影响某深海多金属硫化物选冶的矿物学因素.pdf
.6 . 有色金属 选矿部分 2 0 2 1 年第1 期 d o i 1 0 .3 9 6 9 /j .i s s n .1 6 7 l 一9 4 9 2 .2 0 2 1 .0 1 .0 0 2 影响某深海多金属硫化物选冶的矿物学因素 李磊1 ’2 ,肖仪武1 ’2 ,武若晨h2 ,蒋伟1 ,周兵仔h 1 .矿冶科技集团有限公司,北京1 0 0 1 6 0 ; 2 .矿物加工科学与技术国家重点实验室,北京1 0 2 6 2 8 摘要某深海多金属硫化物中锌、铜、金、银的品位分别为2 0 .4 4 %、o .4 1 %、6 .8 9g 八和1 4 1g /t ,有价元素含苗高,综 合利用价值大。通过矿物组成、重要矿物的嵌布特征、嵌布粒度及磨矿产品中解离特征的研究,对影响选冶回收的矿物学因 素进行了系统的分析。研究表明闪锌矿是含量最多的矿物,具有含铁苗变化较大、铁含蕈普遍较低、嵌布粒度不均、与自然 硫和黄铁矿密切共生的特点,通过选矿可以获得高品质的锌精矿。自然硫的粒度细、与闪锌矿和黄铁矿共生紧密,但其浮游 性能好,对铜、锌的选别影响较大,可以考虑优先浮选自然硫,以减少其对后续分选的影响。金、银矿物主要为自然金、银金矿 和辉银矿,嵌布粒度细.基小都在o .0 0 5m m 以下.与黄铁矿、闪锌矿的共生关系密切,由于闪锌矿和黄铁矿含蕈高,难以直接 通过浮选的力‘式扶得高品位的金、银精矿。 关键词大洋;多金属矿;矿物学;自然硫;赋存特征 中图分类号T I 9 1 文献标志码A文章编号16 7 卜9 4 9 2 2 0 2 1 o 卜。f 1 0 60 8 M i n e r a l o g i c a lF a c t o r sA f I ℃c t i n gt h eB e n e f i c i a t i o n 一】Ⅵe t a 儿u r g yo fa D e e p s e aP o l y m e t a l l i cS u l p h i d e s L lI ,e t i ~,X I A Y i 叫M i ~,W UR u O c } l e 7 l l 一,J I A N G W e i l ,Z H UB 油g z u i i ’。 1 .B ;R I M MT e c h } { t } L o g yG r O u p ,B e i j n g1 0 0 1 6 0 ,C h i n u ; 2 .S t n t eK e vI ,n b O r n t O r 、} OfM i n e r a IP r O c e ss i n gS c i e H c ea 7 l dT e c h 7 l O } O g y ,B e i ji ,t g1 0 2 6 2 8 ,C h i a A b s t r a c t T h e r ci sad c e p s c ap 0 1 y m c t a l l i cs u l f i d co r cw h i c hh a sh i g hc o n t c n t so fv a l u a b l ec l e m c n t sa n d g r c a tc o m p r c h c n s i v cu t i l i z a t i o nv a l u c .T h cg r a d c so fZ n ,C u ,A ua n dA ga r c2 0 .4 4 %,0 .4 1 %,6 .8 9g /t a n d14 1g /tr e s p e c t i v e l y . T h i sr e s e a r c hf i n d so u tt h em i n e r a lc o m p o s i t i o no f o r e ,t h ee m b e d d i n g c h a r a c t c r i s t i c so fi m p o r t a n tm i n c r a l s ,t h cg r a i ns i z ca n dt h cl i b c r a t i o nc h a r a c t c r i s t i c so fg r i n d i n gp r o d u c t s . I na d d i t i o n ,t h er e s e a r c hs y s t e m a t i c a l l ya n a l y z e st h em i n e r a l o g i c a lf a c t 。