西藏甲瑪復(fù)雜銅鉛鋅氧化礦石工藝礦物學(xué)研究

劉子龍 楊洪英 文書明 鄧久帥 佟琳琳 劉源

摘要： 西藏甲瑪?shù)V區(qū)銅鉛鋅氧化礦資源儲(chǔ)量大，但礦石復(fù)雜難選。為查明礦石特性，綜合利用鏡下觀察、X射線粉末衍射分析、人工重砂分析、電子探針?lè)治觥⒌V物解離度分析等手段，對(duì)該礦石進(jìn)行了詳細(xì)的工藝礦物學(xué)研究。結(jié)果表明：礦石由硫化物、氧化物和硅酸鹽等8類34種礦物組成，其中硅酸鹽為72.31 %、碳酸鹽為16.71 %、氧化物為7.40 %;銅、鉛、鋅礦物共生關(guān)系復(fù)雜，方鉛礦多與黃銅礦、閃鋅礦連生或包裹于閃鋅礦中;銅礦物、鋅礦物嵌布粒度細(xì)，且鋅礦物易隨銅礦物富集，不利于銅、鉛、鋅分離。研究結(jié)果為該礦石回收工藝選擇提供礦物學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞： 多金屬礦;氧化礦;銅;鉛;鋅;解離度;工藝礦物學(xué)

中圖分類號(hào)：TD91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1001-1277（2020）11-0072-05 doi：10.11792/hj20201114

西藏華泰龍礦業(yè)開發(fā)有限公司甲瑪?shù)V區(qū)位于“一江兩河”（雅魯藏布江、年楚河、拉薩河）開發(fā)區(qū)中部，歸西藏自治區(qū)拉薩市墨竹工卡縣甲瑪鄉(xiāng)和斯布鄉(xiāng)管轄，甲瑪?shù)V床受控于甲瑪—卡軍果推覆構(gòu)造系與銅山滑覆構(gòu)造，甲瑪銅多金屬礦是青藏高原岡底斯成礦帶上一個(gè)代表性礦床，為斑巖-角巖-矽卡巖混合型礦床[1]。 2013年中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所對(duì)甲瑪銅多金屬礦區(qū)劃定采礦權(quán)范圍開展了資源儲(chǔ)量核實(shí)工作，備案保有資源儲(chǔ)量：總礦石量為693 535 519 t，銅金屬量4 928 907 t，鉬金屬量421 677 t，鉛金屬量978 138 t，鋅金屬量 557 774 t，金金屬量152 719 kg，銀金屬量9 026 504 kg。 目前，礦區(qū)可開采的礦石類型主要為矽卡巖型銅鉛鋅礦石、矽卡巖型銅鉬礦石和角巖型銅鉬礦石。為進(jìn)一步查明礦石特性，對(duì)銅鉛鋅氧化礦石開展了工藝礦物學(xué)研究，其目的是運(yùn)用技術(shù)手段查明礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造、礦物成分和含量、元素的賦存狀態(tài)和有用礦物種類等[2]，分析影響有用礦物浮選的因素[3-6]，為礦石的高效開發(fā)利用提供科學(xué)的礦物學(xué)依據(jù)[7-8]。

1 礦石成分及礦物種類

1.1 礦石化學(xué)成分

礦石中銅品位0.53 %、鉛品位1.29 %、鋅品位0.54 %、金品位0.28 g/t、銀品位23.6 g/t。礦石氧化率高，銅、鉛、鋅氧化率分別為41.07 %、79.31 %、84.83 %。礦石化學(xué)成分分析結(jié)果見表1。

1.2 礦石礦物種類

經(jīng)鏡下觀察、X射線粉末衍射分析、人工重砂分析、電子探針?lè)治黾癕LA分析，初步查明礦石中存在硫化物、氧化物、硅酸鹽、磷酸鹽、砷酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽、氟化物8類34種礦物，相對(duì)含量分別為1.23 %、 7.40 %、72.31 %、0.34 %、0.81 %、0.21 %、16.71 %、0.95 %。

1）硅酸鹽有13種，分別是鈣鐵榴石24.98 %、鈣 鋁榴石23.00 %、鎂鋁榴石0.29 %、硅孔雀石0.30 %、 異極礦（硅鋅礦）0.52 %、鈉長(zhǎng)石2.20 %、鉀長(zhǎng)石2.90 %、綠泥石0.26 %、白云母1.58 %、符山石1.01 %、硅灰石9.46 %、透輝石4.95 %和硅磷灰石0.86 %。

