貴州省丹寨縣老冬寨鉛鋅礦工藝礦物學(xué)研究

賴楊，惠博，龔大興，徐鶯

（中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所,四川 成都 610041）

鉛、鋅在電器、機(jī)械、軍事、冶金、化學(xué)、醫(yī)療等領(lǐng)域用途廣泛。我國鉛鋅礦的產(chǎn)量和消費量巨大，但鉛鋅工業(yè)多年來的快速發(fā)展，也給生態(tài)環(huán)境造成了一定的影響和破壞，嚴(yán)防重金屬污染已成鉛鋅行業(yè)不可逾越的紅線。在“環(huán)保優(yōu)先、清潔生產(chǎn)”的新發(fā)展理念下，大力促進(jìn)鉛鋅行業(yè)發(fā)展向循環(huán)、低碳、綠色方向轉(zhuǎn)變，所以丹寨縣老冬寨鉛鋅礦在勘探開發(fā)之初，有必要查清鉛鋅礦工藝礦物學(xué)特征，為今后開發(fā)利用階段制定綠色、環(huán)保、高效的選冶工藝提供必要的技術(shù)支撐。

1 地質(zhì)概況

丹寨縣老冬寨鉛鋅礦大地構(gòu)造位于揚子陸塊江南造山帶黔南坳陷都勻南北向構(gòu)造變形區(qū)與榕江加里東褶皺開闊復(fù)式褶皺變形區(qū)的交接部位，綜合地層區(qū)劃屬揚子地層區(qū)黔南分區(qū)臺江-從江小區(qū)，成礦區(qū)帶劃屬上揚子?xùn)|緣成礦帶。礦區(qū)出露的地層主要有青白口系平略組（Pt3p）、隆里組（Pt3l），南華系富祿組（Pt3f）、大塘坡組（Pt3d）、南沱組（Pt3n），震旦系陡山沱組（Pt3d），其中震旦系陡山沱組（Pt3d）為主要的容礦地層[1]，其巖性為灰-灰黑色含粉砂質(zhì)炭質(zhì)泥質(zhì)板巖夾白云質(zhì)炭質(zhì)鈣質(zhì)板巖及透鏡狀白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖。礦區(qū)內(nèi)整體屬傾向近北西向單斜構(gòu)造，平均傾向近西，傾角一般為20～40°，另發(fā)育向斜構(gòu)造，軸向北北西向，軸向長近1.3 km，寬約1.5 km，兩翼基本對稱，核部為陡山沱組（Pt3d），產(chǎn)狀平緩，形態(tài)開闊，向斜兩翼地層為南沱組及大塘坡組地層，巖層傾角一般17～25°。礦區(qū)主要發(fā)育北東向和南北向斷層，以北東向朱砂場斷層和近南北向老東寨斷層為主干斷層，而礦床正處于兩條斷層的交匯處。

2 礦石組構(gòu)特征

2.1 礦石結(jié)構(gòu)

礦石結(jié)構(gòu)主要有半自形晶結(jié)構(gòu)、它形晶粒狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)（圖1a）、交代殘余結(jié)構(gòu)、交代假象結(jié)構(gòu)等。礦石中的閃鋅礦為主要的礦石礦物，大部分單晶粒度＜0.2 mm，一般為它形粒狀集合體，粗細(xì)不一，和方鉛礦緊密共生。閃鋅礦多呈不規(guī)則狀、粒狀結(jié)構(gòu)以及交代殘余結(jié)構(gòu)，閃鋅礦表面一般不干凈，常含大量雜質(zhì)包體，常見含小乳滴狀黃銅礦。礦石中的方鉛礦含量不高，偶見自形或它形粒狀或者集合體產(chǎn)出（圖1b），鏡下多見特征黑三角孔，粒度變化非常大，大者粒度可達(dá)2 mm，小者粒度小于0.01 mm，受應(yīng)力作用可見揉皺結(jié)構(gòu)，亦見黑三角孔具有拉長的現(xiàn)象。

圖1 老冬寨鉛鋅礦手標(biāo)本Fig.1 Pictures of rock sample

2.2 礦石構(gòu)造

礦石構(gòu)造主要為塊狀構(gòu)造，次要為脈狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造以及角礫狀構(gòu)造等。

