新疆某铜钴矿工艺矿物学研究.pdf
2 0 1 7 年第1 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 7 .0 1 .0 0 1 新疆某铜钴矿工艺矿物学研究 邱沙 天津华北地质勘查局,天津3 0 0 1 7 0 摘要新疆卡拉盖雷铜钴矿石选矿过程中铜钴不易分离,且铜精矿和钴精矿中砷的含量容易超标。采用多种分析检测 手段对该矿进行了详细的工艺矿物学研究。查明矿石中有价元素主要是铜和钴,含量分别为0 .8 4 %和0 .1 0 %,有害元素砷的 含量为0 .4 8 %。矿石中铜、钴的氧化率很低,分别为2 .3 8 %和0 .9 9 %。黄铜矿是矿石中主要的铜矿物,嵌布粒度极不均匀,主 要呈细粒产出,分布率为5 3 .4 5 %;其次呈粗、中粒产出,分布率为4 1 .1 7 %;呈微粒产出的黄铜矿分布率为5 .3 8 %。矿石中的 钴主要以类质同象形式赋存在毒砂、钴毒砂、铁硫砷钴矿、辉砷钴矿系列矿物中,因此在选矿过程中钴和砷的走向相同而难以 分离。由于铜钴矿物密切共生,导致铜精矿中砷的含量也易偏高。根据矿石工艺特性,该矿石适宜采用分段磨矿分段选别工 艺逐步分离回收铜钴矿物,同时达到抑制铜精矿中砷含量的目的。 关键词铜钴矿;工艺矿物学;赋存状态 中图分类号T D 9 1 2 ;T D 9 5 2 .1 ;T D 9 5 4文献标志码A文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 7 0 1 - 0 0 0 1 - 0 6 S t u d yo nP r o c e s sM i n e r a l o g yo faC o p p e rO r ef r o mX i n j i a n g Q l US h a T i a nJ i nN o r t hC h i n aG e o l o g i c a lE x p l o r a t i o nB u r e a u ,T i a n j i n3 0 0 17 0 ,C h i n a A b s t r a c t B e n i f i c a t i o no fc o p p e ra n dc o b a l to ft h eK a l a g a i l e ic o p p e r c o b a l to r ef r o mX i n j i a n gi sd i f f i c u l tt o a c h i e v e ,a n da r s e n i cc o n t e n ti nt h ec o p p e rc o n c e n t r a t ea n dc o b a l tc o n c e n t r a t ew o u l de x c e e dt h en a t i o n a ls t a n d a r d 。A s y s t e m a t i c a lp r o c e s sm i n e r a l o g ys t u d yi s c a r r i e do u to nt h i so r eu s i n gav a r i e t yo fm e a n s .T h er e s u l t ss h o wt h a tt h eo r e c o n t a i n s0 .8 4 %o fc o p p e r ,0 .1 0 %o fc o b a l t ,a n d0 .4 8 %o fh a r m f u la r s e n i c .T h eo x i d a t i o nr a t eo fc o p p e ra n d c o b a l ti sv e r yl o w ,w h i c hi s2 .3 8 %a n d0 .9 9 %r e s p e c t i v e l y .C h a l c o p y r i t ei st h em a i nc o p p e rm i n e r a la n dp a r t i c l e s i z eu n e v e n l yd