湖南某鎢錫多金屬礦工藝礦物學(xué)研究

洪秋陽，湯玉和，徐曉萍，梁冬云，張軍，王國生

湖南某鎢錫多金屬礦工藝礦物學(xué)研究

洪秋陽，湯玉和，徐曉萍，梁冬云，張軍，王國生

（廣東省資源綜合利用研究所，稀有金屬分離與綜合利用國家重點(diǎn)實(shí)驗室，廣東省礦產(chǎn)資源開發(fā)與綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗室，廣東廣州510650）

采用MLA礦物自動定量檢測系統(tǒng)結(jié)合傳統(tǒng)工藝礦物學(xué)研究方法，定量測定湖南某鎢錫多金屬礦原礦的礦物組成、有價礦物的嵌布粒度和解離度、有價元素在礦石中的賦存狀態(tài)等，為選礦回收礦石中的有價組分提供依據(jù)和指導(dǎo)。結(jié)果表明，該鎢錫多金屬礦中的有價元素為鎢、錫和鐵，分別主要以白鎢礦、錫石和磁鐵礦形式存在。白鎢礦和磁鐵礦嵌布粒度較粗，主要粒度范圍都是0.04～0.32 mm，解離性較好；錫石嵌布粒度微細(xì)，適宜重選0.04 mm以上的錫石僅占47%左右，在磨礦細(xì)度為-0.074 mm占93%以上時，錫石的解離度僅為80%左右。分別從白鎢礦、錫石、磁鐵礦中回收鎢、錫、鐵，其理論回收率分別為96%、29%和46%左右。

鎢錫多金屬礦；嵌布粒度；解離度；賦存狀態(tài)；工藝礦物學(xué)

礦石品位低，礦物組成繁雜，共伴生元素多，是中國大多數(shù)鎢礦床的重要特征［1-2］。常見鎢礦的共伴生元素有錫、鉬、鉍、銅、鉛、鋅、銻、鈹、鈷、金、銀、鈮、鉭、稀土、鋰、砷、硫、磷和非金屬礦產(chǎn)壓電水晶、熔煉水晶、螢石、長石等［3］。工藝礦物學(xué)是礦物工程學(xué)的先導(dǎo)和基礎(chǔ)，通過工藝礦物學(xué)參數(shù)檢測和礦物性狀關(guān)系分析來對礦石進(jìn)行剖析和研究，為詮釋選礦機(jī)理、制定選礦工藝方案和實(shí)現(xiàn)選礦過程優(yōu)化提供礦物學(xué)依據(jù)。文章對湖南某鎢錫多金屬礦進(jìn)行詳細(xì)的工藝礦物學(xué)研究［4］，測定了礦石的礦物組成、主要礦物的嵌布粒度和解離度、主要有價元素在礦石中的賦存狀態(tài)等工藝礦物學(xué)參數(shù)，為選礦制定合理方案且最大程度回收礦石中的各有價組分提供依據(jù)和指導(dǎo)，從而達(dá)到資源的最大化利用和環(huán)境友好。

表1　原礦礦物組成及含量%Tab.1　Mineralogical composition of rude ore

1　礦石礦物組成及多元素分析

試驗樣品為湖南省某鎢錫多金屬礦，屬于多次成礦活動疊加的鎢錫共生礦石。原礦多元素分析結(jié)果為（w/%）：WO30.23、Sn 0.16、TFe 22.09、Mo 0.005、Cu 0.009、Pb 0.006、Zn 0.021、S 1.21。表明礦石中主要有價金屬為鎢、錫、鐵，其他有價金屬含量較低，未達(dá)到綜合回收品位要求。

將-2 mm原礦樣品破碎至-0.2 mm后，分成四個粒級（包括+0.1 mm、-0.1 mm+0.04 mm、-0.04 mm+ 0.02 mm、-0.02 mm四個粒級）制樣，采用MLA礦物自動定量檢測系統(tǒng)［5-7］結(jié)合傳統(tǒng)工藝礦物學(xué)研究方法［8］，測定原礦的礦物組成及含量，結(jié)果如表1所示。結(jié)果表明：該礦石中鎢礦物為白鎢礦，未見有黑鎢礦；錫礦物有錫石，極微量的硅鈣錫礦，偶見黝錫礦；鐵礦物主要為磁鐵礦，少量褐鐵礦；金屬硫化礦物以黃鐵礦和磁黃鐵礦為主，其他金屬硫化礦物含量較少。脈石礦物主要為石榴石、透輝石-鈣鐵輝石，其次為角閃石、螢石、粒硅鎂石、綠泥石等。

