西藏墨竹工卡縣幫浦礦區(qū)東段氧化礦的試驗(yàn)研究及生產(chǎn)實(shí)踐

丁大森, 王德發(fā), 鄧檢華

(西藏金和礦業(yè)有限公司，西藏自治區(qū)拉薩市 850000)

西藏墨竹工卡縣幫浦礦區(qū)東段礦區(qū)內(nèi)的氧化礦主要出露在侵蝕基準(zhǔn)面之上,由于受構(gòu)造的控制，氧化程度在各地段存在較大的差異，礦體組成變化較大。礦體中存在有塊狀礦石與土狀礦石、膠狀礦石，前者屬原積式鉛鋅礦；后二者有不同形式、不同程度的遷移，屬遷積式鉛鋅礦。氧化程度不但與本區(qū)海拔高度、地形切割深淺、氣候寒冷程度、雪雨量、礦石的氧化性能有關(guān)，并與構(gòu)造關(guān)系密切。氧化主要沿破碎帶、裂隙、礦物顆粒裂縫、解理、礦體與圍巖接觸帶等軟弱部位進(jìn)行，漸次推進(jìn)，殘留其核心?？傮w上是原生礦分布于裂隙不發(fā)育的礦石中心部位，呈不規(guī)則的團(tuán)塊等殘留體出現(xiàn)，氧化礦礦物圍繞原生礦周圍分布；氧化程度也以原生礦為中心，向外依次加深，造成礦體邊緣及地表氧化程度相對(duì)增加。氧化礦石中雖保留有原生結(jié)構(gòu)構(gòu)造痕跡，但礦石變得疏松多孔，各類膠狀構(gòu)造十分發(fā)育；物質(zhì)組分上以鐵、錳、銅的次生礦物占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)為特征，原生礦中的硫化物遭到破壞，其中的低價(jià)鐵轉(zhuǎn)化為高價(jià)鐵的氧化物和含水氧化物而得到富集，少量的銅、鉛、鋅等硫化物與上述碳酸鹽分解所產(chǎn)生的CO2相結(jié)合轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的堿式碳酸銅或呈吸附狀態(tài)存在于褐鐵礦、黃鉀鐵礬中。

1 礦石性質(zhì)

氧化礦、硫化礦原礦均取自于西藏墨竹工卡縣幫浦礦區(qū)東段礦區(qū)，性質(zhì)有著相似之處，分別原礦經(jīng)三段一閉路破碎至3 mm以下，均勻混樣后，縮分出每個(gè)所需的樣品供試驗(yàn)研究用。

1.1 氧化原礦的礦物組成

原礦物質(zhì)組分比較復(fù)雜，鉛鋅礦石中金屬礦石礦物含量約占30%，主要由方鉛礦、白鉛礦、鉛礬、鉛鐵礬、閃鋅礦、菱鋅鐵礦、菱鋅礦、硅鋅礦、異極礦、鋅鐵尖晶石、黃鐵礦、銀金礦、自然銀、自然金、褐鐵礦、黃鉀鐵礬、銅藍(lán)、孔雀石等組成。脈石礦物含量約占70%，脈石成分以石英、鋁土礦、黏土為主，少量絹云母、綠泥石及少量碳質(zhì)等。

1.2 硫化礦原的礦物組成

礦石物質(zhì)組分比較復(fù)雜，鉛鋅礦石中礦石礦物含量約占20%，主要由方鉛礦、閃鋅礦(鐵閃鋅礦)、黝銅礦、黃銅礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦、自然銀等組成[1-2]，黃銅礦含量較少。脈石礦物含量約占80%，脈石礦物成分以石英為主，少量的絹云母、菱鋅礦等，容礦巖石有炭質(zhì)板巖等，炭質(zhì)含量較多。