i s t r i b u t e d .C h a l c o p y r i t em a i n l yo u t p u ta sf i n ef r a c t i o n s ,t h ed i s t r i b u t i o nr a t ei s5 3 .4 5 %;s e c o n d l ya s c o a r s ea n dm e d i u mf r a c t i o n s ,t h ed i s t r i b u t i o nr a t ei s4 1 .1 7 %,a sp a r t i c l 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 s5 .3 8 %. C o b a l tm a i n l ye x i s ti na r s e n o p y r i t e s ,d a n a i t e ,g l a u c o d o ta n dc a b a h i n ea si s o m o r p h o u ss u b s t i t u t i o n .T h e r e f o rC oa n d A sc a n tn o tb es e p a r a t e di nt h ep r o c e s so fm i n e r a lp r o c e s s i n g .B e c a u s eo ft h ec l o s es y m b i o s i so fc o p p e ra n dc o b a l t m i n e r a l s ,t h ec o n t e n to fA si nt h ec o p p e rc o n c e n t r a t ei sS Oe a s yt ob eo u to ft h es t a n d a r d .A c c o r d i n gt ot h et e c h n i c a l c h a r a c t e r i s t i c so ft h eo r e ,s t a g eg r i n d i n ga n ds u b s e c t i o ns e l e c t i o np r o c e s s i n gt og r a d u a l l ys e p a r a t et h ec o p p e ra n d c o b a l tm i n e r a l si ss u i t a b l ef o rt h eo r e . K e yw o r d s c o p p e r c o b a l to r e ;p r o c e s sm i n e r a l o g y ;o c c u r r e n c es t a t e 新疆昭苏县卡拉盖雷铜钴矿是潜火山热液型铜 钴矿床引,铜、钴为主要有价元素,伴生有少量金、 银可考虑综合回收。该矿以硫化矿为主,氧化矿较 少。黄铜矿是主要的含铜矿物,嵌布粒度不均匀;钴 主要以类质同象形式赋存在毒砂、钴毒砂、铁硫砷钴 矿、辉砷钴矿等矿物中,含钴矿物嵌布粒度较细。由 于矿石中铜钴矿物密切共生,粗磨不易相互解离,细 磨则铜矿物容易泥化,导致选矿过程中铜钴分离不 收稿日期2 0 1 6 - 0 1 - 2 7 修回日期2 0 1 6 1 1 2 4 作者简介邱沙 1 9 8 5 . ,男,湖北孝感人,硕士,工程师。 彻底,且铜精矿和钴精矿中的砷含量容易超标。为 了得到合格的铜、钴精矿产品,并有效回收矿石中伴 生的金、银,采用化学分析、光学显微镜、扫描电镜、 电子探针等手段对矿石进行了详细的工艺矿物学研 究∞引,查明了矿石化学组成及含量、主要矿物的赋 存状态,重要矿物的粒度统计分布及单体解离特性, 并综合分析了影响铜钴选矿回收指标的因素,为选 择合理的选矿工艺流程提供依据。 万方数据 2 有色金属 选矿部分2 0 1 7 年第1 期 1 单位为g /t 。 从表1 中可以看出,矿石中铜的含量为0 .8 4 %, 钴的含量为0 .1 0 %,伴生贵金属元素金、银可考虑综 合回收。