某铜矿石工艺矿物学研究.pdf

2 0 1 7 年第2 期有色金属 选矿部分 l - 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 7 ．0 2 ．0 0 1 某铜矿石工艺矿物学研究 马立成1 ，一，韦鲁滨1 ，孙运礼2 I ．中国矿业大学 北京 化学与环境工程学院，北京1 0 0 0 8 3 ；2 ．西北矿冶研究院，甘肃白银7 3 0 9 0 0 摘 要为合理开发利用某铜矿资源，对其进行了工艺矿物学研究。结果表明，该铜矿石属高氧化率和高结合率的氧 化铜矿石，是典型的难选氧化铜矿石。矿石中可回收的主要矿物为假孔雀石、绿磷铜铁矿、黄铜矿、褐铁矿、磁铁矿和赤铁矿， 伴生金、银可综合回收。脉石矿物有磷灰石、石英、长石，云母、绿泥石、绿帘石等。矿石结构主要为半自形晶粒结构、它形晶 粒结构、交代结构、隐晶质结构和柱状结构。矿石构造主要为浸染状构造、块状构造、星点状构造、条带状构造、细脉浸染状 构造。 关键词工艺矿物学；假孔雀石；绿磷铜铁矿；嵌布特征 中图分类号T D 9 1 3 ；T 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 7 0 2 - 0 0 0 1 - 0 4 R e s e a r c ho nP r o c e s sM i n e r a l o g yo faC o p p e rO r e M AL i c h e n g l ”，W E IL u b i n l 。S U NY u n l i 2 J ．C h i n aU n i v e r s i t yo f M i n i n ga n dT e c h n o l o g y B e i j i n g ，S c h o o lo f C h e m i c a la n dE n v i r o n m e n t a l E n g i n e e r i n g ，B e i j i n g 』D D D 甜，C h i n a ；2 ．N o r t h w e s tR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n g a n dM e t a l l u r g y ，B a i y i nG a n s u7 3 0 9 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t I no r d e rt od e v e l o pa n du t i l i z eac o p p e ro r er e a s o n a b l ya n de f f i c i e n t l y ，t h er e s e a r c ho np r o c e s s m i n e r a l o g yw a si n v e s t i g a t e d ．T h er e s u l t ss h o wt h a ti t i s at y p i c a lo x i d i z e dr e f r a c t o r yo r ei nm a t r i x - p h a s ea n df r e e p h a s e ．T h ep s e u d o m a l a c h i t e ，g r e e nc h a l c o s i d e r i t e ，c h a l c o p y r i t e ，l i m o n i t e ，m a g n e t i t ea n dh e m a t i t ea r e t h em a i n v a l u a b l em i n e r a l s ，a n da s s o c i a t e dg o l da n ds i l v e rc a nb ec o m p r e h e n s i v e l yr e c o v e r e d ，g a n g u em i n e r a l sa r em a i n l y a p a t i t e ，q u a r t z ，f e l d s p a r ，m i c a ，c h l o r i t e ，e p i d o t e ，e t c ．M i n e r a l t e x t u r e sa r e m a i n l yh a l fi d i o m o r p h i s mg r a i n s t r u c t u r e ，a n h e d r a lg r a i n ，m e t a s o m a t i ct e x t u r e ，c r y s t a l s t r u c t u r ea n dc o l u m n a rs t r u c t u r e ．