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果

表2 原礦鉛、鋅、銀、金物相分析結(jié)果

1.3 硫化氧化原礦樣中主要金屬礦物的工藝礦物學(xué)特征

銅礦物：樣品中銅礦物包括黃銅礦(CuFeS2)和黝銅礦(4Cu2S·Sb2S3)。其中黃銅礦約占銅礦物總量的70%，主要呈不規(guī)則團(tuán)塊狀或細(xì)脈狀出現(xiàn)在部分黃鐵礦、磁黃鐵礦含量較高的礦塊中，除分布在脈石中以外，常沿黃鐵礦邊緣或粒間充填交代，少數(shù)呈微細(xì)的粒狀包裹在閃鋅礦或黃鐵礦內(nèi)部，與鉛礦物的關(guān)系并不十分密切，粒度變化較大，細(xì)小者小于0.04 mm，一般處于0.05～1.5 mm之間。黝銅礦出現(xiàn)的頻率低于黃銅礦，約占銅礦物總量30%，大多為不規(guī)則團(tuán)塊狀，交代黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦和磁黃鐵礦等其他金屬礦物，偶見其與黃銅礦直接鑲嵌構(gòu)成連晶，粒度不甚均勻，個(gè)別粗者可達(dá)1.5 mm左右，細(xì)小者小于0.04 mm[2]。

鉛礦物：鉛礦物包括方鉛礦(PbS)，集合體多為不規(guī)則狀，常沿脈石粒間充填交代構(gòu)成似網(wǎng)格狀鑲嵌類型，部分與之交生，亦常沿孔洞或裂隙充填交代閃鋅礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦以致形成較為復(fù)雜的鑲嵌關(guān)系，粒度不甚均勻，一般變化于0.03～0.8 mm之間。微細(xì)的粒狀富含在黃鐵礦(及黃銅礦)的礦塊中出現(xiàn)的頻率相對(duì)較低，常呈不規(guī)則團(tuán)塊狀、細(xì)脈狀沿閃鋅礦的邊緣交代，可與方鉛礦鑲嵌，特別是常呈微細(xì)的針狀、粒狀或不規(guī)則狀以浸染狀的形式交代閃鋅礦而構(gòu)成極為復(fù)雜的交生關(guān)系，局部已蝕變?yōu)殂U礬。亦常呈不規(guī)則狀集合體沿閃鋅礦、磁黃鐵礦及黃鐵礦的邊緣、裂隙及粒間充填交代。方鉛礦(PbS)硬度2.5,相對(duì)密度7.4～7.6 g/cm3。含量2%～14%，平均含量3.4%。樣品中鉛礦物是本原礦資源主要的回收對(duì)象礦物之一。

白鉛礦(PbCO3)：晶體屬三方晶系的碳酸鹽礦物。晶體呈板柱狀，常形成假六方對(duì)稱的三連晶；集合體呈致密塊狀、鐘乳狀、皮殼狀或土狀。白色、灰色或微帶各種淺色，玻璃至金剛光澤，斷口呈油脂光澤，解理中等，摩斯硬度3～3.5，性脆，相對(duì)密度6.4～6.6 g/cm3，在陰極射線下發(fā)淺藍(lán)綠色熒光，遇鹽酸起泡。白鉛礦是方鉛礦氧化成鉛礬(PbSO4)后,再由鉛礬受含碳酸水溶液作用而形成的次生產(chǎn)物，大量聚集則可作鉛礦石開采。

