某選銅尾礦工藝礦物學(xué)及選礦試驗研究

卓建英，盧 濤，，吳啟明，張紅華，童佳誠

（1.江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司，江西 南昌 330096；2.江西銅業(yè)技術(shù)研究院有限公司，江西 南昌 330096；3.江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司 德興銅礦，江西 德興 334224）

1 引言

礦產(chǎn)資源是經(jīng)濟發(fā)展和社會進(jìn)步的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，作為一種不可再生的資源，其資源量日趨枯竭與需求量日益增長的矛盾越來越顯著。礦山尾礦是選礦過程中產(chǎn)生的固體廢棄物，從尾礦中再回收有價元素一直以來都是選礦工作者研究的熱點［1-3]，對于固廢資源化及礦山二次資源再利用具有重要意義。運用工藝礦物學(xué)方法，對礦山尾礦進(jìn)行詳細(xì)的礦物學(xué)分析，查明尾礦中有價元素的礦物組成、嵌布粒度特性、解離狀態(tài)及不同礦物的共生關(guān)系等［4-7]，對合理選擇選礦方法和制定工藝流程具有重要指導(dǎo)意義。

江西某銅礦石中伴生金銀礦物嵌布粒度較細(xì)，導(dǎo)致銅精礦中金、銀綜合回收率僅為37%及59%，金銀主要損失到硫精礦及尾礦中。為提高金銀回收率，本文運用工藝礦物學(xué)方法對選銅尾礦進(jìn)行詳細(xì)分析，根據(jù)分析結(jié)果選擇合理的尾礦再選工藝，可以獲得較理想的回收指標(biāo)。

2 粒度組成分析

選礦廠生產(chǎn)采用優(yōu)先選銅，銅尾經(jīng)旋流器脫泥后選硫的選礦工藝。其中，銅尾采用兩段選硫器串聯(lián)分級后脫除細(xì)泥（二次分級溢流），一次沉砂與二次沉砂分別進(jìn)行選硫。對一次沉砂、二次沉砂及二次溢流進(jìn)行取樣篩析，結(jié)果見表1所示。

從表1可知，二次沉砂與二次溢流粒度較細(xì)，-0.038mm粒級含量分別達(dá)到了72.33%和98.62%，從如此細(xì)的物料中回收有價元素難度較大。而一次沉砂粒度較粗，-0.074mm粒級含量僅為36.61%，且銅在粗粒級有明顯富集，通過再磨可以進(jìn)一步提高有用礦物的解離度，為銅、金、銀等有價元素的再回收創(chuàng)造有利條件。

3 工藝礦物學(xué)研究

選定銅尾一次沉砂為研究對象，利用化學(xué)分析、X射線衍射分析、掃描電鏡分析和MLA（礦物參數(shù)自動分析系統(tǒng)）等對一次沉砂試樣進(jìn)行了較為系統(tǒng)的工藝礦物學(xué)分析。

3.1 化學(xué)組成分析

試樣化學(xué)多元素分析結(jié)果見表2。

由表2可知，試樣中可供選礦回收的元素主要是銅和硫，品位分別為0.119%和11.86%，金和銀的含量分別為0.199g/t、3.02g/t，可進(jìn)行綜合回收，其它元素不具有回收價值。試樣雖取自銅尾，但已具有“含金銀低品位銅硫礦石”的特征，具有較高的回收價值。

表2 試樣化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

3.2 化學(xué)物相分析

根據(jù)化學(xué)定量分析結(jié)果對試驗中銅與銀進(jìn)行化學(xué)物相分析，結(jié)果見表3、表4。由于金含量較低，且主要呈包裹狀態(tài)，故未對金進(jìn)行化學(xué)物相分析。

表3 試樣中銅的化學(xué)物相分析結(jié)果 %

表4 試樣中銀的化學(xué)物相分析結(jié)果

由表3可知，試樣中銅主要以原生硫化銅的形式存在，其次是次生硫化銅，二者合計分布率達(dá)89.92%，表明試樣中的銅可選性較好。

由表4可知，試樣中銀主要分布在硫化物中，加上單質(zhì)銀和硫化銀，合計分布率為78.84%，這部分銀是回收利用的主要對象，浮選過程中大部分將進(jìn)入銅精礦或硫精礦中。