2　有價礦物嵌布特征及單體解離度

2.1有價礦物的嵌布特征

2.1.1白鎢礦Ca［W O4］

礦石中白鎢礦結(jié)晶良好，晶形完整，與透閃石關(guān)系密切，主要有三種嵌布形式：（1）大多數(shù)白鎢礦呈自形晶粒狀多?；騿瘟Ｇ恫荚谕篙x石中（圖1），局部透輝石被綠泥石、方解石交代，白鎢礦嵌布在透輝石殘晶和綠泥石、方解石之間；（2）自形晶粒狀白鎢礦嵌布于透輝石與石榴石之間；（3）自形晶粒狀白鎢礦嵌布于透輝石和角閃石中，并見白鎢礦嵌布于陽起石中。采用掃描電鏡結(jié)合能譜隨機(jī)測定十顆白鎢礦的化學(xué)成分，平均化學(xué)成分為：WO380.28%、FeO 0.35%、CaO 19.38%。白鎢礦單礦物化學(xué)分析結(jié)果為：WO377.28%。由于白鎢礦中含多種礦物微細(xì)包裹體，因此白鎢礦單礦物含鎢量低于能譜微區(qū)分析結(jié)果。

圖1　白鎢礦嵌布反光顯微鏡圖像Fig.1　Reflective microscopy images for embedded scheelite

2.1.2錫石SnO2

錫石在礦石中分布極不均勻，嵌布關(guān)系較復(fù)雜，幾乎與所有礦物均有連生關(guān)系，主要有五種嵌布形式：（1）錫石呈自形-半自形晶嵌布在透輝石和石榴石中，此類錫石結(jié)晶較完整，粒度粗細(xì)極不均勻（圖2），有些錫石粒度極微細(xì)，呈微細(xì)包裹體包含于鈣鐵輝石、石榴石中（圖3）；（2）少量錫石呈不規(guī)則粒狀浸染分布在透閃石中；（3）少量錫石呈微細(xì)粒包裹于石英、螢石中；（4）局部可見錫石嵌布于磁黃鐵礦與透輝石之間，有時見錫石包含于磁黃鐵礦、黃鐵礦之中；（5）磁鐵礦中常見微細(xì)粒錫石包裹體。采用掃描電鏡結(jié)合能譜隨機(jī)測定七顆錫石的化學(xué)成分，平均化學(xué)成分為：Sn 77.18%、Fe 0.68%、Mg 0.08%、Si 0.69%、O 21.37%。錫石中普遍含鐵和硅，個別含鎂。錫石單礦物化學(xué)分析結(jié)果：Sn 77.02%。

圖2　錫石嵌布反光顯微鏡圖像Fig.2　Reflective microscopy images for embedded cassiterite

圖3　錫石包裹體掃描電鏡，BSE圖像Fig.3　SEM and BSE images for cassiterite inclusions

2.1.3磁鐵礦Fe3O4

礦石中磁鐵礦分布不均勻，有沿裂縫充填的塊狀磁鐵礦，也有呈自形-半自形粒狀嵌布在透輝石中的粒狀磁鐵礦（圖4）。采用掃描電鏡結(jié)合能譜隨機(jī)測定十七顆磁鐵礦的化學(xué)成分，平均化學(xué)成分為：Fe 71.07%、Mn 0.36%、Ca 0.12%、Si 0.17%、Al 0.29%、Mg 0.01%、O 27.99%。磁鐵礦中普遍含錳、鈣、硅、鋁等，個別含鎂。磁鐵礦單礦物化學(xué)分析：Fe 66.99%。

