遼寧某銅鉛鋅多金屬硫化礦工藝礦物學(xué)研究

王偉之 李學(xué)軍 陳麗平

(1.河北聯(lián)合大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，河北唐山063009;2.河北省礦業(yè)開(kāi)發(fā)與安全技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，河北唐山063009;3.河北省地礦局第二地質(zhì)大隊(duì)，河北唐山063000)

銅鉛鋅多金屬硫化礦由于有用成分多、礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造復(fù)雜、礦物共生關(guān)系密切、嵌布不均勻等原因，致使其分選較困難［1］。處理復(fù)雜硫化礦的原則工藝流程的選擇確定主要取決于礦石的工藝礦物學(xué)特性［2］。遼寧省葫蘆島地區(qū)某銅鉛鋅礦屬?gòu)?fù)雜多金屬硫化礦，為了盡快開(kāi)發(fā)利用該礦產(chǎn)資源，對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的工藝礦物學(xué)特性研究，研究結(jié)果可為確定該復(fù)雜多金屬硫化礦的浮選原則流程提供主要參考。

1 礦石性質(zhì)

1.1 礦石的化學(xué)性質(zhì)

在對(duì)原礦進(jìn)行光譜分析的基礎(chǔ)上，對(duì)礦石進(jìn)行了化學(xué)多元素分析，結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1可知，礦石中銅、鉛、鋅已達(dá)到工業(yè)品位，且品位較高，應(yīng)進(jìn)行回收。金、銀作為伴生的有價(jià)貴金屬元素，應(yīng)考慮在選別過(guò)程中富集于精礦中。另外，礦石中有害元素砷含量很低。

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果Table1 Chem icalmulti-element analysis of the ore %

1.2 礦石的礦物組成

礦石中主要金屬礦物為黃銅礦、方鉛礦及閃鋅礦，另外還含有一定量的黃鐵礦;脈石礦物為方解石、石榴石、透輝石及石英等。各礦物含量測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 礦物含量測(cè)定結(jié)果Table2 M ineral content assay of the ore %

通過(guò)對(duì)礦石中礦物含量測(cè)定得知，黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦等金屬硫化物占礦物總量的29.70%，表明礦石為多金屬硫化礦石。

1.3 礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造

1.3.1 礦石結(jié)構(gòu)

(1)他形—半自形粒狀變晶結(jié)構(gòu)。黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦等金屬硫化物呈他形—半自形粒狀，均勻或不均勻地散布在脈石礦物顆粒間，形成粒狀變晶結(jié)構(gòu)和浸染狀構(gòu)造。

(2)包含結(jié)構(gòu)。方鉛礦晶體內(nèi)包含固溶體分離形成的黃銅礦晶體，形成包含結(jié)構(gòu)。

(3)乳滴狀結(jié)構(gòu)。閃鋅礦晶體內(nèi)包含許多固溶體分離形成的乳滴狀黃銅礦細(xì)小晶體，形成乳滴狀結(jié)構(gòu)。

(4)細(xì)脈狀結(jié)構(gòu)。黃銅礦呈細(xì)脈沿方鉛礦裂隙分布，構(gòu)成細(xì)脈狀結(jié)構(gòu)和細(xì)脈狀構(gòu)造。這種細(xì)脈為固溶體分離形成的細(xì)脈。

(5)壓碎結(jié)構(gòu)。受外力作用擠壓，方鉛礦有壓碎現(xiàn)象，壓碎后的方鉛礦顆粒大小不一，呈棱角狀。

1.3.2 礦石構(gòu)造

(1)塊狀構(gòu)造。黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦等金屬硫化物含量在80%以上，晶體顆粒較大，且緊密堆積連生，形成致密塊狀。

(2)浸染狀構(gòu)造。脈石礦物中均勻或不均勻呈星散狀分布有金屬硫化物，有稀疏浸染狀構(gòu)造和稠密浸染狀構(gòu)造。

(3)細(xì)脈狀構(gòu)造。黃銅礦呈細(xì)脈沿方鉛礦裂隙分布，形成細(xì)脈狀構(gòu)造。

2 礦石中主要礦物的嵌布特征

2.1 黃銅礦

黃銅礦占所有硫化礦礦含量的20.35%，結(jié)晶粒度大小不等，0.074 mm以上的占43%，其中大于0.175 mm的僅占9%，而細(xì)粒黃銅礦(－0.053 mm)較多，嵌布粒度見(jiàn)表3。

