安徽某铜矿影响铜选矿指标的矿物学因素研究.pdf

2 0 1 4 年第2 期有色金属 选矿部分 ‘1 - d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 4 ．0 2 ．0 0 1 安徽某铜矿影响铜选矿指标的矿物学因素研究 方明山，王玲，肖仪武 北京矿冶研究总院矿物加工科学与技术国家重点实验室，北京1 0 0 2 6 0 摘要安徽某铜矿为大型热液蚀变强烈的变质原生硫化铜矿床，其中主要的回收矿物为黄铜矿。工艺矿物学研究 结果表明，矿石中的铜有8 ．1 0 ％是以墨铜矿的形式存在，而且其中含有1 2 ．6 6 ％的滑石、蛇纹石等易浮层状脉石矿物，是影 响铜选矿指标的重要因素。 关键词铜矿；工艺矿物学；墨铜矿；滑石；蛇纹石 中图分类号T D 9 1文献标志码A 文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 4 0 2 - - 0 0 0 1 - 0 5 R e a r e ho nM i n e r a l o g yF a c t o r so fI n f l u e n c i n gC o p p e rR o t a t i o nI n d e x e so faC o p p e rO r ei n A n h l f i F A N GM i n g s h a n ，W A N G 日哪，X I A OY i w u S t a t eK e yL a b o r a t o r yo fM i n e r a lP r o c e s s i n g ，B e i j i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo f M i n i n ga n dM e t a l l u r g y ，B e 抗嘲1 0 0 2 6 0 ，C h i n a A b s t r a c t ，1 1 l es t u d i e dc o p p e ro r eo fA n h u ii sal a r g eh y d r o t h e r m a lm e t a m o r p h i cp r i m a r yc o p p e r s u l f i d ed e p o s i t ．a n dt h ep r i m a r yr e c o v e r a b l em i n e r a li nt h eo r ei sc h a l e o p y r i t e ．T h er e s l I l to fp r o c e s s m i n e r a l o g yr e s e a r c hs h o w st h a ta b o u t8 ．10 ％C uO C C U I i nt h es t a t eo fv a l l e r i i t ea n dt h ec o n t e n to ft h e l a y e rg a n g u em i n e r a lt h a ti Se a s y t o b e f l o a t e ds u c ha st a l ca n ds e r p e n t i n ei Sa b o u t1 2 ．6 6 ％w h i c hi S t h e m o s ti m p o r t a n tf a c t o r si n f l u e n c i n gf l o a t a t i o ni n d e x e so ft h eo f e ． K e yw o r d s c o p p e ro r e ；p r o c e s sm i n e r a l o g y ；v a l l e r i i t e ；t a l c ；s e r p e n t i n e 某铜矿为安徽大型热液蚀变强烈的变质原生硫 化铜矿床，其主要的回收矿物为黄铜矿。该矿石的 矿物组成复杂，矿物之间的共生关系紧密，并且含 易浮层状硅酸盐脉石矿物较多，属复杂难处理铜矿 石[ 1 - 4 ] 。为合理开发利用该铜矿资源，查明矿石中 影响铜矿物回收的矿物学因素，对其进行了详细的 工艺矿物学研究。 1 矿石的化学成分 1 ．1 矿石的化学分析 矿石的多元素分析结果见表1 。 表1 7 r ￡由l e1 化学分析结果表明矿石中铜的品位约为0 ．9 4 ％， 是矿石中最主要的有价金属元素。 1 ．2 矿石中铜的化学物相分析 矿石中铜的化学物相分析结果见表2 。 