大洋热液沉积物工艺矿物学研究.pdf

2 0 1 6 年第l 期 有色金属 选矿部分 5 d 硝l O ．3 螂／j ．i 娜．1 6 7 1 蝴．加1 6 ．0 1 ．O 眈 大洋热液沉积物工艺矿物学研究 李艳峰，王玲 北京矿冶研究总院金属矿产资源评价与分析检测北京市重点实验室，北京1 0 0 1 6 0 摘要对T V G 7 航线获取的大洋热液沉积物进行了系统的工艺矿物学研究。该样品中主要有价金属元素为铜，铜矿物 是以氯铜矿为主，其次以辉铜矿及黄铜矿等独立矿物存在。氯铜矿和硫化铜矿物的嵌布粒度粗，脉石矿物主要以滑石为主。 研究结果为有效的回收和利用其中的有用矿物提供了基础数据和理论依据。 关键词工艺矿物学；氯铜矿；滑石；回收和利用 中图分类号1 D 9 l ；1 D 9 5 2 ．1文献标志码A文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 6 o l 删5 硝 P r o c e 鲻M m e r m o g yo fS 吩- n ∞rH y d m t h e 珊a lS e d i m e n t Ⅱ地咖昭，黝 r G 厶n g 咖| gG ；e M 试胍e 口砒加t 如姚矿埘n i 增D 以胁t 口距M ‘g y ， 彬愕研眈6 0 m 幻可矿胁脚 胧础r 口Zj c e s o H r c e sz 缸a 砌胁Z 删幻n ， 彬愕J D D J 6 0 ，吼讥口 A b s 灯a c t 强ep 】啪e s sl l l i n 嗽l o g yo fs e a n o o rh y d r o t h e 珊a ls e d i m e n t 矗咖T V G 7r o u t e sw 酗c 枷e do u t ．n e m o s tV a l u a b l ee l e m e n ti nt l l es 锄p l ei sC u ，a n dc o p p e rm i n e m l sa r em a i l l l ya t a c 锄i t e ，f b l l o w e db yc a l c o c i t ea n d c h a l c 叩 而t e ，e t c ．．T h em a i ng 肌g u ei st a l c ． A t ∞砌i t ea n dc o p p e rs u l f i 如m i n e m l sd i s s e m i n a t e 鹊c ∞玛eg r a i n s ． n e 弛跎a 耽hr e s u hp m 耐ed 地b 够i c 舯dt h e o r e t i c a lb 鹪i sf o re ＆c t i v er e c o v e r ya n d 血l i z a t i o no f 鸵a - f k 燃 h y d l 试h t m n a l ∞d i m e n t ． K e yw o r 凼p r o c e s sI n i n e r a l o g r ；a t 北锄i t e ；t a l c ；r e c o v e r y 粕du t i l i z a t i o n 海底热液硫化物、多金属结核和富钴结壳是目 前发现的大洋底金属矿产资源的三种类型【l - ，调查 研究表明，大洋深海硫化物矿相比大陆矿是富铜 的嵋1 。本次研究的样品类型为海底热液沉积硫化 物，查明其中的金属元素及目的矿物，对其综合利用 提供了基础数据和理论依据。 表l 7 出l e1 1 样品的化学性质 样品的化学分析结果见表l ，其中主要有益有用 元素为铜，含量为9 ．7 7 ％；样品中铜的化学物相分析 见表2 ，矿物组成见表3 。 样品多元素分析结果 M u l t i e l e m e n t s 卸a l y s i sr e s u l t s0 fs a m p l e ／％ 基金项目中国大洋协会国际海域资源调查与开发“十二五”项目 D Y l 2 5 - 1 1 ．T 旬2 投稿日期2 0 1 5 ．1 1 ．