黃銅礦常以星散狀不均勻分布，形成浸染狀構(gòu)造，顆粒相對(duì)集中時(shí)形成塊狀構(gòu)造;有時(shí)被方鉛礦晶體所包含，形成包含結(jié)構(gòu);呈細(xì)脈狀沿方鉛礦裂隙分布時(shí)，構(gòu)成細(xì)脈狀構(gòu)造。微米級(jí)的黃銅礦常呈細(xì)小乳滴狀顆粒分布在閃鋅礦較大的晶體內(nèi)，成固溶體分離結(jié)構(gòu)或乳滴狀結(jié)構(gòu)。

表3 黃銅礦嵌布粒度測(cè)定結(jié)果Table3 Dissem ination sizes of chalcopyrite

2.2 方鉛礦

方鉛礦占所有硫化礦物含量的26.55%，晶體呈他形—半自形粒狀晶，有時(shí)可見(jiàn)立方體狀。他形晶常沿脈石礦物的粒間邊緣分布，形狀與脈石邊緣的孔隙一致。結(jié)晶粒度呈中細(xì)粒不均勻分布，其中0.074 mm以上的占 47.8%，而 0.175 mm以上的僅占8.2%，嵌布粒度見(jiàn)表4。

表4 方鉛礦嵌布粒度測(cè)定結(jié)果Table4 Dissem ination size of galena

方鉛礦常形成浸染狀構(gòu)造，受外力擠壓后方鉛礦形成壓碎結(jié)構(gòu)，晶體呈棱角狀。其中閃鋅礦晶體內(nèi)的乳滴狀黃銅礦包體不能去除。

2.3 閃鋅礦

閃鋅礦占所有硫化礦物含量的40.71%，以兩種形式存在，一是晶體干凈無(wú)包體的閃鋅礦，二是晶體內(nèi)含大量細(xì)粒黃銅礦乳滴狀包體的閃鋅礦，這部分約占總量的1/3，二者均呈他形粒狀或不規(guī)則狀。結(jié)晶粒度較均勻，其中0.074 mm以上的占66.45%，嵌布粒度見(jiàn)表5。

表5 閃鋅礦嵌布粒度測(cè)定結(jié)果Table5 Dissem ination size of sphalerite

2.4 黃鐵礦

黃鐵礦占所有硫化礦物含量的12.39%，含量較低，呈他形—半自形粒狀、偶見(jiàn)立方體狀，嵌布粒度較粗，為0.2 mm左右。常與黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦毗連(見(jiàn)圖1)，嵌布簡(jiǎn)單，呈粒間曲線式接觸，磨礦后易與銅、鉛、鋅解離。這種嵌布特征對(duì)選礦較為有利［3］。

圖1 黃鐵礦與方鉛礦毗連(反光10×10)Fig.1 Pyrite ad joining w ith galena (Opticalm icroscope 10×10)

2.5 脈石礦物

主要脈石礦物為方解石、石榴石、透輝石及石英，呈粒狀或細(xì)脈狀，粒度較粗大，平均0.3～0.5 mm。脈石礦物與金屬硫化物嵌布簡(jiǎn)單(見(jiàn)圖2)，未見(jiàn)呈包裹與被包裹關(guān)系，磨礦后易解離，屬易選易解離嵌布特征。

圖2 方鉛礦與脈石毗連(反光10×10)Fig.2 Galena ad joining w ith ganguem inerals (Opticalm icroscope 10×10)

2.6 銅鉛鋅硫化礦間嵌布關(guān)系

0.074 mm以上的粗粒黃銅礦、不含包體的方鉛礦及閃鋅礦呈直線或曲線式嵌布(圖3)，屬粒間邊緣毗連關(guān)系，嵌布特征簡(jiǎn)單，顆粒粗大，無(wú)包裹與被包裹關(guān)系，磨礦后易解離成單體，為易解離的嵌布類型［4-5］。但這種顆粒含量較低，大部分為方鉛礦晶體中包含有細(xì)粒黃銅礦(圖4)或黃銅礦呈細(xì)脈狀沿方鉛礦裂隙分布(圖5)，以及較大閃鋅礦晶體內(nèi)分布有細(xì)小乳滴狀黃銅礦顆粒(圖6)，這些嵌布結(jié)構(gòu)磨礦后常呈銅、鉛連生體及銅、鋅連生體狀態(tài)存在［6］，尤其乳滴狀黃銅礦細(xì)磨后解離的可能性更小，是影響銅、鋅精礦品位和回收率的主要因素。

