四川會理紅泥坡銅礦工藝礦物學

陳良，劉富權，錢永超，劉飛燕，朱志敏

（1.涼山礦業(yè)股份有限公司，四川 會理 615100；2.中國地質科學院礦產(chǎn)綜合利用研究所， 四川 成都 610041）

四川會理紅泥坡銅礦是涼山礦業(yè)股份有限公司近年來新發(fā)現(xiàn)的大型銅礦[1]，位于我國西南地區(qū)康滇銅礦帶北端拉拉銅礦外圍[2-3]。相比拉拉落凼銅礦，紅泥坡銅礦的銅含量更高，但鈷、鉬和稀土等伴生有價元素含量較低[4-5]，這勢必影響到選礦工藝的改變。礦石的工藝礦物學特征決定了選礦工藝和選礦流程的設計。然而，以往的工藝礦物學和綜合利用工作主要集中于拉拉落凼銅礦[6]，對于紅泥坡銅礦的工藝礦物學研究少有報道。本文對紅泥坡銅礦開展了系統(tǒng)的工藝礦物學研究，以期為礦石的工藝利用提供指導。

1 礦石的物質組成

1.1 化學成分

原礦綜合樣的化學分析表明，礦石中銅品位較高，達到1.00%，而鈷和鉬含量較低，分別為0.01%和0.003%。

1.2 化學物相分析

銅物相結果表明，硫化銅占總銅的96.50%，其中原生硫化銅占93.00%、次生硫化銅占3.50%，氧化銅部分共3.30%；鈷物相表明，硫化鈷占82.83%，硅酸鹽中鈷占13.13%；鐵物相表明，磁性鐵中鐵占8.87%，表明磁選得到的鐵精礦產(chǎn)率將比較小。

表2 銅的化學物相結果Table 2 Chemical phases of copper

表3 鈷的化學物相結果Table 3 Chemical phases of cobalt

表4 鐵的化學物相結果Table 4 Chemical phases of iron

1.3 礦物組成

礦石的礦物組成見表5，金屬礦物包括黃銅礦、黃鐵礦、斑銅礦、磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、鈦鐵礦、鉻鐵礦、輝鉬礦、輝砷鈷礦、磁黃鐵礦。脈石礦物包括鈉長石、石英、黑云母、白云石、白云母、方解石、磷灰石、金紅石、角閃石、綠簾石、獨居石、滑石、榍石、鋯石、重晶石等。

表5 礦石中礦物組成及相對含量Table 5 Mineral composition and its relative content in the ore

2 礦石的結構構造

礦石的結構主要包括他形粒狀變晶結構、填隙結構、自形-半自形粒狀結構、包含結構，少見壓碎結構、齒狀結構、格狀結構和固溶體結構。其中，它形粒狀變晶結構在礦石中極為普遍，礦石的主要金屬礦物黃銅礦、部分黃鐵礦、磁鐵礦等，以它形粒狀集合體嵌布于脈石礦物粒間及早先形成的金屬礦物粒間和裂隙之中；填隙結構表現(xiàn)為礦石中黃銅礦沿碳酸鹽粒間充填，不同脈石顆粒，顆粒間間隙不同，黃銅礦粒徑不同；自形-半自形粒狀結構表現(xiàn)為部分黃鐵礦呈自形-半自形晶嵌布于脈石中或包裹于黃銅礦中；包含結構的特征為早期形成的礦物被包裹在后期形成的礦物中，主要見有部分黃鐵礦、黃銅礦集合體中包裹脈石礦物或黃銅礦中包裹黃鐵礦等；壓碎結構為少量的黃鐵礦受動力作用，壓碎形成碎片后，后期被脈石或其他金屬礦物沿壓碎后的裂隙充填；齒狀結構為部分黃鐵礦呈齒狀嵌布于黃銅礦和脈石接觸邊上，看似齒狀；格狀結構為礦石中部分斑銅礦和黃銅礦呈格狀結構；固溶體結構礦石中含微量閃鋅礦，閃鋅礦中常有黃銅礦乳滴嵌布，構成固溶體。

礦石的構造以浸染狀構造為主，次有網(wǎng)脈狀條紋條帶狀構造等。黃銅礦、黃鐵礦、磁鐵礦等金屬礦物嵌布于脈石礦物粒間或脈石的裂隙，呈不同程度浸染狀分布。部分礦石中白云石呈條帶狀；或黃銅礦穿切脈石，呈條帶狀。云母類和鐵質混雜礦物呈有規(guī)則的定向分布，大致平行排列，云母間有碳酸鹽和鈉長石等嵌布，宏觀上看呈條紋狀。主要是黃銅礦沿早期的黃鐵礦破碎裂隙呈顯微網(wǎng)脈狀、脈狀充填交代；石英沿早期脈石穿切呈脈狀。

