安徽某銅礦石工藝礦物學(xué)研究

白麗梅 李 萌 韓躍新 袁志濤 劉麗娜

(1.東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院，遼寧 沈陽110819;2.華北理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，河北 唐山063009)

銅作為一種具有戰(zhàn)略意義的有色金屬資源，在現(xiàn)代社會的生產(chǎn)生活中扮演著重要角色。自20 世紀(jì)50 年代以來，我國銅資源消費一直呈增長態(tài)勢［1-3］，而長期以來我國銅精礦的自給率不足20%，過度依賴進(jìn)口對我國經(jīng)濟(jì)的健康、穩(wěn)定發(fā)展構(gòu)成了重大威脅［4-5］。因此，科技工作者圍繞銅礦資源的高效開發(fā)利用開展了廣泛研究［6-7］。矽卡巖型銅礦的銅儲量約占我國銅礦總儲量的25%［8］，該類型礦石銅品位低，礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造復(fù)雜，屬于難選銅礦石［9-12］。為查明安徽某矽卡巖型銅礦石的基本礦物學(xué)性質(zhì)，對其進(jìn)行了工藝礦物學(xué)研究，以期為該礦石選礦工藝的確定提供礦物學(xué)依據(jù)。

1 礦石物質(zhì)組成

1.1 礦石化學(xué)多元素分析

根據(jù)礦石X 熒光光譜半定量分析結(jié)果，對礦石進(jìn)行化學(xué)多元素分析，結(jié)果見表1。

由表1 可知: 礦石中有價元素為銅、鐵、硫，其品位分別為0.94%、23.20%和14.38%，屬于含硫較高的銅礦石，礦石中還含有一定量的金和銀，選礦時應(yīng)考慮綜合回收。

表1 礦石化學(xué)多元素分析結(jié)果Table1 Chemical composition analysis results of the ore %

1.2 礦石銅物相分析

為了解銅元素的分布情況，對礦石進(jìn)行了銅化學(xué)物相分析，結(jié)果見表2。

表2 礦石銅物相分析結(jié)果Table 2 Copper phase analysis results of the ore %

由表2 可知:礦石中銅主要以金屬硫化物的形式賦存，可選性較好的原生硫化銅中銅和次生硫化銅中銅的占有率合計為85.52%，自由氧化銅中的銅和結(jié)合氧化銅中的銅分別占12.14%和2.34%，說明礦石中銅礦物比較容易回收。

1.3 礦石礦物組成

礦石的礦物組成見表3。

表3 礦石礦物組成Table 3 Mineral composition analysis of the ore %

由表3 可知:礦石礦物組成復(fù)雜，金屬礦物主要為磁黃鐵礦、黃鐵礦、磁鐵礦，其次為黃銅礦、墨銅礦;脈石礦物主要為石榴石、石英、輝石、橄欖石、長石、滑石、碳酸鹽等。礦石中的滑石可浮性較好，在硫化礦浮選時，易進(jìn)入泡沫產(chǎn)品中，降低精礦質(zhì)量;磁黃鐵礦和黃鐵礦含量較高，也將給礦石的分選帶來一定困難。

2 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

2.1 礦石結(jié)構(gòu)

礦石結(jié)構(gòu)主要為自形—半自形晶粒結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、他形晶粒結(jié)構(gòu)，可見填隙結(jié)構(gòu)、星點狀結(jié)構(gòu)、共結(jié)狀結(jié)構(gòu)、鑲邊結(jié)構(gòu)等。

(1) 自形—半自形晶粒結(jié)構(gòu)。礦石中黃銅礦、黃鐵礦、磁鐵礦等呈自形—半自形晶粒分布于脈石中，或者呈集結(jié)體團(tuán)塊狀嵌布在脈石礦物中。

(2) 交代結(jié)構(gòu)。礦石中磁鐵礦沿磁黃鐵礦、黃鐵礦等礦物的邊緣交代，形成交代結(jié)構(gòu)。

(3) 他形晶粒結(jié)構(gòu)。黃銅礦、黃鐵礦以及磁黃鐵礦呈他形晶粒狀散布于脈石礦物或充填于其他金屬礦物顆粒之間，輝石、長石等脈石礦物呈他形粒狀分布于硫化礦集合體內(nèi)部。

(4) 填隙結(jié)構(gòu)。礦石中黃銅礦、黃鐵礦以及磁黃鐵礦等硫化物集合體常形成致密或松散的帶狀似平行分布，其間隙中夾雜著脈石或磁鐵礦團(tuán)塊; 部分硫化物沿脈石礦物間隙充填，形成填隙結(jié)構(gòu)。

