某硫化-氧化復(fù)合型銅鈷礦石工藝礦物學(xué)研究

李 波 梁冬云 張莉莉 洪秋陽(yáng)

(廣州有色金屬研究院，廣東 廣州 510650)

某硫化-氧化復(fù)合型銅鈷礦石工藝礦物學(xué)研究

李 波 梁冬云 張莉莉 洪秋陽(yáng)

(廣州有色金屬研究院，廣東 廣州 510650)

采用國(guó)際先進(jìn)的MLA礦物自動(dòng)定量分析技術(shù)，結(jié)合傳統(tǒng)的工藝礦物學(xué)研究方法，查明某硫化-氧化復(fù)合型銅鈷礦石的物質(zhì)組成和主要含銅、鈷礦物的賦存特性，并對(duì)礦物進(jìn)行磁性分析，為該礦石的選礦工藝研究提供指導(dǎo)。結(jié)果表明：①該礦石礦物組成較復(fù)雜，銅礦物以硅孔雀石為主，其次是黃銅礦、輝銅礦、孔雀石，還有少量至微量的假孔雀石、赤銅礦、斑銅礦、水膽礬等，含鈷礦物則主要為銅鈷硬錳礦；②各礦物共生關(guān)系復(fù)雜，互相浸染交代現(xiàn)象普遍，導(dǎo)致金云母、葉臘石、綠泥石、高嶺石等多種脈石礦物中也含較多的銅和少量的鈷；③主要銅、鈷礦物嵌布粒度各異，黃銅礦/輝銅礦和銅鈷硬錳礦屬細(xì)—微細(xì)粒均勻嵌布；硅孔雀石/孔雀石屬粗—細(xì)粒不均勻嵌布，假孔雀石屬粗脈狀嵌布；④鈷硬錳礦、孔雀石、假孔雀石、褐鐵礦、大部分硅孔雀石及一些脈石礦物具有程度不等的弱磁性。根據(jù)以上研究結(jié)果，建議選礦工藝研究采用先通過(guò)強(qiáng)磁選預(yù)富集銅鈷硬錳礦、孔雀石、假孔雀石、硅孔雀石、褐鐵礦和磁性脈石等，然后通過(guò)水冶從強(qiáng)磁選精礦中提取銅、鈷，通過(guò)浮選從強(qiáng)磁選尾礦中回收黃銅礦、輝銅礦、赤銅礦等易浮銅礦物的技術(shù)路線，并實(shí)行階段磨礦、階段選別。

硫化-氧化復(fù)合型銅鈷礦石 礦物組成 銅/鈷礦物賦存特性 礦物磁性

某礦床由多次礦化疊加而成，并經(jīng)歷強(qiáng)烈的氧化蝕變。礦石含原生硫化銅、次生硫化銅、氧化銅和含結(jié)晶水的碳酸銅、磷酸銅、硅酸銅等種類繁多的銅礦物及以銅鈷硬錳礦為主的含鈷礦物，屬于硫化-氧化復(fù)合型銅鈷礦石[1-4]。本研究的目的，是查明該礦石的工藝礦物學(xué)性質(zhì)，為該礦石的選礦工藝研究提供方向性指導(dǎo)[5-11]。

1 礦石物質(zhì)組成

礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果如表1所示，銅物相分析結(jié)果如表2所示?？梢?，礦石中主要有價(jià)金屬銅和鈷的含量分別為1.53%和0.024%，銅以原生硫化銅、次生硫化銅、自由氧化銅和結(jié)合氧化銅多種形式存在。

表1 礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果

表2 礦石銅物相分析結(jié)果

采用MLA礦物參數(shù)自動(dòng)分析系統(tǒng)并結(jié)合X射線衍射分析和顯微鏡分析手段測(cè)定礦石的礦物組成，結(jié)果表明：礦石中銅礦物種類較多，以硅孔雀石為主，其次是黃銅礦、輝銅礦、孔雀石，還有少量至微量的假孔雀石、赤銅礦、斑銅礦、水膽礬等；含鈷礦物主要為銅鈷硬錳礦(見表3)。

表3 礦石礦物組成檢測(cè)結(jié)果

2 主要銅、鈷礦物嵌布粒度

主要銅、鈷礦物嵌布粒度測(cè)定結(jié)果見表4。由表4可知：黃銅礦/輝銅礦和銅鈷硬錳礦主要粒度范圍為0.02～0.32 mm，屬于細(xì)—微細(xì)粒均勻嵌布類型；硅孔雀石/孔雀石主要粒度范圍為0.02～1.28 mm，屬于粗—細(xì)粒不均勻嵌布類型；假孔雀石主要粒度范圍為+0.08 mm，屬于粗脈狀嵌布類型。

