安徽某铜矿石工艺矿物学研究

白丽梅 李 萌 韩跃新 袁志涛 刘丽娜

(1.东北大学资源与土木工程学院，辽宁 沈阳110819;2.华北理工大学矿业工程学院，河北 唐山063009)

铜作为一种具有战略意义的有色金属资源，在现代社会的生产生活中扮演着重要角色。自20 世纪50 年代以来，我国铜资源消费一直呈增长态势［1-3］，而长期以来我国铜精矿的自给率不足20%，过度依赖进口对我国经济的健康、稳定发展构成了重大威胁［4-5］。因此，科技工作者围绕铜矿资源的高效开发利用开展了广泛研究［6-7］。矽卡岩型铜矿的铜储量约占我国铜矿总储量的25%［8］，该类型矿石铜品位低，矿石结构构造复杂，属于难选铜矿石［9-12］。为查明安徽某矽卡岩型铜矿石的基本矿物学性质，对其进行了工艺矿物学研究，以期为该矿石选矿工艺的确定提供矿物学依据。

1 矿石物质组成

1.1 矿石化学多元素分析

根据矿石X 荧光光谱半定量分析结果，对矿石进行化学多元素分析，结果见表1。

由表1 可知: 矿石中有价元素为铜、铁、硫，其品位分别为0.94%、23.20%和14.38%，属于含硫较高的铜矿石，矿石中还含有一定量的金和银，选矿时应考虑综合回收。

表1 矿石化学多元素分析结果Table1 Chemical composition analysis results of the ore %

1.2 矿石铜物相分析

为了解铜元素的分布情况，对矿石进行了铜化学物相分析，结果见表2。

表2 矿石铜物相分析结果Table 2 Copper phase analysis results of the ore %

由表2 可知:矿石中铜主要以金属硫化物的形式赋存，可选性较好的原生硫化铜中铜和次生硫化铜中铜的占有率合计为85.52%，自由氧化铜中的铜和结合氧化铜中的铜分别占12.14%和2.34%，说明矿石中铜矿物比较容易回收。

1.3 矿石矿物组成

矿石的矿物组成见表3。

表3 矿石矿物组成Table 3 Mineral composition analysis of the ore %

由表3 可知:矿石矿物组成复杂，金属矿物主要为磁黄铁矿、黄铁矿、磁铁矿，其次为黄铜矿、墨铜矿;脉石矿物主要为石榴石、石英、辉石、橄榄石、长石、滑石、碳酸盐等。矿石中的滑石可浮性较好，在硫化矿浮选时，易进入泡沫产品中，降低精矿质量;磁黄铁矿和黄铁矿含量较高，也将给矿石的分选带来一定困难。

2 矿石结构构造

2.1 矿石结构

矿石结构主要为自形—半自形晶粒结构、交代结构、他形晶粒结构，可见填隙结构、星点状结构、共结状结构、镶边结构等。

(1) 自形—半自形晶粒结构。矿石中黄铜矿、黄铁矿、磁铁矿等呈自形—半自形晶粒分布于脉石中，或者呈集结体团块状嵌布在脉石矿物中。

(2) 交代结构。矿石中磁铁矿沿磁黄铁矿、黄铁矿等矿物的边缘交代，形成交代结构。

(3) 他形晶粒结构。黄铜矿、黄铁矿以及磁黄铁矿呈他形晶粒状散布于脉石矿物或充填于其他金属矿物颗粒之间，辉石、长石等脉石矿物呈他形粒状分布于硫化矿集合体内部。

(4) 填隙结构。矿石中黄铜矿、黄铁矿以及磁黄铁矿等硫化物集合体常形成致密或松散的带状似平行分布，其间隙中夹杂着脉石或磁铁矿团块; 部分硫化物沿脉石矿物间隙充填，形成填隙结构。

(5) 星点状结构。部分微细粒级黄铜矿以单矿物呈星点状分布于磁铁矿和磁黄铁矿基体中。

2.2 矿石构造

矿石的构造主要有块状构造、浸染状构造、条纹( 条带) 状构造、角砾状构造。

(1) 块状构造。矿石中部分区域黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿及磁铁矿等含量可达80%以上，分布均匀且紧密堆积连生，形成致密块状构造。

(2) 浸染状构造。黄铜矿呈浸染状或细脉状侵入磁黄铁矿或磁铁矿中，黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿等金属矿物以细脉浸染状分布于脉石矿物中。

钢铁工序利用钢渣在我国得到广泛应用，但是由于钢渣中的P元素含量较高，在烧结或高炉等工序中利用不能过量，以磷为例，近年来高磷铁矿的使用必然造成铁水脱磷后钢渣磷含量上升，如果将钢渣大比例和持续循环利用，将容易造成磷循环富集，加大后期炼钢生产负担。

(3) 条纹( 条带) 状构造。黄铜矿、黄铁矿呈条带状定向排列，或与石英、方解石相间呈条带状分布;磁黄铁矿与脉石矿物以条纹状相间分布。

(4) 角砾状构造。黄铜矿、黄铁矿被晚期矿物胶结形成矿石角砾，多形成于破碎带中。

3 主要矿物的嵌布特征

3.1 黄铜矿

黄铜矿是矿石中重要的有价金属硫化物，也是主要的富铜矿物。元素能谱分析结果表明铜在黄铜矿中的平均含量为33.01%。黄铜矿常呈他形粒状浸染于脉石矿物间隙，部分与黄铁矿、磁黄铁矿、磁铁矿等紧密堆积共生( 见图1) ，形成致密块状构造，偶见微细粒黄铜矿呈星点状分布于磁铁矿基体中( 见图2) 。黄铜矿以中细粒嵌布为主，局部可见粗粒和微细粒极不均匀嵌布，最大的集合体粒度可达10 mm。