塊狀構(gòu)造：礦石主要以閃鋅礦、方鉛礦等組成，致密、無空洞，礦物顆粒大小不定，分布無方向性，其中礦石礦物含量占75%以上，僅含少量脈石礦物。

脈狀構(gòu)造：礦石中閃鋅礦、方鉛礦以脈狀、細(xì)脈狀沿脈石礦物裂隙侵入，脈寬0.1～1 cm 不等。

浸染狀構(gòu)造：礦石中有閃鋅礦、方鉛礦等礦石礦物以它形粒狀呈無規(guī)則稀疏分散狀分布于脈石礦物中，礦石礦物含量一般＜20%。

3 礦石物質(zhì)組成

礦石物質(zhì)組成研究的樣品為選礦試驗綜合樣品。為保證測試樣品代表性，所取樣品經(jīng)過嚴(yán)格的試樣加工后，均經(jīng)過方格縮分法進(jìn)行取樣。物質(zhì)組成研究工作包括化學(xué)組成和礦物組成兩個部分。

3.1 化學(xué)組成

采用X 射線熒光光譜分析，對原礦綜合樣進(jìn)行化學(xué)成分分析，分析結(jié)果見表1。

表1 礦石的X 熒光光譜分析結(jié)果/%Table 1 X-ray fluorescence spectrum analysis of ores

由表1 可知，（1）該礦石中可供選礦回收的主要元素為鉛和鋅，其品位分別為0.712%和10.705%，硫含量為5.413%，銅含量0.031%，鉀元素含量1.912%，應(yīng)注意其綜合利用和評價。另據(jù)前人研究[2]，該鉛鋅礦還伴生有銀、鎵、鍺等有價元素。（2）礦石中脈石組分明確，主要脈石組分為SiO2和Al2O3，含量分別為65.903%和8.461%，MgO、CaO 等其他脈石組份含量較低。

3.2 礦物組成

通過光薄片鑒定（圖2）、X 射線衍射分析（圖3）以及電子探針（圖4）綜合分析，查明了礦石中主要礦物種類及含量（表2），結(jié)果表明礦石中金屬硫化物主要為閃鋅礦（15.02%），其次為少量的方鉛礦（0.81%）、黃鐵礦（0.81%），偶見黃銅礦（0.08%）；脈石礦物以石英（56.21%）為主，其次為白云母（15.2%）和高嶺石（6.55%），以及少量白云石、方解石等。礦石中的還可以見到微量礦物，包括磁鐵礦、赤鐵礦、磷灰石、角閃石、重晶石、黑云母、伊利石等（表2），主要礦石礦物的特征描述如下。

表2 原礦綜合樣礦物組成Table 2 Mineral composition of ore samples

圖2 主要礦石礦物顯微鏡下特征Fig.2 Microscopic characteristics of major ore minerals

圖3 主要礦物的X 射線衍射圖譜特征Fig.3 XRD characteristics of major minerals

圖4 主要金屬礦物能譜鑒定特征Fig.4 X-ray energy spectrum curve of main minerals

方鉛礦：鉛灰色，立方體晶型完整，呈自形粒狀集合體產(chǎn)出，顯微鏡下呈灰白色，無內(nèi)反射色，均質(zhì)性，多見三組解理相交形成的典型黑三角孔（圖2b），局部可見受應(yīng)力作用后形成的揉皺現(xiàn)象。方鉛礦常交代閃鋅礦呈港灣狀浸蝕結(jié)構(gòu)。據(jù)方鉛礦電子探針分析結(jié)果顯示（表3），方鉛礦中Pb 平均含量為86.78%，S 平均含量為12.82%，Zn 平均含量為0.05%，另含微量的Fe、Sb。

表3 方鉛礦電子探針分析結(jié)果/%Table 3 Electron probe analysis results of galena

閃鋅礦：淺黃灰色、半透明，他形粒狀，原生粒度普遍較小，顯微鏡下呈灰色略帶褐色（圖2a），無多色性，具有顯著的棕黃-棕紅色內(nèi)反射色，常見出溶乳滴狀黃銅分布于礦閃鋅礦中，多見方鉛礦交代閃鋅礦形成浸蝕結(jié)構(gòu)。據(jù)閃鋅礦電子探針分析結(jié)果顯示（表4），閃鋅礦中Zn 平均含量為62.65%，S 平均含量為33.68%，F(xiàn)e 平均含量為3.38%，另含微量的As、Sb。

