四川会理红泥坡铜矿工艺矿物学

陈良，刘富权，钱永超，刘飞燕，朱志敏

（1.凉山矿业股份有限公司，四川 会理 615100；2.中国地质科学院矿产综合利用研究所， 四川 成都 610041）

四川会理红泥坡铜矿是凉山矿业股份有限公司近年来新发现的大型铜矿[1]，位于我国西南地区康滇铜矿带北端拉拉铜矿外围[2-3]。相比拉拉落凼铜矿，红泥坡铜矿的铜含量更高，但钴、钼和稀土等伴生有价元素含量较低[4-5]，这势必影响到选矿工艺的改变。矿石的工艺矿物学特征决定了选矿工艺和选矿流程的设计。然而，以往的工艺矿物学和综合利用工作主要集中于拉拉落凼铜矿[6]，对于红泥坡铜矿的工艺矿物学研究少有报道。本文对红泥坡铜矿开展了系统的工艺矿物学研究，以期为矿石的工艺利用提供指导。

1 矿石的物质组成

1.1 化学成分

原矿综合样的化学分析表明，矿石中铜品位较高，达到1.00%，而钴和钼含量较低，分别为0.01%和0.003%。

1.2 化学物相分析

铜物相结果表明，硫化铜占总铜的96.50%，其中原生硫化铜占93.00%、次生硫化铜占3.50%，氧化铜部分共3.30%；钴物相表明，硫化钴占82.83%，硅酸盐中钴占13.13%；铁物相表明，磁性铁中铁占8.87%，表明磁选得到的铁精矿产率将比较小。

表2 铜的化学物相结果Table 2 Chemical phases of copper

表3 钴的化学物相结果Table 3 Chemical phases of cobalt

表4 铁的化学物相结果Table 4 Chemical phases of iron

1.3 矿物组成

矿石的矿物组成见表5，金属矿物包括黄铜矿、黄铁矿、斑铜矿、磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、钛铁矿、铬铁矿、辉钼矿、辉砷钴矿、磁黄铁矿。脉石矿物包括钠长石、石英、黑云母、白云石、白云母、方解石、磷灰石、金红石、角闪石、绿帘石、独居石、滑石、榍石、锆石、重晶石等。

表5 矿石中矿物组成及相对含量Table 5 Mineral composition and its relative content in the ore

2 矿石的结构构造

矿石的结构主要包括他形粒状变晶结构、填隙结构、自形-半自形粒状结构、包含结构，少见压碎结构、齿状结构、格状结构和固溶体结构。其中，它形粒状变晶结构在矿石中极为普遍，矿石的主要金属矿物黄铜矿、部分黄铁矿、磁铁矿等，以它形粒状集合体嵌布于脉石矿物粒间及早先形成的金属矿物粒间和裂隙之中；填隙结构表现为矿石中黄铜矿沿碳酸盐粒间充填，不同脉石颗粒，颗粒间间隙不同，黄铜矿粒径不同；自形-半自形粒状结构表现为部分黄铁矿呈自形-半自形晶嵌布于脉石中或包裹于黄铜矿中；包含结构的特征为早期形成的矿物被包裹在后期形成的矿物中，主要见有部分黄铁矿、黄铜矿集合体中包裹脉石矿物或黄铜矿中包裹黄铁矿等；压碎结构为少量的黄铁矿受动力作用，压碎形成碎片后，后期被脉石或其他金属矿物沿压碎后的裂隙充填；齿状结构为部分黄铁矿呈齿状嵌布于黄铜矿和脉石接触边上，看似齿状；格状结构为矿石中部分斑铜矿和黄铜矿呈格状结构；固溶体结构矿石中含微量闪锌矿，闪锌矿中常有黄铜矿乳滴嵌布，构成固溶体。

