江西某銅礦石工藝礦物學(xué)分析

楊 飛 劉 勇 劉 猛 陳 果

(1.廣東省礦產(chǎn)應(yīng)用研究所;2.國(guó)土資源部放射性與稀有稀散礦產(chǎn)綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)

銅是經(jīng)濟(jì)建設(shè)中重要的有色金屬，應(yīng)用十分廣泛。江西某銅礦石銅賦存狀態(tài)比較復(fù)雜，主要銅礦物為黃銅礦、銅藍(lán)、輝銅礦和黑銅礦，相互嵌布關(guān)系復(fù)雜。為有效回收利用礦石中的銅，對(duì)該礦石進(jìn)行工藝礦物學(xué)分析。

1 礦石性質(zhì)

1.1 物質(zhì)組成

礦石化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1，銅物相分析結(jié)果見表2。

表1 礦石化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

注：Ag的含量單位為g/t。

表2 礦石銅物相的分析結(jié)果 %

從表1、表2可以看出，礦石銅品位0.57%、硫品位14.05%，銅、硫是要回收的主要元素；銅主要以硫化銅的形式存在，占總銅的86.32%。

1.2 礦物組成

經(jīng)MLA礦物自動(dòng)定量檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)定礦石礦物組成及含量，結(jié)果見表3。

表3 礦石礦物定量檢測(cè)結(jié)果 %

表3表明，礦石主要銅礦物中硫化銅礦物有黃銅礦、銅藍(lán)，輝銅礦少量，氧化銅礦物有黑銅礦，其他金屬硫化礦主要為黃鐵礦，金屬礦物有少量的閃鋅礦、白鎢礦、方鉛礦、磁黃鐵礦及微量的輝鉍礦、碲鉍礦、鉍華、白鉛礦、斜方輝鉛鉍礦等；脈石礦物主要為石英、螢石、鈣鐵鋁榴石、透輝石、透閃石、磷灰石、絹云母、長(zhǎng)石等。

2 主要銅礦物嵌布特征

2.1 黃銅礦

黃銅礦(CuFeS2)是礦石中最主要的銅礦物，掃描電鏡能譜分析結(jié)果顯示其中Cu占34.54%，鐵占30.40%，硫占35.06%。黃銅礦嵌布關(guān)系比較復(fù)雜，與脈石、黃鐵礦、閃鋅礦均密切連生。黃銅礦主要嵌布形式：①呈不規(guī)則粒狀嵌布于長(zhǎng)石、石英、磷灰石、絹云母等脈石中(圖1、圖2、圖3)；②呈不規(guī)則狀浸染分布在黃鐵礦中(圖4)，該類黃銅礦很難解離；③與黃鐵礦連生(圖5)；④呈乳滴狀包含于閃鋅礦中(圖6)。

圖1 黃銅礦與絹云母連生

圖2 黃銅礦呈微細(xì)粒包含于石英中

圖3 黃銅礦半包含于磷灰石中

圖4 黃銅礦呈不規(guī)則狀浸染分布于黃鐵礦中

2.2 銅 藍(lán)

圖5 黃銅礦與黃鐵礦連生

圖6 黃銅礦呈乳滴狀包含于閃鋅礦中

銅藍(lán)(CuS)是次生硫化銅礦物，掃描電鏡能譜測(cè)定結(jié)果顯示銅藍(lán)化學(xué)成分為銅69.2%，硫30.8%。莫氏硬度低，僅1.5，極易過粉碎。銅藍(lán)呈凝膠狀集合體，嵌布形態(tài)較為復(fù)雜，常見嵌布形式：①分布在黃鐵礦、輝銅礦邊沿，形成反應(yīng)邊結(jié)構(gòu)(圖7、圖8)，并以前者多見；②局部見與黑銅礦交代(圖9)。

圖7 銅藍(lán)在黃鐵礦邊緣形成反應(yīng)邊

圖8 銅藍(lán)分布在黃銅礦邊沿，呈反應(yīng)邊結(jié)構(gòu)

2.3 輝銅礦

輝銅礦(Cu2S)在礦石中含量較少，掃描電鏡能譜測(cè)定結(jié)果顯示銅占73.97%，硫占26.04%。輝銅礦呈不規(guī)則粒狀嵌布于絹云母、石英、長(zhǎng)石等礦物間隙中(圖10)。

圖9 黑銅礦交代銅藍(lán)

圖10 輝銅礦充填于絹云母、長(zhǎng)石、石英間隙中

2.4 黑銅礦

黑銅礦(CuO)是較為少見的氧化銅礦物，呈金屬光澤，性脆，硬度 3.5～4.0，密度 5.8～6.4 g/cm3。掃描電鏡能譜測(cè)定結(jié)果顯示礦石中大部分黑銅礦含少量鐵，個(gè)別含鎂、硅，其中銅占69.91%，氧占20.39%，硫占8.03%，鐵占1.26%。僅局部見少量黑銅礦交代銅藍(lán)(圖11)。

