云南某高砷銅銀礦石工藝礦物學(xué)研究

陳啟良

(云南省有色地質(zhì)局地質(zhì)地球物理化學(xué)勘查院，云南 昆明 650216)

高砷礦產(chǎn)資源分布廣泛，我國相對集中于廣西、云南、湖南三省[1]。云南境內(nèi)的高砷銅(銀)礦眾多，主要分布于個舊、永平、維西等地。砷毒性強(qiáng)，對人體危害極大。銅精礦含砷較高不僅影響產(chǎn)品質(zhì)量，還會在后續(xù)冶煉過程中的煙塵處理、制酸、廢渣堆放、萃取、電解和電積等一系列環(huán)節(jié)造成工藝及環(huán)境問題[2]。通過工藝礦物學(xué)研究，查明礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造、礦物成分、嵌布特征等，分析有益、有害元素在礦石中的賦存狀態(tài)以及礦物之間的相互關(guān)系是合理、科學(xué)利用成分復(fù)雜、有害元素含量較高的礦產(chǎn)資源的基本途徑[3]。銅砷分離是銅選礦領(lǐng)域的難題，國內(nèi)外已進(jìn)行過很多研究[4-14]，積累了不少經(jīng)驗。

云南某高砷銅銀礦床為產(chǎn)于下白堊統(tǒng)景星組石英砂巖、泥巖中的中低溫?zé)嵋盒偷V床，在蘭坪—思茅盆地中具有典型性[15-17]。本研究采用XRD分析、光片和薄片鑒定、掃描電鏡能譜分析、單礦物分析等手段進(jìn)行了工藝礦物學(xué)研究，為該礦床的礦石選礦試驗研究提供了依據(jù)。

1 礦石的成分

礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1，主要礦物組成見表2。

表1 礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果

注：Ag、Au、Bi的含量單位為g/t。

表2 礦石主要礦物組成

從表1可見，礦石中有回收價值的元素主要為銅、銀，有害組分砷含量較高。

從表2可見，礦石中的金屬礦物以硫化物為主，主要為黃銅礦、砷鐵銻黝銅礦、毒砂、黃鐵礦，少量硫鉍銅礦、孔雀石，偶見藍(lán)輝銅礦、閃鋅礦等；非金屬礦物主要為石英、白(絹)云母、白云石、方解石、斜長石等。主要有用礦物為黃銅礦，其次為砷鐵銻黝銅礦及硫鉍銅礦。有害元素砷主要賦存在毒砂及砷鐵銻黝銅礦中。

2 礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造及主要礦物的嵌布特征

2.1 礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石的結(jié)構(gòu)為他形—半自形—自形粒狀結(jié)構(gòu)、鱗片變晶結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)等；礦石的構(gòu)造主要有細(xì)脈浸染狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造等。

2.2 主要礦物的嵌布特征

2.2.1 黃銅礦

黃銅礦為礦石中最主要的含銅礦物，呈他形粒狀，常與砷鐵銻黝銅礦、毒砂、黃鐵礦、硫鉍銅礦等毗鄰連生或互為包裹(圖1(a)，圖1(b)，圖1(c))，局部破碎成極細(xì)微顆粒(圖1(d))，不均勻星散狀分布于石英、云母、斜長石等脈石礦物粒間，粒度主要為0.02～0.1 mm，少量達(dá)0.4 mm。

2.2.2 砷鐵銻黝銅礦

砷鐵銻黝銅礦為礦石中的主要含銅礦物之一，呈他形粒狀，與黃銅礦和硫鉍銅礦緊密連生(圖1(a))，或與黃銅礦、毒砂、黃鐵礦連生并互相包裹(圖1(c))，選擇性交代毒砂、黃鐵礦，局部破碎成極細(xì)微顆粒(圖1(d))，不均勻分布于脈石礦物粒間，粒度主要為0.01～0.1 mm，少部分達(dá)0.2 mm。

2.2.3 硫鉍銅礦

硫鉍銅礦呈他形粒狀，與黃銅礦、砷鐵銻黝銅礦緊密連生(圖1(a))，零星分布，粒度主要為0.01～0.1 mm，少數(shù)<0.01 mm。

2.2.4 藍(lán)輝銅礦

藍(lán)輝銅礦呈他形微粒狀，沿邊緣交代黃銅礦(圖2)。粒度為0.005～0.02 mm。

2.2.5 孔雀石

孔雀石呈顯微鱗片狀、纖維狀，局部可見不均勻充填于黃銅礦粒間，粒度為0.01～0.05 mm。

2.2.6 毒砂

毒砂多呈自形—半自形柱粒狀(圖1(b)，圖3)，少數(shù)呈他形粒狀、殘余狀(圖1(c))，局部可見毒砂被破碎成細(xì)小顆粒，總體不均勻分布于硫化銅礦物、石英、云母中，粒度為0.01～0.1 mm。

2.2.7 黃鐵礦

黃鐵礦多呈他形粒狀、殘余狀，少數(shù)呈半自形粒狀，黃銅礦、砷鐵銻黝銅礦中常見其殘余或被包裹(圖1(b)，圖1(c)，圖1(d))，粒度主要為0.01～0.1 mm，少數(shù)可達(dá)0.6 mm。