M i n e r a ls t r u c t u r e sa r e m a i n l yd i s s e m i n a t e d ，m a s s i v e ，s t a r sa n dp o t st e x t u r e ，s t r i p e s b a n d t e x t u r ea n dv e i n l e ts t r u c t u r e s ． K e yw o r d s p r o c e s sm i n e r a l o g y ；p s e u d o - m a l a c h i t e ；g r e e ne h a l e o s i d e r i t e ；d i s s e m i n a t i o nc h a r a c t e r i s t i c s 铜是人类最早使用的金属。早在史前时代，人 们就开始采掘露天铜矿，并用获取的铜制造武器和 其它器皿等，铜的使用对早期人类文明的进步影响 深远。铜在地壳中的含量约为0 ．0 1 ％，在个别铜矿 床中，铜的含量可以达到3 ％～5 ％【1 - 2 ] 。我国铜矿床 规模小，共伴生矿多，品位低，适合采用浸出一萃 取一电积工艺的斑岩型铜矿少∞引。因此，针对我国 铜矿资源品位低，特别是富铜资源不足，鼓励我国有 实力、有能力的企业到国外合作还发资源，以保证我 国经济可持续发展。 表1 T a b l e1 赞比亚某铜矿资源储量大、铜品位高、伴生有 铁、钻、金、银等有价金属元素‘5 | 。为合理开发该铜 矿，设计合理的选矿工艺流程，对该铜矿石进行了工 艺矿物学研究。 1 矿石物质组成分析 1 ．1 矿石化学多元素分析 为准确、定量的分析矿石中各种元素的含量，进 行了化学多元素分析，结果见表l 。 原矿化学多元素分析 M u l t i e l e m e n t sa n a l y s i sr e s u l t so fr u n - o f - m i n eo r e／％ 1 单位为g ／t 。 投稿日期2 0 1 6 - 0 5 - 2 4修回日期2 0 1 7 1 ．1 7 作者简介马立成 1 9 8 7 一 ，男，宁夏隆德人，博士磅究生，助理工程师，主要从事矿物加工理论、工艺与设备研究。 万方数据 2 有色金属 选矿部分2 0 1 7 年第2 期 由表1 可知，矿石中较有回收价值的元素有铜、 铁、钴和磷，品位分别为1 ．4 6 ％、3 6 ．4 9 ％、0 ．0 3 4 ％和 7 ．6 0 ％。矿石中含有一定的金、银等贵金属元素，选 矿时应考虑综合回收。 1 ．2 矿石铜物相分析 为了解矿石中铜元素的分布情况，对矿石进行 了铜的化学物相分析，结果见表2 。 表2铜物相分析结果 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 e ／％ 由表2 可知，矿石中自然铜和硫化铜含量较低， 仅占总铜的1 2 ．3 5 ％，大部分以自由氧化铜和结合氧 化铜的形式赋存，其中结合氧化铜占4 8 ．6 9 ％，矿石 属高结合率的氧化铜矿石，矿中的铜较难回收。 1 ．3 矿石中矿物的组成及相对含量 矿石的矿物组成及相对含量分析结果见表3 。 表3矿物的组成及相对含量 T a b l e3 C o m p o s i t i o na n dc o n t e n to fm i n e r a l s ／％ 矿物假孑L 雀石 嚣 黄铜矿 器 自然铜孑L 雀石 含量1 ．0 1 ．14 ．5 4 ．60 ．1 ～0 ．1 50 ．0 5 ～0 ．1 0 ．0 3 极少 从表3 中可以看出，矿石矿物组成复杂，主要的 铜矿物为假孔雀石、绿磷铜铁矿，另外含少量黄铜 矿、孔雀石、蓝辉铜矿、自然铜等，其它金属矿物包括 褐铁矿、磁铁矿和赤铁矿，少量黄铁矿、红磷铁矿、变 红磷铁矿和钛铁矿等。其它矿物有磷灰石、石英、长 石，云母、绿泥石、绿帘石等。 2 矿石结构构造 2 ．1 矿石结构 矿石结构主要有 1 半自形晶粒结构。红磷铁矿、变红磷铁矿、磁 铁矿、赤铁矿、褐铁矿、黄铁矿等呈半自形晶粒分布 于脉石矿物中。 2 它形晶粒结构。黄铁矿、铜蓝等呈它形晶粒 结构。 3 交代结构。蓝辉铜矿交代黄铜矿；赤铁矿、褐 铁矿沿磁铁矿晶粒边部及裂隙交代磁铁矿；红磷铁 矿、变红磷铁矿部分晶粒沿破碎裂隙被假孔雀石 交代。 4 隐晶质结构。绿磷铁铜矿、红磷铁矿呈隐晶 质结构。 5 柱状结构。磷灰石、部分假孔雀石、红磷铁 矿、变红磷铁矿、角闪石、透闪石呈柱状结构。 2 ．2 矿石构造 矿石构造主要为 1 浸染状构造。