矿石的构造以浸染状构造为主，次有网脉状条纹条带状构造等。黄铜矿、黄铁矿、磁铁矿等金属矿物嵌布于脉石矿物粒间或脉石的裂隙，呈不同程度浸染状分布。部分矿石中白云石呈条带状；或黄铜矿穿切脉石，呈条带状。云母类和铁质混杂矿物呈有规则的定向分布，大致平行排列，云母间有碳酸盐和钠长石等嵌布，宏观上看呈条纹状。主要是黄铜矿沿早期的黄铁矿破碎裂隙呈显微网脉状、脉状充填交代；石英沿早期脉石穿切呈脉状。

3 主要矿物的工艺特征

3.1 黄铜矿

红泥坡铜矿中铜矿物主要为黄铜矿，黄铜矿主要呈它形粒状或它形粒状集合体形式嵌布在矿石中，细者10 μm，粗者达6 mm。黄铜矿电子探针分析结果含Co很低，在0.03% ~ 0.08%之间（表6）。

表6 黄铜矿电子探针元素分析结果/%Table 6 Results of electron microprobe analysis of chalcopyrite

黄铜矿嵌布类型种类较多，主要包括：（1）在细粒碳酸盐粒间填隙，呈均匀浸染状，粒径在20 ~ 50 μm；（2）沿碳酸盐或长石集合体粒间裂隙嵌布，呈筛网状，集合体粒径粗细不均匀，粗者可达300 μm，细者仅10几微米；（3）粗粒黄铜矿中包有石英和细粒碳酸盐集合体，粒径粗者可达2 ~ 3 mm；(4)呈锯齿状嵌布在自形脉石粒间，粒径100 ~ 150 μm；少量见到：（5）呈粗细不等的脉状嵌布在碎裂黄铁矿裂隙中，脉粗者20 μm，细者仅几微米；（6）呈线脉状嵌布在碳酸盐为主的脉石中，脉宽100 μm左右；（7）呈极细星点状嵌布在脉石中，粒径仅几微米，该类型黄铜矿易随脉石进入尾矿；（8）呈乳滴状固溶体嵌布在黄铁矿中，该类型黄铜矿易随黄铁矿进入钴产品。

选矿综合样中黄铜矿粒度统计结果见表7，黄铜矿粒径在+0.1 mm 58.67%，+0.074 mm 74.36%，-0.074 mm 25.64%。

表7 黄铜矿粒度统计结果Table 7 Grain size of chalcopyrite

3.2 斑铜矿

斑铜矿是矿石中次生铜矿物，含量较低，主要呈浸染状不规则粒状嵌布，粒径30 ~ 100 μm。其嵌布形式有：（1）呈不规则状与黄铜矿毗连或被黄铜矿包裹；（2）嵌布在脉石粒间孔隙中；（3）与黄铜矿呈格状结构。斑铜矿的嵌布形式主要为前两种，第三种较少。能谱扫描结果显示（图1和表8），斑铜矿中，不含Co或含量低。

图1 斑铜矿能谱Fig.1 EDS spectra map of bornite

表8 斑铜矿能谱分析结果/%Table 8 The EDS data of bornite

3.3 黄铁矿

黄铁矿是除黄铜矿外主要的硫化物，也是Co的主要载体矿物。矿石中黄铁矿的嵌布形式主要有：（1）黄铁矿呈半自形-他形粒状嵌布在脉石中，部分黄铁矿中包裹有细粒脉石；（2）黄铁矿呈菱形、三角形、多边形等自形晶嵌布在脉石或黄铜矿中；（3）黄铜矿填隙式产出的矿石中，黄铁矿呈稀疏星点状嵌布在脉石和黄铜矿接触面部位；（4）黄铁矿沿云母和碳酸盐的接触边上呈长条状嵌布；（5）黄铁矿后期沿脉石裂隙呈细脉状、细脉膨出状嵌布。偶见在磁铁矿中包体形式产出。

黄铁矿是回收Co的主要矿物，扫描电镜分析表明，不同的黄铁矿颗粒中Co含量有所不同，在0.24% ~ 1.34%之间。对黄铁矿进行了单矿物提纯（纯度在96% ~ 98%），化学分析结果表明，选别钴硫精矿时，其钴含量最高在0.56%左右（表9）。矿物粒度统计表明（表10），粒径在+0.1 mm 65.29%，+0.074 mm 80.49%，-0.074 mm19.51%。

