廣東某鉛鋅多金屬礦工藝礦物學(xué)研究

施卓雄 盧可可 羅國清

(1.廣東省礦產(chǎn)應(yīng)用研究所，廣東 韶關(guān) 512026；2.自然資源部放射性與稀有稀散礦產(chǎn)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 韶關(guān) 512026；3.廣東省放射性與三稀資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 韶關(guān) 512026)

我國是礦產(chǎn)資源大國，但由于我國長期采用粗放經(jīng)營方式，對(duì)礦產(chǎn)綜合利用意識(shí)淡薄，現(xiàn)階段面臨的資源大多以貧、細(xì)、雜的賦存狀態(tài)形式存在[1-2]。在當(dāng)今的礦產(chǎn)開發(fā)和選礦技術(shù)水平下，要更加合理高效利用這部分礦產(chǎn)資源，工藝礦物學(xué)研究已成為選冶過程中不可缺少的一部分[3-4]。通過對(duì)礦石進(jìn)行工藝礦物學(xué)研究，可以了解礦石的礦物組成、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、物理化學(xué)性質(zhì)等，不僅可以查明礦石屬于易選還是難選礦石，為礦石的可選性評(píng)價(jià)奠定基礎(chǔ)[5-6]，而且對(duì)選礦采用合理的工藝流程以及藥劑制度具有指導(dǎo)意義[7]。

銅鉛鋅多金屬硫化礦由于有用礦物多、結(jié)構(gòu)構(gòu)造復(fù)雜、礦物共生關(guān)系密切等原因，其選礦成為選礦行業(yè)的一大難題[8-9]。廣東某鉛鋅多金屬礦屬于巖漿期后中低溫?zé)嵋撼涮罱淮豌U鋅礦床，礦石類型主要為浸染狀硫鐵鉛鋅礦石，礦石有用組分主要有銅、鉛、鋅、銀、硫、螢石、白鎢礦等，礦物組分復(fù)雜，為了確定合理的工藝流程，對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的工藝礦物學(xué)研究。

1 礦石礦物組成分析

1.1 礦石元素組成

礦石多元素分析結(jié)果見表1。從表1可以看出，礦石中的有價(jià)元素主要有鉛、鋅、銀，銅、螢石具有綜合回收價(jià)值。

表1 礦石化學(xué)多元素分析

1.2 原礦物質(zhì)組成

采用MLA礦物定量檢測系統(tǒng)測定原礦的礦物組成及含量，結(jié)果如表2所示。

表2 礦石礦物組成及含量

礦石中鉛礦物主要是方鉛礦和少量斜方輝鉛鉍礦，鋅礦物只有閃鋅礦，含銀礦物主要是斜方輝鉛鉍礦及微量自然銀，其他金屬硫化礦物以黃鐵礦為主，少量至微量黃銅礦、磁黃鐵礦、毒砂、銻黝銅礦等，鎢礦物只有白鎢礦，金屬氧化礦物較少，包括赤鐵礦、白鈦石等，脈石礦物主要是云母、石英、方解石、石榴石、綠泥石、綠簾石、蛭石、透輝石等。此外，礦石中的螢石含量較高，可綜合回收。

1.3 主要礦物粒度分布特征

將礦石破碎至-0.2 mm，測定原礦中主要礦物的粒度分布，結(jié)果見表3。

由表3可知，鉛礦物(方鉛礦和斜方輝鉛鉍礦)和閃鋅礦的粒度較細(xì)，主要粒度范圍是0.001～0.16 mm，-0.01 mm以下的鉛礦物和閃鋅礦分別占19.12%和11.52%；黃鐵礦的粒度比鉛礦物和閃鋅礦稍粗，主要粒度范圍是0.01～0.2 mm；白鎢礦的粒度也偏細(xì)，基本小于0.1 mm，其中0.01 mm以下粒級(jí)的白鎢礦占11.33%；螢石的粒度很細(xì)，0.01 mm以下粒級(jí)占36.34%。