2.2.8 石 英

石英為最主要的脈石礦物，呈他形粒狀變晶狀，受應(yīng)力作用影響，具顯著波狀消光、碎裂細(xì)?；⑿纬蓙嗩w粒和核幔構(gòu)造等特征(圖4(a))，與斜長石、云母混雜分布(圖4(b))，粒度主要為0.05～0.3 mm，部分為0.004～0.03 mm。

圖1 黃銅礦的嵌布特征

圖2 藍(lán)輝銅礦沿黃銅礦邊緣交代

圖3 自形-半自形柱粒狀毒砂

圖4 石英的嵌布特征

2.2.9 白(絹)云母

白(絹)云母多呈片狀變晶狀，少部分呈顯微鱗片狀變晶狀，總體呈斷續(xù)—連續(xù)定向排列，不均勻分布于石英、斜長石中(圖4(b)、圖5)，部分絹云母幾乎或已完全交代十字石變斑晶，粒度主要為0.01～0.2 mm，少量白云母達(dá)0.5 mm。

圖5 片狀變晶白云母與粒狀變晶石英混雜分布

2.2.10 白云石

白云石呈他形粒狀、不均勻星散狀分布于礦石中，與石英、片狀白云母混雜分布(圖6)，部分充填于金屬硫化物粒間，粒度為0.02～0.2 mm。

圖6 他形粒狀白云石與石英、片狀白云母混雜分布

2.2.11 斜長石

斜長石呈他形粒狀變晶狀與石英混雜分布，普遍具不同程度絹云母化(圖4(b))，粒度為0.02～0.2 mm。

2.3 有用元素銅、銀和有害元素砷的賦存狀態(tài)

礦石中銅、銀、砷的賦存狀態(tài)分別見表3、表4、表5。

表3 銅的賦存狀態(tài)

表4 銀的賦存狀態(tài)

注：Ag品位的單位為g/t。

表5 砷的賦存狀態(tài)

從表3可見，礦石中有用元素銅主要以獨立礦物的形式賦存在黃銅礦、砷鐵銻黝銅礦等硫化銅礦物中，分配率達(dá)97.25%，氧化程度極低，屬于硫化銅礦石，對銅的選別有利；少量以微細(xì)粒包裹體或類質(zhì)同象的形式賦存在脈石礦物中，分配率僅為2.75%。

從表4可見，銀主要以類質(zhì)同象的形式賦存在硫化銅礦物中，分配率達(dá)94.07%，銀將隨著銅的回收而得以綜合回收；少量以類質(zhì)同象的形式賦存在黃鐵礦、毒砂、脈石礦物中。

從表5可見，有害元素砷主要以獨立礦物的形式賦存在毒砂中，分配率為88.54%；少部分以類質(zhì)同象的形式賦存在砷鐵銻黝銅礦中。

3 礦石的原則選礦工藝

由于礦石為硫化銅礦石，氧化率僅為2.75%，且主要有價伴生元素銀絕大部分賦存在銅礦物中，因此，采用浮選工藝可高效回收礦石中的銅、銀。

礦石中的有害元素砷含量較高，主要賦存在毒砂中，分配率為88.54%；少部分賦存在砷鐵銻黝銅礦中，分配率為11.46%。由于部分毒砂以微細(xì)粒形式與硫化銅連生或被包裹，常規(guī)磨礦條件下難以解離，且部分砷隨主要有用礦物砷鐵銻黝銅礦進(jìn)入銅精礦，對浮選銅精礦品質(zhì)影響較大。除了通過采用“抑砷工藝”[4-14]降低銅精礦含砷外，還可對含砷嚴(yán)重超標(biāo)的銅銀精礦采用焙燒或焙燒+濕法[18]的工藝進(jìn)行降砷處理。

4 結(jié) 論

(1)云南某高砷銅銀礦石構(gòu)造主要為細(xì)脈浸染狀、條帶狀、角礫狀等；主要結(jié)構(gòu)為他形—半自形—自形粒狀、鱗片變晶、碎裂、交代殘余等結(jié)構(gòu)。

(2)礦石中的金屬礦物以硫化物為主，主要為黃銅礦、砷鐵銻黝銅礦、毒砂、黃鐵礦，少量硫鉍銅礦、孔雀石，偶見藍(lán)輝銅礦、閃鋅礦等；非金屬礦物主要為石英、白(絹)云母、白云石、方解石、斜長石等。主要有用礦物為黃銅礦，其次為砷鐵銻黝銅礦及硫鉍銅礦；有害礦物主要為毒砂。

(3)礦石屬于硫化銅礦石，硫化銅中的銅占總銅的97.25%，對銅的選礦有利；原礦含銀較高，銀主要分布在硫化銅礦物中，占總銀的94.07%，銀將隨著銅的回收而得以綜合回收。

(4)黃銅礦、砷鐵銻黝銅礦的嵌布粒度主要為0.01～0.1 mm，屬細(xì)粒嵌布，對磨礦細(xì)度有一定的要求。

(5)礦石宜采用抑砷浮銅原則流程進(jìn)行選礦，對含砷嚴(yán)重超標(biāo)的銅銀精礦宜采用焙燒或焙燒+濕法進(jìn)行降砷。

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