表4 主要銅、鈷礦物粒度分布

3 主要含銅、鈷礦物賦存特性

3.1 黃銅礦

多見帶輝銅礦次變邊的黃銅礦呈不規(guī)則粒狀嵌布在變質(zhì)粉砂巖中(見圖1)，少量微粒狀的黃銅礦浸染分布在變質(zhì)粉砂巖中。

圖1 帶輝銅礦次變邊的黃銅礦呈不規(guī)則粒狀嵌布在變質(zhì)粉砂巖中

微區(qū)化學(xué)成分能譜分析結(jié)果表明，黃銅礦中Cu、Fe、S的平均含量分別為34.66%、30.31%、34.65%，并含少量Si、Al雜質(zhì)。

3.2 輝銅礦

大多數(shù)輝銅礦交代黃銅礦，成為黃銅礦的次變邊(見圖2)；少量輝銅礦呈不規(guī)則粒狀、浸染狀分布在變質(zhì)粉砂巖中，有的含石英、絹云母等粉砂巖屑包裹體。

圖2 硅孔雀石沿孔洞充填交代褐鐵礦，褐鐵礦呈殘晶狀包含于硅孔雀石中

微區(qū)化學(xué)成分能譜分析結(jié)果表明，輝銅礦中Cu、Co的平均含量分別為76.49%、0.04%。

3.3 孔雀石

孔雀石含量較低，主要有3種嵌布形式：

(1)大多被硅孔雀石交代，僅呈殘晶包含在硅孔雀石中；

(2)呈砂屑狀微晶集合體零星分布在變質(zhì)粉砂巖中，可見碎裂結(jié)構(gòu)或溶蝕孔洞；

(3)少數(shù)呈脈狀充填于粉砂巖裂縫中，并伴隨銅鈷硬錳礦充填交代。

微區(qū)化學(xué)成分能譜分析結(jié)果表明，孔雀石中Cu的平均含量為56.45%，并含少量Fe、Si、Al等雜質(zhì)。單礦物分析結(jié)果表明，孔雀石中Cu、Co的平均含量分別為 46.66%、0.023%。單礦物分析所得含銅量比微區(qū)能譜分析的低，是因?yàn)榭兹甘还杩兹甘淮桶}石包裹體，并含結(jié)晶水。

3.4 硅孔雀石

硅孔雀石為硅膠體交代孔雀石而成，在礦石中常見其充填交代孔雀石或褐鐵礦，并見其充填于各種孔洞中(見圖2)，粒度變化較大。

硅孔雀石是水合銅硅酸鹽礦物，結(jié)晶水含量不固定，因而化學(xué)成分變化較大。單礦物分析結(jié)果表明，硅孔雀石中Cu、Co的平均含量分別為28.73%、0.004 5%；微區(qū)化學(xué)成分能譜分析結(jié)果表明，硅孔雀石還普遍含Al、Fe、Ca、Mg、Cl、S等雜質(zhì)。

3.5 假孔雀石

假孔雀石主要呈脈狀充填于粉砂巖裂縫中，有時(shí)見后期銅鈷硬錳礦充填交代于假孔雀石脈兩側(cè)并向兩側(cè)脈石中擴(kuò)散(見圖3)。

微區(qū)化學(xué)成分能譜分析結(jié)果表明，假孔雀石中Cu的平均含量為60.22%，并含少量Fe、Si等雜質(zhì)。

圖3 銅鈷硬錳礦充填交代于假孔雀石或孔雀石細(xì)脈兩側(cè)，并向兩側(cè)脈石中擴(kuò)散

3.6 銅鈷硬錳礦

礦石中的硬錳礦結(jié)晶非常微細(xì)，常為細(xì)分散多礦物集合體，類似我國(guó)南方分布甚廣的“鈷土礦”，但銅、鈷含量較一般的“鈷土礦”高，故稱銅鈷硬錳礦。銅鈷硬錳礦充填交代于粉砂巖裂縫中，呈脈狀分布；或充填于假孔雀石、孔雀石脈兩側(cè)，并向脈兩側(cè)的脈石中滲透，形成黑色的散布帶(見圖3)；此外，也見銅鈷硬錳礦呈團(tuán)塊狀、散粒狀分布于粉砂巖中，有時(shí)充填交代綠泥石。