(5) 星點狀結(jié)構(gòu)。部分微細(xì)粒級黃銅礦以單礦物呈星點狀分布于磁鐵礦和磁黃鐵礦基體中。

2.2 礦石構(gòu)造

礦石的構(gòu)造主要有塊狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、條紋( 條帶) 狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造。

(1) 塊狀構(gòu)造。礦石中部分區(qū)域黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦及磁鐵礦等含量可達(dá)80%以上，分布均勻且緊密堆積連生，形成致密塊狀構(gòu)造。

(2) 浸染狀構(gòu)造。黃銅礦呈浸染狀或細(xì)脈狀侵入磁黃鐵礦或磁鐵礦中，黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦等金屬礦物以細(xì)脈浸染狀分布于脈石礦物中。

鋼鐵工序利用鋼渣在我國得到廣泛應(yīng)用，但是由于鋼渣中的P元素含量較高，在燒結(jié)或高爐等工序中利用不能過量，以磷為例，近年來高磷鐵礦的使用必然造成鐵水脫磷后鋼渣磷含量上升，如果將鋼渣大比例和持續(xù)循環(huán)利用，將容易造成磷循環(huán)富集，加大后期煉鋼生產(chǎn)負(fù)擔(dān)。

(3) 條紋( 條帶) 狀構(gòu)造。黃銅礦、黃鐵礦呈條帶狀定向排列，或與石英、方解石相間呈條帶狀分布;磁黃鐵礦與脈石礦物以條紋狀相間分布。

(4) 角礫狀構(gòu)造。黃銅礦、黃鐵礦被晚期礦物膠結(jié)形成礦石角礫，多形成于破碎帶中。

3 主要礦物的嵌布特征

3.1 黃銅礦

黃銅礦是礦石中重要的有價金屬硫化物，也是主要的富銅礦物。元素能譜分析結(jié)果表明銅在黃銅礦中的平均含量為33.01%。黃銅礦常呈他形粒狀浸染于脈石礦物間隙，部分與黃鐵礦、磁黃鐵礦、磁鐵礦等緊密堆積共生( 見圖1) ，形成致密塊狀構(gòu)造，偶見微細(xì)粒黃銅礦呈星點狀分布于磁鐵礦基體中( 見圖2) 。黃銅礦以中細(xì)粒嵌布為主，局部可見粗粒和微細(xì)粒極不均勻嵌布，最大的集合體粒度可達(dá)10 mm。

3.2 磁黃鐵礦

圖1 黃銅礦與黃鐵礦、磁黃鐵礦、磁鐵礦等緊密共生Fig.1 Chalcopyrite closely symbiosis with pyrite，pyrrhotite，and magnetite

圖2 黃銅礦呈星點狀分布于磁鐵礦基體中Fig.2 Chalcopyrite disseminated in magnetite substrate in form of stars or dots

磁黃鐵礦是礦石中的重要金屬硫化物，也是主要的富硫礦物。元素能譜分析結(jié)果表明硫在磁黃鐵礦中平均含量為40.35%。磁黃鐵礦多為塊狀構(gòu)造，主要呈不規(guī)則的他形結(jié)晶粒狀分布于脈石和硫化物集合體中( 見圖1) ，部分磁黃鐵礦內(nèi)部包裹黃銅礦、黃鐵礦、磁鐵礦，并與石榴石等脈石礦物連生( 見圖3) ，磁黃鐵礦交代黃鐵礦，也被后期黃銅礦交代( 見圖4) 。磁黃鐵礦顆粒粒徑大小不一，主要為0.05 ～0.5 mm，部分可達(dá)1 mm。

圖3 磁黃鐵礦內(nèi)部包裹有黃銅礦、黃鐵礦、磁鐵礦Fig.3 Chalcopyrite，pyrite and magnetite are wrapped in pyrrhotite

3.3 黃鐵礦

黃鐵礦也是礦石中主要的富硫礦物。元素能譜分析結(jié)果表明硫在黃鐵礦中平均含量為55.69%。黃鐵礦嵌布粒度較粗，多呈不規(guī)則的自形—半自形、他形結(jié)晶粒狀沿巖石裂隙充填( 見圖5) ，少量細(xì)粒嵌布的黃鐵礦與磁黃鐵礦交代共生( 見圖4) 。

圖4 硫化礦物集合體的發(fā)育及交代Fig.4 Development and metasomatism of aggregate between sulphide ores