3 主要礦物的工藝特征

3.1 黃銅礦

紅泥坡銅礦中銅礦物主要為黃銅礦，黃銅礦主要呈它形粒狀或它形粒狀集合體形式嵌布在礦石中，細者10 μm，粗者達6 mm。黃銅礦電子探針分析結果含Co很低，在0.03% ~ 0.08%之間（表6）。

表6 黃銅礦電子探針元素分析結果/%Table 6 Results of electron microprobe analysis of chalcopyrite

黃銅礦嵌布類型種類較多，主要包括：（1）在細粒碳酸鹽粒間填隙，呈均勻浸染狀，粒徑在20 ~ 50 μm；（2）沿碳酸鹽或長石集合體粒間裂隙嵌布，呈篩網(wǎng)狀，集合體粒徑粗細不均勻，粗者可達300 μm，細者僅10幾微米；（3）粗粒黃銅礦中包有石英和細粒碳酸鹽集合體，粒徑粗者可達2 ~ 3 mm；(4)呈鋸齒狀嵌布在自形脈石粒間，粒徑100 ~ 150 μm；少量見到：（5）呈粗細不等的脈狀嵌布在碎裂黃鐵礦裂隙中，脈粗者20 μm，細者僅幾微米；（6）呈線脈狀嵌布在碳酸鹽為主的脈石中，脈寬100 μm左右；（7）呈極細星點狀嵌布在脈石中，粒徑僅幾微米，該類型黃銅礦易隨脈石進入尾礦；（8）呈乳滴狀固溶體嵌布在黃鐵礦中，該類型黃銅礦易隨黃鐵礦進入鈷產(chǎn)品。

選礦綜合樣中黃銅礦粒度統(tǒng)計結果見表7，黃銅礦粒徑在+0.1 mm 58.67%，+0.074 mm 74.36%，-0.074 mm 25.64%。

表7 黃銅礦粒度統(tǒng)計結果Table 7 Grain size of chalcopyrite

3.2 斑銅礦

斑銅礦是礦石中次生銅礦物，含量較低，主要呈浸染狀不規(guī)則粒狀嵌布，粒徑30 ~ 100 μm。其嵌布形式有：（1）呈不規(guī)則狀與黃銅礦毗連或被黃銅礦包裹；（2）嵌布在脈石粒間孔隙中；（3）與黃銅礦呈格狀結構。斑銅礦的嵌布形式主要為前兩種，第三種較少。能譜掃描結果顯示（圖1和表8），斑銅礦中，不含Co或含量低。

圖1 斑銅礦能譜Fig.1 EDS spectra map of bornite

表8 斑銅礦能譜分析結果/%Table 8 The EDS data of bornite

3.3 黃鐵礦

黃鐵礦是除黃銅礦外主要的硫化物，也是Co的主要載體礦物。礦石中黃鐵礦的嵌布形式主要有：（1）黃鐵礦呈半自形-他形粒狀嵌布在脈石中，部分黃鐵礦中包裹有細粒脈石；（2）黃鐵礦呈菱形、三角形、多邊形等自形晶嵌布在脈石或黃銅礦中；（3）黃銅礦填隙式產(chǎn)出的礦石中，黃鐵礦呈稀疏星點狀嵌布在脈石和黃銅礦接觸面部位；（4）黃鐵礦沿云母和碳酸鹽的接觸邊上呈長條狀嵌布；（5）黃鐵礦后期沿脈石裂隙呈細脈狀、細脈膨出狀嵌布。偶見在磁鐵礦中包體形式產(chǎn)出。

黃鐵礦是回收Co的主要礦物，掃描電鏡分析表明，不同的黃鐵礦顆粒中Co含量有所不同，在0.24% ~ 1.34%之間。對黃鐵礦進行了單礦物提純（純度在96% ~ 98%），化學分析結果表明，選別鈷硫精礦時，其鈷含量最高在0.56%左右（表9）。礦物粒度統(tǒng)計表明（表10），粒徑在+0.1 mm 65.29%，+0.074 mm 80.49%，-0.074 mm19.51%。