表3 -0.2 mm原礦中主要礦物的粒分析結(jié)果

2 巖石類型和結(jié)構(gòu)構(gòu)造

該礦區(qū)巖石類型為淺海相碳酸鹽巖和陸源碎屑巖，其類型有灰?guī)r、大理巖、砂巖、透輝石矽卡巖、符山矽卡巖、角巖以及上述幾種巖石之間的過渡、混合型巖石。巖石的結(jié)構(gòu)主要為各種形態(tài)的變質(zhì)結(jié)構(gòu)，主要見有斑狀變晶結(jié)構(gòu)(圖1)，柱狀、粒狀變晶結(jié)構(gòu)(圖2)，交代殘余結(jié)構(gòu)等形態(tài)，而巖石的構(gòu)造以塊狀構(gòu)造為主，礦物分布較為均勻，無特異的定向。

圖1 自形的石榴石斑狀變晶結(jié)構(gòu)Fig.1 Porphyritic crystallographic texture of automorphism garnet

圖2 粒狀變晶結(jié)構(gòu)，產(chǎn)于透輝石矽卡巖Fig.2 Granular crystallographic texture produced in diopside skarn

3 主要礦物嵌布特性

3.1 方鉛礦

根據(jù)方鉛礦的外形和產(chǎn)出差異，將方鉛礦分為兩種類型：半自形—自形粒狀的方鉛礦；他形粒狀的方鉛礦，這種類型的方鉛礦一般作為交代礦物產(chǎn)出，是該礦石中方鉛礦的最主要產(chǎn)出類型。原礦中近一半的方鉛礦呈單體顆粒存在，可見方鉛礦包含微細(xì)粒自然鉍，常見方鉛礦與閃鋅礦、黃鐵礦連生，部分方鉛礦呈微細(xì)粒包含于閃鋅礦、黃銅礦或方解石等礦物中，這部分方鉛礦粒度微細(xì)，在磨礦過程中難以解離。方鉛礦的結(jié)構(gòu)和嵌布特性如圖3所示。

圖3 方鉛礦的結(jié)構(gòu)和嵌布特性Fig.3 Structure and dissemination characteristics of galena

3.2 閃鋅礦

礦石中的閃鋅礦呈黃褐色，自形—半自形的粒狀。原礦中的閃鋅礦有一半左右為單體顆粒，閃鋅礦內(nèi)部通常含有黃銅礦包裹體，少部分閃鋅礦內(nèi)部還含有方鉛礦、黃鐵礦包裹體。常見閃鋅礦與黃銅礦、方鉛礦、黃鐵礦連生，部分閃鋅礦嵌布于金云母中。閃鋅礦的結(jié)構(gòu)和嵌布特性如圖4所示。

圖4 閃鋅礦的結(jié)構(gòu)和嵌布特性Fig.4 Structure and dissemination characteristics of sphalerite

3.3 黃銅礦

原礦中有近一半黃銅礦為單體顆粒，連生體中黃銅礦與閃鋅礦、方鉛礦關(guān)系密切，可見閃鋅礦包含大量乳滴狀黃銅礦，黃銅礦與閃鋅礦連生或包含于閃鋅礦中，也可見黃銅礦與方鉛礦連生或包含微細(xì)方鉛礦，偶見黃銅礦與斜方輝鉛鉍礦連生。黃銅礦的嵌布特性如圖5所示。

圖5 黃銅礦的結(jié)構(gòu)和嵌布特性Fig.5 Dissemination characteristics of chalcopyrite

3.4 自然銀

原礦中含微量自然銀，偶見自然銀呈微細(xì)粒包含于黃鐵礦中或嵌布于黃鐵礦與綠泥石之間(圖6)。

3.5 螢石

礦石中的螢石含量為10.773%，可綜合回收。原礦中的螢石有一半以上為單體顆粒，連生體主要是與云母、石英、方解石等礦物連生，偶見螢石與黃鐵礦、方鉛礦、黃銅礦等金屬硫化礦物連生。螢石的嵌布特性如圖7所示。