r sa f f e c t i n gb e n e f i c i a t i o nm e t a l l u r g y . T h cm o s t a b u n d a n tm i n c r a li ss p h a l c r i t c ,w h i c hc o n t a i n s v a r i a b l cb u tr c l a t i v c l yl o w c rF cc o n t c n t . I n a d d i t i o n ,t h eg r a i ns i z eo fs p h a l e r i t ei su n e v e na n ds p h a l e r i t eh a sc l o s ed i s s e m i n a t i 。nr e l a t i o n s h i pw i t hs u l f u r a n dp y r i t c . T h c r e f o r c , h i g hq u a l i t y z i n cc o n c c n t r a t ec a nb c o b t a i n c db yf l o t a t i o n . S u l f u rh a sa d V c r s e i n f l u e n c eo nt h es e p a r a t i o n 。fC ua n dZ nd u et oi t sf i n eg r a i ns i z ea n dc 1 。s ed i s s e m i n a t i o nr e l a t i 。n s h i pw i t h s p h a l c r i t ca n dp y r i t ca n dg o o df l o t a t i o np c r f o r m a n c c . T h c r c f o r c ,p r i o r i t ys h o u l db cg i V c nt ot h cf l o t a t i o no f s u l f u rt or e d u c ei t si n f l u e n c eo ns u b s e q u e n ts e p a r a t i o n . T h eg o l da n ds i l v e rm i n e r a l sa r em a i n l yn a t i V eg o l d , c l c c t r u ma n da r g e n t i t c ,w i t hf i n cg r a i ns i z eo fl c s st h a n0 .0 0 5m ma n dc l o s cd i s s c m i n a t i o nr c l a t i o n s h i p sw i t h p y r i t ea n ds p h a l e r i t e . D u et ot h eh i g hc o n t e n to fs p h a l e r i t ea n dp y r i t e ,i ti sd i f f i c u l tt od i r e c t l yo b t a i nh i g h g r a d cg o l da n ds i l v c rc o n c c n t r a t c sb yf l o t a t i o n K e yw o r d s o c e a n ;p 0 1 y m e t a l l i co r e ;m i n e r a l 。g y ; s u l f u r ;o c c u r r e n c e sf e a t u r e 海底多金属硫化物作为一种潜在的重要矿产资 源,常富含铜、锌、铅、金、银等元素,白19 7 9 年科学 家在太平洋洋脊巾首次发现黑炯囱及其形成的硫化 物矿石以来,有关海底热液硫化物资源的勘探和评 收稿日期2 0 2 00 7 7 蕹喜蓄界;塞曩态冀磬斧孝霈篙脊苫爻善装壬杂师,主要从事上艺矿物学研究及矿产资源评价工作。作者简介李磊 1 9 8 2 ,男,河南周口人,高级_ 上程师,主要从事上艺矿物学研究及矿严贫源计价上作。 万方数据 2 0 2 1 年第1 期李磊等影响某深海多金属硫化物选冶的矿物学因素 7 价已经成为国内外的热点,也是各国海底资源竞争 的主要对象_ l 。J 。我国也积极开展海洋科考T 作,对 深海硫化物资源进行了一系列的调查和研究工作, 取得了丰富的成果。 当前对海底硫化物的研究侧重于资源的分布 情况、形成机制、物质来源及演化等方面。由于海 底资源特殊的赋存特征,以及在技术、成本和环境 保护等方面诸多的不确定性,对海底多金属矿的 矿石工艺性能方面的研究较少[ 4 “。本次针对某 深海多金属硫化物开展了矿物组成、铜锌金银硫 矿物的嵌布特征及粒度、磨矿产品巾铜锌硫矿物 的单体解离度等进行了研究,对其影响选冶的矿 物学因素进行了系统的分析,可以为该矿产资源 的评价及选冶T 艺的选择提供依据,也能够为同 类资源的评价及选冶研究提供一定的指导和 借鉴。 