内蒙古某多金属矿石中铜铅锌银的赋存状态及影响选矿效果的矿物学因素研究.pdf

第 35 卷矿冶工程Vol.35 2015 年 1 月MINING AND METALLURGICAL ENGINEERINGJanuary 2015  ① 收稿日期2014-12-06 作者简介姜楚灵1988-，男，湖南武冈人，硕士，工程师，主要从事工艺矿物学研究。 内蒙古某多金属矿石中铜铅锌银的赋存状态 及影响选矿效果的矿物学因素研究 内蒙古某多金属矿石中铜铅锌银的赋存状态 及影响选矿效果的矿物学因素研究 ① 姜楚灵，瞿思思，王利珍 长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南 长沙 410012 摘要通过显微镜鉴定、MLA 测定、化学分析和扫描电镜分析等多种手段对内蒙古某铜铅锌多金属矿石进行了较详细的 工艺矿物学研究，查明了矿石的化学成分、矿物组成及含量、主要矿物的产出形式及嵌布粒度、主要元素的赋存状态，分析 了影响铜、铅、锌和银分选效果的主要矿物学因素，为制订合理的选矿工艺流程提供了重要的科学依据。 关键词工艺矿物学；多金属矿石；元素赋存状态；MLA 中图分类号P57文献标识码Adoi 10.3969/j.issn.0253-6099.2015.Z1.011 文章编号0253-60992015Z1-0041-04 Cu-Pb-Zn-Ag Occurrence State and Mineralogical Factors Affecting Mineral Processing for A Polymetallic Ore from Inner Mongolia JIANG Chu-ling, QU Si-si, WANG Li-zhen Changsha Research Institute of Mining and Metallurgy Co Ltd, Changsha 410012, Hunan, China AbstractBy means of microscopic analysis, MLA, chemical analysis and SEM, process mineralogy characteristics of a Cu-Pb-Zn polymetallic ore from Inner Mongolia were studied. The chemical components, mineral compositions and content, dissemination characteristics and dissemination size of essential minerals, the occurrence state of major elements were all determined, based on which the mineralogical factors affecting the separation of Cu-Pb-Zn-Ag were analyzed, which can provide important scientific basis for selecting proper beneficiation process. Keywordsprocess mineralogy; polymetallic ore; occurrence state; MLA 铜铅锌是现代化生产中不可或缺的重要金属原 料，在社会各个领域中均有较广泛的涉及，中国的 铜铅锌资源储量处于世界前列，但由于国民经济的 高速发展，不仅国内铜资源对外的依存度呈逐年增 高的趋势，而且铅锌的后备资源也难以跟上现代化 建设的步伐，因此对国内矿产资源的合理开发利用 日趋重要[1-4]。 