某高硫銅硫礦工藝礦物學(xué)研究

王 帥 王鵬程 黃廷婷 方傳智 顏祿康 尖 措

(1.西藏玉龍銅業(yè)股份有限公司，西藏 昌都854000；2.西部礦業(yè)集團(tuán)科技發(fā)展有限公司，西寧 810006；3.青海省有色礦產(chǎn)資源工程技術(shù)研究中心，西寧 810006；4.青海省高原礦物加工工程與綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西寧810006；5.煙臺(tái)市黃金冶煉責(zé)任有限公司，山東 煙臺(tái) 264000)

我國(guó)地域遼闊，銅礦類型相對(duì)比較齊全，其中最重要的有斑巖型、矽卡巖型、層狀型(包括變質(zhì)巖層狀型和含銅砂頁(yè)巖型)、火山沉積型(黃鐵礦型銅礦)和銅鎳硫化物型的銅儲(chǔ)量占全國(guó)銅礦總儲(chǔ)量的90%以上[1-2]。從礦石類型看，我國(guó)的銅礦以硫化礦為主，已探明儲(chǔ)量中，硫化礦約87%，氧化礦約10%，混合礦只有3%。高硫銅硫礦是常見(jiàn)銅礦石之一，該類礦石含硫較高，銅礦物和硫礦物嵌布粒度不一，銅硫分離困難，對(duì)銅礦物的高效回收帶來(lái)不利影響[3]。對(duì)該類礦石進(jìn)行工藝礦物學(xué)研究，有助于更好地了解該類礦石的性質(zhì)，查明有用礦物的組成、目的礦物的嵌布特征及嵌布粒度，查找影響有用礦物回收的工藝礦物學(xué)因素，為制定合理的工藝流程及藥劑制度提供依據(jù)[4-8]。

1 礦石主要成分及物相

1.1 化學(xué)成分

試樣多元素分析結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可知，原礦銅品位為2.85%、硫品位為24.32%，二者含量均比較高，是礦石中主要的可回收元素。金含量為0.48 g/t，具有很高的回收價(jià)值，可綜合回收。脈石礦物主要為SiO2、Al2O3、CaO、MgO等組成的礦物。該礦石屬于典型的高銅高硫礦石。

1.2 試樣銅物相分析

銅物相分析結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可知，原礦中氧化銅分布率為25.99%，此外還有一定的結(jié)合銅，分布率為10.32%，氧化銅和結(jié)合銅的含量較高，二者之和超過(guò)35%，對(duì)銅礦物的回收帶來(lái)嚴(yán)重影響。

1.3 試樣的礦物組成

為進(jìn)一步測(cè)定試樣中礦物的含量，對(duì)該礦石的礦物組成進(jìn)行了定性、定量分析，分析結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知，試樣中銅礦物賦存形式復(fù)雜，但主要為黃銅礦、藍(lán)輝銅礦、褐鐵礦和磁鐵礦，硫鐵礦物主要為黃鐵礦，非金屬礦物主要為高嶺石、石英、絹云母。

表1 試樣多元素分析結(jié)果Table 1 Multi-elements analysis results of raw ores /%

表2 銅物相分析結(jié)果Table 2 Phase analysis results of copper /%

表3 礦物相對(duì)含量Table 3 Relative contents of minerals /%

2 主要礦物嵌布特征

2.1 黃銅礦

黃銅礦的嵌布特征如圖1所示。從圖1可以看出，黃銅礦呈他形不規(guī)則，局部呈浸染狀、星點(diǎn)狀分布，單獨(dú)產(chǎn)出在脈石中。較少數(shù)交代磁鐵礦或分布于磁鐵礦粒間。部分黃鐵礦包裹微細(xì)粒渾圓狀黃銅礦。黃銅礦被藍(lán)輝銅礦、銅藍(lán)交代殘留假象。黃銅礦沿黃鐵礦裂紋粒間充填交代。

2.2 藍(lán)輝銅礦

藍(lán)輝銅礦呈不規(guī)則狀包含黃銅礦，呈鑲邊或交代假象，其表面有一些粉末狀孔雀石分布，常與銅藍(lán)伴生交代黃銅礦、黃鐵礦(見(jiàn)圖2)。

2.3 黃鐵礦

黃鐵礦的嵌布特征如圖3所示?？梢钥闯觯S鐵礦主要呈浸染狀、塊狀、條帶分布。黃鐵礦包裹黃銅礦、磁鐵礦、脈石，呈篩孔狀。部分黃鐵礦裂紋中充填藍(lán)輝銅礦呈網(wǎng)狀，部分黃鐵礦表面氧化成褐鐵礦后，被孔雀石粉末及銅藍(lán)浸染。

圖1 黃銅礦嵌布特征Fig.1 Chalcopyrite embedded state

圖2 銅藍(lán)嵌布特征Fig.2 Digenite embedded state

圖3 黃鐵礦嵌布特征Fig.3 Pyrite embedded state

3 主要礦物嵌布粒度

礦石中主要目的礦物的粒度組成及其分布特點(diǎn)對(duì)確定磨礦細(xì)度和制定合理的選礦工藝流程有著直接影響。為此，考察了礦石中主要金屬礦物的嵌布粒度，對(duì)銅礦物的嵌布粒度進(jìn)行了定量分析。取原礦2～0 mm粒級(jí)的綜合樣，經(jīng)過(guò)分級(jí)過(guò)篩后，分別磨制成砂光片，在顯微鏡下測(cè)定礦物的粒級(jí)分布，結(jié)果列于表4。