其它金属含量比较低,无回收利用价值。 矿石中有害元素砷的含量较高,达到0 .4 8 %。 1 .2 矿石的矿物组成及含量 通过化学分析,光学显微镜鉴定帕引、x 一射线衍 射分析、扫描电镜分析等手段,查明矿石中铜矿物主 表2 T a b l e2 要为黄铜矿,其次为斑铜矿、辉铜矿、黝铜矿;钻矿物 主要为毒砂、钴毒砂、铁硫砷钴矿,其次为辉砷钻矿; 其它金属矿物主要为黄铁矿,其次为方铅矿、闪锌 矿、辉钼矿、褐铁矿、赤铁矿等。矿石中的脉石矿物 主要为石英,其次为绿泥石、白云母、方解石、白云 石、正长石及斜长石,还有少量磷灰石、金红石等。 矿石中的主要矿物组成及相对含量分析结果见表2 。 矿石中的主要矿物组成及相对含量 R e l a t i v ec o n t e n to ft h em a i nm i n e r si nt h eo r e/% 1 .3 矿石中铜和钴的物相分析 表3 T a b l e3 矿石中铜和钴的化学物相分析‘9 1 结果见表3 。 铜、钴物相分析结果 A n a l y s i sr e s u l t so fc o p p e ra n dc o b a l tp h a s e ,% 从表3 中可以看出,矿石中铜和钴的氧化率都 很低,分别为2 .3 8 %及0 .9 9 %,可见该矿石为原生 硫化矿石。 2 主要矿物的嵌布特征 2 .1 铜矿物 1 黄铜矿。黄铜矿是矿石中主要的铜矿物,黄 铜矿常常呈不规则状分布在脉石中。黄铜矿与黄铁 矿、毒砂、钴毒砂、铁硫砷钴矿等关系密切 见图1 , 常与之形成复杂的相互穿插或包裹关系。部分粗粒 黄铜矿中还包裹有细粒黄铁矿、毒砂,部分细粒黄铜 矿也呈粒状或细脉状嵌布在黄铁矿和毒砂中。镜下 有时可见黄铜矿被褐铁矿交代产出 见图2 ,有时 还可见黄铜矿与辉钼矿共生产出,偶可见黄铜矿被 斑铜矿、辉铜矿等次生铜矿物交代,或与黝铜矿紧密 共生产出。黄铜矿的粒度分布极不均匀,在1 5 ~1 0 0 I x m 粒级较为集中。黄铜矿的电子探针分析结果见 表4 。 图1黄铜矿与毒砂、黄铁矿形成复杂 的相互穿插或包裹关系 反光 F i g 。lC h a l c o p y r i t e ,a r s e n o p y r i t e ,p y r i t ei n t e r s p e r s e d o rw r a p p e dw i t he a c ho t h e rc o m p l e x l y r e f l e c t o r 万方数据 Q 生箜 塑邱沙新疆某铜钴矿工艺矿物学研究 3 图2 黄铜矿被褐铁矿交代产出【反光 F i g .2C h a l e o p y r i t ei sa l t e r n a t e db yl i m o n i t e r e f l e c t o r 表4黄铜矿电子探针分析结果 T a b l e4E l e c t r o np r o b ea n a l y s i sr e s u l t so fc h a l c o p y r i t e 。。 成分名称及含量/% ”⋯ P b F eM osC uZ nC oN i 合计 l0 .0 72 9 .4 10 .4 33 4 .7 63 4 .8 2O .0 0 0 .1 0 0 .0 29 9 .6 l 20 .1 33 0 .2 60 .5 23 2 .1 8 3 4 .7 80 .0 5 0 .0 5 0 .0 09 7 .9 7 30 .0 63 0 .0 10 .4 23 4 .2 83 4 .8 00 .0 0 0 .0 3 0 .0 09 9 .6 0 平均值0 .0 92 9 .8 90 .4 63 3 .7 4 3 4 .8 00 .0 2 0 .0 60 .O l9 9 .0 6 从表4 中可以看出,黄铜矿的主要成分含量与 标准值 铁3 0 .5 2 1 0 ~,硫3 4 .9 2 1 0 ~,铜3 4 .5 6 1 0 。2 相比,铁、硫含量均有降低,铜的含量略大于 标准值。黄铜矿中含有0 .0 6 %的钴,主要是由于黄 铜矿中的少量铁被钻类质同象替换。 2 斑铜矿。