黔中铝土矿共生硫铁矿的矿层特征及可选性试验研究

杨明坤，张周位，杨国彬

（1.贵州省地矿局一一五地质大队，贵州 清镇 551400；2.贵州省地质矿产中心实验室，贵州 贵阳 550018）

“黔中铝土矿”指贵州中部清镇、修文、开阳等地石炭系铝土矿，与清镇式铁矿（廖士范，1960）、硫铁矿共同赋存于下石炭统九架炉组中（陈庆刚等，2011；杨明坤等，2009；杨明坤等，2013；程鹏林等，2004），石炭统九架炉组为一套以粘土岩类为主，相伴有铝土矿、铁矿、硫铁矿等矿产的含矿岩系组合。

贵州硫铁矿资源丰富，已探明储量3.85亿吨，矿产地55处，远景储量80亿吨，主要分布在毕节、遵义地区。以低品位矿石为主，Ⅲ级品矿石占95.8%，Ⅱ级品矿石占3.9%，Ⅰ级品矿石0.3%（万朝元，1992）。

产于下石炭统铝土矿的硫铁矿矿床品位TS8%—43%，一般品位TS11%—18%，矿体厚1—2.2米（万朝元，1992）。由于磷化工业的发展，对黄铁矿需求量猛增。但是，以往只注重铝土矿的找矿及研究，对铝土矿共生的硫铁矿矿床研究深度不够，尤其对此类矿石开发利用的选矿试验方面公开发布的文章不多。

黔中经过50余年的找矿积累了大量丰富的勘查成果资料，已探明的猫场铝土矿是黔中铝土矿的典型矿床，红花寨、白浪坝矿段是构成猫场铝土矿的两个重要矿段。

作者根据清镇市猫场铝土矿红花寨、白浪坝矿段勘探工作硫铁矿矿石可选性试验等成果，对硫铁矿的矿层特征及可选性试验进行研究，可为黔中铝土矿资源的综合勘查、综合评价提供参考，提供的矿石选冶试验方法、工艺流程等对生产矿山具有借鉴意义。

1 研究区地质基本特征

研究区区域构造属扬子准地台四级构造单元贵阳复杂构造变形区，猫场铝土矿处于该变形区内的北东向构造与南北向构造的交接复合部位，主要由东区的老王冲向斜、西区的大威岭背斜组成（张成旺等，1993）。区域地层有震旦系、寒武系、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系和第四系，缺失奥陶、志留、泥盆、第三系和中上石炭系以及下石炭系部分地层。

勘探区广泛分布栖霞组、茅口组，矿系顶板石炭系下统摆佐组、含矿系九架炉组及矿系底板寒武系中上统娄山关群隐伏于地下。位处北东向三岔河断褶带大威岭背斜的核部地带，地层主体倾向北西，倾角较缓。区内发育的断裂构造主要有北东东向的F32、F38，其次是北北西的F30（杨明坤等，2016）。

2 矿层特征

对勘探中获取的大量钻孔数据进行系统的分析研究，按其相对铝土矿产出部位，区内硫铁矿可分为上层硫铁矿及下层硫铁矿。矿体厚度1.02m至6.71m，平均2.03m，变化系数45.23%；TS8.05%—34.34%，平均18.43%。

分布在铝矿体顶部以上的硫铁矿称上层硫铁矿。矿体厚度1.02m至2.24m，平均1.43m；TS8.05%—21.65%，平均11.28%；As0.003%—0.03%，平均0.015%；F0.11%—0.24%，平均0.15%（部分超限已＞0.2）；Pb+Zn0.04%—0.213%，平均0.112%，有机C0.04%—0.98%，平均0.47%。

分布在铝土矿矿体以下的硫铁矿称下层硫铁矿。矿体厚 度1.02—6.71m，平 均1.92m；TS9.20%—34.34%，平 均16.61%；As0.002%—0.324%，平均0.046%（部分超限已＞0.2）；F0.05%—0.14%，平均0.093%（部 分超限已 ＞0.1）；Pb+Zn0.0211%—0.168%，平均0.03%；有机C0.02%—4.76%，平均0.509%。

矿物成分以高岭石、水云母、黄铁矿为主，含少量硬铝石、绿泥石等。黄铁矿是主要矿石矿物，呈星散状、细粒状、浸染状、结核状、团块状及细脉状分布于整个含矿岩系中，尤其在粘土岩、铝土岩及铝土矿中较为富集，星散状及细粒状硫铁矿与粘土岩同期生成，团块状及脉状硫铁矿为后期改造的结果。