内蒙古某含银铜铅锌多金属矿石中矿 物种类繁多、相互之间的嵌布关系较为复杂，为合 理开发利用矿区资源，对该矿进行了较系统的工艺 矿物学研究，以便为制订合理的选矿工艺流程提供 矿物学方面的科学依据。 1矿石化学成分 1.1化学多元素分析 化学多元素分析结果表1表明，该矿石是以 铜、铅、锌为主的多金属矿，银可以作为综合利用 的对象考虑；需要选矿排除的脉石组分以 SiO2为 主，次为 Al2O3和 K2O。 表 1矿石的化学多元素分析结果质量分数/ CuPbZnCdFeSiO2 0.470.383.580.0187.4457.17 TiO2Al2O3CaOMgOMnONa2O 0.3412.832.541.10.480.55 K2OSC烧失Au1Ag1 3.963.030.383.950.0742.86 1 单位为 g/t。 1.2铜、铅、锌化学物相分析 化学物相分析结果表 2表明，矿石中铜、铅、 42矿冶工程第 35 卷 锌主要以硫化物的形式存在，其中铅的氧化程度相 对较高。 表 2矿石中铜的化学物相分析结果 元素相态含量/分布率/ 铜 原生硫化铜0.42790.85 次生硫化铜0.0296.17 自由氧化铜0.0081.70 结合氧化铜0.0061.28 合 计0.47100.00 铅 硫化铅0.3284.21 碳酸铅0.012.63 硫酸铅0.0410.53 铅铁矾0.012.63 合 计0.38100.00 锌 硫化锌3.3493.3 碳酸锌0.082.23 硫酸锌痕量－ 锌铁尖晶石0.164.47 合 计3.58100.00 2矿石矿物组成及含量 经镜下鉴定、X 射线衍射分析、扫描电镜分析 和 MLA矿物参数自动分析技术测定综合研究查 明，矿石的组成矿物种类较为复杂，铜铅锌矿物主 要为黄铜矿、 方铅矿和闪锌矿， 并含有少量的铅矾、 辉铜矿、菱锌矿和锌尖晶石；银矿物以辉银矿和硫 碲银矿为主， 少量硫银锡矿、 硒银矿和硫银铋矿等； 其他金属硫化物以黄铁矿居多，次为磁黄铁矿和微 量毒砂。 脉石矿物以石英为主，其次是绢云母、长石、 绿泥石和方解石。矿石中主要矿物含量见表 3。 表 3矿石中主要矿物的含量质量分数/ 黄铜矿闪锌矿方铅矿铅矾银矿物黄铁矿磁黄铁矿 1.235.490.410.06微量1.380.14 石英长石绿泥石绢云母方解石其他合计 44.273.6110.4228.873.121.00100.00 3主要矿物的产出形式 3.1黄铜矿CuFeS2 分布不均匀，少数矿块中较为富集。主要以两 种形式产出 一是呈不规则粒状或团块状沿闪锌矿、 方铅矿等其他金属硫化物或脉石边缘、粒间及孔洞 充填交代，而且与闪锌矿的关系最为密切，粒度 0.01～2.0 mm 不等，数量上约占矿石中黄铜矿总量 的 95见图 1； 二是呈微细的固熔体析出物分布在 闪锌矿晶粒中， 其中部分粒度可达 0.05 mm 左右见 图 2。 由于黄铜矿与其他金属硫化物以及脉石之间均 存在着较复杂的镶嵌关系，因此需要通过细磨才能获 得较充分的解离，但呈固熔体析出物分布在闪锌矿中 的微粒～微细粒黄铜矿即使细磨仍将有部分呈连生 体产出，以致浮选过程中极易随同闪锌矿一起进入锌 精矿，这也是影响铜回收率的主要原因之一。 图 1不规则状黄铜矿Ch沿方铅矿Ga边缘交代 图2粒状或乳滴状黄铜矿Ch均匀分布在闪锌矿Sp基底中 能谱微区成分分析结果表明，矿石中黄铜矿的 化学成分较为稳定，但普遍含有微量的银，平均含 Cu 34.16、Ag 0.05。按矿物含量概算，赋存于 黄铜矿中的银约占矿石中含银量的 15，由此表明 黄铜矿是矿石中银的载体矿物之一。 3.2方铅矿PbS 常与闪锌矿见于同一块矿中，主要呈不规则粒 状沿闪锌矿边缘、粒间或孔洞充填，少数以浸染状 的形式零星分布在脉石中，可被黄铜矿交代，与闪 锌矿、黄铜矿之间常表现出包裹镶嵌的交生类型， 而与黄铁矿、磁黄铁矿直接嵌连者极为少见，粒度 个别粗者可至 0.6 mm 左右，一般 0.02～0.3 mm见 第 35 卷姜楚灵等 内蒙古某多金属矿石中铜铅锌银的赋存状态及影响选矿效果的矿物学因素研究43 图 1 和图 3。