圖4　磁鐵礦嵌布反光顯微鏡圖像Fig.4　Reflective microscopy images for embedded magnetite

2.2有價礦物的嵌布粒度

將礦塊磨制成光片，顯微鏡下測定主要礦物的嵌布粒度，結(jié)果如表2。結(jié)果表明，白鎢礦嵌布粒度較粗，主要粒度在0.04～0.32 mm，屬于適宜重選、浮選的粒級范圍；錫石嵌布粒度微細(xì)，最粗的顆粒0.2mm左右，適宜重選0.04 mm以上的錫石僅占47%左右；磁鐵礦的嵌布粒度較粗，主要粒級在0.04～0.32 mm粒級范圍，不影響磁選法回收。

表2　主要有價礦物的嵌布粒度測定結(jié)果Tab.2　Measurement grain size results for the valuable minerals

2.3有價礦物的單體解離度

采用顯微鏡測定不同磨礦細(xì)度下的白鎢礦、錫石、磁鐵礦的解離度［8］，結(jié)果如圖5所示。結(jié)果表明，白鎢礦和磁鐵礦具有良好的解離性，在磨礦細(xì)度-0.074mm占83%左右時分別已達(dá)近93%和94%的解離度，而錫石與其共生礦物之間連生緊密，極不易解離，即使在磨礦細(xì)度-0.074 mm占93%以上時，錫石的解離度也只達(dá)到80%。

圖5　不同磨礦細(xì)度下有價礦物的解離度Fig.5　Liberation degree of valuable minerals at different gringding fineness

3　有價金屬在礦石中的賦存狀態(tài)

3.1鎢在礦石中的賦存狀態(tài)

根據(jù)礦物定量檢測結(jié)果和各礦物含鎢量，作出鎢在原礦各礦物中的平衡分配見表3，從表中可見，以白鎢礦形式存在的鎢占原礦總鎢量的96.02%，分散于磁鐵礦中鎢占原礦總鎢的0.40%，分散于磁性脈石（包括云母、透輝石-鈣鐵輝石、角閃石、陽起石、鈣鋁榴石、鈣鐵榴石、蛇紋石、綠泥石）中的鎢占原礦總鎢的3.50%，分散于非磁脈石（包括石英、長石、方解石、螢石和粒硅鎂石）中鎢占原礦總鎢的0.08%。鎢的理論回收率96%左右。

表3　鎢在各礦物中的平衡分配%Tab.3　WO3distribution in the crude ore

3.2錫在礦石中的賦存狀態(tài)

根據(jù)礦物定量檢測結(jié)果和各礦物含錫量，作出錫在原礦各礦物中的平衡分配見表4，從表中可見，以可解離錫石礦物形式存在的錫占原礦總錫量的29.55%，以微細(xì)錫石包裹體形式分散于磁鐵礦中的錫占原礦總錫的10.27%，以微細(xì)錫石包裹體形式分散于石榴石、透輝石等磁性脈石中的錫占原礦總錫的58.10%，分散于石英、螢石、方解石等非磁性脈石中的錫占原礦總錫的2.08%。錫的理論回收率僅有29%左右。

表4　錫在各礦物中的平衡分配%Tab.4　Sn distribution in the crude ore

3.3鐵在礦石中的賦存狀態(tài)

根據(jù)礦物定量檢測結(jié)果和各礦物含鐵量，作出鐵在原礦各礦物中的平衡分配見表5，從表中可見，以磁鐵礦礦物形式存在的鐵占原礦總鐵量的46.36%，以黃鐵礦、磁黃鐵礦等硫化物形式存在的鐵占原礦總鐵的3.49%，以褐鐵礦、硬錳礦等氧化礦物形式存在的鐵占原礦總鐵的2.53%，賦存于石榴石、透輝石等磁性脈石中的硅酸鐵占原礦總鐵的46.81%，分散于石英、螢石、方解石等非磁脈石中鐵占原礦總鐵的0.81%。從磁鐵礦中回收鐵，鐵的理論回收率為46%左右。

表5　鐵在各礦物中的平衡分配%Tab.5　Fe distribution in the crude ore

4　結(jié)果與討論

（1）該礦石中主要有價金屬為鎢、錫、鐵，其他有價金屬含量較低，未達(dá)到綜合回收品位要求。礦物檢測結(jié)果表明，礦石中鎢礦物為白鎢礦；錫礦物為錫石，極微量的硅鈣錫礦，偶見黝錫礦；鐵礦物主要為磁鐵礦，少量褐鐵礦。