2）硫化物有9種，分別是黃銅礦0.27 %、輝銅礦0.03 %、銅藍(lán)0.02 %、斑銅礦0.18 %、硫砷銅礦0.04 %、黝銅礦0.03 %、方鉛礦0.21 %、閃鋅礦0.25 %和黃鐵礦0.20 %。

3）碳酸鹽有5種，分別是方解石15.52 %、孔雀石0.06 %、鋅孔雀石0.07 %、白鉛礦0.98 %和菱鋅礦0.08 %。

4）氧化物分別是石英6.13 %、褐鐵礦1.30 %;砷酸鹽分別是砷銅鉛礦0.80 %、砷鋅鈣礦0.01 %;氟化物為螢石0.95 %;磷酸鹽為磷灰石0.34 %;硫酸鹽為銅鉛鐵礬0.20 %。

2 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

1）礦石結(jié)構(gòu)。礦石中金屬礦物結(jié)構(gòu)主要為包含結(jié)構(gòu)、反應(yīng)邊結(jié)構(gòu)、乳濁狀結(jié)構(gòu)及膠態(tài)結(jié)構(gòu)等。閃鋅礦與黃銅礦相互包裹、方鉛礦中包裹閃鋅礦及黃銅礦、黃銅礦中包裹方鉛礦、石英中包裹硅灰石，形成包含結(jié)構(gòu)。部分黃銅礦邊緣被銅藍(lán)交代，部分方鉛礦邊緣被硅鋅礦、異極礦交代，形成反應(yīng)邊結(jié)構(gòu)。部分黃銅礦呈乳滴狀包裹在閃鋅礦中，構(gòu)成礦石的乳濁狀結(jié)構(gòu)。褐鐵礦多呈膠態(tài)，構(gòu)成礦石的膠態(tài)結(jié)構(gòu)。

脈石礦物結(jié)構(gòu)主要為不等粒柱粒狀變晶結(jié)構(gòu)、顯微鱗片—粒狀變晶結(jié)構(gòu)、纖柱狀—粒狀變晶結(jié)構(gòu)及殘余結(jié)構(gòu)。不等粒柱粒狀變晶結(jié)構(gòu)主要由粒度大小不等的硅灰石、石榴石、碳酸鹽及少量石英組成，硅灰石呈柱粒狀，粒徑從細(xì)到粗連續(xù)變化，中間沒(méi)有明顯間斷。顯微鱗片—粒狀變晶結(jié)構(gòu)主要由白云母、石榴石組成，白云母呈顯微鱗片狀，石榴石異常消光，呈粒狀分布于白云母顆粒集合體之間。纖柱狀—粒狀變晶結(jié)構(gòu)主要由硅灰石、碳酸鹽及少量石英組成， 硅灰石呈纖柱狀—粒狀，巖石中硅灰石無(wú)方向地相互交叉生長(zhǎng)，碳酸鹽及石英呈粒狀，分布于硅灰石顆粒之間。

2）礦石構(gòu)造。礦石構(gòu)造主要為次塊狀—塊狀構(gòu)造，同時(shí)多數(shù)礦石具浸染狀構(gòu)造和層狀構(gòu)造。

3 主要礦物嵌布特征

3.1 硫化物

1）黃銅礦：黃銅黃色，金屬光澤，不透明，硬度3～4，相對(duì)密度4.1～4.3。鏡下觀察黃銅礦多呈他形粒狀，不規(guī)則毗連鑲嵌;少數(shù)呈拼圖狀，規(guī)則毗連鑲嵌。多與閃鋅礦連生，少數(shù)與方鉛礦連生或包裹于閃鋅礦（見圖1-a）、褐鐵礦中，偶見黃銅礦與硫砷銅礦、斑銅礦、輝銅礦連生或銅藍(lán)沿黃銅礦邊緣分布。黃銅礦粒度在0.005～4.000 mm。

2）斑銅礦：新鮮面呈暗銅紅色，風(fēng)化面常呈暗紫色，金屬光澤，不透明，硬度3，相對(duì)密度4.9～5.3。鏡下觀察斑銅礦呈他形粒狀，多與黃銅礦（見圖1-b）、黝銅礦連生或分布于輝銅礦顆粒之間，偶見與銅鉛鐵礬、 銅藍(lán)連生（見圖1-c）。斑銅礦粒度在0.05～0.10 mm。