微區(qū)化學(xué)成分能譜結(jié)果表明，銅鈷硬錳礦中Cu、Co的平均含量分別為21.80%、4.71%。

3.7 褐鐵礦

褐鐵礦多呈鮞粒狀分布在粉砂巖中，具同心環(huán)帶狀結(jié)構(gòu)或空心豆?fàn)罱Y(jié)構(gòu)。常見硅孔雀石沿褐鐵礦同心環(huán)帶間的溶蝕縫充填交代，故褐鐵礦中含有數(shù)量不等的銅。

微區(qū)化學(xué)成分能譜分析結(jié)果表明，褐鐵礦中Cu的平均含量為5.98%，并含Ca、Mg、Si、Al、P、S等多種雜質(zhì)。

3.8 含銅脈石礦物

含銅葉臘石：呈隱晶質(zhì)磷片狀，與透閃石、金云母等礦物密切連生，可見硅孔雀石和褐鐵礦沿其片理間侵入交代。

含銅綠泥石：呈葉片狀集合體分布，常與硅孔雀石伴生。

含銅金云母：為接觸交代產(chǎn)物，多密集分布；常見硅孔雀石、鈷硬錳礦等沿其粒間縫隙充填交代，并可見其包含粒狀褐鐵礦。

含銅高嶺土：為長(zhǎng)石的風(fēng)化產(chǎn)物，數(shù)量不多，分布不均勻；常見其被硅孔雀石侵入交代，使其呈淺綠色。

綠泥石、葉臘石、金云母和高嶺土都屬于層狀硅酸鹽，含銅膠體沿這些礦物的層理間充填，導(dǎo)致它們含一定量的銅，同時(shí)也含少量鈷。微區(qū)化學(xué)成分能譜分析結(jié)果表明：綠泥石、葉臘石、高嶺土含銅量相對(duì)較高，平均含量分別為 9.89%、7.38%、5.49%；金云母含銅量較低，平均含量為 0.39%。

4 磁性分析

采用WCF-3型干式電磁分選儀對(duì)原礦中0.2～0.05 mm粒級(jí)進(jìn)行礦物磁性分析，結(jié)果見表5。

表5 礦物磁性分析結(jié)果

表4表明：銅鈷硬錳礦、孔雀石/假孔雀石、硅孔雀石進(jìn)入磁性產(chǎn)品所需磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為600 mT、600～800 mT、1 000～1 600 mT，有些硅孔雀石連生體在1 600 mT磁感應(yīng)強(qiáng)度下也不能進(jìn)入磁性產(chǎn)品。非磁性產(chǎn)品中的銅主要來(lái)自輝銅礦、黃銅礦、赤銅礦等銅礦物和少量硅孔雀石。采用1 200 mT磁感應(yīng)強(qiáng)度下的強(qiáng)磁選，可預(yù)富集鈷硬錳礦、孔雀石、假孔雀石、褐鐵礦、磁性脈石和大部分硅孔雀石，其產(chǎn)率約30%，Cu、Co品位可達(dá)3.12%和0.06%，Cu、Co回收率約可達(dá)69%和81%。

5 銅、鈷在礦石中的平衡分配

銅、鈷在原礦中的平衡分配見表6。

表6 銅、鈷在各礦物中的平衡分配

銅的平衡分配表明：以硫化銅礦物黃銅礦、輝銅礦、斑銅礦形式存在的銅分別占總銅的2.47%、5.93%、0.08%，合占8.48%；以易浮氧化銅礦物赤銅礦形式存在的銅占總銅的0.39%；以孔雀石、假孔雀石、硅孔雀石和水膽礬形式存在的銅分別占總銅的2.86%、2.35%、34.48%和0.45%，合占40.14%；賦存于銅鈷硬錳礦中的銅占總銅的4.43%；賦存于褐鐵礦中的銅占總銅的11.83%；由于硅孔雀石的浸染而分散于磁性脈石中的銅占總銅的25.39%；分散于非磁性脈石中的銅占總銅的9.33%。

鈷的平衡分配表明，賦存于銅鈷硬錳礦中的鈷占總鈷的61.84%，賦存于輝銅礦中的鈷占總鈷的0.21%，賦存于孔雀石/硅孔雀石等氧化銅礦物中的鈷占總鈷的0.44%，以膠態(tài)形式浸染于磁性脈石中的鈷占總鈷的27.72%，浸染于非磁性脈石中的鈷占總鈷的9.79%。

6 結(jié) 語(yǔ)

