閩西某鉛鋅尾礦工藝礦物學(xué)研究

晏全香，蔣豐明

(福州大學(xué)紫金礦業(yè)學(xué)院，福建福州350116)

閩西某鉛鋅尾礦工藝礦物學(xué)研究

晏全香，蔣豐明

(福州大學(xué)紫金礦業(yè)學(xué)院，福建福州350116)

利用XRD、SEM、MLA自動(dòng)檢測(cè)等技術(shù)對(duì)閩西地區(qū)某鉛鋅尾礦進(jìn)行工藝礦物學(xué)分析，主要進(jìn)行化學(xué)組成、礦物組成、解離度以及主要金屬礦物的嵌布特征、元素賦存狀態(tài)等研究.結(jié)果表明:尾礦中硫和鐵元素含量較高，品位分別為8.07%和25.90%，具有回收價(jià)值，含鐵礦物主要是磁黃鐵礦、黃鐵礦和磁鐵礦等;礦石粒度分布較不均勻，但含鐵礦物主要是粗顆粒形態(tài)，單體解離度高.

鉛鋅尾礦;工藝礦物學(xué);嵌布特征;閩西

0 引言

礦產(chǎn)資源不可再生的特點(diǎn)，使得可供人類(lèi)工業(yè)利用的資源日趨減少［1］.特別是近代大工業(yè)的建立，世界各國(guó)正以前所未有的規(guī)模和速度消耗著地下資源，資源危機(jī)已成為當(dāng)今世界一個(gè)普遍性的社會(huì)問(wèn)題［2］.充分合理地利用有限的礦產(chǎn)資源，加強(qiáng)資源綜合利用，高效合理回收礦石中有用組分，是應(yīng)對(duì)這一問(wèn)題的有效途徑［3］.本研究對(duì)某尾礦進(jìn)行工藝礦物學(xué)分析，為綜合回收尾礦中的有價(jià)資源提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù).

1 試樣采取與制樣

尾礦樣采自福建某礦山尾礦庫(kù)，經(jīng)晾干后混勻、縮分、取代表性試樣.利用XRD、SEM、MLA等測(cè)試方法，對(duì)礦樣的化學(xué)成分、礦物成分、單體解離度、嵌布關(guān)系等進(jìn)行系統(tǒng)分析［4］.

2 礦石基本組成

2.1 礦樣的化學(xué)組成

該尾礦礦樣化學(xué)組成分析結(jié)果見(jiàn)表1.

從表1可看出礦樣中含有多種元素成分，其中SiO2含量34.45%、Fe元素含量25.90%和S元素含量8.07%較高，其次為Ca(6.72%)、Al2O3(6.07%)、Mg(1.97%)，其它元素含量較低，如Zn(0.208%)、Cu(0.027%)和Pb(0.187%)等，因此可不考慮這些金屬的回收.

2.2 礦樣的礦物組成

尾礦樣的X－射線衍射分析圖譜見(jiàn)圖1.從圖1 XRD圖譜衍射峰分析可知:礦樣中主要礦物為石英、綠簾石和磁黃鐵礦;同時(shí)還含有少量黑云母、磁鐵礦、黃鐵礦等.為了進(jìn)一步了解礦樣中的礦物組成和含量，采用MLA(礦物自動(dòng)分析儀)進(jìn)行測(cè)定，儀器分析結(jié)果見(jiàn)表2.

表2 礦石礦物組成及含量Tab.2Mineral composition and content in ore

注:MLA測(cè)試兩個(gè)級(jí)別+0.045mm、－0.045mm的數(shù)據(jù)，并根據(jù)分級(jí)數(shù)據(jù)換算得到原樣數(shù)據(jù)［1］.

由表2可知，該尾礦中金屬礦物主要是磁黃鐵礦，含量18.06%，其次是磁鐵礦和黃鐵礦，占8.21%和4.22%，其它金屬礦物相對(duì)含量較低.綠簾石、石英、輝石和陽(yáng)起石構(gòu)成主要的脈石礦物，另含少量鉀長(zhǎng)石和黑云母等.