3.3 礦物組成分析

試樣礦物組成分析結(jié)果如表5所示。

由表5可知，金屬礦物以黃鐵礦及白鐵礦為主，少量的赤鐵礦、菱鐵礦、黃銅礦，微量斑銅礦、黝銅礦、方鉛礦、閃鋅礦和毒砂等；金礦物主要為自然金，其次是銀金礦、金銀礦等金銀互化物，銀礦物除金銀互化物外，主要為碲銀礦、輝銀礦、硒銀礦、硫銅銀礦和含銀賀硫鉍銅礦等；脈石礦物主要為石英和鈣鐵石榴石，其次是方解石、白云石等碳酸鹽礦物，少量長石、云母、透輝石、高嶺石等。

表5 試樣中主要礦物的含量 %

3.4 主要礦物的嵌布特征

3.4.1 黃銅礦

黃銅礦是主要的含銅礦物，試樣中黃銅礦與其他礦物的嵌連關(guān)系大致可以分為三類。

（1）以黃銅礦為主的顆粒（圖1-a），包括單體及富連生體，占黃銅礦總量的20%左右。主要呈不規(guī)則粒狀，連生體顆粒中常包裹或半包裹黃鐵礦或石英、方解石、白云石和鐵白云石等脈石礦物，粒度相對較粗，主要分布在0.03～0.2mm之間，是回收銅礦物的優(yōu)先目標(biāo)。

（2）以黃鐵礦為主的貧連生體顆粒（圖1-b），占黃銅礦總量的20%左右。顆粒大部分為黃鐵礦，且一為銅-硫復(fù)合硫化物為主，少部分有脈石礦物嵌布其中。黃銅礦與黃鐵礦的嵌布關(guān)系較為復(fù)雜，多表現(xiàn)為黃銅礦沿黃鐵礦的粒間、邊緣及裂隙交代，接觸面部分為不平整的鋸齒狀或港灣狀等，粒度較細(xì)，多分布在0.01～0.07mm之間，即使細(xì)磨也難以解離，不利于銅硫的分離。

（3）以脈石為主的貧連生體顆粒（圖1-c），占黃銅礦總量的50%左右。顆粒以脈石礦物為主的。黃銅礦多呈微細(xì)粒不規(guī)則狀嵌布在石英和方解石、白云石、鐵白云石等碳酸鹽礦物中，常見有黃鐵礦伴生。粒度也較細(xì)，大部分分布在0.03～0.08mm之間。

圖1 黃銅礦不同嵌布類型的SEM背散射電子分析圖像

3.4.2 金礦物

試樣中金礦物多為金銀互化物（Au，Ag），以自然金居多（Au >80%），其次是銀金礦（Au，80%～50%），少量金銀礦（Au，50%～20%）。金礦物的形態(tài)主要呈角粒狀、尖角粒狀或板片狀，粒度大部分小于0.01mm，屬于微粒金的范疇。嵌布特征以包裹金為主，少量呈裂隙金或粒間金，主要表現(xiàn)為金礦物包裹于黃銅礦、黃鐵礦、石英或碳酸鹽礦物中（圖2-a、圖2-b），少部分沿這些礦物的粒間或裂隙充填嵌布。

圖2 包裹態(tài)金礦物的SEM背散射電子分析圖像

3.4.3 銀礦物

試樣中銀的賦存狀態(tài)較為復(fù)雜，主要為金銀互化物、碲銀礦（圖3-a）和含銀賀硫鉍銅礦（圖3-b），偶見硫銅銀礦、硫砷銅銀礦和硒銀礦等。銀礦物的嵌布特征較為接近，大部分呈橢圓粒狀、不規(guī)則狀嵌布在黃鐵礦的粒間、裂隙或包裹其中，少量嵌布在黃銅礦、石英或碳酸鹽礦物中，整體粒度較細(xì)，主要分布在0.001～0.02mm之間。

圖3 碲銀礦與含銀賀硫鉍銅礦的SEM背散射電子分析圖像

3.4.4 黃鐵礦

試樣中黃鐵礦廣泛分布，是最主要的金屬硫化物。形態(tài)多為自形、半自形或不規(guī)則粒狀，主要呈單體狀態(tài)產(chǎn)出，其余主要與石英、方解石和白云石鑲嵌構(gòu)成不同比例的連生體，少量與黃銅礦、石榴石和高嶺石等礦物連生。粒度一般變化于0.05～0.2mm之間。黃鐵礦是黃銅礦主要的嵌連礦物之一，嵌布關(guān)系較為復(fù)雜，部分呈微細(xì)黃銅礦即使細(xì)磨也難以與黃鐵礦分離。