表1 礦石化學分析結果/%Table 1 Chemical composition of the ore

表 9 黃鐵礦分析結果/%Table 9 Composition of pyrite

表10 黃鐵礦粒度統(tǒng)計結果Table 10 Grain size of pyrite

3.4 磁鐵礦和鉻鐵礦

礦石中磁鐵礦含量不高，呈它形細小粒狀嵌布，偶見自形晶。磁鐵礦在反光下呈灰褐色，磁鐵礦在礦石中主要呈浸染狀、條紋條帶狀嵌布，部分磁鐵礦赤鐵礦化。磁鐵礦粒徑20 ~ 60 μm。在少量碎裂黃鐵礦中，磁鐵礦沿黃鐵礦裂隙嵌布，這部分磁鐵礦易同黃鐵礦進入鈷硫精礦。對磁鐵礦進行隨機點能譜分析，能譜分析顯示磁鐵礦不含鈷或含極低的鈷，部分顆粒中含少量錳、鈦、釩等元素。

此外，礦石中含少量鉻鐵礦，呈稀疏粒狀嵌布在脈石中。鉻鐵礦經(jīng)掃描電鏡隨機點掃描，含Mg、Al、Ti、V 等元素。

3.5 輝鉬礦

鉛灰色，光片下不透明，有白色到灰白色的強烈多色性和強非均質性，雙反射強。紅泥坡銅礦礦石中鉬含量太低，僅在綜合樣中發(fā)現(xiàn)少許，也多呈單體狀態(tài)，因此對其嵌布狀態(tài)難以全面描述，但從選礦富集的產(chǎn)品中可以看出，輝鉬礦一般為片狀或細小的粒狀嵌布在脈石中，少數(shù)與黃銅礦呈連晶，輝鉬礦粒徑集中在10 ~ 70 μm之間。

3.6 閃鋅礦、磁黃鐵礦和輝砷鈷礦

閃鋅礦：在礦石綜合樣中偶見，且閃鋅礦顆粒中多有乳滴狀黃銅礦固溶體存在，若這類閃鋅礦進入銅精礦，對銅精礦品位有影響，但其礦物含量很低，對精礦品位影響可以忽略。對閃鋅礦能譜分析結果顯示閃鋅礦中含F(xiàn)e和Co。

磁黃鐵礦：礦石中含微量磁黃鐵礦，磁黃鐵礦呈不規(guī)則粒狀嵌布在脈石中，部分顆粒與閃鋅礦和黃銅礦毗連，粒徑30 ~ 130 μm。

輝砷鈷礦：成分為CoAsS，反射光下微帶玫瑰紅的白色，較黃鐵礦略白，多呈不規(guī)則粒狀與其他硫化物連生嵌布在脈石中，粒徑40 ~ 150 μm。標準輝砷鈷礦中Co 35.41%、As 45.26%、S 19.33%，但礦石中的輝砷鈷礦常發(fā)生部分鈷被鐵和鎳取代現(xiàn)象。輝砷鈷礦掃描電鏡隨機點能譜分析，Co含量在20.57%左右。

4 結 論

（1）礦石中銅含量為1%，銅的主要載體礦物為黃銅礦，含少量斑銅礦。斑銅礦為次生硫化銅，含量低，部分斑銅礦與黃銅礦連生，磨礦時無需解離，可與黃銅礦一并回收。選礦回收銅的主要目的礦物是黃銅礦。

（2）礦石中鈷含量為0.01%，可作為伴生組份利用。鈷的獨立礦物為輝砷鈷礦，輝砷鈷礦經(jīng)掃描電鏡測試，Co 20.57%左右，但其礦物量低，難獨立回收，易隨黃鐵礦進入鈷硫精礦。黃鐵礦是礦石中含量僅次于黃銅礦的硫化物，也是Co的主要載體礦物，因此選礦回收Co的目的礦物主要是黃鐵礦，其他微量含Co硫化物，易隨黃鐵礦一并進入鈷硫精礦，對鈷硫精礦提純分析Co，含Co 0.56%左右。

（3）礦石中含鉬含量僅0.003%，輝鉬礦是鉬的載體礦物，盡管輝鉬礦是可浮性好的礦物，但礦物量太低，因此要想得到一個合格的鉬精礦就需原礦非常高的富集比，增加了選礦作業(yè)的礦石處理量，經(jīng)濟上不劃算。

（4）礦石中含少量的磁鐵礦，可作為伴生組分回收利用。