斑铜矿多发育于黄铜矿边缘,呈环 带结构。斑铜矿的电子探针分析结果见表5 。 表5斑铜矿电子探针分析结果 T a b l e5E l e c t r o np r o b ea n a l y s i sr e s u l t so fb o m i t e /% 垂鲞 生生竺兰塑生竺盒盐 鱼里旦竺 旦 竺竺垄丝竺 竺 箜 塑塑 从表5 中可知,斑铜矿中铜、铁、硫的含量与标 准含量 铜6 3 .3 3 %,铁1 1 .1 2 %,硫2 5 .5 5 % 相近, 但含有少量钼、锰、铋、银。 2 .2 毒砂、钴毒砂、铁硫砷钴矿及辉砷钴矿 矿石中未见独立的氧化钴矿物,主要的含钴矿 物为毒砂、钴毒砂、铁硫砷钴矿及辉砷钴矿。毒砂 含钴 3 0 % 是 由于钴与铁类质同像替换而形成的系列矿物,其典 型x 射线能谱图见图3 。毒砂、钴毒砂、铁硫砷钴矿 及辉砷钴矿 简称毒砂一辉砷钴矿系列矿物 常紧密 图3毒砂一辉砷钴矿系列矿物典型x 射线能谱图 F i g .3T y p i c a lX r a ys p e c t r u mo fa r s e n o p y r i t e m c o b a l t i n es e r i e sm i n e r a l s l 一毒砂;2 一钻毒砂;3 一铁硫砷钴矿;4 一辉砷钻矿 万方数据 4 有色金属 选矿部分2 0 1 7 年第1 期 共生在一起,其集合体常呈不规则粒状嵌布在脉石 中,有的呈自形一半自形分布在脉石裂隙中,部分呈 微细粒浸染于脉石矿物中。毒砂一辉砷钴矿系列矿 物与黄铜矿关系很密切,在其颗粒间隙及裂隙中常 可见黄铜矿呈细脉状或不规则状嵌布,而且有的含 钴矿物呈细粒或微粒嵌布在黄铜矿中。毒砂一辉砷 钴矿系列矿物与黄铁矿的嵌布关也较为密切,两者 常呈连晶或相互包裹产出。毒砂一辉砷钴矿系列矿 物集合体在矿石中的嵌布粒度集中分布在2 0 2 1 0 I .L m ,部分粒度小于5 斗m 。毒砂一辉砷钻矿系列矿物 x 一射线能谱成分分析结果见表6 。 表6 毒砂一辉砷钴矿系列矿物x 一射线能谱成分分 析结果 T a b l e6R e s u l t so f X r a ys p e c t r u ma n a l y s i s o f a r s e n o p y r i t e c o b a l t i n es e r i e sm i n e r a l s 2 .3 黄铁矿 矿石中的黄铁矿主要呈它形晶粒状产出。黄铁 矿与黄铜矿的嵌布关系比较密切,粗粒黄铁矿裂隙 或粒间时常可见黄铜矿呈细脉状或不规则状产出, 有时黄铜矿包裹先期形成的黄铁矿产出,有时黄铜 矿呈细粒或微细粒状包裹在黄铁矿中产出。黄铁矿 与毒砂一辉砷钴矿系列矿物也密切共生,两者常呈 相互连晶或以较为规整的共边嵌布关系嵌布于脉石 矿物中。黄铁矿的粒度集中分布在2 0 2 1 0I x m ,少 量细粒黄铁矿的粒度小于5 斗m 。电子探针分析结 果表明黄铁矿平均含钴0 .4 4 %,分析结果见表7 。 表7黄铁矿的电子探针分析结果 T a b l e7E l e c t r o np r o b ea n a l y s i sr e s u l t so fp y r i t e 2 .4 辉钼矿 矿石中辉钼矿的含量很少,只在局部富集,主要 呈片状分布在脉石中 见图4 ,有时与黄铜矿、黄铁 矿共生嵌布于脉石矿物中 见图5 。辉钼矿的粒度 范围一般为1 0 ~7 5 m 。 卜 ’ 图4 辉钼矿呈片状嵌布在脉石矿物中 反光 F i g .4M o l y b d e n i t ed i s s e m i n a t ei n t h eg a n g u e m i n e r a la ss c h i s t o s e r e f l e c t o r 图5 辉钼矿与黄铜矿紧密共生 反光 F i g ~C l o s e l 。ye m b e d d i n gr e l a t i o n s h i po f m o l y b d e n i t ea n dc h a l c o p y r i t e r e f l e c t o r 2 .5 脉石矿物 矿石中的脉石矿物以石英、长石为主;其次还分 布有相对较多的气成热液矿物,主要是电气石、石榴 石、白云母、绢云母等;另外,还含有少量独居石、锆 石、磷灰石等矿物。 