假孑L 雀石与褐铁矿共生。并与 磷灰石、褐铁矿、赤铁矿、磁铁矿呈浸染状分布，蓝辉 铜矿与褐铁矿伴生呈侵染状分布。 2 块状构造。绿磷铁铜矿和假孑L 雀石共生呈块 状分布；红磷铁矿、变红磷铁矿与褐铁矿共生呈块状 分布。 3 星点状构造。磁铁矿和黄铁矿呈星点状分布 于脉石矿物中。 4 条带状构造。绿磷铁铜矿与褐铁矿、假孔雀 石共生呈条带浸染状分布。 5 细脉浸染状构造。磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿部 分呈断续细脉浸染状分布于脉石矿物中。 3 矿石中主要矿物嵌布特征 3 ．1 假孔雀石 假孔雀石是矿石中重要的金属矿物。具有不规 则状、胶状、放射状、纤维状集合体，粒径0 ．1 ～1 ．2 一，主要呈翠绿色，沿岩石孔洞和矿物裂隙充填浸染 状分布，与绿磷铜铁矿、褐铁矿等共生，如图1 所见。 部分强烈交代原岩中的磷灰石，部分假孑L 雀石完全取 代磷灰石．仅保留其柱状晶形轮廓，如图2 所见。 图1假孔雀石与褐铁矿共生 F i g ．1 P s e u d o m a l a c h i t ea n dl i m o n i t es y m b i o s i s 万方数据 2 0 1 7 年第2 期 马立成某铜矿石工艺矿物学研究』 图2 假孔雀石交代磷灰石 F i g ．2 P s e u d o m a l a c h i t ee t a s o m a t i ca p a t l ‘t e 图3绿磷铜铁矿与褐铁矿、假孔雀石共生 F i g ．3 G r e e ne h a l e o s i d e r i t es y m b i o s i sw i t h l i m o n i t ea n dp s e u d o - m a l a c h i t e 图4 绿磷铜铁矿分布于黄铁矿晶粒间隙 F i g ．4 二r c e J 1c h a l _ lJ s i d F ‘1 i t eI l i s t l l i b u l i o n i n t op y r i t eg r a i nb o u n d a r i e s 3 ．2 绿磷铜铁矿 绿磷铜铁矿是矿石中主要的金属矿物。呈隐 晶一微晶集合体，暗灰反射色，反射率低，不规则状， 与褐铁矿、假孔雀石共生，如图3 所见。部分绿磷铜 铁矿晶粒呈淡绿灰反射色，反射率较低，粒径0 ．1 ～ 0 ．8m m ，呈稀散状分布于黄铁矿晶粒间隙，部分晶粒 旁侧零星可见铜蓝，如图4 所见。 3 ．3 黄铜矿 黄铜矿在矿石中含量较低，微粒状，不规则粒 状，粒度较细，零星分布于矿石中，晶粒旁侧常有假 孔雀石分布。也有部分黄铜矿被蓝辉铜矿强烈交 代．仅以交代残留形式存在于矿石中，如图5 所见。 图5黄铜矿零星见于矿石中 F i g ．5C h a l e o p y r i t es c a t t e r e di no r e 3 ．4 磁铁矿 磁铁矿是矿石中重要的金属矿物。其矿物相对 含量为1 0 ．5 5 ％。呈不规则粒状，部分为八面体晶 形，粒径0 ．1 ～6m m ，常呈粒状结合体，部分晶粒已 赤铁矿化，少数呈交代残留结构，如图6 所见。部分 晶粒沿破碎裂隙被假孑L 雀石强烈交代，仅保留其柱 状晶形轮廓，保留有交代残晶，如图7 所见。 图6 磁铁矿呈交代结构 F i g ．6 M a g n e t i t es h o w se t a s o m a t i cs t r u c t u r e 万方数据 4 有色金属 选矿部分2 0 1 7 年第2 期 图7 磁铁矿部分晶粒已赤铁矿化 F i g ．7 P a r tm a g n e t i t eg r a i n si sh e m a t i t e 3 ．5 褐铁矿 褐铁矿是矿石中的主要矿物。具菱面状集合 体、胶状，对周围矿物有铁锈混染作用，为岩石中铁 矿物后期风化作用形成，由磁铁矿、赤铁矿次变形 成，呈稠密浸染状分布，因风化淋滤作用，形成较多 自g T L i 同，如罔8 所见 图8褐铁矿呈稠密浸染状分布 F i g ．8A r r a n g e di nd e n s ed i s s e m i n a t e dl i m o n i t e 3 ．6 磷灰石 磷灰石是主要的磷矿物。具有柱状，粒径粗大， 一般粒径1 ～5m m ，高突起，一级灰干涉色，负延性， 晶粒裂隙发育，常呈粒状集合体分布裂隙中常形成 红磷铁矿、变红磷铁矿等，呈网脉状分布，如图9 所见。 3 ．7 脉石矿物 石英是矿石中主要的脉石矿物。具不规则粒 状，粒径0 ．1 ～0 ．2t o n i ，部分与长石形成粒状集合 体，部分呈断续脉状，分布于矿石矿物晶粒间隙，与 绢云母共生。 