3）硫砷銅礦：鋼灰色、帶灰或黃的黑色，金屬光澤至暗淡光澤，不透明，硬度3.5，相對(duì)密度4.3～4.5。 經(jīng)MLA分析，硫砷銅礦呈他形粒狀，多與黃銅礦、白鉛礦、閃鋅礦連生，少數(shù)與砷銅鉛礦、褐鐵礦及鈣鋁榴石連生。硫砷銅礦粒度在0.004～0.060 mm。

4）方鉛礦：鉛灰色，金屬光澤，不透明，硬度2～3，相對(duì)密度7.4～7.6。鏡下觀察方鉛礦呈他形粒狀，多與黃銅礦、閃鋅礦連生（見圖1-d）或包裹于閃鋅礦中，偶見與黝銅礦、銅藍(lán)、銅鉛鐵礬連生。方鉛礦粒度在0.01～0.50 mm。

5）閃鋅礦：油脂光澤至半金屬光澤，透明至半透明，硬度3.5～4.0，相對(duì)密度3.9～4.2。鏡下觀察閃鋅礦呈他形粒狀，多與黃銅礦連生（見圖1-e），少數(shù)與黃銅礦相互包裹或與方鉛礦連生（見圖1-f），偶見與黝銅礦、硫砷銅礦、銅鉛鐵礬連生。閃鋅礦粒度在0.01～2.00 mm。

6）黃鐵礦：鏡下觀察黃鐵礦呈半自形—他形粒狀，部分黃鐵礦中包裹褐鐵礦，部分黃鐵礦包裹于透明礦物中。黃鐵礦粒度在0.01～0.02 mm。

3.2 硅酸鹽

1）石榴石：分別為鈣鐵榴石、鈣鋁榴石、鎂鋁榴石。通過(guò)鏡下觀察和MLA分析，礦石中石榴石部分具環(huán)帶構(gòu)造，異常消光，多與硅灰石、白云母、方解石連生，少數(shù)與白鉛礦、符山石、綠泥石、鉀長(zhǎng)石、孔雀石及石英連生，偶見與銅鉛鐵礬、砷銅鉛礦、磷灰石、硅磷灰石連生或包裹褐鐵礦。石榴石粒度在0.05～3.00 mm。

2）硅灰石：鏡下觀察硅灰石部分呈柱粒狀—板狀相互交叉生長(zhǎng)，部分呈針狀。多與石榴石、石英連生或呈殘余狀包裹于石英中，少數(shù)與方解石、符山石、透輝石連生，偶見與鈉長(zhǎng)石連生。硅灰石粒度在0.01～0.30 mm。

3）硅孔雀石：鏡下觀察硅孔雀石多分布于方解石顆粒之間。經(jīng)MLA分析，硅孔雀石多與孔雀石連生。硅孔雀石粒度在0.02～0.30 mm。

4） 硅鋅礦、異極礦：多與石英、透輝石連生，偶見與硅孔雀石、白鉛礦連生。其粒度在0.004～0.075 mm。

5）鉀長(zhǎng)石：多與鈣鐵榴石、鈣鋁榴石、透輝石及石英連生，偶見與白云母、磷灰石連生。鉀長(zhǎng)石粒度在0.004～0.150 mm。

3.3 碳酸鹽

1）孔雀石：綠色、暗綠色，玻璃至金剛光澤，纖維狀者呈絲絹光澤，硬度3.5～4.0，相對(duì)密度4.0～4.5。 經(jīng)鏡下觀察和MLA分析，礦石中孔雀石多呈纖維狀，少數(shù)孔雀石集合體呈放射球粒狀?？兹甘嗯c硅孔雀石、石榴石、綠泥石連生，少數(shù)與白云母混雜分布。孔雀石粒度在0.1～0.5 mm。

2） 白鉛礦：多與白云母、石榴石連生，偶見與綠泥石連生。經(jīng)電子探針?lè)治觯V石中部分白鉛礦含砷較高，部分白鉛礦不含砷。白鉛礦粒度在0.1～0.5 mm。