表3 礦樣粒度組成Tab.3Particle－size distribution in ore

2.3 礦樣的粒度組成

采用篩分分析該尾礦樣的粒度組成，包括粒級(jí)(d)、各粒級(jí)產(chǎn)率(γ)、篩上正累積產(chǎn)率(γ+)和篩下負(fù)累積產(chǎn)率(γ－).結(jié)果見(jiàn)表3.從該尾礦的粒級(jí)篩分結(jié)果來(lái)看，礦樣主要集中于－0.250 mm+0.074 mm粒級(jí)范圍，詳見(jiàn)表3.篩上正累積產(chǎn)率84.46%，表示顆粒粒度大于0.074 mm部分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為84.46%，篩下累積產(chǎn)率顯示，顆粒小于0.250 mm部分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75.05%.礦樣粒度分布較不均勻，礦石粗、細(xì)粒級(jí)含量相對(duì)較少，－0.250 mm+ 0.074 mm的中等粒級(jí)含量多.

3 主要礦物嵌布連生狀態(tài)

在明確礦樣的元素組成和物相組成等基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析原礦中主要目的礦物的嵌布特性和共生關(guān)系，對(duì)后續(xù)處理尤為重要［5］.除硅、氧、鋁外，該礦石中鐵和硫含量較多，主要分布在含鐵礦物中，因此理論上可通過(guò)回收尾礦中的磁黃鐵礦、磁鐵礦和黃鐵礦來(lái)回收鐵和硫;另外，黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦等金屬礦物含量較低，常與其他非金屬礦物嵌布連生［6］.磁黃鐵礦連生包裹情況見(jiàn)圖2和圖3.

原尾礦中磁黃鐵礦含量18.06%，其粒度分布變化較大，粒度最大的大于100 μm，最小的僅幾微米，但粒度總體偏粗.圖2所示，偏光顯微鏡反射光下觀察分析發(fā)現(xiàn):大部分磁黃鐵礦發(fā)生碎裂，形成碎裂結(jié)構(gòu);另外有少量磁黃鐵礦在硅酸鹽脈石礦物中呈稠密浸染狀分布，聚集形成條紋帶狀結(jié)構(gòu);除此之外，圖3中掃描電鏡下還發(fā)現(xiàn)部分磁黃鐵礦中包含著微粒－細(xì)粒方鉛礦、閃鋅礦等，形成包裹體結(jié)構(gòu).

顯微鏡和掃描電鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，原礦樣品中黃鐵礦主要呈現(xiàn)中粗粒的單體形式，少量黃鐵礦與硅酸鹽礦脈石連生，詳見(jiàn)圖4.此外，其與方鉛礦關(guān)系密切，部分黃鐵礦中包裹微粒－細(xì)粒方鉛礦，詳見(jiàn)圖5.磁鐵礦呈不規(guī)則形態(tài)，部分磁鐵礦中包含方鉛礦等硫化物，詳見(jiàn)圖6.黃銅礦則呈他形粒狀結(jié)構(gòu)單獨(dú)出現(xiàn)，與硅酸鹽脈石礦物連生或被包裹，詳見(jiàn)圖7.

利用礦物自動(dòng)分析儀MLA分析本礦樣連生情況，方鉛礦和閃鋅礦分析結(jié)果見(jiàn)圖8.圖8(a)顯示，礦樣中方鉛礦粒度小于0.03 mm，多呈他形不規(guī)則粒狀結(jié)構(gòu)，也見(jiàn)立方體，八面體或兩者聚形，粒度粗細(xì)不勻，常見(jiàn)方鉛礦被輝石、陽(yáng)起石、綠簾石等硅酸鹽礦物以及石英包裹;亦見(jiàn)方鉛礦被其它硫化物或磁鐵礦包裹;少量方鉛礦與閃鋅礦、黃銅礦、磁鐵礦嵌布連生.

