河南某含滑石硫化鉬礦石工藝礦物學(xué)研究

張其東 袁致濤 李小黎 盧冀偉

(1.東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院，遼寧 沈陽110819;2.中國金域黃金物資總公司，北京110101)

鉬是一種重要的戰(zhàn)略性稀有金屬，被廣泛應(yīng)用于鋼鐵、化工、電氣、電子技術(shù)、醫(yī)藥和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域［1-4］。隨著鉬行業(yè)的不斷發(fā)展，鉬資源消耗量越來越大，易采、易選的鉬礦資源量逐年減少［5-7］，如何實(shí)現(xiàn)難選鉬資源高效開發(fā)利用顯得越來越重要［8-9］。本課題對河南某滑石與輝鉬礦共生矽卡巖型鉬礦石進(jìn)行系統(tǒng)的工藝礦物學(xué)研究，為其合理選礦工藝流程的確定提供依據(jù)。

1 礦石物質(zhì)組成

1.1 礦石化學(xué)組成

對礦石進(jìn)行化學(xué)多元素分析，結(jié)果見表1。

表1 表明:礦石中有價(jià)元素主要為鉬，其品位為0.14%，達(dá)到最低工業(yè)品位，其他有用元素含量均較低;雜質(zhì)成分主要為SiO2、MgO、CaO。

表1 礦石化學(xué)多元素分析結(jié)果Table 1 The chemical component analysis results of the raw ore %

鉬是該礦石中主要有用元素，也是回收對象，為確定其賦存狀態(tài)，對其進(jìn)行了化學(xué)物相分析，結(jié)果見表2。

表2 原礦鉬物相分析結(jié)果Table 2 The results of molybdenum chemical phase analysis %

從表2 可見，礦石中鉬主要以硫化礦的形式存在，分布率為91. 46%，且礦石氧化率較低，僅為4.76%，屬于低品位硫化礦石。

1.2 礦石礦物組成

對礦石進(jìn)行人工重砂鑒定和X 射線衍射分析，查明礦石中主要礦物及含量，結(jié)果見表3。

表3 礦石礦物組成及含量分析結(jié)果Table 3 The content of main minerals %

從表3 可以看出:礦石中主要有價(jià)礦物為輝鉬礦，占0.22%;其他金屬硫化礦物主要有黃鐵礦、閃鋅礦、黃銅礦等;金屬氧化物主要為磁鐵礦和赤鐵礦;脈石礦物主要為透輝石、云母、鉀長石、石英、蛇紋石、方解石、滑石等硅酸鹽類和碳酸鹽礦物，其中滑石含量較高，為4.8%，由于滑石與輝鉬礦的可浮性相似，將對輝鉬礦的浮選產(chǎn)生不利影響［10］。

2 礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造

2.1 礦石構(gòu)造

(1)細(xì)脈狀構(gòu)造。葉片狀、鱗片狀輝鉬礦沿石英細(xì)脈、鉀長石－石英細(xì)脈裂隙充填，形成細(xì)脈狀構(gòu)造。

(2)星點(diǎn)狀、星散狀構(gòu)造。輝鉬礦及其他金屬礦物呈星點(diǎn)狀、星散狀分布。

(3)浸染狀構(gòu)造。部分輝鉬礦、磁鐵礦呈浸染狀分布于礦石中，這種輝鉬礦呈發(fā)絲狀、放射狀等，不易單體解離。

(4)集合體狀構(gòu)造。輝鉬礦呈集合體分布于脈石粒間。

(5)脈狀構(gòu)造。方解石、石英、螢石等呈細(xì)脈狀充填于巖石裂隙中。

2.2 礦石結(jié)構(gòu)

(1)自形、半自形晶結(jié)構(gòu)。礦石中輝鉬礦和黃鐵礦分別以六邊形片狀晶和立方體顆粒產(chǎn)出，形成自形、半自形晶結(jié)構(gòu)，在礦石裂隙中析出(圖1(a))或沿裂隙充填分布(圖1(b))。

圖1 輝鉬礦嵌布特征Fig.1 Dissemination characteristics of molybdenite

(2)交代溶蝕或交代殘余結(jié)構(gòu)。礦石中黃鐵礦被輝鉬礦交代溶蝕，赤鐵礦交代磁鐵礦，形成交代溶蝕或交代殘余結(jié)構(gòu)。

(3)包含結(jié)構(gòu)。脈石礦物發(fā)生蝕變浸入到輝鉬礦孔隙中，構(gòu)成包含結(jié)構(gòu)(圖1(c))。

3 礦石主要礦物嵌布特征

3.1 輝鉬礦

輝鉬礦是礦石中鉬的主要賦存礦物，其產(chǎn)出形態(tài)相對復(fù)雜，呈自形鱗片狀、葉片狀、彎曲葉片狀分布于礦石中，粒徑一般在0.01 ～0.50 mm，部分輝鉬礦沿脈石礦物的空隙或裂縫浸入，形成浸染狀構(gòu)造(圖1(d))，有的以團(tuán)窩狀(圖1(e))、細(xì)脈狀(圖1(f))分布于脈石礦物中。輝鉬礦自身結(jié)晶程度好，部分輝鉬礦層間有脈石礦物充填，形成包含結(jié)構(gòu)。輝鉬礦在礦石中以中粗粒級嵌布為主，但是約有14%的輝鉬礦嵌布粒度小于20 μm，需要細(xì)磨才能單體解離，但細(xì)磨易造成泥化，且礦石中綠泥石、蛇紋石、黏土礦物、滑石等含量較高，這將給礦石的分選帶來一定困難［9-11］。