表4 閃鋅礦電子探針分析結(jié)果/%Table 4 Electron probe analysis results of sphalerite

黃鐵礦：淺黃白色，半自形-他形粒狀，顯微鏡下呈單黃色，均質(zhì)性，多見半自形-他形粒狀集合體產(chǎn)出，偶見碎裂結(jié)構(gòu)。據(jù)黃鐵礦電子探針分析結(jié)果顯示（表5），黃鐵礦中Fe 平均含量為48.45%，S 平均含量為49.85%，Zn 平均含量為0.55%，As 平均含量為0.30%，另含微量的Cu、Co。

表5 黃鐵礦電子探針分析結(jié)果/%Table 5 Electron probe analysis results of pyrite

黃銅礦：銅黃色，多呈他形粒狀結(jié)合體，顯微鏡下呈較濃的銅黃色，弱非均質(zhì)性，主要以他形粒狀產(chǎn)出與閃鋅礦、方鉛礦以及脈石礦物顆粒間隙中，另見少量黃銅礦呈出溶乳滴狀產(chǎn)出于閃鋅礦中，形成固溶體分離結(jié)構(gòu)。據(jù)黃銅礦電子探針分析結(jié)果顯示（表6），黃銅礦中Cu 平均含量為33.72%，F(xiàn)e 平均含量為30.41%，S 平均含量為35.53%，As 平均含量為0.13%，另含微量的Co。

表6 黃銅礦電子探針分析結(jié)果/%Table 6 Electron probe analysis results of chalcopyrite

3.3 主要礦物工藝粒度

礦物的原生粒度[3-6]是重要的礦石性質(zhì)，對選礦工藝有較大的影響。該鉛鋅礦的礦物組成簡單，主要的礦石礦物為方鉛礦和閃鋅礦，總體粒度較細(xì)，它們的原生粒度統(tǒng)計見表7。

表7 主要礦石礦物的原生粒度統(tǒng)計Table 7 Statistical table of primary grain size of useful minerals

4 主要有價元素賦存狀態(tài)及分布規(guī)律

在取得礦石中礦物含量、電子探針分析以及礦石中鉛鋅的平均品位的基礎(chǔ)上，進(jìn)行鉛、鋅元素分布規(guī)律統(tǒng)計（表8），從表8 中可知，礦石中方鉛礦Pb 元素分布率高達(dá)98.60%，說明礦石中Pb 元素主要以硫化物形式賦存于方鉛礦中，方鉛礦是回收Pb 的主要目的礦物；礦石中閃鋅礦Zn 元素分布率高達(dá)87.90%，說明礦石中Zn 元素主要以硫化物形式賦存于閃鋅礦中，閃鋅礦是回收Zn 的主要目的礦物。鉛、鋅元素理論回收率分別為98.60%和87.90%。

表8 礦石中鉛鋅元素分布規(guī)律統(tǒng)計Table 8 Statistics of distribution law of lead and zinc elements in ores

5 結(jié)論

（1）礦石中可供選礦回收的主要元素為Pb 和Zn，其品位分別為0.71%和10.70%；另外礦石中硫含量為5.413%、銅含量0.031%、鉀元素含量1.912%，應(yīng)注意其綜合利用和評價。

（2）礦石中的閃鋅礦為主要有用礦物，和方鉛礦緊密共生，大部分單晶粒度小于0.2 mm，一般為它形粒狀集合體，粗細(xì)不一，其工藝粒度主要集中在150～20 μm 之間，含量合計約76%。而方鉛礦的工藝粒度主要集中在75～20 μm 之間，含量約61.7%，其粒度總體小于閃鋅礦。

（3）Pb 和Zn 的主要載體礦物分別為方鉛礦和閃鋅礦，礦石中98.60%的Pb 分布于方鉛礦中，87.90%的Zn 分布于閃鋅礦中。鉛、鋅元素理論回收率分別為98.60%和87.90%。