3）菱鋅礦：多與鈣鋁榴石連生，偶見與透輝石、鈉長(zhǎng)石連生。菱鋅礦粒度在0.004～0.050 mm。

4）方解石：多與石榴石、硅灰石、石英連生，少數(shù)方解石顆粒之間緊密鑲嵌或沿礦石裂隙分布與符山石連生。方解石粒度在0.02～2.40 mm。

3.4 石 英

無(wú)色透明，玻璃光澤，硬度7，相對(duì)密度2.65。鏡下觀察，石英多與石榴石、硅灰石連生，少數(shù)與白云母、螢石、方解石連生或包裹于方解石中，偶見與磷灰石連生。石英粒度在0.01～0.50 mm。

3.5 砷酸鹽

砷酸鹽主要為砷銅鉛礦。砷銅鉛礦具蘋果綠色，玻璃光澤或光澤暗淡，半透明，硬度3，相對(duì)密度6.4。經(jīng)MLA分析， 礦石中砷銅鉛礦多與石榴石、透輝石連生，少數(shù)與方解石、石英、鉀長(zhǎng)石連生，偶見與硫砷銅礦、硅灰石連生。砷銅鉛礦粒度在0.004～0.150 mm。

4 銅、鉛、鋅礦物嵌布粒度及共生關(guān)系

4.1 嵌布粒度

礦石中銅主要賦存在斑銅礦、砷銅鉛礦、黃銅礦、硅孔雀石中，有部分銅賦存在孔雀石、輝銅礦、鋅孔雀石、銅鉛鐵礬、硫砷銅礦、黝銅礦、銅藍(lán)及閃鋅礦中;鉛主要賦存在白鉛礦、砷銅鉛礦、方鉛礦中，有部分鉛賦存在銅鉛鐵礬中; 鋅主要賦存在硅鋅礦、異極礦及閃鋅礦中，有部分鋅賦存在菱鋅礦、鋅孔雀石、砷銅鉛礦、砷鋅鈣礦、硫砷銅礦中。將礦石破碎至-0.3 mm>99 %， 制備成MLA專用樹脂樣，分析檢測(cè)銅、鉛、鋅礦物嵌布粒度。在磨礦細(xì)度-0.074 mm占70 %的條件下，分析礦物單體解離度，結(jié)果見表2。

4.2 共生關(guān)系

礦石中礦物共生關(guān)系較為復(fù)雜。黃銅礦主要與鈣鋁榴石、符山石、鈣鐵榴石、石英等連生或共生。斑銅礦主要與褐鐵礦、硅灰石等連生或共生。硫砷銅礦主要與黃銅礦、白鉛礦、砷銅鉛礦、鈣鋁榴石、褐鐵礦等連生或共生。硅孔雀石主要與鈣鐵榴石、鈣鋁榴石、透輝石、褐鐵礦、砷鋅鈣礦、石英等連生或共生?？兹甘饕c硅孔雀石、鈣鋁榴石、鈣鐵榴石、硅灰石等連生或共生。砷銅鉛礦主要與透輝石、鈣鋁榴石、方解石等連生或共生。

方鉛礦主要與鈣鋁榴石、符山石、鈣鐵榴石、石英等連生或共生。白鉛礦主要與鈣鋁榴石、石英、透輝石等連生或共生。

閃鋅礦主要與鈣鐵榴石、方解石、透輝石、石英等連生或共生。硅鋅礦、異極礦主要與石英等連生或共生。

5 目的礦物回收礦物學(xué)影響因素

1）銅礦物。礦石中銅氧化率為41.07 %，氧化銅礦物主要為孔雀石、銅藍(lán)、硅孔雀石等，氧化銅礦物交代黃銅礦及次生銅礦物，局部呈團(tuán)塊狀彌漫于礦塊中，氧化銅礦物與黃銅礦、次生銅、方鉛礦、閃鋅礦連生。由于氧化銅礦物與硫化銅礦物可浮性差異大，易流失到浮選尾礦中，會(huì)影響其他目的礦物及銅礦物的回收。

根據(jù)礦石的工藝特征，可知部分粒度小于5 μm的黃銅礦呈乳滴狀包裹在閃鋅礦中，這部分黃銅礦通過(guò)磨礦難以完全解離。根據(jù)單體解離度分析，原礦磨至-0.074 mm占70 %時(shí)，黃銅礦單體解離度為63.30 %，未解離部分易流失到浮選尾礦中影響其回收。礦石中次生銅礦物粒度多在0.004～0.050 mm，與氧化銅礦物、氧化鉛礦物、氧化鋅礦物、脈石礦物連生或被脈石礦物包裹，這部分銅礦物易流失到浮選尾礦中影響次生銅礦物的回收。

