粒级的分布率为44.60%。由于3种铜矿物与脉石嵌布简单,磨矿后易解离,只是细粒硫化铜矿物与脉石可能形成连生体,部分连生体将进入精矿,但总体上嵌布简单,脉石对硫化铜矿物的回收不构成太大影响[5-7]。

(4)赤铁矿的嵌布粒度总体较细,在-0.07 mm粒级的分布率为68.91%。在回收铁矿物时要想获得较好的铁精矿品位,应对浮选尾矿进行进一步细磨,同时也要防止过磨导致泥化。赤铁矿在-0.01 mm 粒级的分布率为14.93%,这部分微细粒赤铁矿较难回收,对铁精矿回收率将有一定影响[8-10]。

(5)矿石中元素Cu 主要赋存在斑铜矿中,分布率为79.37%,其次分布在辉铜矿和黄铜矿中,因此斑铜矿、辉铜矿和黄铜矿是选矿回收的主要目的矿物。元素Ag 主要赋存在银矿物辉银矿中,而辉银矿主要分布在斑铜矿或黄铜矿中,因此大多辉银矿可与铜矿物一起得到回收。元素Pb 主要赋存在硫化铅矿物方铅矿中,由于硫化铅矿物相对易浮,大多方铅矿也会进入铜精矿中从而影响最终铜精矿品级,因此建议采用浮铜抑铅浮选工艺。