圖8(b)中顯示，礦樣中閃鋅礦粒度小于0.04 mm，呈他形粒狀或粒狀集合體結(jié)構(gòu)，有的呈板柱狀、乳滴狀結(jié)構(gòu)，通常見(jiàn)其與方鉛礦或黃銅礦緊密共生.閃鋅礦主要與方鉛礦、石英等呈溶蝕狀嵌布連生，以及被陽(yáng)起石、綠簾石、綠泥石、輝石等硅酸鹽礦物包裹;少數(shù)閃鋅礦被黃鐵礦、磁黃鐵礦、磁鐵礦等礦物包裹.

4 礦物MLA解離度測(cè)定

分析礦石中金屬礦物解離結(jié)果見(jiàn)表4.

表4 金屬礦物的解離情況Tab.4Dissociation of metal minerals

了解原礦樣的單體解離度，對(duì)指導(dǎo)后續(xù)金屬礦物的回收提供了重要依據(jù)［7］.從表4中可以看出，原礦樣中黃鐵礦單體解離度為97.3%、磁黃鐵礦95.0%、磁鐵礦92.0%，數(shù)值遠(yuǎn)高于其他金屬礦物，黃銅礦36.2%、閃鋅礦68.0%和方鉛礦30.1%，這些礦物未解離部分多與石英和硅酸鹽礦物連生，較少與硫化物礦物連生［8］.從不同粒級(jí)礦物的解離情況來(lái)看，+0.045 mm粒級(jí)礦物單體解離低于－0.045 mm粒級(jí).綜上，鐵礦物是尾礦樣中的主要金屬礦物，并且黃鐵礦、磁黃鐵礦、磁鐵礦等含鐵礦物單體解離度遠(yuǎn)高于其他金屬礦物，除了硫和鐵，其他金屬元素含量很低.礦石的礦物成分、元素的分布和賦存狀態(tài)、礦物嵌布特征、粒度大小等是選擇合理選礦工藝流程、預(yù)測(cè)選別指標(biāo)的重要依據(jù)［9］.從尾礦綜合回收利用角度考慮，根據(jù)該礦樣礦物成分、元素含量、賦存狀態(tài)等工藝礦物性質(zhì)分析，可確定該尾礦中主要回收對(duì)象為鐵和硫［10］;較高的單體解離度，可有效縮短硫鐵回收工藝中的磨礦作業(yè)，甚至不需要磨礦而直接浮選［11］.通過(guò)分析礦石工藝礦物學(xué)性質(zhì)，制定合理分選流程，有利于回收有價(jià)元素，綜合利用資源，同時(shí)降低成本.

5 結(jié)語(yǔ)

1)利用XRD、SEM、MLA、化學(xué)分析等檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行工藝礦物學(xué)分析，為優(yōu)化回收工藝提供基礎(chǔ)理論依據(jù).該鉛鋅尾礦中SiO2含量34.45%、Fe元素含量25.90%和S元素8.07%，其次為Ca 6.72%、Al2O3(6.07%)、Mg(1.97%)，其它元素含量較低.現(xiàn)有技術(shù)條件下主要考慮回收硫和鐵.粒度分析結(jié)果顯示，顆粒粒度大于0.074 mm部分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為84.46%，礦樣粒度分布較不均勻，中等粗粒級(jí)含量多.

2)尾礦中金屬礦物以磁黃鐵礦為主，其礦物含量為18.06%，其次是磁鐵礦和黃鐵礦，其礦物含量分別為8.21%和4.22%，其它金屬礦物含量相對(duì)較低;非金屬礦物以綠簾石、石英為主，同時(shí)含有陽(yáng)起石和輝石等.MLA、SEM等檢測(cè)分析顯示，尾礦中各礦物嵌布關(guān)系復(fù)雜，磁黃鐵礦、黃鐵礦和磁鐵礦主要以粗顆粒單體形式存在，單體解離度遠(yuǎn)高于其他金屬礦物，黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦多與石英和硅酸鹽礦物連生.