（2）白鎢礦晶形完整，嵌布粒度較粗，主要粒度在0.04～0.32 mm，具良好的解離性，預(yù)計通過浮選可獲得較高回收率的白鎢精礦；磁鐵礦的嵌布粒度也較粗，主要粒級在0.04～0.32 mm粒級范圍，預(yù)計磁選可獲得高回收率的磁鐵礦。錫石嵌布粒度極微細(xì)，最粗的顆粒0.2 mm左右，適宜重選0.04 mm以上的錫石僅占47%左右，且錫石與其共生礦物之間緊密連生，極難解離。

（3）礦石中微細(xì)粒錫石包裹于磁鐵礦、透輝石和石榴石等礦物中，并有硅鈣錫礦呈微脈狀充填于角閃石、石榴石等礦物微裂縫中，兩方面的原因引起錫分散。

（4）該礦石含較多磁性、弱磁性礦物，且多為含鐵礦石，若有條件可通過磁選預(yù)先處理，回收含鐵礦物，可減少后續(xù)處理礦量，降低選礦成本。但是由于白鎢礦、錫石與石榴石等磁性礦物緊密連生，磁選預(yù)丟尾將帶來鎢和錫的損失。選礦小型實(shí)驗室試驗結(jié)果表明，預(yù)先采用磁選雖然可富集大部分含鐵礦物，但是由于磁選精礦產(chǎn)品夾帶鎢含量過大，不利于鎢的回收。故采用“先浮后磁”流程較為合理，并確定了“先浮選鎢，再磁選鐵，最后重選錫”的原則流程。最終獲得鎢精礦鎢品位為63.24%，鎢回收率為86.94%；鐵精礦總鐵品位為62.03%，對原礦總鐵回收率為41.67%，對原礦磁性鐵回收率為86.97%；錫精礦含錫45.64%，錫回收率為15.38%。

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Process Mineralogy of a Tungsten-tin Polymetallic Ore in Hunan Province

HONG Qiuyang，TANAG Yuhe，XU Xiaoping，LIANG Dongyun，ZHANG Jun，WANG Guosheng
（Guangdong Institute of Resources Comprehensive Utilization，State Key Laboratory of Rare Metals Separation and Comprehensive Utilization，The Key Laboratory for Mineral Resources R&D and Comprehensive Utilization of Guangdong，Guangzhou 510650，Guangdong，China）

This paper studies the mineral composition，grain size and liberation degree of valuable minerals，occurrence of valuable elements by applying Automatic quantitative detection system（MLA）and traditional process mineralogical methods.The results show that the valuable elements of the tungsten-tin polymetallic ore are WO3，Sn and Fe，which are in the forms of scheelite，cassiterite and magnetite respectively.The grain sizes of scheelite and magnetite are ranged 0.04～0.32 mm，which is easy to be liberated；and the cassiterite size is very fine with the grains larger than 0.04 mm only accounts for about 47%.They are suitable for grinding separation and the liberation degree of cassiterite is only about 80%.The theoretical recovery of the WO3，Sn and Fe from scheelite，cassiterite and magnetite is about 96%，28%and 46%respectively.

tungsten-tin polymetallic ore；grain size；liberation degree；elemental occurrence；process mineralogy

TD912

A

10.3969/j.issn.1009-0622.2016.05.006

2016-08-19

廣東省科技廳礦產(chǎn)資源綜合利用省部產(chǎn)學(xué)研創(chuàng)新聯(lián)盟示范建設(shè)項目（2014B090907009）；廣東省科學(xué)院稀有金屬分離與綜合利用國家重點(diǎn)實(shí)驗室創(chuàng)新能力建設(shè)項目（2016GDASPT-0204）

洪秋陽（1988-），女，福建泉州人，工程師，主要從事工藝礦物學(xué)研究工作。

徐曉萍（1965-），女，江西南昌人，教授級高級工程師，主要從事稀有金屬礦選礦工藝和選礦藥劑研究。