表2矿石中铜的化学物相分析结果 T a b l e2 A n a l y s i sr e s u l to fc o p p e rp h a s ei nt h eo r e ／％ 结果表明，矿石中的铜主要以原生硫化铜的形 矿石的多元素分析结果 M u l t i - e l e m e n ta n a l y s i sr e s u l to ft h eore|％ 基金项旦“十一五”国家科捷杰撑计划资助项目 2 0 0 6 B A B 0 2 A 0 6 收稿日期2 0 1 3 - 0 2 0 4 修回日期2 0 1 4 - 0 1 4 ．_ 1 作者筒奔方明山 1 9 8 2 - ，男，安徽六蛋入，缺士，高级工程师，主要从事工艺矿物学研究工作。 万方数据 2 有色金属 选矿部分2 0 1 4 年第2 期 式存在，其氧化率仅为3 ．2 0 ％，次生硫化铜的占有 率也很低，该矿石为原生硫化铜矿石阳1 i 。 2 矿石的矿物组成及相对含量 矿石的矿物组成比较复杂。铜矿物主要为黄铜 矿，另有少量的墨铜矿以及微量的铜蓝、方黄铜矿、 自然铜等；硫的独立矿物主要为磁黄铁矿，其次为 黄铁矿以及少量的白铁矿；铁的独立矿物主要为磁 铁矿，其次为赤铁矿、菱铁矿以及很少量的褐铁矿。 脉石矿物主要有石英、白云石、方解石、石榴 子石、蛇纹石和滑石，其次为长石、辉石、硬石 膏、云母以及少量的阳起石、橄榄石、硅镁石、硅 灰石、绿泥石、金红石、绿帘石和榍石等，矿石中 矿物组成及相对含量见表3 。 表3矿石的矿物组成及相对含量 T a b l e3M i n e r a lc o m p o s i t i o na n dc o n t e n to ft h eo r e ／％ 3 矿石中重要矿物的嵌布特征 黄铜矿是矿石中最主要的铜矿物和回收对象， 而墨铜矿、蛇纹石以及滑石是矿石中影响铜选矿指 标的重要因素旧B ] ，所以对它们的嵌布特征进行 了详细深入的研究。 3 ．1 黄铜矿 黄铜矿主要以不规则状浸染于脉石矿物中 见 图1 ，其经常与磁黄铁矿、黄铁矿共生或沿其间隙 充填，有时以微细粒包体嵌布于黄铁矿及磁黄铁矿 中。此外，黄铜矿与磁铁矿关系也比较密切，有时 可见其充填在磁铁矿颗粒间隙中形成复杂的嵌布关 系。在黄铜矿集合体中有时可见脉石矿物包裹体，在 磨矿作业中应当加以注意。矿石中的黄铜矿以细粒 嵌布为主，其次为中粒嵌布，其粒度嵌布特征见表 4 ，其在 0 ．0 7 4m m 粒级中的分布率为5 6 ．4 6 ％；在 一0 ．0 1 0m m 粒级中的分布率为2 ．7 4 ％。 3 ．2 墨铜矿 墨铜矿主要呈鳞片状、纤维状、针状及不规则 图1黄铜矿呈不规则状嵌布在脉石矿物中 F i g ．1 I r r e g u l a rc h a l c o p y r i t ed i s s e m i n a t e di n g a n g u em i n e r a l s 表4矿石中黄铜矿的粒度组成 T a b l e4G r a i ns i z ed i s t r i b u t i o no ft h ec h a l c o p y r i t ei n t h eo r e肠 状嵌布于脉石矿物中 见图2 ，其与磁黄铁矿、 蛇纹石、滑石的关系密切，常紧密共生在一起。在 磁黄铁矿的间隙或裂隙中常可见墨铜矿的分布，有 时在磁黄铁矿周边形成镶边结构。矿石中的墨铜矿 嵌布粒度较细，其粒度组成见表5 。在 0 ．0 7 4m m 粒级中，墨铜矿的分布率只有3 6 ．0 8 ％；在- 0 ．0 10m m 粒级中，其分布率高达1 4 ．5 3 ％。 图2 墨铜矿呈鳞片状、纤维状嵌布在脉石矿物中 F i g ．2 I m b r i c a t ea n df i b r o u sv a l l e r i i t e d i s s e m i n a t i n g i n g a n g u em i n e r a l s 万方数据 2 0 1 4 年第2 期方明山等安徽某铜矿影响铜选矿指标的矿物学因素研究 3 表5矿石中墨铜矿粒度组成 T a b l e5G r a i ns i z ed i s t r i b u t i o no ft h ev a l l e r i i t e i n t h eo r e／％ 可见，墨铜矿的嵌布关系复杂、嵌布粒度细， 在磨矿作业中难以完全单体解离；此外，其本身的 结构特征又决定了它在磨矿过程中易过磨、泥化。 因此，要提高铜的选矿回收指标，墨铜矿的分离和 回收是技术关键之一。 3 ．3 蛇纹石 蛇纹石是矿石中重要的脉石矿物之一，主要呈 鳞片状、纤维状以及不规则状产出。蛇纹石与墨铜 矿的嵌布关系比较密切，常可见墨铜矿以鳞片状、 针状及不规则状浸染分布于蛇纹石中况图3 。此外， 蛇纹石与滑石的关系也较为密切，多以集合体的形式 图3 墨铜矿 1 、蛇纹石 2 扫描电镜能谱图 F i g ．3S c a n n i n ge l e c t r o nm i c r o s c o p ee n e r g y s p e c t r u mo fv a l l e r i i t e 1 a n ds e r p e n t i n e 2 产出。