3 重要矿物的粒度统计分析及单体解 离特性 3 .1 矿石中重要矿物的粒度统计 为了解矿石中重要矿物的粒度分布特性,在显 微镜下用线段法对黄铜矿、黄铁矿和毒砂一辉砷钴 矿系列矿物集合体的粒度进行了测量统计,结果见 万方数据 2 0 1 7 年第1 期邱沙新疆某铜钴矿工艺矿物学研究 5 表8 和表9 。由于矿石中毒砂、钴毒砂、铁硫砷钴矿 和辉砷钴矿在光学显微镜下很难准确辨认,且此四 种矿物与黄铁矿嵌布关系密切,因此,对黄铁矿与毒 砂一辉砷钴矿系列矿物集合体一并进行统计分析。 表8矿石中重要矿物的粒度分析结果 T a b l e8 A n a l y s i sr e s u l t so fg r a i ns i z e o fm a i nm i n e r a l s i nt h eo r e /% 粒度范围 /斗m 黄铜矿 含量累计分布率 黄铁矿与毒砂一辉砷钴矿 墨型笙塑堡鱼堡 含量累计分布率 表9 T a b l e9 从由表8 和表9 中统计结果可以看出,矿石中 的黄铜矿主要以细粒产出为主,分布率为5 3 .4 5 %; 其次呈粗、中粒产出,分布率为4 1 .1 7 %;呈微粒产出 的黄铜矿分布率为5 .3 8 %。黄铁矿和毒砂一辉砷钴 矿系列矿物集合体的嵌布粒度与黄铜矿相比相对较 均匀,主要集中分布在中、细粒级,分别为4 4 .9 8 %和 4 5 .3 8 %,而粗粒及微粒级的分布率都低于黄铜矿。 其中,在 2 9 5 m 粒级中,黄铜矿的粒度分布率为 1 4 .9 7 %,黄铁矿和毒砂一辉砷钴矿系列矿物集合体 为6 .4 0 %;在一1 0l x m 粒级中,黄铜矿的粒度占有率 为5 .3 8 %,黄铁矿和毒砂一辉砷钴矿系列矿物集合 体为3 .2 4 %。 3 .2不同磨矿细度下重要矿物的单体解离特性 原矿破碎至粒度小于2m m ,再分别磨至不同细 度,在显微镜下分别测定了黄铜矿、黄铁矿和毒砂一 辉砷钴矿系列矿物集合体的单体解离度,统计结果 见图6 和图7 。 矿石中重要矿物的粒度统计分布结果 S t a t i s t i cr e s u l t so fp a r t i c l es i z ed i s t r i b u t i o no fm a i nm i n e r a l si nt h eo r e 冰 褂 格 求 一7 4 恤m 含量/% 图6 不同磨矿细度下黄铜矿的单体解离特征 F i g .6C h a l c o p y r i t ed i s s o c i a t i o nc h a r a c t e r i s t i c s o fd i f f e r e n tg r i n d i n gf i n e n e s s 从图6 中可以看出,随着磨矿细度的提高,黄铜 矿的单体解离度逐渐提高,在磨矿细度一7 4t x m 占 8 0 %的条件下,黄铜矿单体解离较为充分,可以达到 8 4 .3 2 %,其余黄铜矿主要与脉石连生,分布率为 1 1 .4 2 %,其次与其它硫化矿物连生,分布率为 4 .2 6 %。测定过程中发现,在一7 4 斗m 占8 0 %的条 件下相当部分单体黄铜矿的粒度已小于1 0 “m ,若 再提高磨矿细度,黄铁矿的单体解离度增加不明显, 同时,黄铜矿泥化会更为严重,不利于进行浮选 回收。 零 瓣 楼 求 一7 4 恤m 含量/% 图7 不同磨矿细度下黄铁矿和毒砂一辉砷钴矿系列 矿物集合体的单体解离特征 F i g .7 D i s s o c i a t i o nc h a r a c t e r i s t i c so fa r s e n o p y r i t e - - c o b a h i n es e r i e sm i n e r a l so fd i f f e r e n tg r i n d i n gf i n e n e s s 从图7 中可以看出,在磨矿细度一7 4 斗m 占 8 0 %的条件下,黄铁矿和毒砂一辉砷钴矿系列矿物 集合体的单体解离度为8 2 .3 8 %,其余集合体与脉石 万方数据 6 有色金属 选矿部分2 0 1 7 年第1 期 及黄铜矿连生,分布率分别为9 .6 3 %和7 .9 9 %。