西藏甲玛复杂铜铅锌氧化矿石工艺矿物学研究

刘子龙 杨洪英 文书明 邓久帅 佟琳琳 刘源

摘要： 西藏甲玛矿区铜铅锌氧化矿资源储量大，但矿石复杂难选。为查明矿石特性，综合利用镜下观察、X射线粉末衍射分析、人工重砂分析、电子探针分析、矿物解离度分析等手段，对该矿石进行了详细的工艺矿物学研究。结果表明：矿石由硫化物、氧化物和硅酸盐等8类34种矿物组成，其中硅酸盐为72.31 %、碳酸盐为16.71 %、氧化物为7.40 %;铜、铅、锌矿物共生关系复杂，方铅矿多与黄铜矿、闪锌矿连生或包裹于闪锌矿中;铜矿物、锌矿物嵌布粒度细，且锌矿物易随铜矿物富集，不利于铜、铅、锌分离。研究结果为该矿石回收工艺选择提供矿物学依据。

关键词： 多金属矿;氧化矿;铜;铅;锌;解离度;工艺矿物学

中图分类号：TD91 文献标志码：A

文章编号：1001-1277（2020）11-0072-05 doi：10.11792/hj20201114

西藏华泰龙矿业开发有限公司甲玛矿区位于“一江两河”（雅鲁藏布江、年楚河、拉萨河）开发区中部，归西藏自治区拉萨市墨竹工卡县甲玛乡和斯布乡管辖，甲玛矿床受控于甲玛—卡军果推覆构造系與铜山滑覆构造，甲玛铜多金属矿是青藏高原冈底斯成矿带上一个代表性矿床，为斑岩-角岩-矽卡岩混合型矿床[1]。 2013年中国地质科学院矿产资源研究所对甲玛铜多金属矿区划定采矿权范围开展了资源储量核实工作，备案保有资源储量：总矿石量为693 535 519 t，铜金属量4 928 907 t，钼金属量421 677 t，铅金属量978 138 t，锌金属量 557 774 t，金金属量152 719 kg，银金属量9 026 504 kg。 目前，矿区可开采的矿石类型主要为矽卡岩型铜铅锌矿石、矽卡岩型铜钼矿石和角岩型铜钼矿石。为进一步查明矿石特性，对铜铅锌氧化矿石开展了工艺矿物学研究，其目的是运用技术手段查明矿石的结构构造、矿物成分和含量、元素的赋存状态和有用矿物种类等[2]，分析影响有用矿物浮选的因素[3-6]，为矿石的高效开发利用提供科学的矿物学依据[7-8]。

1 矿石成分及矿物种类

1.1 矿石化学成分

矿石中铜品位0.53 %、铅品位1.29 %、锌品位0.54 %、金品位0.28 g/t、银品位23.6 g/t。矿石氧化率高，铜、铅、锌氧化率分别为41.07 %、79.31 %、84.83 %。矿石化学成分分析结果见表1。

1.2 矿石矿物种类

经镜下观察、X射线粉末衍射分析、人工重砂分析、电子探针分析及MLA分析，初步查明矿石中存在硫化物、氧化物、硅酸盐、磷酸盐、砷酸盐、硫酸盐、碳酸盐、氟化物8类34种矿物，相对含量分别为1.23 %、 7.40 %、72.31 %、0.34 %、0.81 %、0.21 %、16.71 %、0.95 %。

1）硅酸盐有13种，分别是钙铁榴石24.98 %、钙 铝榴石23.00 %、镁铝榴石0.29 %、硅孔雀石0.30 %、 异极矿（硅锌矿）0.52 %、钠长石2.20 %、钾长石2.90 %、绿泥石0.26 %、白云母1.58 %、符山石1.01 %、硅灰石9.46 %、透辉石4.95 %和硅磷灰石0.86 %。

2）硫化物有9种，分别是黄铜矿0.27 %、辉铜矿0.03 %、铜蓝0.02 %、斑铜矿0.18 %、硫砷铜矿0.04 %、黝铜矿0.03 %、方铅矿0.21 %、闪锌矿0.25 %和黄铁矿0.20 %。