閃鋅礦(ZnS)：閃鋅礦為礦石中鋅的主要賦存礦物。形態(tài)呈極不規(guī)則的粒狀或團(tuán)塊狀，常交代黃鐵礦、磁黃鐵礦等早期形成的金屬硫化物，但本身又可被黃銅礦、方鉛礦等交代，粒度變化極大，個(gè)別粗者甚至可達(dá)5.0 mm左右，細(xì)小者小于0.05 mm，一般0.1～1.5 mm不等。需要說(shuō)明的是，在富含黃鐵礦、磁黃鐵礦的塊礦中，閃鋅礦內(nèi)部常見由固熔體分離作用形成的乳滴狀黃銅礦微粒零星分布，內(nèi)部包含的雜質(zhì)礦物主要是少量的微細(xì)粒黃銅礦、方鉛礦和脈石；而在毒砂較為富集的礦塊中，不僅極少見乳滴狀黃銅礦微粒分布，而且包含的雜質(zhì)礦物除方鉛礦和脈石以外，同時(shí)還包括和毒砂，局部閃鋅礦與毒砂可構(gòu)成較為復(fù)雜的鑲嵌關(guān)系。閃鋅礦為中低溫?zé)嵋浩诋a(chǎn)物，與菱鐵礦一起呈脈狀充填在礦石裂隙中，其間夾雜結(jié)晶程度較高的石英等。閃鋅礦與黃鐵礦及磁黃鐵礦間以毗鄰連生為主，有些包裹連生，但是兩者物性差別較大，應(yīng)該能解離。閃鋅礦與菱鋅礦間交代現(xiàn)象不普遍，以毗鄰連生為主，較易單體解離。

黃鐵礦(FeS2及磁黃鐵礦(Fe1-xS)：黃鐵礦、磁黃鐵礦為選礦富集銅礦物、鉛礦物和閃鋅礦過(guò)程中需要脫除的重點(diǎn)對(duì)象礦物。大部分礦塊中均可見及。根據(jù)晶體形態(tài)和粒度大小可將礦石中黃鐵礦、磁黃鐵礦分為兩種類型：一是為形態(tài)較為規(guī)則的自形、半自形等軸粒狀，部分為不規(guī)則狀，主要見于富含黃鐵礦、磁黃鐵礦的礦塊中，常呈浸染狀嵌布在脈石中，部分聚合成團(tuán)塊狀集合體，可被黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦、和毒砂交代，晶體粒度細(xì)小者小于0.04 mm，一般0.1～1.5 mm，團(tuán)塊狀集合體粒度則常達(dá)數(shù)毫米[2]；二是呈微細(xì)的粒狀與毒砂緊密鑲嵌，而且常被交代，粒度除少數(shù)不規(guī)則狀集合體可至0.6 mm以外，大多在0.05 mm以下。黃鐵礦、磁黃鐵礦是樣品含量最多的礦物，分布不均勻，粒徑較細(xì)，多呈微細(xì)浸染狀、細(xì)脈狀分散在脈石中，或者充填在脈石粒間，少量呈薇莓球體。黃鐵礦的這種形態(tài)多數(shù)地質(zhì)同行認(rèn)為是層控礦床證據(jù)之一。

銀的賦存狀態(tài)：樣品中銀主要以自然銀礦物存在或賦存于鉛礦物中，部分則存在于方鉛礦、銅礦物與銀黝銅礦中，方鉛礦含銀較高的礦物，說(shuō)明礦石中銀的存在形式與鉛礦物、銅礦物的關(guān)系密切。

2 選礦試驗(yàn)研究

依據(jù)工藝礦物學(xué)研究成果，綜合小型試驗(yàn)研究結(jié)果[3-6]，相同磨礦細(xì)度條件下，提高有價(jià)金屬的浮選回收率，是提高該原礦選礦經(jīng)濟(jì)效益的重點(diǎn)所在，現(xiàn)將具有代表性的條件試驗(yàn)總結(jié)如下。

2.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

眾所周知，磨礦細(xì)度條件是決定浮選效果好壞的主要因素之一，是有用礦物充分解離的前提[1]，否則無(wú)法進(jìn)行有效分選，且嚴(yán)重影響精礦主品位的有效提高。但磨礦細(xì)度過(guò)細(xì)，導(dǎo)致有用礦物“過(guò)磨”[2]，超出易選粒度區(qū)間，目的礦物有效上浮的難度增大，回收效果變差，嚴(yán)重影響選礦回收率的有效提高，該原礦中方鉛礦具有易過(guò)粉碎特點(diǎn)，因此掌握好原礦入選的細(xì)度條件非常關(guān)鍵。具體試驗(yàn)流程見圖1，細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果列于表3。從表3試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比可知：磨礦細(xì)度為88.00%左右的-0.074 mm時(shí)，試驗(yàn)樣中有價(jià)元素在尾礦中損失較低。應(yīng)用原礦工藝礦物學(xué)及化學(xué)分析成果可知，如果氧化礦中鉛、鋅礦物嵌布粒度較細(xì)，對(duì)選礦強(qiáng)化回收效果產(chǎn)生較大干擾，從后續(xù)大量試驗(yàn)驗(yàn)證表明，細(xì)磨對(duì)提高鉛、鋅精礦產(chǎn)品主品位提高有一定幫助，因此試驗(yàn)選定磨礦細(xì)度為88.55%-0.074 mm為宜。