当 磨矿细度一7 4 仙m 含量提高到9 0 %时,黄铁矿和毒 砂一辉砷钴矿系列矿物集合体单体解离度为仅提高 到8 5 .9 2 %,仍有5 .4 6 %的集合体与黄铜矿连生。 可见,矿石中的铜矿物和钴矿物在细磨矿的条件下 也很难有效分离。 4 影响铜钴回收的工艺矿物学因素分析 从矿石工艺矿物学的角度对影响矿石中铜和钴 回收的因素进行了分析。 1 粒度统计分析表明矿石中黄铜矿以细粒嵌布 的含量达到5 3 .4 5 %,以微粒嵌布的含量达5 .3 8 %, 这部分黄铜矿在磨矿过程中不易单体解离,影响铜 的回收率。同时,由于矿石中黄铜矿嵌布粒度不均 匀,粗磨单体解离不充分,细磨则容易产生过磨现 象,因此,选矿过程中宜采用分段磨矿分段选别。 2 矿石中含钴矿物主要是黄铁矿、毒砂、钴毒 砂、铁硫砷钴矿及辉砷钴矿,黄铁矿及毒砂一辉砷钴 矿系列矿物集合体以微细粒嵌布为主,一7 4 斗m 粒 级含量达到4 8 .6 2 %,需要在细磨条件下单体解离才 较为充分。 3 黄铜矿常常呈细脉充填于含钴矿物裂隙或粒 间,含钴矿物也常常呈细粒被包裹于黄铜矿中产出。 由于黄铜矿和含钴矿物密切的共生关系,导致细磨 条件下黄铜矿和含钴矿物仍然难以有效解离,影响 铜、钴的分离回收。 4 钴主要赋存于毒砂一辉砷钴矿系列矿物中, 因此,在富集钴的过程中砷也会同样富集。由于黄 铜矿与毒砂一辉砷钴矿系列矿物密切共生,两者很 难充分解离,所以浮选获得的铜精矿中砷的含量也 容易偏高。 5结论 1 矿石中含有的有价元素主要是铜和钴,含量 分别为0 .8 4 %和0 .1 0 %。伴生有少量金和银,可考 虑综合回收。矿石中的铅、锌含量很低,但有害元素 砷的含量达到0 .4 8 %。 2 该矿石为原生硫化矿石,矿石中铜、钴的氧化 率很低,分别为2 .3 8 %及0 .9 9 %。 3 矿石中黄铜矿嵌布粒度极不均匀,主要以细 粒产出,分布率为5 3 .4 5 %;其次呈粗、中粒产出,分 布率为4 1 .1 7 %;其余呈微粒产出。黄铁矿和毒砂一 辉砷钴矿系列矿物集合体与黄铜矿相比嵌布粒度相 对均匀,以中、细粒产出为主,分布率分别为4 4 .9 8 % 和4 5 .3 8 %,以粗粒和微粒产出的分布率均低于黄 铜矿。 4 矿石中的钴主要赋存在毒砂一辉砷钴矿系列 矿物中,因此,在浮选过程中钴与砷不能有效分离。 另外,由于毒砂一辉砷钴矿系列矿物与黄铜矿密切 共生,所以浮选获得的铜精矿中砷的含量也易偏高。 5 矿石中的铜、钴矿物密切共生,且嵌布粒度 细,尤其是黄铜矿嵌布粒度不均匀,因此,推荐采用 阶段磨矿阶段选别工艺。 参考文献 [ 1 ] 王道忠.卡拉盖雷金铜矿床地质特征及成因[ J ] .现代矿 业,2 0 1 3 8 3 2 3 4 . [ 2 ] 郭鹏志,沈利霞,葛文胜.新疆昭苏卡拉盖雷铜钴金矿床 成矿流体特征研究[ J ] .地质调查与研究,2 0 1 2 ,3 5 2 1 4 6 .1 5 3 . [ 3 ] 王团华,于宏东.阿富汗卢格尔省某铜矿石工艺矿物学研 究[ J ] .有色金属 选矿部分 ,2 0 1 2 1 8 .1 3 . [ 4 ] 王玲,王明燕.某铜矿山老尾矿中铜的赋存状态研究 [ J ] .有色金属 选矿部分 ,2 0 1 2 6 1 4 ,1 5 . [ 5 ] 于宏东.西藏玉龙氧化铜矿工艺矿物学研究[ J ] .有色金 属 选矿部分 ,2 0 1 3 1 1 - 6 . [ 6 ] 卢静文,彭晓蕾.金属矿物显微镜鉴定手册[ M ] .北京地 质出版社,2 0 1 0 1 5 .1 8 . [ 7 ] 周乐光.工艺矿物学[ M ] .北京冶金工业出版社,2 0 1 3 1 7 7 1 7 9 . [ 8 ] 选矿手册编委会.选矿手册 第一卷 [ M ] .北京冶金 工业出版社,1 9 9 1 3 1 6 .3 2 0 . [ 9 ] 北京矿冶研究总院.化学物相分析[ M ] .北京冶金工业 出版社,1 9 7 6 1 - 5 . 万方数据