3 可选性试验

贵州省地质矿产中心实验室、贵州省贵金属矿产资源综合利用工程技术研究中心共同对红花寨、白浪坝矿段硫铁矿矿石进行了可选性试验。

根据对矿石性质的研究，矿石中的主要矿物为黄铁矿、粘土和硬水铝石。根据探索试验，黄铁矿在酸性条件下可浮性比较好。最终选择硫酸为PH调整剂，硫酸铜为活化剂，捕收剂为丁基黄药，起泡剂2#油进行条件试验。

3.1 浮选试验

（1）磨矿粒度特性试验

每次取500g原矿在XMQ-67型240×90锥形球磨机中球磨不同时间，用-0.074mm的标准筛将磨矿产品水筛，获取-0.074mm含量。在磨矿时间为3.5min时，-0.074mm的含量即可达82.46%，结合原矿性质分析，此粒度矿物已基本解离。因此，后续试验暂定为磨矿时间为3.5min，-0.074mm含量为82.46%。

（2）硫酸用量试验

采用磨矿细度-0.074mm含量82.46%，硫酸铜用量为150g/t，丁基黄药用量为粗选300g/t，扫选用量分别为50g/t，2#油用量为120g/t。固定其他条件，进行硫酸用量试验，根据试验结果可知，随着硫酸用量的增加，精矿产率先上升后下降，品位先上升后下降，回收率也是先上升后下降。

尾矿品位先下降后上升，回收率同样先下降后上升。由于硫酸用量为1000g/t和1500g/t时，品位和回收率相近，所以从成本考虑，确定硫酸用量为1000g/t。

（3）硫酸铜用量试验

磨矿细度-0.074mm含量82.46%，硫酸用量为1000g/t，丁基黄药用量为粗选300g/t，扫选用量分别为50g/t，2#油用量为120g/t。固定其他条件，进行硫酸铜用量试验，根据结果可知，随着硫酸铜用量的增加，精矿品位下降，但是品位相近，变化不大。回收率是先上升后下降。

尾矿品位先下降后上升，回收率也是先下降后上升。所以综合品位和回收率考虑，最终确定硫酸铜用量为200g/t。

（4）丁黄药用量试验

磨矿细度-0.074mm含量82.46%，硫酸用量为1000g/t，硫酸铜用量为200g/t，2#油用量为120g/t。固定其他条件，进行丁基黄药用量试验，根据结果可知，随着丁基黄药用量的增加，精矿品位先上升后下降，回收率是先上升后趋于平缓。

尾矿品位先下降后趋于平缓，回收率也是先下降，后两组相近。所以综合品位和回收率考虑，最终确定丁基黄药用量为粗选300g/t，扫选用量分别为50g/t。

（5）磨矿细度验证试验

硫酸用量为1000g/t，硫酸铜用量为200g/t，丁基黄药用量为粗选300g/t，扫选用量分别为50g/t，2#油用量为120g/t。固定其他条件，进行磨矿细度验证试验，根据试验结果可知，随着磨矿细度的增加，精矿品位先上升后下降，回收率是先上升后趋于平缓。

尾矿品位先下降后趋于平缓，回收率也是先下降，后两组相近。所以综合品位和回收率考虑，最终确定磨矿细度为-0.074mm为82.46%。

（6）开路试验

在以上确定各试验因素最佳条件的基础上，进行开路试验。经过试验，采用一粗一精两扫的浮选试验流程，最终硫精矿品位达到47.93%，回收率78.87%。考虑到产品要求的技术指标，进行闭路试验，选择中矿1产品和中矿2产品返回到粗选，中矿3产品返回到扫选Ⅰ。

（7）闭路试验

闭路试验最终硫精矿硫品位为44.15%，含砷0.06%，含氟0.06%，铅+锌含量为0.323%，达到了行业标准HG/T 2786-1996，硫精矿达到一级品要求。

3.2 试验结论

浮选试验采用一粗一精两扫的方法，经过条件试验，开路及闭路试验，最终得到合格的硫精矿产品。原矿品位硫16.75%，经过浮选闭路试验，得到硫精矿的产率34.53%，品位为44.15%，回收率91.01%的良好指标。