某選銅尾礦的工藝礦物學研究

何錦龍,陳 健,吳啟明,何桂春,應 平

(1.江西理工大學,江西 贛州 341000;2.江西銅業(yè)股份有限公司德興銅礦,江西 上饒 334224;3.北京礦冶研究總院，北京 100044)

礦產資源是人類賴以生存和社會發(fā)展的重要物質基礎和來源，又是一種不可再生的資源。隨著社會經濟的高速發(fā)展，礦產資源日趨貧乏，而我國工業(yè)化的發(fā)展，對礦產資源的需求日益增長。礦山尾礦作為重要的礦山二次資源，無論是從社會經濟發(fā)展的需要，還是從礦山企業(yè)可持續(xù)發(fā)展來講，都具有重要的再利用價值，必須加以綜合利用。江西某選銅尾礦排放量達4000多萬t/a，其中含有銅、鉬、鐵的等有價元素，若能有效回收這些有價元素，將產生可觀的經濟效益。為了更好的利用該尾礦資源，對其進行了工藝礦物學研究。

1 尾礦的化學組成特征

1.1 尾礦的化學定量分析

為查明該尾礦中各種化學元素的含量，對尾礦中的重要元素進行了化學定量分析，其結果見表1。

表1 尾礦中重要元素定量分析結果/%

說明：若將Fe計為“Fe2O3”，則分析數據總量約為88.76%，余量主要為“褐鐵礦”及絹云母中的水。

可以從表1中看出，有價元素銅和鐵的含量分別為0.086%和3.25%，鉬的含量為0.011%，可考慮綜合回收。

1.2 尾礦的化學物相分析

我們根據化學定量分析結果，又對尾礦的Cu、Fe進行了物相分析，結果見表2、表3。

表2 Cu物相分析結果/%

說明：“碳酸鹽”中的Cu既包括孔雀石中Cu，也包括風化形成的硅酸鹽形式的Cu；“其他礦物”中Cu實際上主要是脈石包裹的極細粒Cu。

表3 Fe物相分析結果/%

說明：“碳酸鹽中Fe”實際上也包括綠泥石中的Fe；“其他礦物”中Fe主要是指硫化物、赤鐵礦、“褐鐵礦”和絹云母中Fe。

從表2和表3的化學物相分析結果可以看出，該尾礦中Cu主要呈硫化物狀態(tài)，占總量的76.83%；而Fe的相態(tài)相對復雜、較分散，以磁鐵礦-磁赤鐵礦存在的僅占少量，多數的Fe呈硫化物、赤鐵礦、褐鐵礦及硅酸鹽脈石產出。

2 尾礦的礦物組成及相對含量

運用光學顯微鏡可以確定，該尾礦中主要銅礦物為黃銅礦，其次為黝銅礦和硅孔雀石；鐵礦物主要為黃鐵礦、磁鐵礦-磁赤鐵礦和赤鐵礦及針鐵礦，另有極少量的磁黃鐵礦；其他金屬礦物有輝鉬礦和金紅石等。非金屬礦物主要為石英、絹云母(白云母)、綠泥石、方解石、微斜長石等(圖1)，及很少量的磷灰石、螢石、獨居石、鋯英石等。礦石中礦物相對含量見表4。