當(dāng)含黃銅礦細(xì)小乳滴包體的閃鋅礦與方鉛礦毗連時(shí)(圖7)，磨細(xì)后可能形成銅、鉛、鋅連生體，在選礦流程中進(jìn)入哪種精礦均會(huì)影響其品位。

圖3 黃銅礦與不含任何包體的方鉛礦、閃鋅礦直線或曲線式嵌布(反光10×10)Fig.3 Straight or curved dissem ination of chalcopyrite and galena，sphalerite w ithout any inclusions (Opticalm icroscope 10×10)

圖4 細(xì)粒黃銅礦包含在方鉛礦晶體內(nèi)(反光10×10)Fig.4 Fine chalcopyrite particles contained in galena crystal unit(Opticalm icroscope 10×10)

圖5 黃銅礦呈細(xì)脈狀沿方鉛礦裂隙分布(反光10×10)Fig.5 Veined chalcopyrite distributing along w ith galena fracture(Opticalm icroscope 10×10)

圖6 乳滴狀黃銅礦包含在閃鋅礦晶體內(nèi)(反光10×10)Fig.6 Emulsion drop-shaped chalcopyrite contained in sphalerite crystal unit(Opticalm icroscope 10×10)

圖7 包含乳滴狀黃銅礦的閃鋅礦與方鉛礦毗連嵌布(反光10×10)Fig.7 Sphalerite containing emulsion drop-shaped chalcopyrite adjoining with galena(Opticalm icroscope 10×10)

3 礦物嵌布特征對(duì)有用礦物分離及回收的影響

根據(jù)礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造、礦物成分和粒度分析結(jié)果，礦物間形成主要金屬硫化礦礦(黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦)相互之間及金屬硫化物與脈石礦物之間的嵌布，硫化物與脈石嵌布簡(jiǎn)單，磨礦后易解離，只是細(xì)粒硫化礦與脈石可能形成連生體，富連生體將進(jìn)入精礦，貧連生體將進(jìn)入尾礦。總體上看，由于嵌布簡(jiǎn)單，脈石對(duì)有用礦物的回收不構(gòu)成太大影響。

粗粒黃銅礦及方鉛礦間呈粒間線式嵌布特征，屬簡(jiǎn)單嵌布特征，磨礦后易解離，分離后易有效回收。細(xì)粒狀和細(xì)脈狀黃銅礦磨礦后易形成銅、鉛連生體。不含黃銅礦固溶體的閃鋅礦與黃銅礦嵌布簡(jiǎn)單，磨礦后易解離，但是有一部分閃鋅礦體內(nèi)含有大量乳滴狀黃銅礦包體，磨礦后易形成銅、鋅連生體。銅、鉛、鋅三種硫化礦物間嵌布密切，磨礦后，單晶體易形成單體，細(xì)粒者和乳滴狀者易形成銅、鉛、鋅連生體。

各種連生體在選別流程中無(wú)論進(jìn)入哪種精礦，都會(huì)影響各自精礦的品位、回收率和雜質(zhì)含量，致使銅、鉛、鋅互為有害因素。因此，選礦中應(yīng)注意各種精礦中銅、鉛、鋅的互含問(wèn)題。

4 結(jié)論

(1)遼寧某多金屬硫化礦為難選復(fù)雜硫化礦，礦石性質(zhì)復(fù)雜。有用礦物主要有黃銅礦、方鉛礦及閃鋅礦，各礦物間共生關(guān)系密切且嵌布粒度不均勻。

(2)黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦部分顆粒較粗，這部分礦粒磨礦后容易形成單體，易分選。但有的呈乳滴狀結(jié)構(gòu)，如閃鋅礦晶體內(nèi)包含有許多乳滴狀黃銅礦細(xì)小晶體;還有的呈細(xì)脈狀結(jié)構(gòu)，如部分黃銅礦呈細(xì)脈沿方鉛礦裂隙分布。這部分結(jié)構(gòu)磨礦后很難解離，形成互相連生體，導(dǎo)致銅、鉛、鋅精礦互為有害因素，選礦中應(yīng)注意各種精礦中銅、鉛、鋅的互含問(wèn)題。

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