表1 矿石化学分析结果/%Table 1 Chemical composition of the ore

表 9 黄铁矿分析结果/%Table 9 Composition of pyrite

表10 黄铁矿粒度统计结果Table 10 Grain size of pyrite

3.4 磁铁矿和铬铁矿

矿石中磁铁矿含量不高，呈它形细小粒状嵌布，偶见自形晶。磁铁矿在反光下呈灰褐色，磁铁矿在矿石中主要呈浸染状、条纹条带状嵌布，部分磁铁矿赤铁矿化。磁铁矿粒径20 ~ 60 μm。在少量碎裂黄铁矿中，磁铁矿沿黄铁矿裂隙嵌布，这部分磁铁矿易同黄铁矿进入钴硫精矿。对磁铁矿进行随机点能谱分析，能谱分析显示磁铁矿不含钴或含极低的钴，部分颗粒中含少量锰、钛、钒等元素。

此外，矿石中含少量铬铁矿，呈稀疏粒状嵌布在脉石中。铬铁矿经扫描电镜随机点扫描，含Mg、Al、Ti、V 等元素。

3.5 辉钼矿

铅灰色，光片下不透明，有白色到灰白色的强烈多色性和强非均质性，双反射强。红泥坡铜矿矿石中钼含量太低，仅在综合样中发现少许，也多呈单体状态，因此对其嵌布状态难以全面描述，但从选矿富集的产品中可以看出，辉钼矿一般为片状或细小的粒状嵌布在脉石中，少数与黄铜矿呈连晶，辉钼矿粒径集中在10 ~ 70 μm之间。

3.6 闪锌矿、磁黄铁矿和辉砷钴矿

闪锌矿：在矿石综合样中偶见，且闪锌矿颗粒中多有乳滴状黄铜矿固溶体存在，若这类闪锌矿进入铜精矿，对铜精矿品位有影响，但其矿物含量很低，对精矿品位影响可以忽略。对闪锌矿能谱分析结果显示闪锌矿中含Fe和Co。

磁黄铁矿：矿石中含微量磁黄铁矿，磁黄铁矿呈不规则粒状嵌布在脉石中，部分颗粒与闪锌矿和黄铜矿毗连，粒径30 ~ 130 μm。

辉砷钴矿：成分为CoAsS，反射光下微带玫瑰红的白色，较黄铁矿略白，多呈不规则粒状与其他硫化物连生嵌布在脉石中，粒径40 ~ 150 μm。标准辉砷钴矿中Co 35.41%、As 45.26%、S 19.33%，但矿石中的辉砷钴矿常发生部分钴被铁和镍取代现象。辉砷钴矿扫描电镜随机点能谱分析，Co含量在20.57%左右。

4 结 论

（1）矿石中铜含量为1%，铜的主要载体矿物为黄铜矿，含少量斑铜矿。斑铜矿为次生硫化铜，含量低，部分斑铜矿与黄铜矿连生，磨矿时无需解离，可与黄铜矿一并回收。选矿回收铜的主要目的矿物是黄铜矿。

（2）矿石中钴含量为0.01%，可作为伴生组份利用。钴的独立矿物为辉砷钴矿，辉砷钴矿经扫描电镜测试，Co 20.57%左右，但其矿物量低，难独立回收，易随黄铁矿进入钴硫精矿。黄铁矿是矿石中含量仅次于黄铜矿的硫化物，也是Co的主要载体矿物，因此选矿回收Co的目的矿物主要是黄铁矿，其他微量含Co硫化物，易随黄铁矿一并进入钴硫精矿，对钴硫精矿提纯分析Co，含Co 0.56%左右。

（3）矿石中含钼含量仅0.003%，辉钼矿是钼的载体矿物，尽管辉钼矿是可浮性好的矿物，但矿物量太低，因此要想得到一个合格的钼精矿就需原矿非常高的富集比，增加了选矿作业的矿石处理量，经济上不划算。

（4）矿石中含少量的磁铁矿，可作为伴生组分回收利用。