表l T a b l e1 1试验部分 1 .1 样品性质 本次研究样品为西南印度洋的块状金属硫化 物,呈灰黑色,表面微细孔洞发育。通过切片后发 现,内部孔洞分布不均,局部呈致密状 图1 。样品 的多组分分析结果见表1 。 图1 样品的形貌 左一块样;右一切片 F i g .1S a m p l em o r p h 0 1 0 9 y I .e f t t h es a m p l e ;R i g h t p o l i s h e ds u r f a c e 多组分分析结果 R e s u l t so fc h e m i c a la n a l y s i so ft h es a m p l e /% 注1 单位为g /‘ 根据表1 结果可知,该样品中有价元素铜、锌、 金、银和硫等含量较高,分别为o .4 l %、2 0 .4 4 %、 6 .8 9g /t 、14 1g /t 和3 5 .6 3 %。 1 .2 试验仪器 日本理学X _ 射线衍射分析仪 U 1 t i m a Ⅵ ,X 射线 对阴极为铜靶,工作电压为4 0k V ,工作电流为4 0n A , 扫描速度为15 。/m i n 。 德国蔡司透反两用偏光显微镜 A x i oS c o p cA 1 , 配备耶拿显微镜成像系统。 矿物自动分析系统 A M I C S ,配备蔡司高分辨 率扫描电子显微镜 E V 1 8 及现代快速高分辨率能 谱仪 B r u k e r ,工作电压为2 0k V ,工作电流为2n A 。 2 试验结果与分析 2 .1 矿物组成 根据样品的X 射线衍射分析 图2 、结合偏光 表2 T a b l e2 主要矿物组成及相对含量 M i n e r a lc o m p o s i t i o na n dr e l a t i v ec o n t e n ti nt h es a m p l e /% 注2 包括微蕈的白铁矿 万方数据 根据表2 结果可知,样品巾可回收的铜锌硫 矿物主要为黄铜矿、方黄铜矿、闪锌矿、自然硫、 黄铁矿,金银矿物为自然金、银金矿、辉银矿等。 矿石中自然硫的含量较高,由于其物性较脆且浮 游性能较好,浮选过程巾应选择合理的铜锌硫的 分选T 艺。 2 .2 重要矿物的嵌布特征 闪锌矿闪锌矿的X 射线能谱分析结果见表 3 。由表3 结果可知,闪锌矿巾铁的含量变化较 大,铁含量普遍较低,少量为铁闪锌矿 铁含量在 8 %以上 ,有利于通过浮选获得高品质的锌精 矿。闪锌矿的嵌布特征见图3 ,其在矿石中分布 不均,具有局部富集的特点,主要呈不规则粒状 嵌布,有时可见细粒闪锌矿呈草莓状分布;部分 闪锌矿与黄铁矿、自然硫的共生关系紧密;部分 闪锌矿中有微粒的黄铜矿呈弥散状分布。闪锌矿 的粒度分布不均,巾粗粒部分较多,o .3 0m m 以上部 分占3 5 %,0 .0 7 4 ~0 .3 0m m 部分占3 4 %,0 .0 2m m 以下部分占8 .1 l %。闪锌矿的这种分布特征会导致 部分闪锌矿在磨矿过程中不易与其他矿物单体解 离,呈细粒包裹的闪锌矿易损失到其他产品巾,可以 考虑采用阶段磨矿的方式来提升闪锌矿的单体解离 效果。 表3 闪锌矿的X 射线能谱分析结果 T a b I e3R e s u I t s 。fXr a ye n e r g ys p e c t r u m a n a l y s i so fs p h a l e r i t e /% 6 8 .4 1O .7 0 3 0 .9 0 26 7 . 31 .16 3 1 .8 2 3 6 8 .1 01 .1 0 3 0 .8 0 4 5 7 .4 41O .3 3 3 2 .2 3 56 1 .4 9 6 .8 43 1 .6 6 6 6 5 .4 93 .6 3 0 .9 1 7 6 7 .6 71 .4 9 3 .8 4 86 7 .6 6 1 .143 1 .2 0 9 6 3 .2 65 .0 6 3 1 .6 8 1 06 1 .6 5 6 .9 63 1 .3 9 1 1 6 4 .2 1 4 .6 13 1 .18 1 26 5 .5 l 3 .2 43 1 .2 5 】36 4 .9 1 3 .6 63 1 .4 4 1 46 1 .6 5 6 .8 83 1 .4 8 15 6 4 .4 14 .3 4 3 1 .2 5 16 6 4 .6 3 4 .2 83 1 . 8 1 76 5 .0 2 3 .0 43 1 .0 4 1 8 6 2 . 96 .6 8 3 1 .2 2 1 0 6 6 .6 02 .1 8 3 1 .2 2 2 6 1 .5 37 . 