可见，墨铜矿与蛇纹石的嵌布关系复杂，因 此要使墨铜矿与蛇纹石充分解离，矿石需要细磨。 3 ．4 滑石 滑石同样是矿石中重要的脉石矿物之一，主要 以鳞片状、纤维状及不规则状集合体产出。滑石与 蛇纹石、墨铜矿以及磁黄铁矿之间的嵌布关系密 切，滑石与蛇纹石常常紧密伴生在一起，墨铜矿则 多呈鳞片状、纤维状、针状、不规则状集合体嵌布 于滑石或滑石与磁黄铁矿间隙中 见图4 。由于 滑石和蛇纹石关系密切，因此在选矿流程中的走向 与蛇纹石基本相近。 4 矿石中影响铜选矿指标的工艺矿物 学因素 4 ．1 墨铜矿 墨铜矿为C u F e S 一F e S 固溶体分解的中间产物， 在富含镁质的似胶态热水溶液中于2 0 0 - - 2 5 0 ℃时形成， 属复杂层状基型硫化矿物。墨铜矿由两种类型的结构 层交替组成，一层为似水镁石层[ M 鼬姐l Q 3 O H ] ， 另一层为硫化物层[ F e 。所c u 啷s 2 ] ‘H ] 。由于墨铜矿中 似水镁石层与硫化物层键能较低，因此在碎磨作业 中，似水镁石层与硫化物层易裂开，故硫化物层易 被 M g ，A 1 O H 覆盖，导致其亲水性强，难以用 铜离子捕收剂捕收；另外，由于墨铜矿的嵌布粒度 细，与蛇纹石及滑石的嵌布关系密切，难以充分单 体解离，使浮选更加困难。矿石中铜的化学物相分 析结果表明，墨铜矿中的铜占矿石中总铜的 8 ．1 0 ％，显然，墨铜矿是影响矿石中铜选矿指标的 重要因素。因此，为提高矿石中铜的回收率，墨铜 矿的浮选回收是技术关键之一。 4 ．2 蛇纹石、滑石 蛇纹石为层状基型硅酸盐类矿物，通常是超基 性岩或镁质碳酸岩经热液变质而成，其具有与高岭 石相似的层状结构，八面体层为“氢氧镁石层”， 八面体空隙全部为镁离子所充填[ 1 5 ] 3 8 8 - 3 9 2 。蛇纹石 的层状结构决定了其具有叶片状或鳞片状的晶形， 而蛇纹石层的弯卷会导致其形态呈波纹状或纤维 状。蛇纹石的晶体结构决定了其密度小、硬度低、 性脆，所以在碎磨作业中蛇纹石易过磨泥化，在浮 选作业中不仅消耗大量浮选药剂而且恶化选矿工艺 流程。 滑石同样为层状基性硅酸盐类矿物，是典型的 热液矿物，是富镁质超基性岩、白云岩、白云质灰 岩经水热变质交代的产物。滑石往往是在上述岩石 万方数据 4 有色金属 选矿部分2 0 1 4 年第2 期 图4 滑石 1 、蛇纹石 2 、墨铜矿 3 、磁黄 铁矿 4 的扫描电镜能谱图 F i g ．4S c a n n i n ge l e c t r o nm i c r o s c o p ee n e r g y s p e c t r u mo ft a l c 1 ，s e r p e n t i n e 2 ，v a l l e r i i t e 3 a n dp y r r h o t i t e 4 蛇纹石化之后，在晚期较酸性侵入体的热水溶液的 影响下形成的。因此滑石与蛇纹石的嵌布关系非常 密切，往往紧密伴生。滑石的晶体结构是由两层六 方硅氧四面体夹一层“氢氧镁石层”，由两层硅氧 四面体和一层八面体所构成的单位层内部的电价是 平衡的，结合牢固，而单位层之间是靠微弱的分子 键连接的，这就使得滑石具有平行的极完全解理、 低的硬度，易磨碎成细鳞片状，从而决定了滑石在 破磨作业中同样易过磨、易泥化。此外，滑石化学 性能稳定、对油类有强烈吸附性、有极高的分散 性、在矿浆中易呈微细粒子悬浮于其中[ 1 5 ] 4 0 0 删。 可见，蛇纹石和滑石的晶体结构决定了它们在 碎磨作业中均易过磨而泥化，不仅会在浮选作业中 消耗浮选药剂，而且会恶化整个浮选过程，同时易 黏附在其它硫化矿物表面直接影响其浮游性能，影 响硫化矿物与其它脉石矿物的分选效果及铜精矿品 位，特别是滑石的影响会更大。由于滑石、蛇纹石 在磨矿作业中泥化难以避免，因此，为了提高矿石中 铜的选矿回收率，应该先脱除滑石、蛇纹石等易浮 层状脉石矿物以降低它们对浮选工艺的影响。 5 结论 矿石中铜的品位为0 ．9 4 ％，最主要的回收对象 是黄铜矿。为获得理想的铜选矿指标，首先应加强 对墨铜矿的浮选回收；同时，在回收铜之前应先脱 除蛇纹石、滑石等易浮层状脉石矿物以降低它们对 浮选工艺的影响。 参考文献 [ 1 ] 杨爽，杜杨松，曹毅，等．安徽铜陵冬瓜山层控矽卡 岩铜矿床形成过程一来自磁黄铁矿的证据[ J ] ．现代地 质，2 0 1 2 ，2 6 1 5 5 6 0 ． [ 2 ] 吴熙群，李成必，罗琳，等．开发冬瓜山铜矿资源选矿 原则方案探讨[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 0 3 5 1 - 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