3）碳酸盐有5种，分别是方解石15.52 %、孔雀石0.06 %、锌孔雀石0.07 %、白铅矿0.98 %和菱锌矿0.08 %。

4）氧化物分别是石英6.13 %、褐铁矿1.30 %;砷酸盐分别是砷铜铅矿0.80 %、砷锌钙矿0.01 %;氟化物为萤石0.95 %;磷酸盐为磷灰石0.34 %;硫酸盐为铜铅铁矾0.20 %。

2 矿石结构构造

1）矿石结构。矿石中金属矿物结构主要为包含结构、反应边结构、乳浊状结构及胶态结构等。闪锌矿与黄铜矿相互包裹、方铅矿中包裹闪锌矿及黄铜矿、黄铜矿中包裹方铅矿、石英中包裹硅灰石，形成包含结构。部分黄铜矿边缘被铜蓝交代，部分方铅矿边缘被硅锌矿、异极矿交代，形成反应边结构。部分黄铜矿呈乳滴状包裹在闪锌矿中，构成矿石的乳浊状结构。褐铁矿多呈胶态，构成矿石的胶态结构。

脉石矿物结构主要为不等粒柱粒状变晶结构、显微鳞片—粒状变晶结构、纤柱状—粒状变晶结构及残余结构。不等粒柱粒状变晶结构主要由粒度大小不等的硅灰石、石榴石、碳酸盐及少量石英组成，硅灰石呈柱粒状，粒径从细到粗连续变化，中间没有明显间断。显微鳞片—粒状变晶结构主要由白云母、石榴石组成，白云母呈显微鳞片状，石榴石异常消光，呈粒状分布于白云母颗粒集合体之间。纤柱状—粒状变晶结构主要由硅灰石、碳酸盐及少量石英组成， 硅灰石呈纤柱状—粒状，岩石中硅灰石无方向地相互交叉生长，碳酸盐及石英呈粒状，分布于硅灰石颗粒之间。

2）矿石构造。矿石构造主要为次块状—块状构造，同时多数矿石具浸染状构造和层状构造。

3 主要矿物嵌布特征

3.1 硫化物

1）黄铜矿：黄铜黄色，金属光泽，不透明，硬度3～4，相对密度4.1～4.3。镜下观察黄铜矿多呈他形粒状，不规则毗连镶嵌;少数呈拼图状，规则毗连镶嵌。多与闪锌矿连生，少数与方铅矿连生或包裹于闪锌矿（见图1-a）、褐铁矿中，偶见黄铜矿与硫砷铜矿、斑铜矿、辉铜矿连生或铜蓝沿黄铜矿边缘分布。黄铜矿粒度在0.005～4.000 mm。

2）斑铜矿：新鲜面呈暗铜红色，风化面常呈暗紫色，金属光泽，不透明，硬度3，相对密度4.9～5.3。镜下观察斑铜矿呈他形粒状，多与黄铜矿（见图1-b）、黝铜矿连生或分布于辉铜矿颗粒之间，偶见与铜铅铁矾、 铜蓝连生（见图1-c）。斑铜矿粒度在0.05～0.10 mm。

3）硫砷铜矿：钢灰色、带灰或黄的黑色，金属光泽至暗淡光泽，不透明，硬度3.5，相对密度4.3～4.5。 经MLA分析，硫砷铜矿呈他形粒状，多与黄铜矿、白铅矿、闪锌矿连生，少数与砷铜铅矿、褐铁矿及钙铝榴石连生。硫砷铜矿粒度在0.004～0.060 mm。

4）方铅矿：铅灰色，金属光泽，不透明，硬度2～3，相对密度7.4～7.6。镜下观察方铅矿呈他形粒状，多与黄铜矿、闪锌矿连生（见图1-d）或包裹于闪锌矿中，偶见与黝铜矿、铜蓝、铜铅铁矾连生。方铅矿粒度在0.01～0.50 mm。