3.2 磁鐵礦

磁鐵礦是礦石中主要的含鐵氧化物，為半自形、他形粒狀。顆粒細(xì)小，粒徑一般在0.005 ～0.10 mm，多以星散浸染狀或稠密浸染狀分布于石英細(xì)脈中(圖2(a));部分與黃鐵礦密切共生，多分布在黃鐵礦顆粒的邊部(圖2(b))。磁鐵礦嵌布粒度較細(xì)，主要集中在0.02 ～0.05 mm，其中約11%小于10 μm，這部分磁鐵礦單體解離困難。

圖2 磁鐵礦嵌布特征Fig.2 Dissemination characteristics of magnetite

3.3 黃鐵礦

黃鐵礦是礦石中含量較高的金屬礦物之一，也是礦石中主要的金屬硫化物。主要以自形、半自形晶粒狀或他形細(xì)粒狀獨(dú)立產(chǎn)出在脈石中，也有部分與磁鐵礦、輝鉬礦、黃銅礦連生產(chǎn)出在脈石中，特別是黃鐵礦與磁鐵礦密切共生(圖3)。黃鐵礦裂隙發(fā)育，常見有脈石礦物呈不規(guī)則狀集合體充填在其晶粒中，構(gòu)成篩孔狀結(jié)構(gòu)，也有被脈石礦物交代成骸晶狀，或黃鐵礦呈細(xì)脈狀穿插在礦石中。黃鐵礦在礦石中的嵌布粒度較粗，一般為0.1 ～1.2 mm，少量細(xì)粒在0.04 ～0.1 mm。

圖3 磁鐵礦和黃鐵礦混雜共生Fig.3 Image of intergrowth between pyrite and magnetite

3.4 黃銅礦

黃銅礦是礦石的主要含銅礦物，主要呈他形粒狀分布，粒度較細(xì)，獨(dú)立產(chǎn)出。主要呈星散狀分布在脈石礦物中，部分與黃鐵礦、磁鐵礦及輝鉬礦連生分布在脈石中(圖4)，少量被黃鐵礦包裹。黃銅礦的嵌布粒度一般為0.03 ～1 mm。

圖4 黃銅礦與黃鐵礦、磁鐵礦緊密共生Fig.4 Image of intergrowth among chalcopyrite，pyrite and magnetite

3.5 云 母

云母是礦石中的主要脈石礦物，占礦物總量的20.1%，主要為黑云母，有少量的白云母，多分布在石英、碳酸鹽等脈石礦物粒間，粒度一般在0.06 ～0.2 mm。

3.6 石 英

石英在礦石中多呈自形、半自形粒狀分布，結(jié)晶粒度粗細(xì)不均，多與碳酸鹽、白云母、長石等密切共生，嵌布粒度一般在0.05 ～1 mm 之間，粗?？梢赃_(dá)1.5 mm。

3.7 碳酸鹽類

碳酸鹽主要指白云石和方解石，多以自形粒狀或細(xì)脈狀分布在礦石中，結(jié)晶粒度粗細(xì)不均，多呈集合體分布在石英等礦物粒間。

3.8 滑 石

滑石多呈網(wǎng)脈狀、細(xì)脈狀或者團(tuán)窩狀分布，部分與輝鉬礦、磁鐵礦等金屬礦物密切共生，在礦石中含量約為5%，滑石結(jié)晶粒度細(xì)，且可浮性與輝鉬礦接近，是輝鉬礦選別的主要有害礦物。

3.9 黏土礦物

黏土礦物主要為蒙脫石，多為隱晶質(zhì)，呈云朵狀或脈狀，部分黏土礦物與輝鉬礦緊密共生。

4 主要金屬礦物粒度統(tǒng)計(jì)

對礦石中主要金屬礦物的原生粒度進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表4。

表4 主要金屬礦物的原生粒度統(tǒng)計(jì)結(jié)果Table 4 The particle size statistics of the metallic minerals in the ore

從表4 可以看出:礦石中輝鉬礦以中粗粒嵌布為主，+0.074 mm 粒級占41.15%，13.99%的輝鉬礦粒度小于0.02 mm，這部分需細(xì)磨才能單體解離;礦石中磁鐵礦嵌布粒度較細(xì)，+0.074 mm 粒級僅占7.17%，主要集中在0.02 ～0.45 mm，分布率為43.16%，－0.02 mm占32.66%，這部分磁鐵礦單體解離困難。