1 3修回日期2 0 1 5 一l l 珈 作者简介李艳蜂 1 9 6 9 一 ，女，天津人，硕士，高级工程师，从事工艺矿物学方面的研究。 万方数据 6 有色金属 选矿部分2 0 1 6 年第l 期 表3样品的矿物组成和相对含量 T a b k3M i n e r a lc o m p o s i t i o n 舳dr e l a t i v ec o n t e n to f 出e s 帅p l e ／％ 2 样品中矿物的嵌布特征 样品中铜矿物主要为氯铜矿，其次为黄铜矿，另 有少量的辉铜矿、铜蓝及微量的斑铜矿等，这些矿物 的嵌布特征如下。 2 ．1 氯铜矿 氯铜矿是样品中铜的氯化物矿物。常呈不规则 粒状产出 见图1 ，有时与褐铁矿或滑石等矿物胶 结复杂共生产出 见图2 ；可见少量辉铜矿呈细粒、 微粒包裹体分散嵌布在氯铜矿中 见图3 ，少量氯 铜矿与黄铜矿等硫化物矿物镶嵌，嵌布在脉石矿物 中，偶见与黄铁矿等硫化物共生。 图1不规则粒状产出的氯铜矿 反光 F i g ．1 A t a c 砌i t ed j s s e n l i n a t i n ga s i 仃e g u l 盯g r a i n s 栅e c tH g l l t 2 ．2 黄铜矿 黄铜矿是该样品中铜的主要硫化物矿物之一， 嵌布粒度粗细不均匀，常呈它形晶粒状 见图4 ；常 与辉铜矿镶嵌，嵌布在脉石矿物中 见图5 ，或在其 晶粒间隙或裂隙有辉铜矿充填呈微细脉状或粒状结 构产出，或在其边缘有辉铜矿胶结成镶边结构产出； 有时与铜蓝共生嵌布在脉石矿物中产出 见图6 ； 也可见氯铜矿沿黄铜矿边缘呈镶边结构产出；偶见 黄铜矿与斑铜矿、黄铁矿等复杂共生产出。 3 0 0 U m日e c 奸O nl m a g e 图2 石英、滑石间嵌布的不规则状氯铜矿 背散射电子图 F i g ．2I 兀．e g u l a ra t a c a m i t e 1 e m b e d d i n g b e t w e e nq u a n z 2 a n dt a l c 3 s c a n n i n ge l e c t r o np h o t o m i c r o g r a p h 3 加U m 。 E I e c 廿o nl m a g e 图3 辉铜矿 1 、氯铜矿 2 与褐铁矿 3 、4 复杂嵌布状态 背散射电子图 F i g ．3D i s s e m i n a t i n gr e l a t i o n s h i po fc h a l c o c i t e 1 ， a t a c a m i t e 2 a n dl i m o n i t e 3 ，4 s c a n n i n ge l e c t I ．o np h o t o m i c r o g r a p h 图4 粒状产出的黄铜矿 反光 F i g ．4C h a l c o p y r i t ed i s s e m i n a t i n ga s g r a n u l a rg m i n s r e n e c tl i g h t 万方数据 2 0 1 6 年第l 期李艳峰等大洋热液沉积物工艺矿物学研究 7 图5黄铜矿与辉铜矿镶嵌嵌布 在脉石矿物中 反光 F i g ．5C h a l c o p y d t ea n dc h a l c o c i t ee m b e d d i n g c l o s e l yi ng a n g u e r e l l e c tl 唔h t 图6 铜蓝与黄铜矿共生产出 反光 F i g ．6 I I l t e r g r o W t hr e l a t i o n s h i po fc o V e l l i t e 粕dc h a l c o p y r i t e r e n e c tl i g h t 2 ．3 辉铜矿 辉铜矿也是样品中铜的主要硫化物矿物之一，粒 度粗细不均匀。常呈不规则粒状结构产出 见图7 ； 也常与黄铜矿镶嵌，嵌布在脉石矿物中 见图5 ，也常 图7 辉铜矿不规则粒状产出 反光 F 唔．