5）闪锌矿：油脂光泽至半金属光泽，透明至半透明，硬度3.5～4.0，相对密度3.9～4.2。镜下观察闪锌矿呈他形粒状，多与黄铜矿连生（见图1-e），少数与黄铜矿相互包裹或与方铅矿连生（见图1-f），偶见与黝铜矿、硫砷铜矿、铜铅铁矾连生。闪锌矿粒度在0.01～2.00 mm。

6）黄铁矿：镜下观察黄铁矿呈半自形—他形粒状，部分黄铁矿中包裹褐铁矿，部分黄铁矿包裹于透明矿物中。黄铁矿粒度在0.01～0.02 mm。

3.2 硅酸盐

1）石榴石：分别为钙铁榴石、鈣铝榴石、镁铝榴石。通过镜下观察和MLA分析，矿石中石榴石部分具环带构造，异常消光，多与硅灰石、白云母、方解石连生，少数与白铅矿、符山石、绿泥石、钾长石、孔雀石及石英连生，偶见与铜铅铁矾、砷铜铅矿、磷灰石、硅磷灰石连生或包裹褐铁矿。石榴石粒度在0.05～3.00 mm。

2）硅灰石：镜下观察硅灰石部分呈柱粒状—板状相互交叉生长，部分呈针状。多与石榴石、石英连生或呈残余状包裹于石英中，少数与方解石、符山石、透辉石连生，偶见与钠长石连生。硅灰石粒度在0.01～0.30 mm。

3）硅孔雀石：镜下观察硅孔雀石多分布于方解石颗粒之间。经MLA分析，硅孔雀石多与孔雀石连生。硅孔雀石粒度在0.02～0.30 mm。

4） 硅锌矿、异极矿：多与石英、透辉石连生，偶见与硅孔雀石、白铅矿连生。其粒度在0.004～0.075 mm。

5）钾长石：多与钙铁榴石、钙铝榴石、透辉石及石英连生，偶见与白云母、磷灰石连生。钾长石粒度在0.004～0.150 mm。

3.3 碳酸盐

1）孔雀石：绿色、暗绿色，玻璃至金刚光泽，纤维状者呈丝绢光泽，硬度3.5～4.0，相对密度4.0～4.5。 经镜下观察和MLA分析，矿石中孔雀石多呈纤维状，少数孔雀石集合体呈放射球粒状。孔雀石多与硅孔雀石、石榴石、绿泥石连生，少数与白云母混杂分布。孔雀石粒度在0.1～0.5 mm。

2） 白铅矿：多与白云母、石榴石连生，偶见与绿泥石连生。经电子探针分析，矿石中部分白铅矿含砷较高，部分白铅矿不含砷。白铅矿粒度在0.1～0.5 mm。

3）菱锌矿：多与钙铝榴石连生，偶见与透辉石、钠长石连生。菱锌矿粒度在0.004～0.050 mm。

4）方解石：多与石榴石、硅灰石、石英连生，少数方解石颗粒之间紧密镶嵌或沿矿石裂隙分布与符山石连生。方解石粒度在0.02～2.40 mm。

3.4 石 英

无色透明，玻璃光泽，硬度7，相对密度2.65。镜下观察，石英多与石榴石、硅灰石连生，少数与白云母、萤石、方解石连生或包裹于方解石中，偶见与磷灰石连生。石英粒度在0.01～0.50 mm。

3.5 砷酸盐

砷酸盐主要为砷铜铅矿。砷铜铅矿具苹果绿色，玻璃光泽或光泽暗淡，半透明，硬度3，相对密度6.4。经MLA分析， 矿石中砷铜铅矿多与石榴石、透辉石连生，少数与方解石、石英、钾长石连生，偶见与硫砷铜矿、硅灰石连生。砷铜铅矿粒度在0.004～0.150 mm。