3.4.5 脈石礦物

樣品中脈石礦物以石英和鈣鐵石榴石為主，其次是方解石、白云石等碳酸鹽礦物。脈石礦物形態(tài)多為不規(guī)則粒狀，大部分呈單體狀態(tài)產(chǎn)出，少量與黃鐵礦或黃銅礦呈連生關(guān)系。整體來看，石英與碳酸鹽礦物與金屬硫化物的嵌連關(guān)系更為緊密，而石榴石絕大部分呈單體狀態(tài)。

3.5 主要礦物的產(chǎn)出粒度

采用MLA對礦石中銅礦物、金礦物、銀礦物和黃鐵礦的產(chǎn)出粒度進(jìn)行了統(tǒng)計，統(tǒng)計結(jié)果見表6。

由表6可知，銅礦物的產(chǎn)出粒度布較為分散，在0.01～0.20mm之間分布較為均勻，黃銅礦與黃鐵礦均屬細(xì)粒分布，但黃鐵礦粒度明顯更粗，+0.074mm部分黃鐵礦占比達(dá)72.37%。金礦物和銀礦物均屬微粒分布，其中金礦物更細(xì)，大部分小于0.01mm，銀礦物則大多小于0.03mm。

表6 銅礦物、金礦物、銀礦物和黃鐵礦的產(chǎn)出粒度 %

3.6 影響銅金銀回收效果的礦物學(xué)因素分析

根據(jù)試樣的工藝礦物學(xué)分析結(jié)果，得出影響銅金銀礦物回收的礦物學(xué)因素主要有以下幾點：

（1）黃銅礦粒度較細(xì)，-0.052 mm銅礦物占比達(dá)46.08%，需要充分地細(xì)磨才能使大部分銅礦物解離；試樣中黃鐵礦含量較高，且與黃銅礦嵌連關(guān)系較為緊密，磨礦過程中銅-硫難以解離，浮選過程中過高的黃鐵礦也會影響銅的分選效果。

（2）金礦物嵌布粒度微細(xì)，大部分包裹在脈石礦物和黃鐵礦中，即使強化細(xì)磨也難以解離，易損失到尾礦和銅精礦中，影響金的回收率。

（3）銀礦物主要為碲銀礦和含銀賀硫鉍銅礦，粒度微細(xì)，大部分包裹在黃鐵礦中，僅少量包裹在黃銅礦中，銅精礦中可回收的銀礦物占比也較少。

4 選礦試驗研究

根據(jù)工藝礦物學(xué)分析結(jié)果，針對一次沉砂制定了“篩分+磨礦+浮選”的原則工藝流程，通過分選得到一個低品位銅精礦，并以此為載體實現(xiàn)部分金銀礦物的回收。通過條件試驗得到較優(yōu)的流程結(jié)構(gòu)及工藝條件（見圖4），并開展了閉路試驗，結(jié)果見表7。

由表7可知，一次沉砂通過分級、再磨、再選工藝，可以獲得產(chǎn)率為0.55%，銅品位和回收率分別為8.73%和40.34%的低品位銅精礦，同時伴生金銀回收率分別達(dá)到了7.10%和18.07%。

表7 一次沉砂閉路試驗結(jié)果 %

圖4 一次沉砂選礦工藝流程圖

5 結(jié)論

（1）對銅尾一次分級沉砂進(jìn)行了詳細(xì)的工藝礦物學(xué)分析，查明金銀礦物呈微細(xì)粒級嵌布，金礦物大部分小于0.01mm，銀礦物大多小于0.02mm，金主要呈包裹狀態(tài)賦存于黃鐵礦及脈石礦物中，銀礦物與黃鐵礦關(guān)系緊密，少量包裹于黃銅礦中，以上因素是影響金銀回收率的主要因素。

（2）根據(jù)銅、金、銀礦物的礦物學(xué)特性，采用“分級+再磨+浮選”的選礦工藝，在優(yōu)化工藝條件基礎(chǔ)上開展閉路試驗，獲得了銅品位和回收率分別為8.73%和40.34%的低品位銅精礦，同時伴生金銀回收率分別為7.10%和18.07%，實現(xiàn)了伴生元素的有效回收。