3 1 .4 7 2 l 6 0 .4 68 .1 8 3 1 .3 5 2 26 5 .9 72 .9 0 3 1 .1 3 2 36 5 .2 6 3 .j 03 1 .1 4 2 4 6 7 .8 91 .1 8 3 0 .9 3 2 56 6 .8 8 1 .6 03 1 .5 2 2 66 4 .9 l 4 .O O3 1 .0 9 2 7 6 7 .4 51 .5 2 3 1 .0 3 2 86 1 .5 4 7 .1 93 1 .2 7 2 96 7 .4 2 1 .4 33 1 .1 5 3 0 6 3 .7 l5 .1 4 3 1 .1 5 3 l6 0 .6 0 8 .1 33 1 .2 7 3 25 9 .6 9 8 .7 53 1 .5 6 图3闪锌矿的嵌布特征 显微镜反光 F i g 3 T h cd i s s c m i n a t i o nc h a r a c t c r i s t i c so fs p h a l c r i t c P h o t o m i c r o g r a p hu n d c rr c f l c c t1 i g h t 万方数据 2 0 2 1 年第1 期李磊等影响某深海多金属硫化物选冶的矿物学因素 9 黄铜矿和方黄铜矿二者是样品巾最主要的铜 矿物,常嵌布在一起,在粗粒的方黄铜矿中常见黄铜 矿呈叶片状、网格状分布。黄铜矿与方黄铜矿普遍 与黄铁矿的共生关系紧密,部分与闪锌矿、自然硫共 生。黄铜矿和方黄铜矿的嵌布特征见图4 。黄铜矿 和方黄铜矿二者的浮游性能相近,且在浮选过程巾 的走向一致,对二者集合体的粒度进行了分析,集合 体粒度分布不均,巾粗粒部分较多,o .3 0m m 以上部 分占3 1 .3 1 %,0 .0 7 4 ~0 .3 0m m 音B 分占3 7 .6 1 %, o .0 2m m 以下的部分占7 .4 3 %。 图4 黄铜矿在样品中的嵌布特征显微镜反光 F i g .4 T h ed i s s e m i n a l i o nc h a r a c t e r i s t i c so fc h a l c o p y r i l e P h 。t o m i c r o g r a p hu n d e rr e f l e c tl i g h t 金、银矿物通过A M I C S 等仪器对样品中的金、银矿物的粒度细,通过磨矿使其单体解离 金、银矿物进行了研究,样品中的金矿物主要为自然的难度较大,另外,金银矿物主要与闪锌矿、黄铁 金和银金矿,银矿物绝大部分为辉银矿,偶见硫铜银矿相关,且闪锌矿和黄铁矿的含量高,所以很难通 矿。金、银矿物的嵌布粒度都很细,绝大部分在过浮选的方式获得合格的金银精矿。由于金银的 o .0 0 5m m 以下,常呈微粒状分布在闪锌矿、黄铁矿 品位高,可以考虑通过浸出的方法回收一部分 中,少量嵌布在方英石中;部分以包裹体的形式嵌 布,部分以粒间、裂隙的形式分布,金银矿物的分布 特征见图5 ~7 。 对o .0 7 4m m 占9 5 %的样品进行了金银的浸 出试验,根据试验可知,样品中金的浸出率为 4 9 .2 7 %,硫化物包裹和硅酸盐包裹分别占4 7 .0 8 % 和3 .6 5 %;银的浸出率为4 6 .3 7 %,硫化物包裹银和 硅酸盐包裹银分别占5 2 .4 6 %和1 .1 7 %。 金银。 自然硫多呈不规则状、细粒集合体状分布,常 沿闪锌矿、黄铁矿的裂隙分布,部分粗粒的自然硫包 裹细粒的闪锌矿、黄铁矿等矿物 图8 。自然硫的嵌 布粒度细,多在0 .0 7 4m m 以下,占7 5 .6 5 %,其中 o .0 2m m 以下部分占1 7 .4 0 %。自然硫粒度细且与 闪锌矿的共生关系密切,在磨矿过程中会导致部分 闪锌矿与自然硫难以完全单体解离。 万方数据 1 0 有色金属 选矿部分 2 0 2 1 年第1 期 上 出 甚 1 一自然金;2 黄铁矿;3 力‘英石 图5自然金嵌布在黄铁矿和方英石粒间背散射及能谱图 F i g .5 T h eg o l di se m b e d d e db e t w e e np y r i t ea n dc r i s t 。b a l i t e B a c k s c a “e r i n ga n de n e r g ys p e c t r u m 2 .3 重要矿物的解离特征 在反射偏光最微镜下对不同磨矿细度产品中的 闪锌矿、铜矿物集合体 黄铜矿和方黄铜矿 、黄铁矿 以及自然硫的单体解离度进行了统计,统计结果列 于表4 。 根据解离度分析结果可知,当磨矿细度在 一o .0 7 4m m 占7 5 %时,闪锌矿、铜矿物、自然硫的 单体解离度都比较差,单体分别占6 5 .8 9 %、 5 3 .0 8 %、5 1 .2 5 %;其中,闪锌矿的连生体部分主要 与黄铁矿连生,铜矿物主要与黄铁矿、闪锌矿连生, 自然硫主要与闪锌矿和黄铁矿连生。