4 铜、铅、锌矿物嵌布粒度及共生关系

4.1 嵌布粒度

矿石中铜主要赋存在斑铜矿、砷铜铅矿、黄铜矿、硅孔雀石中，有部分铜赋存在孔雀石、辉铜矿、锌孔雀石、铜铅铁矾、硫砷铜矿、黝铜矿、铜蓝及闪锌矿中;铅主要赋存在白铅矿、砷铜铅矿、方铅矿中，有部分铅赋存在铜铅铁矾中; 锌主要赋存在硅锌矿、异极矿及闪锌矿中，有部分锌赋存在菱锌矿、锌孔雀石、砷铜铅矿、砷锌钙矿、硫砷铜矿中。将矿石破碎至-0.3 mm>99 %， 制备成MLA专用树脂样，分析检测铜、铅、锌矿物嵌布粒度。在磨矿细度-0.074 mm占70 %的条件下，分析矿物单体解离度，结果见表2。

4.2 共生关系

矿石中矿物共生关系较为复杂。黄铜矿主要与钙铝榴石、符山石、钙铁榴石、石英等连生或共生。斑铜矿主要与褐铁矿、硅灰石等连生或共生。硫砷铜矿主要与黄铜矿、白铅矿、砷铜铅矿、钙铝榴石、褐铁矿等连生或共生。硅孔雀石主要与钙铁榴石、钙铝榴石、透辉石、褐铁矿、砷锌钙矿、石英等连生或共生。孔雀石主要与硅孔雀石、钙铝榴石、钙铁榴石、硅灰石等连生或共生。砷铜铅矿主要与透辉石、钙铝榴石、方解石等连生或共生。

方铅矿主要与钙铝榴石、符山石、钙铁榴石、石英等连生或共生。白铅矿主要与钙铝榴石、石英、透辉石等连生或共生。

闪锌矿主要与钙铁榴石、方解石、透辉石、石英等连生或共生。硅锌矿、异极矿主要与石英等连生或共生。

5 目的矿物回收矿物学影响因素

1）铜矿物。矿石中铜氧化率为41.07 %，氧化铜矿物主要为孔雀石、铜蓝、硅孔雀石等，氧化铜矿物交代黄铜矿及次生铜矿物，局部呈团块状弥漫于矿块中，氧化铜矿物与黄铜矿、次生铜、方铅矿、闪锌矿连生。由于氧化铜矿物与硫化铜矿物可浮性差异大，易流失到浮选尾矿中，会影响其他目的矿物及铜矿物的回收。

根据矿石的工艺特征，可知部分粒度小于5 μm的黄铜矿呈乳滴状包裹在闪锌矿中，这部分黄铜矿通过磨矿难以完全解离。根据单体解离度分析，原矿磨至-0.074 mm占70 %时，黄铜矿单体解离度为63.30 %，未解离部分易流失到浮选尾矿中影响其回收。矿石中次生铜矿物粒度多在0.004～0.050 mm，与氧化铜矿物、氧化铅矿物、氧化锌矿物、脉石矿物连生或被脉石矿物包裹，这部分铜矿物易流失到浮选尾矿中影响次生铜矿物的回收。

2）鉛矿物。方铅矿与氧化铅矿物、氧化锌矿物、氧化铜矿物、脉石矿物连生或被脉石矿物包裹，不易浮选，这部分铅矿物也难以回收。矿石中铅氧化率为79.31 %，氧化铅矿物主要为白铅矿，白铅矿与黄铜矿、方铅矿、闪锌矿连晶。矿石中氧化铅矿物相对硫化铅矿物来说可浮性差，不易进入混合精矿中，影响铅矿物的回收。

3）锌矿物。闪锌矿部分与氧化铜矿物、氧化铅矿物、氧化锌矿物、脉石矿物连生或被脉石矿物包裹，这部分锌矿物不易浮选，影响锌矿物的回收。矿石中锌氧化率为84.83 %，异极矿、菱锌矿是矿石中主要的氧化锌矿物，因其粒度细小，多与脉石矿物、闪锌矿连晶，不易进入混合精矿中，且氧化锌矿物与硫化锌矿物可浮性相差大，不易回收，影响浮选效果，进而影响锌矿物的整体回收。