圖11 黑銅礦交代銅藍(lán)，呈微粒狀分布在銅藍(lán)中

2.5 閃鋅礦

礦石中閃鋅礦為含鐵閃鋅礦，呈棕色、樹脂光澤，硬度中等，為3.5～4.0，密度3.9～4.1 g/cm3，鋅占64.90%，硫占32.94%，鐵占2.16%。閃鋅礦嵌布關(guān)系與黃銅礦類似，呈浸染狀分布于石英中(圖12)。

2.6 黃鐵礦

礦石中黃鐵礦含量較多，主要呈塊狀產(chǎn)出或呈不規(guī)則狀、細(xì)粒狀分布于脈石中，碎裂縫較發(fā)育，常見黃鐵礦包含黃銅礦等包裹體(圖13)。

圖12 閃鋅礦呈浸染狀分布于石英中

圖13 黃鐵礦包含黃銅礦的包裹體

2.7 鉍礦物

礦石中鉍礦物種類較多，如輝鉍礦、自然鉍、鉍華和赫碲鉍礦，嵌布粒度均較微細(xì)。一般輝鉍礦呈微細(xì)粒嵌布于長(zhǎng)石、石英等礦物中(圖14)，有時(shí)見鉍華交代自然鉍，兩者呈花斑狀連生(圖15)。

圖14 輝鉍礦呈浸染狀嵌布于長(zhǎng)石中

圖15 鉍華交代自然鉍，二者呈花斑狀連生

輝鉍礦(Bi2S3)呈錫白色帶鉛灰色，條痕灰黑或淺灰色，金屬光澤較強(qiáng)，不透明，具不平坦斷口，硬度2.0～2.5，密度6.4～6.8 g/cm3，主要類質(zhì)同象混入物為鉛、銅和鐵。

鉍華(α-Bi2O3)常含鐵、砷等雜質(zhì)，顏色淺黃-黃或淺綠-橄欖綠、黃綠，具半金屬光澤、暗淡光澤或土狀光澤，硬度4.5，密度9.41g/cm3。

3 嵌布粒度與分布狀況

礦石中主要銅礦物黃銅礦與銅藍(lán)嵌布粒度測(cè)定結(jié)果見表4，銅在各含銅礦物中的分布見表5。

表4 主要銅礦物嵌布粒度測(cè)定結(jié)果

表5 銅在各含銅礦物中的分布%

從表4、表5可以看出，黃銅礦屬細(xì)粒不均勻嵌布，粒度范圍0.01～0.16 mm；銅藍(lán)與黃銅礦分布粒度類似，但比黃銅礦略粗，0.02～0.16 mm粒級(jí)占85%以上。銅在各礦物中的分布較為分散，黃銅礦中的銅占總銅的73.68%，其次是銅藍(lán)中的銅，占總銅的21.05%；輝銅礦和黑銅礦中的銅少量。黃銅礦是要回收的重點(diǎn)礦物，只有實(shí)現(xiàn)黃銅礦的有效回收，才能保證較高的銅回收率。

4 結(jié) 論

(1)江西某銅礦石主要有價(jià)元素為銅和硫，品位分別為0.57%，14.05%，86.32%的銅以硫化銅的形式存在。金屬礦物主要為黃鐵礦、閃鋅礦、黃銅礦、褐鐵礦、磁鐵礦、銅藍(lán)等，其中黃銅礦、銅藍(lán)是主要銅礦物；脈石礦物主要為石英、螢石、鈣鐵鋁榴石、透輝石、透閃石、絹云母、長(zhǎng)石等。

(2)黃銅礦和銅藍(lán)是主要載銅礦物，其中黃銅礦嵌布關(guān)系比較復(fù)雜，多與與脈石、黃鐵礦、閃鋅礦密切連生，嵌布粒度較細(xì)較不均，多分布于0.01～0.16 mm；銅藍(lán)主要呈凝膠狀集合體形式存在，嵌布粒度比黃銅礦略粗，0.02～0.16 mm粒級(jí)占85%以上，均需通過細(xì)磨才能實(shí)現(xiàn)單體解離，從而進(jìn)行回收；輝銅礦則主要呈不規(guī)則粒狀嵌布于絹云母、石英、長(zhǎng)石等脈石礦物間隙中。該礦石工藝礦物學(xué)分析結(jié)果可為其選別利用提供基礎(chǔ)技術(shù)依據(jù)。