这与样品中的 闪锌矿、铜矿物、自然硫的嵌布特征及嵌布粒度相一 致。当磨矿细度在 o .0 7 4m m 占8 5 %时,其单体 分别占7 6 .7 0 %、6 9 .7 0 %、6 4 .5 6 %,单体解离都不够 充分,由于闪锌矿的连生体部分主要为与黄铁矿的 富连生体,单体加富连生体部分可达9 7 .0 5 %,有利 于锌的回收;铜矿物主要为与黄铁矿和闪锌矿的富 连生体,黄铁矿主要为与脉石的富连生体;自然硫的 连生体主要与闪锌矿和黄铁矿连生。 万方数据 2 0 2 1 年第1 期李磊等影响某深海多金属硫化物选冶的矿物学因素 2468l O1 21 41 61 82 0 能量/k v 24681 01 21 41 61 82 0 能量/k e v 3 】 1 5 1 0 0 0 2 毫|B g _● j.1 .I ⋯。. 24681 01 21 41 61 82 0 能量/k e v 24681 01 21 41 61 82 0 能量/k e v l 、2 自然会;3 方英石;4 黄铁矿 图6 微粒自然金和黄铁矿被包裹在方英石中背散射及能谱图 F i g .6 F i n ep a r t i c l e so fg o l da n dp y r i t ea r ee n c a s e di n c r i s t o b a l i t e B a c k s c a t t e r i n ga n de n e r g ys p e c t r u m 乏出卸秀≤出口 盖≤出哥秀≤出口 万方数据 有色金属 选矿部分2 0 2 1 年第1 期 24681 1 21 41 61 82 能量/k e v 1 辉银矿;2 闪锌矿 24681 01 21 41 6182 0 能量/k e v 图7微细粒辉银矿呈弥散状分布在闪锌矿中背散射及能谱图 F i g .7 T h ef i n ea r g e n l i t ea r ed i s t r i b u l e di ns p h a l e r i l e B a c k s c a t l e r i n ga n de n e r g ys p e c t r u m 图8自然硫的嵌布特征显微镜反光 F i g .8 T h ed i s s e m i n a t i o nc h a r a c l e r i s t i c so fs u l f u r P h o t o m i c r o g r a p h u n d e rr e f l e c t1 i g h t ≯卫、£弹≮邕删 万方数据 表4 闪锌矿、铜矿物、自然硫的单体解离特征 T a b l e4I 。i b e r a t i o nd e g r e e 。fs p h a l e r i t e ,c o p p e rm i n e r a l sa n ds u l f u r /% 矿物名称 类型 与黄铁矿 3 /4 ~1 /2 3 .1 42 .9 52 .7 9 2 .4 2 1 /2 ~1 /Ⅱ 1 .3 41 .1 2O .8 1 O .6 1 闪锌矿连生体i 百系;_ 萋了手l _ 要l l 吾焉l i 虿 一与铜矿物 一与脉石 享髯鬻麓勰 1 i7 ‘‘‘iiiiii_1R R q7 67 q 4 5 铜矿物连生体j 磊i 磊- 乏i 龙i _ i l l i 虿毳_ 丁 一与自然硫 3 .4 8 l i 邑休 5 1 .Z 5b /., b 4 .o bb o o o 自然硫连生体;;;五- 茎i 茏焉1 7 l 了i 虿≯_ F 皇堇塑堑 i 丝』』里一 二五 i i 』L 3结论 样品孔洞发育,目的矿物粗细不均,需采用合适的 磨矿工艺,既要提升目的矿物的解离度,又要减少过磨。 自然硫含量高,具有性脆、粒度细、浮游性能好 的特点,可以优先回收单体及与闪锌矿连生的自然 硫,以减少对后续铜、锌选别的影响。通过冶金的手 段从自然硫精矿中分离出硫磺,尾矿可作为锌精矿。 闪锌矿粗细不均,可以通过阶段磨矿的方式提升其 单体解离度;闪锌矿中铁含量变化范围大,会造成闪锌矿 浮游性能的差异,在浮选过程中需强化对闪锌矿的回收。 金、银矿物主要呈微粒状嵌布在闪锌矿、黄铁矿 等矿物中,很难通过磨矿使其单体解离,浮选时会进 入相应的锌精矿和硫精矿中。由于闪锌矿、黄铁矿 的含量高,富集比小,很难获得合格的浮选金、银精 矿,可以考虑用浸出的方式回收一部分金、银。 参考文献 [ 1 ] R i s eP r O j e c tG r o u p .E a s tP a c i f i cR i s e } 1 0 ts p r i n g sa n d g 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