图9 磷灰石晶粒裂隙发育 F i g ．9A p a t i t ec r y s t a lf r a c t u r e 正长石呈半自形一它形板状，粒径0 ．1 5 ～1 ．5 m m ，因蚀变，大部分晶粒已强烈高岭土化，晶粒看不 见双晶，少数晶粒隐约显现卡式双晶。 绿泥石具片状集合体，蚀变作用形成，部分为暗 色矿物蚀变形成。 绿帘石具不规则粒状，粒径0 ．0 5 0 ．3m m ，常 呈粒状集合体、脉状分布于矿石矿物晶粒问隙。 4 矿石中主要金属矿物工艺粒度分析 对矿石中的铜矿物进行工艺粒度统计，结果见 表4 。由表4 可知，含铜矿物嵌布粒度大小不一， 一2 0p , m 微细粒占1 1 ．4 ％，浮选试验需注意控制细 泥量。 表4铜矿物粒度分析结果 T a b l e4 A n a l y s i sr e s u l t so fc o p p e rm i n e r a lp a r t i c l es i z e ，％ 5结论 1 该铜矿石铜品位为1 ．4 6 ％，其中自由氧化铜 占3 8 ．9 6 ％，结合氧化铜占4 8 ．6 9 ％，矿石属高氧化 率和高结合率的氧化铜矿石，是典型的难选氧化铜 矿石。矿石中的铁、钴和磷元素的含量相对较高，可 考虑综合回收利用。 下转第1 4 页 万方数据 1 4 有色金属 选矿部分2 0 1 7 年第2 期 参考文献 [ 1 ] 陈泉水．某铜铅锌多金属矿的选矿工艺试验研究[ J ] ．现 代矿业，2 0 0 9 ，2 2 7 1 - 7 3 ． [ 2 ] 李晓波，彭文贵，解志锋．新疆某铜铅锌矿浮选新工艺试 验研究[ J ] ．矿冶，2 0 1 5 ，2 4 5 1 3 - 1 7 ． [ 3 ] 姜美光，刘全军，杨俊龙，等．新疆某硫化铅锌选矿试验 研究[ J ] ．矿冶，2 0 1 4 ，2 3 1 2 6 - 3 0 ． [ 4 ] 李英．云南某方铅矿一闪锌矿原矿选矿工艺研究[ J ] ． 矿冶，2 0 1 3 ，2 2 4 2 6 - 3 1 ． [ 5 ] 肖俊，陈代雄，覃文庆，等．某细粒浸染高硫难选铅锌 矿选矿新工艺研究[ J ] ．矿冶，2 0 1 4 ，2 3 0 2 5 - 9 ． [ 6 ] 师伟红，刘守信．云南某铅锌多金属硫化矿选矿试验研 究[ J ] ．矿产综合利用，2 0 0 9 6 1 0 1 3 ． [ 7 ] 梁冠杰，朱为民，李伟新，等．广东某铜铅锌多金属矿选 矿试验研究[ J ] ．矿产综合利用，2 0 0 6 6 8 - I I ． [ 8 ] 艾光华，解志锋，严华山，等．内蒙古某铜铅锌多金属矿 选矿试验研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 5 3 1 5 - 1 8 ． [ 9 ] 罗仙平，王淀佐，孙体昌，等．某铜铅锌多金属硫化矿电 位调控浮选试验研究[ J ] ．金属矿山，2 0 0 6 6 3 0 - 3 4 ． [ 1 0 ] 朱玉霜，朱建光．浮选药剂的化学原理[ M ] ．长沙中南 工业大学出版社，1 9 8 7 ． [ 1 1 ] 罗仙平，高莉，马鹏飞，等．安徽某铜铅锌多金属硫化 矿选矿工艺研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 4 5 1 1 ．1 6 ． 上接第4 页 2 矿石矿物组成复杂，主要金属矿物有假孔雀 石、绿磷铜铁矿、褐铁矿、磁铁矿和赤铁矿、红磷铁 参考文献 矿、变红磷铁矿和钛铁矿等。其它矿物有磷灰石、石 [ 1 ] 张峰，- B 洪云，沙景华．基于情景分析法的2 0 2 0 年我国 英、长石，云母、绿泥石、绿帘石等。 铜资源需求预测[ J ] ．资源与产业，2 0 1 2 ，1 4 4 3 0 3 5 ． 3 矿石结构主要为半自形晶粒结构、它形晶粒 [ 2 ] 罗晓玲国内外铜矿资源分析[ J ] 世界有色金属，2 0 0 0 量竺囊黛慧塑璧嘎要兰I 烹窑笔楚兰墨、5 亨望巷 [ 3 ] 贾 4 木 4 欣- 1 ．0 国．外工艺矿物学进展及发展趋势[ J ] ．矿冶， 主要为浸染状构造、块状构造、星点状构造、条带状 H 1 盏≯盂；嘉二 例4 也8 ““““力H p ⋯日’ 构造、细脉浸染状构造。 [ 4 ] 富维覆，关箍华，吴东国．某铜矿多金属矿石工艺矿物 4 矿石中铜矿物主要以磷酸盐矿物形式赋存， 学研究[ J ] ．有色矿冶，2 0 0 8 2 2 6 - 2 9 ． 主要铜矿物结晶差，假孔雀石呈胶状、放射状或纤维 [ 5 ] 陈昭．赞比亚铜矿投资的特点及策略[ J ] ．有色矿冶， 状的集合体，与绿磷铜铁矿、褐铁矿等共生；绿磷铜 2 0 1 1 1 6 0 - 6 2 ． 铁矿主要呈隐晶一微晶集合体存在。 万方数据