6 结 论

1）矿石中铜品位0.53 %、铅品位1.29 %、锌品位0.54 %、金品位0.28 g/t、银品位23.6 g/t;铜、铅、锌的氧化率分别为41.07 %、79.31 %、84.83 %。矿石中铜主要赋存在斑铜矿、砷铜铅矿、黄铜矿、硅孔雀石中，铅主要赋存在白铅矿、砷铜铅矿、方铅矿中，锌主要赋存在硅锌矿、异极矿及闪锌矿中。铜、铅、锌矿物分选难度大，主要影响因素是矿物组分复杂、共生关系十分密切，同时部分矿物易泥化。

2）铜、铅、锌矿物共生关系复杂，矿石中的方铅矿呈他形粒状，多与黄铜矿、闪锌矿连生或包裹于闪锌矿中。铜矿物、锌矿物嵌布粒度细，黄铜矿中+0.037 mm粒级累积分布率为38.69 %，且锌矿物易随铜矿物富集，不利于铜、铅、锌分离。研究结果为矿石回收工艺选择提供了重要的矿物学依据。

[参 考 文 献]

[1]叶锦华，梅燕雄，董颖，等.中国西部铜矿资源勘查开发现状和潜力及接替区选区[J].矿床地质，2014，33（3）：511-520.

[2]谭伟，李明晓，王宏锋，等.云南某氧化铜矿石工艺矿物学研究[J]. 金属矿山，2016（11）：98-101.

[3] 李潇雨，周满赓，王婧，等.攀西钒钛磁铁矿硫族元素工艺矿物学研究[J].中国矿业，2016，25（1）：118-124，134.

[4]谢峰，张汉平，陈献梅.云南某沉积型铝土矿工艺矿物学研究[J]. 矿冶，2015，24（2）：81-84.

[5] 李红立，廖璐，尹江生，等.内蒙古某稀有稀土矿工艺矿物学研究[J].内蒙古科技与经济，2016（3）：76-78.

[6] 付磊.工艺矿物学在矿物加工中的应用[J].地球，2016（1）：372，291.

[7] EVANS C L，WIGHTMAN E M，MANLAPIG E V，et al.Application of process mineralogy as a tool in sustainable processing[J].Minerals Engineering，2011，24（12）：1 242-1 248.

[8] LOTTER N O.Modern process mineralogy：an integrated multi-disciplined approach to flowsheeting [J].Minerals Engineering，2011，24（12）：1 229-1 237.

Process mineralogy of complex copper-lead-zinc oxide ores in Jiama，Tibet

Liu Zilong1，Yang Hongying2，Wen Shuming3，Deng Jiushuai3，4，Tong Linlin2，Liu Yuan5

（ 1.Tibet Huatailong Mining Development Co. ，Ltd.;

2.School of Metallurgy，Northeastern University ;

3.Faculty of Land Resource Engineering，Kunming University of Science and Technology ;

4.School of Chemical and Environmental Engineering，China University of Mining and Technology （ Beijing ）;

5.School of Geography and Information Engineering，China University of Geosciences

（ Wuhan ））

Abstract： The copper-lead-zinc oxide ore reserve is in large scale in Jiama Mining District，Tibet，but the ores are complex and refractory.In order to investigate the ore property，microscopic observation，X-ray powder diffraction analysis，artificial heavy concentrate analysis，electronic probe analysis and mineral dissociation degree analysis are comprehensively used and thorough study on the process mineralogy is carried out.The results show that the ore is composed of 8 kind of minerals，totaling 34 minerals，including sulfide，oxide and silicate.Among them，silicate content is 72.31 %，carbonate content is 16.71 %，oxide content is 7.40 %;copper，lead and zinc are in complicated intergrowth relation，and galena usually associates with chalcopyrite and blende or is included in blende;copper and zinc minerals are disseminated in fine grains，and the zinc minerals are easily enriched with copper minerals，which is detrimental to the separation of copper，lead and zinc.The research results provide mineralogical basis for the selection of extraction methods of the ores.

Keywords： polymetallic ore;oxide ore;copper;lead;zinc;dissociation degree;process mineralogy