圖1 尾礦綜合樣衍射譜

3 尾礦中主要礦物的嵌布特征

3.1 磁鐵礦-磁赤鐵礦

尾礦中最重要的可回收鐵礦物為磁鐵礦和磁赤鐵礦，后者由前者氧化形成，呈交代關系，關系密不可分，故放在一起描述。磁鐵礦-磁赤鐵礦為該尾礦中含量最多的金屬礦物，約占礦物總量的0.8%，主要呈半自型-他型粒狀嵌布于脈石中，部分呈自型或不規(guī)則粒狀嵌布于脈石中。磁鐵礦在不同程度上遭受磁赤鐵礦交代，完全不受氧化的磁鐵礦雖然存在但少見，主要見于為脈石礦物緊密包裹的情況下。磁鐵礦-磁赤鐵礦粒度大小不一，大者大于0.149mm，小者不足0.01mm，多數磁鐵礦-磁赤鐵礦顆粒粒徑在0.074～0.02mm之間。從尾礦中回收鐵有可能性，但經濟上是否合理，應該通過流程試驗獲取各項指標后再行評價，因為尾礦中的強磁性及弱磁性礦物總量僅約1%左右。鑒于鐵礦物包括磁鐵礦和磁性變化不定的磁鐵礦-磁赤鐵礦連生體、赤鐵礦、鐵屑及褐鐵礦，而且存在相當數量的和脈石及硫化物的連生體，為獲得合格鐵精礦所采用的回收鐵的工藝將可能包括強磁選、再磨精選、弱磁選、脫硫等單元作業(yè)，經濟上是否合算也值得考慮。

表4 尾礦中各重要礦物的相對含量估測結果/%

注：金屬礦物總量僅約2.5%。

圖2 尾礦中呈中～粗粒單體狀態(tài)的磁鐵礦(Mt)-磁赤鐵礦(Mh)

圖3 與脈石(Gn)連生或為其包裹的磁鐵礦-磁赤鐵礦(Mt-Mh)，緊密包裹者氧化程度低些，主要為磁鐵礦

3.2 赤鐵礦

尾礦中的赤鐵礦少見，主要是熱液形成的鱗片狀赤鐵礦與脈石的連生體，晶片薄，故總是與脈石組成連生體(圖4)。高場強下這種赤鐵礦可能進入粗精礦，但中低場強精選時依然會損失，加上量少和總是呈連生體狀態(tài)，故不必考慮其回收問題。

圖4 尾礦中偶見的呈鱗片狀嵌布于脈石中的赤鐵礦(Ht)

3.3 黃銅礦

黃銅礦是該尾礦中主要的銅礦物，常呈不規(guī)則狀或他型粒狀與脈石礦物呈連生體形式產出(圖5)，少量細粒黃銅礦呈單體分布；有時可見黃銅礦與黝銅礦連生呈集合體形式嵌布在脈石礦物中，這部分黃銅礦粒度約為0.1mm；偶爾可見硅孔雀石顆粒產出。黃銅礦大小不一，大者大于0.074mm，小者不足0.01mm，多數黃銅礦的粒度<0.07mm，可見到粒度不同的黃銅礦。所見硫化銅礦物皆為與脈石的連生體狀態(tài)，其中有約50%的硫化銅粒度是>0.044mm的，而有約25%是<0.03mm的連生體。就是說，現有磨礦細度條件下黃銅礦的選別是好的，可以認為無單體損失，若要繼續(xù)降低尾礦中Cu的損失，必須提高磨礦細度。

圖5 尾礦中黃銅礦(Cp)與脈石礦物(Gn)連生產出

3.4 輝鉬礦

輝鉬礦是該尾礦中主要的鉬礦物，輝鉬礦主要與粗粒脈石礦物連生(圖6)，常呈鱗片狀、葉片狀、針狀晶體與脈石礦物呈連生體形式產出。輝鉬礦與其他金屬礦物的連生關系均不密切。在這里鉬和銅一起回收，不單獨回收。

3.5 金紅石

尾礦含TiO20.35%，可鑒別的Ti獨立礦物為金紅石，物相分析證明真正呈金紅石狀態(tài)的TiO2只有0.21%左右，該尾礦中的金紅石含量約為0.2%，明顯低于砂礦中金紅石含量的工業(yè)指標，余者(0.14%)則分散于其他礦物中。但其粒度細小，絕大多數粒度<0.04mm，而且多在0.03mm以下，常與脈石連生，而且主要是包裹連生(圖7)。其中細粒金紅石呈自型-半自型嵌布，而粗粒金紅石呈他型嵌布，且只有少量金紅石顆粒粒度大于0.074mm。金紅石粒度細小，要通過細磨才能使金紅石解離出來，所以無論從獨立礦物含量上看還是從粒度上看，從尾礦中經濟地回收金紅石都是不可行的。

