某选铜尾矿的工艺矿物学研究

何锦龙,陈 健,吴启明,何桂春,应 平

(1.江西理工大学,江西 赣州 341000;2.江西铜业股份有限公司德兴铜矿,江西 上饶 334224;3.北京矿冶研究总院，北京 100044)

矿产资源是人类赖以生存和社会发展的重要物质基础和来源，又是一种不可再生的资源。随着社会经济的高速发展，矿产资源日趋贫乏，而我国工业化的发展，对矿产资源的需求日益增长。矿山尾矿作为重要的矿山二次资源，无论是从社会经济发展的需要，还是从矿山企业可持续发展来讲，都具有重要的再利用价值，必须加以综合利用。江西某选铜尾矿排放量达4000多万t/a，其中含有铜、钼、铁的等有价元素，若能有效回收这些有价元素，将产生可观的经济效益。为了更好的利用该尾矿资源，对其进行了工艺矿物学研究。

1 尾矿的化学组成特征

1.1 尾矿的化学定量分析

为查明该尾矿中各种化学元素的含量，对尾矿中的重要元素进行了化学定量分析，其结果见表1。

表1 尾矿中重要元素定量分析结果/%

说明：若将Fe计为“Fe2O3”，则分析数据总量约为88.76%，余量主要为“褐铁矿”及绢云母中的水。

可以从表1中看出，有价元素铜和铁的含量分别为0.086%和3.25%，钼的含量为0.011%，可考虑综合回收。

1.2 尾矿的化学物相分析

我们根据化学定量分析结果，又对尾矿的Cu、Fe进行了物相分析，结果见表2、表3。

表2 Cu物相分析结果/%

说明：“碳酸盐”中的Cu既包括孔雀石中Cu，也包括风化形成的硅酸盐形式的Cu；“其他矿物”中Cu实际上主要是脉石包裹的极细粒Cu。

表3 Fe物相分析结果/%

说明：“碳酸盐中Fe”实际上也包括绿泥石中的Fe；“其他矿物”中Fe主要是指硫化物、赤铁矿、“褐铁矿”和绢云母中Fe。

从表2和表3的化学物相分析结果可以看出，该尾矿中Cu主要呈硫化物状态，占总量的76.83%；而Fe的相态相对复杂、较分散，以磁铁矿-磁赤铁矿存在的仅占少量，多数的Fe呈硫化物、赤铁矿、褐铁矿及硅酸盐脉石产出。

2 尾矿的矿物组成及相对含量

运用光学显微镜可以确定，该尾矿中主要铜矿物为黄铜矿，其次为黝铜矿和硅孔雀石；铁矿物主要为黄铁矿、磁铁矿-磁赤铁矿和赤铁矿及针铁矿，另有极少量的磁黄铁矿；其他金属矿物有辉钼矿和金红石等。非金属矿物主要为石英、绢云母(白云母)、绿泥石、方解石、微斜长石等(图1)，及很少量的磷灰石、萤石、独居石、锆英石等。矿石中矿物相对含量见表4。

图1 尾矿综合样衍射谱

3 尾矿中主要矿物的嵌布特征

3.1 磁铁矿-磁赤铁矿

尾矿中最重要的可回收铁矿物为磁铁矿和磁赤铁矿，后者由前者氧化形成，呈交代关系，关系密不可分，故放在一起描述。磁铁矿-磁赤铁矿为该尾矿中含量最多的金属矿物，约占矿物总量的0.8%，主要呈半自型-他型粒状嵌布于脉石中，部分呈自型或不规则粒状嵌布于脉石中。磁铁矿在不同程度上遭受磁赤铁矿交代，完全不受氧化的磁铁矿虽然存在但少见，主要见于为脉石矿物紧密包裹的情况下。磁铁矿-磁赤铁矿粒度大小不一，大者大于0.149mm，小者不足0.01mm，多数磁铁矿-磁赤铁矿颗粒粒径在0.074～0.02mm之间。从尾矿中回收铁有可能性，但经济上是否合理，应该通过流程试验获取各项指标后再行评价，因为尾矿中的强磁性及弱磁性矿物总量仅约1%左右。鉴于铁矿物包括磁铁矿和磁性变化不定的磁铁矿-磁赤铁矿连生体、赤铁矿、铁屑及褐铁矿，而且存在相当数量的和脉石及硫化物的连生体，为获得合格铁精矿所采用的回收铁的工艺将可能包括强磁选、再磨精选、弱磁选、脱硫等单元作业，经济上是否合算也值得考虑。

表4 尾矿中各重要矿物的相对含量估测结果/%

注：金属矿物总量仅约2.5%。

图2 尾矿中呈中～粗粒单体状态的磁铁矿(Mt)-磁赤铁矿(Mh)

图3 与脉石(Gn)连生或为其包裹的磁铁矿-磁赤铁矿(Mt-Mh)，紧密包裹者氧化程度低些，主要为磁铁矿

3.2 赤铁矿

尾矿中的赤铁矿少见，主要是热液形成的鳞片状赤铁矿与脉石的连生体，晶片薄，故总是与脉石组成连生体(图4)。高场强下这种赤铁矿可能进入粗精矿，但中低场强精选时依然会损失，加上量少和总是呈连生体状态，故不必考虑其回收问题。

图4 尾矿中偶见的呈鳞片状嵌布于脉石中的赤铁矿(Ht)