表4 主要礦物嵌布粒度Table 4 Disseminated extent of major minerals /%

由表4可知，黃銅礦和黃鐵礦的嵌布粒度差異較大。銅礦物嵌布粒度較細(xì)，以細(xì)粒為主，屬細(xì)粒嵌布，且有少數(shù)呈粉末狀微粒。+0.32 mm范圍內(nèi)，銅礦物基本沒(méi)有解離，+0.04 mm范圍內(nèi)銅礦物含量?jī)H為74.25%。黃鐵礦嵌布粒度較粗，以中粒為主，細(xì)粒較少，屬粗中粒嵌布。+0.16 mm范圍內(nèi)，黃鐵礦的含量達(dá)90.02%，+0.04 mm范圍內(nèi)黃鐵礦含量達(dá)99.43%。黃銅礦和黃鐵礦的嵌布粒度不一，在浮選時(shí)應(yīng)該選擇合適的細(xì)度，保證有用礦物的單體解離。

4 主要礦物的單體解離度測(cè)定

保證黃銅礦的有效解離是提高銅回收率的關(guān)鍵。為進(jìn)一步查明礦石中主金屬礦物的單體解離情況，對(duì)礦石中銅礦物的單體解離度進(jìn)行了詳細(xì)研究。取2～0 mm粒級(jí)的綜合樣，經(jīng)篩分后，磨制成砂光片，在顯微鏡下測(cè)定分析黃銅礦的單體解離度，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表5，黃鐵礦的單體解離度測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表6。

由表5可知，黃銅礦單體解離度相對(duì)較差，粒級(jí)為+0.15 mm時(shí)才開(kāi)始有單體產(chǎn)出，在+0.074 mm時(shí)僅74.42%，但在+0.045 mm粒級(jí)又有良好的解離，單體可達(dá)97.56%，這是由于其嵌布粒度均在細(xì)粒級(jí)。

表5 銅礦物單體解離度Table 5 Dissociation degree of copper monomer /%

表6 黃鐵礦單體解離度Table 6 Dissociation degree of pyrite monomer /%

由表6可知，黃鐵礦單體解離較好，+0.15 mm單體含量就可達(dá)到82.5%，全樣單體含量77.67%，這與其嵌布特征和嵌布粒度較為符合，但同時(shí)也存在一些氧化的黃鐵礦其表面普遍有粉末狀的孔雀石、銅藍(lán)、水膽礬浸染。如何強(qiáng)化微細(xì)粒級(jí)黃銅礦和氧化銅礦的回收是提高銅回收率的關(guān)鍵。

5 影響銅礦物回收的工藝礦物學(xué)因素

1)原礦中銅品位雖高，但氧化銅分布率為25.99%，此外還有一定的結(jié)合銅，分布率為10.32%。氧化銅和結(jié)合銅的含量較高，二者之和超過(guò)35%，對(duì)銅礦物的回收帶來(lái)嚴(yán)重影響。

2)礦石構(gòu)造比較復(fù)雜，主要為條帶狀、浸染狀、塊狀、粉末狀等。礦石結(jié)構(gòu)主要為篩狀、自形晶、他形晶、隱晶狀、交代、填隙、鑲邊、壓碎等結(jié)構(gòu)。給銅礦物的回收帶來(lái)不利影響。

3)黃銅礦和黃鐵礦的嵌布粒度差異較大。銅礦物嵌布粒度較細(xì)，以細(xì)粒為主，屬細(xì)粒嵌布，且有少數(shù)呈粉末狀微粒。+0.32 mm范圍內(nèi)，銅礦物基本沒(méi)有解離，+0.04 mm范圍內(nèi)銅礦物含量?jī)H為74.25%。黃鐵礦嵌布粒度較粗，以中粒為主，細(xì)粒較少，屬粗中粒嵌布。+0.16 mm范圍內(nèi)，黃鐵礦的含量達(dá)90.02%，+0.04 mm范圍內(nèi)黃鐵礦含量達(dá)99.43%。在確定選別工藝時(shí)，應(yīng)該選擇合適的磨礦細(xì)度。

4)銅礦物單體解離度相對(duì)較差，粒級(jí)為+0.15 mm時(shí)才開(kāi)始有單體產(chǎn)出，在+0.074 mm時(shí)僅74.42%，但在+0.045 mm粒級(jí)又有良好的解離，單體可達(dá)97.56%，這是由于其嵌布粒度均在細(xì)粒級(jí)。黃鐵礦單體解離較好，+0.15 mm粒級(jí)單體含量就可達(dá)到82.5%，全樣單體77.67%，這與其嵌布特征和嵌布粒度較為符合，但同時(shí)也存在一些氧化的黃鐵礦其表面普遍有粉末狀的孔雀石、銅藍(lán)、水膽礬浸染。

6 結(jié)論

1)原礦銅品位為2.85%、硫品位為24.32%，含量均比較高，是礦石中主要回收的元素。原礦金含量為0.48 g/t，具有很高的回收價(jià)值，可綜合回收。脈石礦物主要為SiO2、Al2O3、CaO、MgO等礦物，礦石屬于典型的高銅高硫礦石。

2)原礦中銅的氧化率較高，氧化銅占有率較高。因此，在選擇工藝流程時(shí)應(yīng)該考慮氧化銅礦物的回收，實(shí)現(xiàn)資源的最大化回收。

3)銅礦物嵌布粒度較細(xì)，以細(xì)粒為主，屬細(xì)粒嵌布，且有少數(shù)呈粉末狀微粒。黃鐵礦嵌布粒度較粗，以中粒為主，細(xì)粒較少，屬粗中粒嵌布。黃銅礦和黃鐵礦的嵌布粒度差異較大。因此，選擇合適的磨礦細(xì)度至關(guān)重要。