(1)某硫化-氧化復(fù)合型銅鈷礦石的礦物組成較復(fù)雜，銅礦物有8種之多，包括黃銅礦、輝銅礦、硅孔雀石、孔雀石、假孔雀石、赤銅礦、斑銅礦、水膽礬等，并有多種含銅脈石礦物；含鈷礦物含量很少，主要為銅鈷硬錳礦。

(2)嵌布粒度測(cè)定結(jié)果表明，各主要銅、鈷礦物嵌布粒度不均勻；輝銅礦具韌性，不易過(guò)粉碎，而硅孔雀石、孔雀石、假孔雀石等氧化銅礦物及銅鈷硬錳礦質(zhì)軟，性脆，較易過(guò)粉碎。因此，采取階段磨礦、階段選別的方式有利于提高銅、鈷回收率。

(3)礦石中約含25%的金云母、葉臘石、綠泥石、高嶺石等鱗片狀、纖維狀脈石礦物，膠狀硅孔雀石和銅鈷硬錳礦浸染于這些脈石礦物中，使它們含較多的銅和少量鈷。

(4)根據(jù)銅的平衡分配結(jié)果，浮選硫化銅礦物(含赤銅礦)所獲銅精礦的理論銅品位為57.41%、理論銅回收率為8.87%，浮選氧化銅礦物所獲銅精礦的理論銅品位為30.68%、理論銅回收率為40.14%，但由于硅孔雀石可浮性極差，故預(yù)計(jì)浮選氧化銅的實(shí)際銅回收率將較低。

(5)根據(jù)鈷的平衡分配結(jié)果，采用強(qiáng)磁預(yù)選回收含鈷礦物所獲精礦的理論鈷品位為0.06%、理論鈷回收率為90.00%。

(6)根據(jù)磁性分析結(jié)果，可先采用強(qiáng)磁選預(yù)富集孔雀石、假孔雀石、硅孔雀石、銅鈷硬錳礦、褐鐵礦和磁性脈石等，然后通過(guò)水冶從強(qiáng)磁選精礦中提取銅、鈷，通過(guò)浮選從強(qiáng)磁選尾礦中回收黃銅礦、輝銅礦、赤銅礦等易浮難溶銅礦物。

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(責(zé)任編輯 孫 放)

StudyontheProcessMineralogyofaCompositeSulfide-oxideCopper-cobaltOre

Li Bo Liang Dongyun Zhang Lili Hong Qiuyang

(GuangzhouResearchInstituteofNonferrousMetals，Guangzhou510650，China)

The mineral composition of composite sulfide-oxide copper-cobalt ore and the occurrence state of copper and cobalt elements were investigated by the international advanced automatic quantitative mineral technology MLA combining with the traditional processing mineralogy.The magnetic analysis on the minerals is made，which provides the guide for the mineral processing.The research results indicated that ① The ore has a complex mineral composition，copper minerals are mainly chrysocolla，followed by chalcopyrite，chalcocite，malachite，as well as small amount or trace of tagilite，cuprite，bornite，brochantite，etc.，cobalt minerals are mainly copper and cobalt psilomelane；② Each mineral has complex symbiotic relationship with each other，and is widespread disseminated，which leads to lots of copper and small amounts of cobalt existing in gangue minerals of gold mica，pyrophyllite，chlorite，kaolinite and others；③ Major copper and cobalt minerals varies in size dissemination，chalcopyrite/chalcocite and copper cobalt psilomelane belong to the fine，micro-fine disseminated type;Chrysocolla/malachite belong to the crude-fine uneven disseminated type，and the tagilite belong to the coarse veins disseminated type；④ cobalt psilomelane，malachite，tagilite，limonite，most of chrysocolla and some gangue minerals own weak magnetic properties in different degree.Based on the findings above，it is recommended that the beneficiation adopts the following technical route with stage grinding and stage concentration: the copper-cobalt psilomelane，malachite，tagilite，chrysocolla，limonite and magnetic gangues are pre-enriched by high intensity magnetic separation.Then，copper and cobalt are extracted from high intensity magnetic concentrate by the hydrometallurgical mill，and some easy-floating minerals such as chalcopyrite，chalcocite，cuprite are concentrated from the high intensity magnetic tailings.

Composite sulfide-oxide copper-cobalt ore，Process mineralogy，Occurrence of copper and cobalt，Mineral magnetic property

2014-08-05

李 波(1982—)，男，工程師。

TD912

A

1001-1250(2014)-12-103-05