3.3 黄铜矿

黄铜矿是该尾矿中主要的铜矿物，常呈不规则状或他型粒状与脉石矿物呈连生体形式产出(图5)，少量细粒黄铜矿呈单体分布；有时可见黄铜矿与黝铜矿连生呈集合体形式嵌布在脉石矿物中，这部分黄铜矿粒度约为0.1mm；偶尔可见硅孔雀石颗粒产出。黄铜矿大小不一，大者大于0.074mm，小者不足0.01mm，多数黄铜矿的粒度<0.07mm，可见到粒度不同的黄铜矿。所见硫化铜矿物皆为与脉石的连生体状态，其中有约50%的硫化铜粒度是>0.044mm的，而有约25%是<0.03mm的连生体。就是说，现有磨矿细度条件下黄铜矿的选别是好的，可以认为无单体损失，若要继续降低尾矿中Cu的损失，必须提高磨矿细度。

图5 尾矿中黄铜矿(Cp)与脉石矿物(Gn)连生产出

3.4 辉钼矿

辉钼矿是该尾矿中主要的钼矿物，辉钼矿主要与粗粒脉石矿物连生(图6)，常呈鳞片状、叶片状、针状晶体与脉石矿物呈连生体形式产出。辉钼矿与其他金属矿物的连生关系均不密切。在这里钼和铜一起回收，不单独回收。

3.5 金红石

尾矿含TiO20.35%，可鉴别的Ti独立矿物为金红石，物相分析证明真正呈金红石状态的TiO2只有0.21%左右，该尾矿中的金红石含量约为0.2%，明显低于砂矿中金红石含量的工业指标，余者(0.14%)则分散于其他矿物中。但其粒度细小，绝大多数粒度<0.04mm，而且多在0.03mm以下，常与脉石连生，而且主要是包裹连生(图7)。其中细粒金红石呈自型-半自型嵌布，而粗粒金红石呈他型嵌布，且只有少量金红石颗粒粒度大于0.074mm。金红石粒度细小，要通过细磨才能使金红石解离出来，所以无论从独立矿物含量上看还是从粒度上看，从尾矿中经济地回收金红石都是不可行的。

图6 尾矿中辉钼矿(Mo)与脉石矿物(Gn)连生产出

图7 尾矿中粗粒脉石(Gn)包裹金红石(R)

4 尾矿中主要矿物的粒度特征

矿石中矿物的嵌布粒度是决定磨矿工艺的最重要的依据。经磨制矿石光片，在显微镜下测定磁铁矿-磁赤铁矿和黄铜矿的嵌布粒度，测定结果见表5、表6。

表6 黄铜矿的粒度组成

由表5、表6中可以看出，该尾矿中磁铁矿-磁赤铁矿和黄铜矿的嵌布粒度不均匀且较细，60%以上的磁铁矿-磁赤铁矿嵌布粒度小于0.074mm，其中小于0.02mm的磁铁矿-磁赤铁矿占了6.95%；约80%的黄铜矿嵌布粒度小于0.074mm，其中小于0.02mm的黄铜矿占20%以上。基于矿石中的磁铁矿-磁赤铁矿和黄铜矿均属微细粒嵌布，选厂应采取细磨工艺。

5 尾矿中铜、铁和钼的回收途径分析

虽然该尾矿中磁铁矿-磁赤铁矿为含量最大的金属矿物约占0.8%，优先选铁可提高后续选铜的入选品位，又能降低整个选矿过程中的能耗，但磁铁矿-磁赤铁矿中有少量黄铜矿呈连生形式与磁铁矿-磁赤铁矿连生，优先选铁既造成铜的损失，又影响铁精矿的品位。

黄铜矿为该尾矿的主要铜矿物，优先选铜精矿不仅可以减少铜的损失，还可以大大地降低尾矿(作为磁选铁的给矿)中硫的含量，保证下段磁选铁精矿的品级。Cu基本上呈黄铜矿状态，未见连生体形式损失，说明现有条件下黄铜矿的选收很好；部分连生体态黄铜矿粒度可达50μm以上，所以增加磨矿细度将可实现解离而使Cu得到回收。

磁赤铁矿为磁铁矿氧化形成的产物，故二者关系密切，粒度相对细小，经测定，尾矿中的解离度仅达45%，且连生体中磁赤铁矿占量一般超过磁铁矿，故必须使用中-高场强方可完成对其的初步富集，而所得粗精矿又必须经过再磨精选方可得到合格铁精矿。

辉钼矿与粗粒脉石连生且表面暴露不够而损失，实际上辉钼矿本身的粒度是不小的， 若通过改善粒度分布条件来提高铁、铜的回收，钼的回收率也必将同时获得提高。

6 结论

1)本尾矿中铜品位为0.086%，铜矿物以黄铜矿为主，其次有少量黝铜矿和硅孔雀石，其中黄铜矿占矿物总量的0.17%；尾矿中铁品位为3.25%，可回收的铁矿物以磁铁矿-磁赤铁矿为主，其他如褐铁矿、赤铁矿均无回收价值，其中磁铁矿-磁赤铁矿占矿物总量的0.8%；钼品位为0.011%，钼矿物主要为辉钼矿，约占矿物总量的0.02%。

2)磁赤铁矿为磁铁矿氧化形成的产物，故二者关系密切，粒度相对细小，尾矿中的解离度仅达45%，且连生体中磁赤铁矿占量一般超过磁铁矿，故必须使用中～高场强方可完成对其的初步富集，而所得粗精矿又必须经过再磨精选方可得到合格铁精矿；由于磁赤铁矿-磁铁矿在尾矿中的含量较少，估计生产中选出1t合格铁精矿所需尾矿将超过100t。

3)Cu基本上呈黄铜矿状态，未见连生体形式损失，说明现有条件下黄铜矿的选收很好；部分连生体态黄铜矿粒度可达50μm以上，所以增加磨矿细度将可实现解离而得到回收。其中辉钼矿与黄铜矿一起回收，不做单独回收。

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