圖1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)流程及給藥條件

表3 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

2.2 原礦單獨(dú)浮選閉路對(duì)比試驗(yàn)

氧化礦與硫化礦單獨(dú)進(jìn)行閉路試驗(yàn)，以適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)生產(chǎn)流程。具體試驗(yàn)流程中鉛作業(yè)、鋅作業(yè)均為一粗三精三掃，藥劑制度在優(yōu)化條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行(具體流程參見圖2，在氧化礦中僅在優(yōu)先浮鉛粗掃選作業(yè)中增加硫化鈉的添加)，兩方案對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果見表4[2]。

圖2 配礦摻選閉路試驗(yàn)流程及給藥條件

表4 單一礦種閉路試驗(yàn)結(jié)果

從表4試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比可以看出，單獨(dú)浮選硫化礦可取得較為理想指標(biāo)，但單獨(dú)浮選氧化礦，鉛鋅在尾礦中損失均較高，且獲得的鉛、鋅精礦均很難達(dá)標(biāo)，無(wú)法滿足市場(chǎng)要求。

2.3 原礦配礦摻選閉路對(duì)比試驗(yàn)

氧化礦與硫化礦進(jìn)行配礦摻選，在給藥制度完全相同的條件下，僅僅改變硫化礦與氧化礦的配礦比例，獲得了不同的選礦技術(shù)指標(biāo)，具體試驗(yàn)流程與加藥條件見圖2，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 配礦摻選閉路試驗(yàn)結(jié)果

對(duì)比表5所示試驗(yàn)結(jié)果可知：隨著硫化礦比例的有增大，其目的礦物誘導(dǎo)浮選作用效果越顯著，鉛、鋅精礦品位及回收率均明顯提升，伴生金、銀在鉛精礦中的品位與回收率也得到提高。

3 工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐

2016年—2020年間，在應(yīng)用選礦小型試驗(yàn)研究成果的基礎(chǔ)上，西藏金和礦業(yè)有限公司元澤選礦廠在1 000 t/a生產(chǎn)線上選后進(jìn)行了工業(yè)生產(chǎn)對(duì)比試驗(yàn)，取得了下表6[3]的生產(chǎn)指標(biāo)。

表6 成果應(yīng)用前后生產(chǎn)指標(biāo)對(duì)比表

4 結(jié)論

(1)該礦石礦物組成復(fù)雜，有用礦物嵌布粒度較細(xì)，且共生關(guān)系密切，氧化程度較高的原礦中相當(dāng)部分有用礦物互相包裹或交混生長(zhǎng)，單獨(dú)浮選，較難取得理想選礦指標(biāo)；而采用硫化礦與氧化礦配礦摻選，充分發(fā)揮目的礦物的誘導(dǎo)上浮作用，可有效改善礦有用礦物的浮選回收效果。

(2)試驗(yàn)表明，采用混合用藥，充分發(fā)揮藥劑之間協(xié)同效應(yīng)，有利于強(qiáng)化有價(jià)金屬的回收效果。

(3)本研究工業(yè)生產(chǎn)指標(biāo)與小型試驗(yàn)研究結(jié)果的一致性表明，采用氧化礦與硫化礦配礦摻選，能取得較優(yōu)的選礦經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，有利于提高選礦經(jīng)濟(jì)效益，推動(dòng)礦山的可持續(xù)發(fā)展。