3.2 磁黄铁矿

图1 黄铜矿与黄铁矿、磁黄铁矿、磁铁矿等紧密共生Fig.1 Chalcopyrite closely symbiosis with pyrite，pyrrhotite，and magnetite

图2 黄铜矿呈星点状分布于磁铁矿基体中Fig.2 Chalcopyrite disseminated in magnetite substrate in form of stars or dots

磁黄铁矿是矿石中的重要金属硫化物，也是主要的富硫矿物。元素能谱分析结果表明硫在磁黄铁矿中平均含量为40.35%。磁黄铁矿多为块状构造，主要呈不规则的他形结晶粒状分布于脉石和硫化物集合体中( 见图1) ，部分磁黄铁矿内部包裹黄铜矿、黄铁矿、磁铁矿，并与石榴石等脉石矿物连生( 见图3) ，磁黄铁矿交代黄铁矿，也被后期黄铜矿交代( 见图4) 。磁黄铁矿颗粒粒径大小不一，主要为0.05 ～0.5 mm，部分可达1 mm。

图3 磁黄铁矿内部包裹有黄铜矿、黄铁矿、磁铁矿Fig.3 Chalcopyrite，pyrite and magnetite are wrapped in pyrrhotite

3.3 黄铁矿

黄铁矿也是矿石中主要的富硫矿物。元素能谱分析结果表明硫在黄铁矿中平均含量为55.69%。黄铁矿嵌布粒度较粗，多呈不规则的自形—半自形、他形结晶粒状沿岩石裂隙充填( 见图5) ，少量细粒嵌布的黄铁矿与磁黄铁矿交代共生( 见图4) 。

图4 硫化矿物集合体的发育及交代Fig.4 Development and metasomatism of aggregate between sulphide ores

图5 黄铁矿的赋存状态Fig.5 Occurrence status of pyrite

3.4 磁铁矿

磁铁矿是矿石中主要的含铁矿物。磁铁矿多呈不规则块状或短条带状集合体形式嵌布，集合体内部裂隙由黄铜矿和石英等脉石矿物充填( 见图6) ;部分磁铁矿沿磁黄铁矿边缘交代共生，形成镶边结构，这两种矿物的嵌布粒度均较细，采用磁选方法回收磁铁矿时，强磁性的磁黄铁矿易进入磁性产品中，致使铁精矿中硫含量超标，降低铁精矿的质量; 偶见磁铁矿分布于硫化物带的间隙中或沿硫化物带的延长方向伸展，硫化物混入铁精矿中会降低铁精矿品质，因此磁铁矿磁选前的脱硫浮选作业尤为重要。

图6 磁铁矿集合体发育Fig.6 Development of aggregate between magnetite

3.5 石 英

石英主要呈他形粒状或不规则状分布，粒径在0.05 ～0.2 mm，个别可达0.2 mm。

3.6 辉 石

辉石主要以团块状、脉状、浸染状分布，绿色、灰绿色，致密块状结构。镜下观察，辉石主要呈粒状、短柱状及长粒状分布于石榴石中，或呈脉状充填于石榴石的间隙中。

4 主要金属矿物工艺粒度分析

对矿石中主要金属矿物进行工艺粒度统计，结果见表4。

表4 矿石主要金属矿物粒度分析结果Table 4 Particles distribution results of main metallic minerals %

由表4 可知: 黄铜矿嵌布粒度大小不一，+75 μm 占8.19%，－13.5 μm 占25.17%，磨矿后黄铜矿易与磁黄铁矿连生，部分与磁铁矿和黄铁矿共生，宜采用阶段磨选工艺回收; 磁黄铁矿嵌布粒度较细，75.87%的磁黄铁矿粒度在53 μm 以下，15.36%的磁黄铁矿分布在9.6 μm 以下，磁黄铁矿磨矿后易与黄铁矿、磁铁矿以及辉石等脉石矿物连生;黄铁矿嵌布粒度较粗，60.43%的黄铁矿粒度小于53 μm，9.45%的黄铁矿分布在－9.6 μm，细粒嵌布的黄铁矿主要与磁黄铁矿共生;磁铁矿结晶粒度相对较小，粒度分布与磁黄铁矿近似，75.44%在0.053 μm 以下。

5 结 论

(1) 安徽某铜矿石铜品位为0.94%，铜主要以硫化矿形式存在，分布率为85.52%。矿石中主要目的矿物为黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿和磁铁矿，伴生金、银可综合回收。脉石矿物主要为石榴石、石英、辉石、滑石。

(2) 矿石结构主要有自形—半自形晶粒结构、交代结构、他形晶粒结构，可见填隙结构、星点状结构;矿石构造主要有块状构造、浸染状构造、条纹( 条带)状构造、角砾状构造。

(3) 黄铜矿常呈他形粒状浸染于脉石矿物间隙，部分与黄铁矿、磁黄铁矿、磁铁矿等紧密堆积共生;矿石中的滑石可浮性较好，在硫化矿浮选时，易进入泡沫产品中，降低精矿质量;黄铜矿嵌布粒度大小不一，+75 μm 占8.19%，－13.5 μm 占25.17%，宜采用阶段磨选工艺回收。

(4) 黄铁矿嵌布粒度较粗，多呈不规则的自形—半自形、他形结晶粒状沿岩石裂隙充填; 黄铁矿嵌布粒度较粗，60.43%的黄铁矿粒度小于53 μm，9.45%的黄铁矿分布在－9.6 μm。磁铁矿多呈不规则块状或短条带状集合体形式嵌布，部分沿磁黄铁矿等矿物边缘交代共生;磁铁矿结晶粒度相对较小，75.44%在0.053 μm 以下。

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