5 結(jié) 論

(1)河南某矽卡巖型鉬礦石，鉬品位為0.14%，其中91.46%以硫化鉬的形式存在。礦石中主要有用礦物是輝鉬礦，其余金屬礦物主要有黃鐵礦、黃銅礦、磁鐵礦和閃鋅礦等，脈石礦物主要為透輝石、云母、長石、石英、蛇紋石等。

(2)礦石中輝鉬礦以中粗粒級嵌布為主，+0.074 mm 占41.15%，然而約有14%的輝鉬礦粒度小于20 μm，這部分粒度較細(xì)，需要細(xì)磨才能單體解離，而礦石中綠泥石、蛇紋石、黏土礦物、滑石等礦物含量較高，且與輝鉬礦緊密共生，細(xì)磨容易造成泥化影響選礦指標(biāo)，故建議采用階段磨礦階段浮選工藝。

［1］ 付靜波，趙寶華. 國內(nèi)外鉬工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀［J］. 稀有金屬，2007，31(6):151-154.

Fu Jingbo，Zhao Baohua. Present states of development of molybdenum industry at home and abroad［J］.Chinese Journal of Rare Metals，2007，31(6):151-154.

［2］ 張文鉦，姚云芳.美國鉬業(yè)管窺［J］. 中國鉬業(yè)，2010，34(3):1-6.

Zhang Wenzheng，Yao Yunfang. On american molybdenum industry［J］.China Molybdenum Industry，2010，34(3):1-6.

［3］ 張成強(qiáng)，李洪潮，張穎新，等. 我國復(fù)雜難選鉬礦資源選礦技術(shù)進(jìn)展［J］.中國礦業(yè)，2009，18(10):64-66.

Zhang Chengqiang，Li Hongchao，Zhang Yingxin，et al. Progress in China's beneficiation technology for complex refractory molybdenum ore［J］.China Mining Magazine，2009，18(10):64-66.

［4］ 賀春明，劉啟生. 上房溝礦區(qū)高滑石型鉬鐵礦石選礦工藝探討［J］.中國礦山工程，2006，35(1):19-22.

He Chunming，Liu Qisheng. Mineral processing technology discussion of high-talcose kamiokite ore of Shangfanggou Mine area［J］.China Mine Engineering，2006，35(1):19-22.

［5］ 董燧珍.含滑石鉬礦的選別工藝試驗(yàn)研究［J］. 礦產(chǎn)綜合利用，2006(1):7-12.

Dong Suizhen. Experimental research on separation technology for processing molybdenum ore containing talc［J］.Multipurpose Utilization of Mineral Resources，2006(1):7-12.

［6］ Braga P F A，Chaves A P，Luz A B，et al.The use of dextrin in purification by flotation of molybdenite concentrates［J］. International Journal of Mineral Processing，2014，127(10):23-27.

［7］ 王守敬，卞孝東，馬 馳.上房溝高滑石型鉬鐵礦石工藝礦物學(xué)研究［J］.金屬礦山，2011(8):94-97.

Wang Shoujing，Bian Xiaodong，Ma Chi，Study on process mineralogy of high-talcose kamiokate ore in Shangfanggou［J］.Metal Mine，2011(8):94-97.

［8］ 袁 闖，張其東，徐宏祥，等. 國外某含硫磁鐵礦石工藝礦物學(xué)研究［J］.礦產(chǎn)綜合利用，2013(3):60-63.

Yuan Chuang，Zhang Qidong，Xu Hongxiang，et al. Research on process mineralogy for a foreign magnetite ore containing sulphide［J］. Multipurpose Utilization of Mineral Resources，2013(3):60-63.

［9］ 高 鵬，余建文，韓躍新，等. 含硼鐵精礦工藝礦物學(xué)研究［J］.東北大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2015，36(4):581-584.

Gao Peng，Yu Jianwen，Han Yuexin，et al.Mineralogical study of boron-bearing iron concentrate ore［J］.Journal of Northeastern University:Natural Science，2015，36(4):581-584.

［10］ 湯雁斌.國內(nèi)外鉬礦選礦技術(shù)進(jìn)步與創(chuàng)新［J］.銅業(yè)工程，2010(1):29-33.

Tang Yanbin.Technical progress and innovation for mineral separation in molybdenum mines in the world［J］. Copper Engineering，2010(1):29-33.

［11］ 劉 亮，劉炯天，劉廣宇.旋流靜態(tài)微泡浮選柱在極難選輝鉬礦精選中的應(yīng)用［J］.礦產(chǎn)綜合利用，2009(2):15-18.

Liu Liang，Liu Jiongtian，Liu Guangyu.Application of cyclonic static micro-bubble flotation column in cleaning flotation of a refractory molybdenum ore［J］. Multipurpose Utilization of Mineral Resources，2009(2):15-18.