圖7 螢石嵌布特性Fig.7 Dissemination characteristics of fluorite

4 主要礦物的接觸關(guān)系

金屬礦物之間的接觸關(guān)系主要為連生和包裹兩種。其中，閃鋅礦與黃鐵礦、方鉛礦等礦物主要呈連生關(guān)系，它們之間可以通過一條較為平滑的界線分割開來，這種界線通常呈平直的折線或較為圓滑的弧線，可以較為容易的分離開來，故閃鋅礦與黃鐵礦、方鉛礦的解離性較好。

包裹關(guān)系主要見于閃鋅礦與黃銅礦之間，少量的方鉛礦和黃銅礦也存在被閃鋅礦包裹的狀態(tài)。兩種包裹關(guān)系的不同主要體現(xiàn)于粒度等級(jí)上和包裹體的自形程度上。在閃鋅礦與黃鐵礦、方鉛礦之間的包裹關(guān)系中，黃鐵礦、方鉛礦往往具有相對(duì)較粗的粒度，約0.10～0.25 mm，自形程度較高，通常呈自形的粒狀。而在閃鋅礦與黃銅礦之間的包裹關(guān)系中，黃銅礦的粒度主要于0.01～0.03 mm，個(gè)別粒徑大于0.05 mm，且黃銅礦自形程度較差，通常為他形粒狀或半自形粒狀。

總體而言，方鉛礦與脈石、閃鋅礦之間屬于易解離的狀態(tài)，而閃鋅礦與黃銅礦屬于包裹關(guān)系，屬于難解離的狀態(tài)，通過觀察，閃鋅礦中的黃銅礦包裹體的粒徑一般約為0.005～0.035 mm，磨礦粒度應(yīng)該達(dá)到這一等級(jí)才能較好解離。

5 結(jié)論

1)廣東某鉛鋅金金屬礦礦石類型主要為浸染狀硫鐵鉛鋅礦石，有用礦物種類較多，其中閃鋅礦、方鉛礦、黃銅礦、銀、螢石、白鎢等具有回收利用價(jià)值。

2)金屬硫化礦物分離性較好，大多數(shù)金屬礦物呈半自形的粒狀結(jié)構(gòu)，少部分為他形粒狀結(jié)構(gòu)和自形粒狀結(jié)構(gòu)，金屬礦物與連生礦物的界線較為平直，易于通過磨礦分離，但黃銅礦絕大部分存在于閃鋅礦中，呈他形—半自形的水滴狀、粒狀，選礦過程中需要細(xì)磨才能有效降低銅、鉛、鋅間的互含，達(dá)到獲得優(yōu)質(zhì)精礦及良好選礦指標(biāo)的目的。礦石中的銀為自然銀以及類質(zhì)同像賦存于斜方鉍鉛礦，隨鉛浮選大部分進(jìn)入鉛精礦。非金屬類礦物主要為螢石，呈半自形粒狀，相對(duì)主體粒徑約0.02～0.2 mm，螢石的解離、磨礦上主體相對(duì)簡單。但螢石中包裹有方解石、金云母、綠泥石、透輝石等雜質(zhì)，最重要的是與雜質(zhì)礦物呈細(xì)密的集合體混雜共生的螢石，這類螢石不但粒徑細(xì)小，而且與共生礦物聯(lián)系緊密，將會(huì)對(duì)螢石產(chǎn)品的品質(zhì)造成較大影響。

3)通過工藝礦物學(xué)研究，可以確定合理的選礦工藝流程，即優(yōu)先混合浮選鉛鋅硫，混合精礦脫硫后進(jìn)行鉛鋅分離，硫化礦浮選尾礦分別浮選螢石、白鎢。