圖5 黃鐵礦的賦存狀態(tài)Fig.5 Occurrence status of pyrite

3.4 磁鐵礦

磁鐵礦是礦石中主要的含鐵礦物。磁鐵礦多呈不規(guī)則塊狀或短條帶狀集合體形式嵌布，集合體內(nèi)部裂隙由黃銅礦和石英等脈石礦物充填( 見圖6) ;部分磁鐵礦沿磁黃鐵礦邊緣交代共生，形成鑲邊結(jié)構(gòu)，這兩種礦物的嵌布粒度均較細(xì)，采用磁選方法回收磁鐵礦時，強磁性的磁黃鐵礦易進(jìn)入磁性產(chǎn)品中，致使鐵精礦中硫含量超標(biāo)，降低鐵精礦的質(zhì)量; 偶見磁鐵礦分布于硫化物帶的間隙中或沿硫化物帶的延長方向伸展，硫化物混入鐵精礦中會降低鐵精礦品質(zhì)，因此磁鐵礦磁選前的脫硫浮選作業(yè)尤為重要。

圖6 磁鐵礦集合體發(fā)育Fig.6 Development of aggregate between magnetite

3.5 石 英

石英主要呈他形粒狀或不規(guī)則狀分布，粒徑在0.05 ～0.2 mm，個別可達(dá)0.2 mm。

3.6 輝 石

輝石主要以團(tuán)塊狀、脈狀、浸染狀分布，綠色、灰綠色，致密塊狀結(jié)構(gòu)。鏡下觀察，輝石主要呈粒狀、短柱狀及長粒狀分布于石榴石中，或呈脈狀充填于石榴石的間隙中。

4 主要金屬礦物工藝粒度分析

對礦石中主要金屬礦物進(jìn)行工藝粒度統(tǒng)計，結(jié)果見表4。

表4 礦石主要金屬礦物粒度分析結(jié)果Table 4 Particles distribution results of main metallic minerals %

由表4 可知: 黃銅礦嵌布粒度大小不一，+75 μm 占8.19%，－13.5 μm 占25.17%，磨礦后黃銅礦易與磁黃鐵礦連生，部分與磁鐵礦和黃鐵礦共生，宜采用階段磨選工藝回收; 磁黃鐵礦嵌布粒度較細(xì)，75.87%的磁黃鐵礦粒度在53 μm 以下，15.36%的磁黃鐵礦分布在9.6 μm 以下，磁黃鐵礦磨礦后易與黃鐵礦、磁鐵礦以及輝石等脈石礦物連生;黃鐵礦嵌布粒度較粗，60.43%的黃鐵礦粒度小于53 μm，9.45%的黃鐵礦分布在－9.6 μm，細(xì)粒嵌布的黃鐵礦主要與磁黃鐵礦共生;磁鐵礦結(jié)晶粒度相對較小，粒度分布與磁黃鐵礦近似，75.44%在0.053 μm 以下。

5 結(jié) 論

(1) 安徽某銅礦石銅品位為0.94%，銅主要以硫化礦形式存在，分布率為85.52%。礦石中主要目的礦物為黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦和磁鐵礦，伴生金、銀可綜合回收。脈石礦物主要為石榴石、石英、輝石、滑石。

(2) 礦石結(jié)構(gòu)主要有自形—半自形晶粒結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、他形晶粒結(jié)構(gòu)，可見填隙結(jié)構(gòu)、星點狀結(jié)構(gòu);礦石構(gòu)造主要有塊狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、條紋( 條帶)狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造。

(3) 黃銅礦常呈他形粒狀浸染于脈石礦物間隙，部分與黃鐵礦、磁黃鐵礦、磁鐵礦等緊密堆積共生;礦石中的滑石可浮性較好，在硫化礦浮選時，易進(jìn)入泡沫產(chǎn)品中，降低精礦質(zhì)量;黃銅礦嵌布粒度大小不一，+75 μm 占8.19%，－13.5 μm 占25.17%，宜采用階段磨選工藝回收。

(4) 黃鐵礦嵌布粒度較粗，多呈不規(guī)則的自形—半自形、他形結(jié)晶粒狀沿巖石裂隙充填; 黃鐵礦嵌布粒度較粗，60.43%的黃鐵礦粒度小于53 μm，9.45%的黃鐵礦分布在－9.6 μm。磁鐵礦多呈不規(guī)則塊狀或短條帶狀集合體形式嵌布，部分沿磁黃鐵礦等礦物邊緣交代共生;磁鐵礦結(jié)晶粒度相對較小，75.44%在0.053 μm 以下。

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