圖6 尾礦中輝鉬礦(Mo)與脈石礦物(Gn)連生產出

圖7 尾礦中粗粒脈石(Gn)包裹金紅石(R)

4 尾礦中主要礦物的粒度特征

礦石中礦物的嵌布粒度是決定磨礦工藝的最重要的依據。經磨制礦石光片，在顯微鏡下測定磁鐵礦-磁赤鐵礦和黃銅礦的嵌布粒度，測定結果見表5、表6。

表6 黃銅礦的粒度組成

由表5、表6中可以看出，該尾礦中磁鐵礦-磁赤鐵礦和黃銅礦的嵌布粒度不均勻且較細，60%以上的磁鐵礦-磁赤鐵礦嵌布粒度小于0.074mm，其中小于0.02mm的磁鐵礦-磁赤鐵礦占了6.95%；約80%的黃銅礦嵌布粒度小于0.074mm，其中小于0.02mm的黃銅礦占20%以上?；诘V石中的磁鐵礦-磁赤鐵礦和黃銅礦均屬微細粒嵌布，選廠應采取細磨工藝。

5 尾礦中銅、鐵和鉬的回收途徑分析

雖然該尾礦中磁鐵礦-磁赤鐵礦為含量最大的金屬礦物約占0.8%，優(yōu)先選鐵可提高后續(xù)選銅的入選品位，又能降低整個選礦過程中的能耗，但磁鐵礦-磁赤鐵礦中有少量黃銅礦呈連生形式與磁鐵礦-磁赤鐵礦連生，優(yōu)先選鐵既造成銅的損失，又影響鐵精礦的品位。

黃銅礦為該尾礦的主要銅礦物，優(yōu)先選銅精礦不僅可以減少銅的損失，還可以大大地降低尾礦(作為磁選鐵的給礦)中硫的含量，保證下段磁選鐵精礦的品級。Cu基本上呈黃銅礦狀態(tài)，未見連生體形式損失，說明現有條件下黃銅礦的選收很好；部分連生體態(tài)黃銅礦粒度可達50μm以上，所以增加磨礦細度將可實現解離而使Cu得到回收。

磁赤鐵礦為磁鐵礦氧化形成的產物，故二者關系密切，粒度相對細小，經測定，尾礦中的解離度僅達45%，且連生體中磁赤鐵礦占量一般超過磁鐵礦，故必須使用中-高場強方可完成對其的初步富集，而所得粗精礦又必須經過再磨精選方可得到合格鐵精礦。

輝鉬礦與粗粒脈石連生且表面暴露不夠而損失，實際上輝鉬礦本身的粒度是不小的， 若通過改善粒度分布條件來提高鐵、銅的回收，鉬的回收率也必將同時獲得提高。

6 結論

1)本尾礦中銅品位為0.086%，銅礦物以黃銅礦為主，其次有少量黝銅礦和硅孔雀石，其中黃銅礦占礦物總量的0.17%；尾礦中鐵品位為3.25%，可回收的鐵礦物以磁鐵礦-磁赤鐵礦為主，其他如褐鐵礦、赤鐵礦均無回收價值，其中磁鐵礦-磁赤鐵礦占礦物總量的0.8%；鉬品位為0.011%，鉬礦物主要為輝鉬礦，約占礦物總量的0.02%。

2)磁赤鐵礦為磁鐵礦氧化形成的產物，故二者關系密切，粒度相對細小，尾礦中的解離度僅達45%，且連生體中磁赤鐵礦占量一般超過磁鐵礦，故必須使用中～高場強方可完成對其的初步富集，而所得粗精礦又必須經過再磨精選方可得到合格鐵精礦；由于磁赤鐵礦-磁鐵礦在尾礦中的含量較少，估計生產中選出1t合格鐵精礦所需尾礦將超過100t。

3)Cu基本上呈黃銅礦狀態(tài)，未見連生體形式損失，說明現有條件下黃銅礦的選收很好；部分連生體態(tài)黃銅礦粒度可達50μm以上，所以增加磨礦細度將可實現解離而得到回收。其中輝鉬礦與黃銅礦一起回收，不做單獨回收。

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