7C h a l c o c i t ed i s s e m i n a f i n ga s i H e g u l a rg r a i n s r e n e c tl i g h t 沿黄铜矿边缘交代呈镶边结构产出；有时沿黄铁矿 晶粒间隙充填呈脉状、细网脉状产出 见图8 ；也可 见辉铜矿细粒、微细粒分散嵌布在氯铜矿中呈包裹 体产出；少量与黄铁矿复杂共生产出 见图9 ，偶见 与黄铁矿呈共结边结构产出。 2 ．4 铜蓝 样品中铜蓝的含量较黄铜矿和辉铜矿的少，粒 度粗细不均匀。主要呈不规则粒状产出 见图1 0 ； 有时与黄铜矿、辉铜矿等硫化铜矿物镶嵌呈集合体 产出 见图6 ；也可见铜蓝沿黄铜矿边缘呈镶边结 构产出；另有部分细粒分散在脉石矿物中。 图8 辉铜矿沿黄铁矿晶粒或裂隙间隙 充填呈脉状产出 反光 F i g ．8 C h a l c o c i t ed i s s e m i n a t i n ga l o n gg 叩s a n dc r a c k so fp y r i t e r e n e c tl 培h t 图9 滑石 4 中包裹微粒的辉铜矿 1 、2 、 黄铜矿 3 等【背散射电子图 F i g ．9 M i c r o f i n e h a l c o c i t e i 。2 a ’1 d c h a l c 叩y r i t e 3 i 1 1 c l u d e Ji j ll a k 4 s c a n n i n ge l e c t r o np h o m m i c ∞g m I j } j 万方数据 8 有色金属 选矿部分2 0 1 6 年第l 期 图1 0 铜蓝呈不规则粒状产出 反光 F i g ．1 0 C o v e U i t ed i s s e m i n a t i n g 鹅i r r e g u l a r g r a i n s r e n e c tl i g h t 2 ．5 黄铁矿 白铁矿 黄铁矿 白铁矿 是该样品中主要的硫化物矿物 之一，粒度偏细，常呈半自形晶粒状、它形晶粒状局 部富集嵌布在脉石矿物中 见图1 1 ；有时呈压碎结 构产出；有时沿黄铜矿、辉铜矿等晶粒间隙或裂隙充 填呈脉状产出；也可见微细粒浸染于辉铜矿等矿物 中 见图1 2 。 图11 黄铁矿呈半自形晶粒状、 自形晶粒状产出 反光 F i g ．1 lP y l i t ed i s s e n l i n 撕n g 鹊e u h e d r a l0 r h a m e u h e d r a lc r y s t a l 舭I i n s 栅e c tl i g h t 2 ．6 滑石 滑石是样品中的主要脉石矿物，粒度粗，常呈不 规则粒状产出，多包裹微细粒的黄铁矿、黄铜矿及辉 铜矿等矿物，产出特征见图1 2 。 3 样品中重要矿物的粒度特性 矿石中重要金属矿物的嵌布粒度是确定矿石磨 矿工艺和磨矿细度的重要依据，为了查明样品中硫 化铜矿物 包括黄铜矿、辉铜矿、铜蓝等硫化物 、黄 铁矿和白铁矿、氯铜矿的粒度组成，以便合理地确定 磨矿工艺和磨矿细度，对上述矿物的粒度进行了系 统的测定，测定结果见表4 。 图1 2 黄铁矿呈莓群状在辉铜矿 中产出 反光 F i g ．1 2P y r i t ed i s 跎I n i n a t i n g 鹪b l a c k b e r r yg m u p s h 印e dg r a i n si nc h a l c o c i t e r e 丑e c tE g l l t 表4样品中重要矿物的粒度组成 T h b l e4s i z ed i s t r i b u t i ∞o fm a i nm i n e r a l si n 山es 锄p l e ／％ 由表4 可知，矿石中硫化铜矿物的粒度较粗，氯 铜矿粒度次之，而黄铁矿的粒度最细。其中铜的硫 化物、黄铁矿及氯铜矿的嵌布粒度粗细不均匀，因此 选择合理的磨矿细度是回收目的矿物的关键。 4 样品中重要矿物的解离度特征 对样品中的黄铜矿等硫化铜、黄铁矿及氯铜矿 等矿物在不同磨矿细度产品中的解离度进行了系统 的测定，结果见表5 ～7 。 