对比来看，矿石中部分方铅矿的粒度 较为细小，加之与闪锌矿或黄铜矿的镶嵌关系较为 复杂，因此磨矿过程中其解离程度不仅可能低于共 生的闪锌矿和黄铜矿，而且也易与闪锌矿、黄铜矿 形成不同比例的连生体，这是造成铅-锌和铅-铜难 以分离的主要因素。 图 3不规则微细粒方铅矿Ga包裹在团块状闪锌矿Sp中 能谱微区成分分析结果表明，方铅矿平均含铅 86.08，但和银的关系不密切，由此推断矿石中呈 类质同象形式赋存于方铅矿中的银所占比例甚微。 3.3闪锌矿ZnS 主要以两种形式产出一是呈不规则粒状或集 合体与黄铜矿、方铅矿、磁黄铁矿和黄铁矿等其他 金属硫化物紧密镶嵌，相互穿插、包裹的交代现象 十分常见见图 1～3； 二是呈浸染状嵌布在脉石中， 可由致密团块状过渡为稀疏浸染状，粒度粗者可达 3.0 mm 以上，微细者小于 0.01 mm，一般 0.02～0.8 mm见图 4。值得指出的是，矿石中大部分闪锌矿 内部均含有不等量由固熔体分离作用形成的乳滴状 黄铜矿，这显然不利于磨矿过程中二者的解离，结 果将可能导致锌精矿中铜含量偏高。 图 4不规则状闪锌矿Sp呈稠密浸染状与脉石G镶嵌 能谱微区成分分析结果显示，闪锌矿的化学成 分并不十分稳定，平均含 Zn 57.56、Fe 9.09、Ag 0.02，属铁闪锌矿的范畴。根据矿物含量概算，呈 类质同象赋存于闪锌矿中的银占矿石中银含量的 25， 可见闪锌矿也是矿石中银的主要载体矿物之一。 3.4银矿物 虽然矿石中约40的银以类质同象的形式赋存 于黄铜矿和闪锌矿中，但经 MLA 检测发现，矿石 中还存在多种独立的银矿物，较常见的是辉银矿和 硫碲银矿，偶见硫银锡矿、硒银矿、碲银矿和硫银 铋矿。这些银矿物粒度一般 0.005～0.05 mm 不等， 形态为不规则的粒状，部分沿黄铜矿、闪锌矿的边 缘、粒间或裂隙充填分布，部分则呈浸染状散布在 与黄铜矿、闪锌矿相邻的脉石中，与黄铜矿的关系 最为密切，次为闪锌矿，而与方铅矿、黄铁矿直接 交生的银矿物十分少见，故此预计浮选过程中银将 在铜精矿中得到较大程度的富集， 其次是锌精矿见 图 5。 图 5微细的硫碲银矿白色部分沿闪锌矿Sp边缘或粒间 充填，部分呈浸染状散布脉石G中 3.5黄铁矿和磁黄铁矿 前者为自形、半自形等轴粒状，部分为不规则 团块状，主要呈星散浸染状沿脉石粒间零星分布， 亦常呈团块状集合体与黄铜矿或闪锌矿紧密镶嵌， 晶体粒度大多大于 0.1 mm，团块状集合体则可至 2.0 mm 以上，与黄铜矿、闪锌矿等其他硫化物之间 的接触界线通常较为规则平直，据此预计磨矿过程 中较易实现解离，所以黄铁矿对铜铅锌精矿产品的 质量影响较小。磁黄铁矿分布较为零星，常呈不规 则团块状与黄铜矿、闪锌矿紧密镶嵌，部分呈交代 残余分布在黄铜矿中。 3.6脉石矿物 矿石中脉石矿物以石英为主，次为长石、绢云 母、绿泥石和方解石。其中石英分为早晚两期早 44矿冶工程第 35 卷 期石英为微晶质～隐晶质，常与微细的鳞片状绿泥 石或绢云母混杂交生构成各种金属硫化物的嵌布基 底， 约占矿石中石英总量的 90； 晚期石英为粒状， 粒度 0.02～0.1 mm 不等，主要呈细脉状、团块状集 合体沿裂隙或孔洞充填交代早期石英，部分呈梳状 集合体沿金属硫化物边缘分布。长石蚀变强烈，大 部分被石英、绿泥石及绢云母交代。绢云母和绿泥 石分布广泛，二者既可单独出现，亦常混杂交生。 方解石多为自形、半自形粒状，主要呈细脉状或团 块状集合体沿裂隙或孔洞充填交代，亦常见于金属 硫化物粒间。 4主要矿物的嵌布粒度 矿石中黄铜矿、方铅矿和闪锌矿等主要目的矿 物嵌布粒度统计结果见表 4。 