3)硫和鐵元素主要分布在黃鐵礦、磁黃鐵礦、磁鐵礦等含鐵礦物中，采用磁選和浮選方法綜合回收利用;尾礦中剩余大量的脈石礦物，也可通過(guò)加工硅酸鹽礦物達(dá)到綜合利用.磁黃鐵礦、黃鐵礦和磁鐵礦較高的單體解離度，可縮短浮選回收硫、鐵前的磨礦作業(yè)，也可不經(jīng)磨礦而直接進(jìn)入浮選，有利于綜合回收過(guò)程中的成本控制.

［1］蔣豐明，余新民，晏全香.福建峰巖型鉛鋅尾礦工藝礦物學(xué)研究［J］.有色金屬(選礦部分)，2014(4):5－8.

［2］周滿庚.工藝礦物學(xué)在礦產(chǎn)資源找礦和綜合利用中的應(yīng)用［J］.礦產(chǎn)綜合利用，2012(3):7－9.

［3］楊曉文，孫曉華，賈宗勇等.青海某低品位鉛鋅礦工藝礦物學(xué)研究［J］.礦產(chǎn)保護(hù)與利用，2014(5):39－42

［4］盧靜文，彭曉蕾.金屬礦物顯微鏡鑒定手冊(cè)［M］.北京:地質(zhì)出版社，2010.

［5］趙暉，張漢平.某高氧化率鉛鋅礦選礦試驗(yàn)研究［J］.礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā)，2011(3):45－47.

［6］李青翠，逯東霞，雷引玲，等.陜西省洛南鉛鋅礦工藝礦物學(xué)研究［J］.礦產(chǎn)保護(hù)與利用，2013(1):19－23.

［7］鐘建勇.江西某鉛鋅礦石工藝礦物學(xué)研究［J］.甘肅冶金，2011，33(4):65－67.

［8］李和平.鉛鋅礦的工藝礦物學(xué)研究［J］.云南冶金，2010，39(4):55－58.

［9］方明山.青海某難選鐵礦石工藝礦物學(xué)研究［J］.礦冶，2009，18(1):93－95.

［10］湯優(yōu)優(yōu)，張曙光.云南某高硫鐵鉛鋅礦工藝礦物學(xué)研究［J］.云南冶金，2013，42(4):64－68

［11］牛埃生.新疆某低品位鉛鋅礦的選礦試驗(yàn)研究［J］.礦產(chǎn)保護(hù)與利用，2013(4):20－24.

(責(zé)任編輯:蔣培玉)

Process mineralogy research on the lead－zinc tailings in West Fujian

YAN Quanxiang，JIANG Fengming
(College of Zijin Mining，F(xiàn)uzhou University，F(xiàn)uzhou，F(xiàn)ujian 350116，China)

The process mineralogy research on the lead－zinc tailings in the West of Fujian Province，was studied in this article，by using X－ray diffraction(XRD)，Scanning electron microscope(SEM)，Mineral liberation analyzer(MLA)，etc.The chemical composition，mineral composition，degree of dissociation and the occurrence state of main valuable minerals，were investigated.The results show that the sulfur and iron in tailings have the recovery value，which exist in the form of pyrrhotite，pyrite and magnetite with 8.07%and 25.90%grade respectively.The iron bearing minerals are mainly coarse particles，and the monomer dissociation degree is high.

lead－zinc tailings;process mineralogy;dissemination characteristics;West Fujian

TD952

A

10.7631/issn.1000－2243.2016.06.0863

1000－2243(2016)06－0863－05

2015－07－25

晏全香(1982－)，講師，主要從事礦物綜合利用、礦物加工工藝的研究，Yanlady@163.com.

福建省高校產(chǎn)學(xué)研重大資助項(xiàng)目(2012Y4008);福建省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(2012J05092)