万方数据 2 0 1 6 年第l 期李艳峰等大洋热液沉积物工艺矿物学研究 9 表5 不同磨矿细度下黄铜矿等硫化铜矿物解离度 测定结果 T A b l e5U b e I a t i o n d e g 陀e o f c h a l c o p y r i t e u n d e r d i Ⅱb r e n t 咖n d i n gf i n e n e s s ／％ 嚣等单体丽丽豇纂艳丽合计 表6 不同磨矿细度下黄铁矿解离度测定结果 T a b k6L i b e I a t i o n d e g r e e o f p y r i t e u n d e rd i f f e r e n t g 血d i n gf i n e n e s s ／％ 表7不同磨矿细度下氯铜矿解离度测定结果 7 r a b l e7L i b e r a t i o nd e g r e eo fa t a c 锄i t eu n d e rd i r e n t g I i n d i n gf i n e n e s s ／％ 嚣等单体丽菥函煮彘丽合计 对不同磨矿细度下的黄铜矿等铜的硫化物矿物、 黄铁矿及氯铜矿等矿物的解离度测定结果表明，样品 中的重要矿物随着磨矿细度的增加解离度也随之增 加。对于该样品来说，磨矿细度在一7 4 皿占8 5 ％有 利于样品中硫化物矿物和氯铜矿等矿物的解离。 5 样品中铜及硫的赋存状态 样品中铜以氯铜矿、黄铜矿、辉铜矿、铜蓝及胆 矾等独立矿物形式存在，其中5 5 ．9 9 ％的铜以氯铜矿 的形式存在，铜在不同矿物中的分布率见表8 。 矿石中的硫在独立矿物黄铁矿、黄铜矿、辉铜 矿、铜蓝、单质硫及胆矾等矿物中分布，其中7 7 。3 5 ％ 的硫赋存在黄铁矿中，1 8 ．7 5 ％的硫赋存在硫化铜矿 物中，另有3 ．7 8 ％的硫赋存在单质硫中，仅有 O ．1 3 ％的硫赋存在胆矾中，硫的分布率见表9 。 表8铜在不同矿物中的分布率 T a b l e8D i s 硒b u t i o nr a t i oo fe o p p e ri nm i n e r a l s／％ 表9硫在不同矿物中的分布率 ％l e9D i 鲥b u t i o nr a t i oo fs u l p h u ri nl n i n e r a l s／％ 6结论 样品工艺矿物学研究表明，有价元素为铜， 5 9 ．5 l ％的铜赋存在氯铜矿中，同时氯铜矿的嵌布粒 度粗、可浮性差，通过浮选工艺难以回收这部分铜， 而氯铜矿虽然嵌布粒度粗，与滑石等脉石矿物的密 度差小，重选回收这部分铜相对来说也困难；其次样 品中少量黄铜矿等硫化铜矿物以细晶、微晶包裹体 形式赋存在脉石矿物滑石中，微量铜以吸附态赋存 在褐铁矿中，这部分铜在机械选别条件下也难以有 效的回收，因此对该矿石来说，浮选一重选工艺对氯 铜矿中的铜回收效果不理想，需要采用其它工艺对 其进行有效的回收。 参考文献 [ 1 ] 吴世迎．海底热液硫化物资源研究现状与展望[ J ] ．科学 对社会的影响，2 0 0 2 1 2 7 - 3 1 ． [ 2 ] 潘兆橹，赵爱醒，潘铁虹．结晶学及矿物学 下册 [ M ] ． 北京地质出版社，1 9 9 4 2 2 4 j 2 2 6 ． [ 3 ] 安德列也夫著，陈邦彦译．大洋深海硫化物矿调查成就与 研究问题[ J ] ．海洋地质，2 0 0 9 2 2 5 - 3 6 ． [ 4 ] 刘长华，曾志刚，殷学博．现代海底热液硫化物烟囱体的 生长模式研究现状[ J ] ．海洋科学，2 0 0 6 ，3 0 5 7 l _ 7 3 ． [ 5 ] 戴宝章，赵葵东，蒋少涌．现代海底热液活动与块状硫化 物矿床成因研究进展[ J ] ．矿物岩石地球化学通报， 2 0 0 4 ，2 3 3 2 4 6 - 2 5 4 ． O O O O吡姒吡吡；1的加∞虬 n H 吼∞吆∞∞ O O O O鹋舛他町}1加弭弘￡； 锨趴投姒 巧∞跖粥 O 0 O O∞∞∞∞；l∞“ 酡钉加∞M 他∞酪弱勰 l 0 O O卯罟8 稻加 O O O 0粥弼卯叭 盯刀斟盯竹踮2 蚰 万方数据