2）鉛礦物。方鉛礦與氧化鉛礦物、氧化鋅礦物、氧化銅礦物、脈石礦物連生或被脈石礦物包裹，不易浮選，這部分鉛礦物也難以回收。礦石中鉛氧化率為79.31 %，氧化鉛礦物主要為白鉛礦，白鉛礦與黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦連晶。礦石中氧化鉛礦物相對(duì)硫化鉛礦物來(lái)說(shuō)可浮性差，不易進(jìn)入混合精礦中，影響鉛礦物的回收。

3）鋅礦物。閃鋅礦部分與氧化銅礦物、氧化鉛礦物、氧化鋅礦物、脈石礦物連生或被脈石礦物包裹，這部分鋅礦物不易浮選，影響鋅礦物的回收。礦石中鋅氧化率為84.83 %，異極礦、菱鋅礦是礦石中主要的氧化鋅礦物，因其粒度細(xì)小，多與脈石礦物、閃鋅礦連晶，不易進(jìn)入混合精礦中，且氧化鋅礦物與硫化鋅礦物可浮性相差大，不易回收，影響浮選效果，進(jìn)而影響鋅礦物的整體回收。

6 結(jié) 論

1）礦石中銅品位0.53 %、鉛品位1.29 %、鋅品位0.54 %、金品位0.28 g/t、銀品位23.6 g/t;銅、鉛、鋅的氧化率分別為41.07 %、79.31 %、84.83 %。礦石中銅主要賦存在斑銅礦、砷銅鉛礦、黃銅礦、硅孔雀石中，鉛主要賦存在白鉛礦、砷銅鉛礦、方鉛礦中，鋅主要賦存在硅鋅礦、異極礦及閃鋅礦中。銅、鉛、鋅礦物分選難度大，主要影響因素是礦物組分復(fù)雜、共生關(guān)系十分密切，同時(shí)部分礦物易泥化。

2）銅、鉛、鋅礦物共生關(guān)系復(fù)雜，礦石中的方鉛礦呈他形粒狀，多與黃銅礦、閃鋅礦連生或包裹于閃鋅礦中。銅礦物、鋅礦物嵌布粒度細(xì)，黃銅礦中+0.037 mm粒級(jí)累積分布率為38.69 %，且鋅礦物易隨銅礦物富集，不利于銅、鉛、鋅分離。研究結(jié)果為礦石回收工藝選擇提供了重要的礦物學(xué)依據(jù)。

[參 考 文 獻(xiàn)]

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Process mineralogy of complex copper-lead-zinc oxide ores in Jiama，Tibet

Liu Zilong1，Yang Hongying2，Wen Shuming3，Deng Jiushuai3，4，Tong Linlin2，Liu Yuan5

（ 1.Tibet Huatailong Mining Development Co. ，Ltd.;

2.School of Metallurgy，Northeastern University ;

3.Faculty of Land Resource Engineering，Kunming University of Science and Technology ;

4.School of Chemical and Environmental Engineering，China University of Mining and Technology （ Beijing ）;

5.School of Geography and Information Engineering，China University of Geosciences

（ Wuhan ））

Abstract： The copper-lead-zinc oxide ore reserve is in large scale in Jiama Mining District，Tibet，but the ores are complex and refractory.In order to investigate the ore property，microscopic observation，X-ray powder diffraction analysis，artificial heavy concentrate analysis，electronic probe analysis and mineral dissociation degree analysis are comprehensively used and thorough study on the process mineralogy is carried out.The results show that the ore is composed of 8 kind of minerals，totaling 34 minerals，including sulfide，oxide and silicate.Among them，silicate content is 72.31 %，carbonate content is 16.71 %，oxide content is 7.40 %;copper，lead and zinc are in complicated intergrowth relation，and galena usually associates with chalcopyrite and blende or is included in blende;copper and zinc minerals are disseminated in fine grains，and the zinc minerals are easily enriched with copper minerals，which is detrimental to the separation of copper，lead and zinc.The research results provide mineralogical basis for the selection of extraction methods of the ores.

Keywords： polymetallic ore;oxide ore;copper;lead;zinc;dissociation degree;process mineralogy