表 4主要目的矿物的嵌布粒度统计结果 粒径/mm 黄铜矿方铅矿闪锌矿 含量/ 累计/ 含量/ 累计/ 含量/ 累计/ -3.302.339.819.81 -2.331.6511.2221.03 -1.651.1712.5233.55 -1.170.8310.6744.224.104.10 -0.830.599.6353.859.5213.62 -0.590.427.8661.714.814.8110.3323.95 -0.420.306.7868.496.5011.3114.1938.14 -0.300.215.8474.338.2619.5714.8853.02 -0.210.155.4579.7810.8930.4613.1466.16 -0.150.1054.9784.7514.2544.7110.6576.81 -0.1050.0744.5989.3418.2162.928.1284.93 -0.0740.0523.6793.0115.1378.055.1390.06 -0.0520.0372.8395.8411.4889.534.2194.27 -0.0370.0262.2798.115.8195.343.4397.70 -0.0260.0191.3199.423.4398.771.5299.22 -0.0190.0100.4699.881.1599.920.7399.95 -0.0100.12100.000.09100.000.05100.00 由表4 可以看出矿石中黄铜矿的粒度粗于闪锌 矿，但它们均属较典型不均匀中细粒嵌布的范畴，而 方铅矿粒度相对较细而具不均匀微细粒嵌布的特征。 5影响选矿效果的主要矿物学因素分析 1 矿石中黄铜矿、 方铅矿和闪锌矿等主要目的 矿物的产出形式较为复杂、相互之间包裹镶嵌的交 生关系十分常见、接触界线极不规则平直，预计磨 矿过程中很难使黄铜矿、方铅矿和闪锌矿等实现较 充分的解离，结果是导致精矿产品中有价金属元素 互含较为严重、品位偏低。 2 与黄铜矿和闪锌矿相比， 矿石中方铅矿的粒 度明显较为细小，这意味着在黄铜矿和闪锌矿获得 解离的磨矿细度条件下，相当部分的方铅矿仍将以 连生体的形式产出。为保证能较充分地综合回收方 铅矿，需要采用细磨或多段磨矿的工艺。 3 矿石中闪锌矿因含铁较高而属铁闪锌矿的 范畴，加之内部富含由固熔体分离作用形成的乳滴 状黄铜矿，因此难以通过选矿作业获得高品位的锌 精矿。 4 矿石中银主要呈类质同象和独立的银矿物 两种形式存在。前者赋存矿物以黄铜矿和闪锌矿为 主，分布于其中的银分别占矿石中银含量的 15和 25； 独立的银矿物较常见的是辉银矿和硫碲银矿， 它们多沿黄铜矿、闪锌矿边缘、粒间或裂隙充填， 部分呈浸染状散布在脉石中，而与方铅矿、黄铁矿 直接交生的银矿物较为少见。根据嵌连关系的密切 程度，初步认为铜精矿中银的富集程度相对较高， 但亦有部分进入锌精矿或损失在尾矿中。 6结语 黄铜矿、方铅矿和闪锌矿是矿石中铜、铅、锌 的主要赋存矿物，三者多呈浸染状产出，形态极不 规则、粒度变化较大，镶嵌关系复杂，闪锌矿中常 含有固熔体分离作用形成的乳滴状黄铜矿，而方铅 矿粒度相对较细，这些因素将不利于磨矿过程中矿 物的充分解离，再加之区内闪锌矿属铁闪锌矿的范 畴， 将导致精矿产品中有价金属元素互含较为严重、 品位偏低。 矿石中银部分呈类质同象赋存在黄铜矿和闪锌 矿中，部分则呈辉银矿和硫碲银矿等独立矿物与黄 铜矿、闪锌矿交生或呈浸染状散布在脉石中，初步 认为铜精矿中银的富集程度相对较高。 参考文献 [1] 王威, 李以科, 封宁. 全球铜矿资源格局分析[J]. 资源与产业, 2013, 155 27-32. [2] 瞿泓滢, 裴荣富, 梅燕雄, 等. 国外超大型-特大型铜矿床成矿特征[J]. 中国地质, 2013, 402 371-390. [3] 刘晓磊. 关于铜矿资源勘察的技术要点分析[J]. 资源节约与环保, 201312 78. [4] 张长青, 芮宗瑶, 陈毓川, 等. 中国铅锌矿资源潜力和主要战略接续 区[J]. 中国地质, 2013, 401 248-272.