某矽卡岩型锌铜多金属矿石工艺矿物学研究

2021-12-17杨永峰

现代矿业 2021年11期

杨永峰王腾

（1.四川省冶金地质勘查局；2.四川鑫顺矿业股份有限公司）

锌、铜是重要的金属原材料，在钢铁、机械制造、军事、航空航天等领域应用广泛，被各国作为战略性矿产资源进行储备。随着我国经济进入高质量发展新阶段，对锌、锡、铜等矿产资源的需求不断增加，提升资源综合开发程度不断加大。矽卡岩型矿床具有赋存有用元素种类多、品质高、资源综合利用价值大的特点，但普遍存在目的矿物颗粒细、难分离、回收率低等问题［1］。因此，开展矽卡岩型锌锡铜多金属矿工艺矿物学研究，查明锌、锡、铜赋存状态、矿石类型、矿物共生组合、嵌布特征、矿石品位等因素合理选择选矿流程，对减少矿石选矿损失、提高选矿效率及综合回收率具有重要意义［2-3］。

1 矿石物质组成

1.1 矿石化学成分分析

样品取自某矽卡岩型锌铜多金属矿区原生硫化矿石，从矿样中选择具有代表性块状矿样制成光薄片，其余样品经破碎、混匀、筛分后，再混匀缩放制成样品备用，样品制备流程见图1。采用X射线荧光光谱并结合化学定量分析［4-5］对矿石进行化学成分分析，其结果见表1。

由表1可知，矿石中有价元素为锌、铜、锡，其品位超出工业品位要求，铅、银、铟、磁铁达到综合回收品位要求。

1.2 矿石矿物组成

矿石矿物主要为闪锌矿、黄铜矿、锡石及黄铁矿，次为磁黄铁矿、磁铁矿、方铅矿、针铁矿及毒砂等；脉石矿物主要为方解石、石英、透辉石、阳起石，次为石榴石、绿泥石及绿帘石等。

注：In、Au、Ag、As、Bi含量单位为g/t。

2 矿石结构构造

2.1 矿石结构

矿石主要发育有残余结构、次文象结构，其次为镶边结构。金属硫化物主要以交代残余结构状分布在脉石矿物之间（图2）。

透辉石和闪锌矿交代磁铁矿呈不规则状，黄铜矿沿磁黄铁矿解理、晶粒之间交代，透辉石交代蚀变黑柱石等呈残余状，闪锌矿交代毒砂呈残余状（图2a）。黄铜矿交代脉石呈不规则树叶状，呈次文象结构（图2b）。

2.2 矿石构造

矿石构造主要有脉状充填构造、浸染状构造、条带状构造和块状构造。黄铜矿和磁黄铁矿、方铅矿、闪锌矿以脉状充填于凝灰质砂岩脉石矿物中（图3a）；闪锌矿和黄铜矿或方铅矿和闪锌矿沿脉石矿物集合体间隙、裂隙呈浸染状分布（图3b）；黄铜矿、磁黄铁矿、闪锌矿沿与岩层平行的裂隙或微层理进行交代呈密集条带状构造（图3c）；磁铁矿沿大理岩强烈交代形成块状构造（图3d）。

3 矿石主要矿物的嵌布特征

闪锌矿颜色分为暗褐红色、红褐色、黄褐色3种，一般为他形—半自形，粒径0.02～0.12 mm，褐红色闪锌矿粒度大者达1.5 mm，属不均匀、不等粒嵌布，在晶体集合体中可见到较规则的解理。闪锌矿多呈不规则的粒状及其集合体以分散星点浸染状分布于矿石中，或沿透辉石、透闪石的晶纹、裂隙间充填或交代，形成不规则的粒状、脉状和网脉状，尚有少量闪锌矿分布在块状方铅矿的裂隙中，或被方铅矿包裹呈孤岛状分布，还有少量与黄铜矿紧密连生，沿着脉石裂隙或晶粒间产出，少量闪锌矿包裹着黄铜矿微晶或包裹着方铅矿或脉石矿物。

黄铜矿的形成有2个成矿阶段三个世代，第一世代呈他形粒状，粒径0.05～0.1 mm，或由固溶体分解不完全而呈乳滴状出溶分布于闪锌矿中。第二世代呈粒状集合体，集合体中可见有叶片状方黄铜矿，黄铜矿在闪锌矿集合体边缘呈镶边结构。第三世代呈细脉状、脉状穿插在矽卡岩中。黄铜矿与闪锌矿、方铅矿、毒砂、透闪石、透辉石连生，连生界线不规则，往往呈港湾状。主要矿物显微镜下嵌布特征见图4。

4 目的矿物的嵌布粒度

铁闪锌矿多呈他形—半自形粒状结构，分布在比较自形的石榴石之间，与不透明矿物关系密切，部分与不透明矿物共生分布在裂隙中，常含微细粒状黄铜矿包裹体，粒度0.03～0.5 mm，多数在0.1～0.3 mm，约占金属矿物的10%。

黄铜矿是最主要的含铜矿物，呈黄色，微细粒者多分布在闪锌矿中，少数沿裂隙充填，多呈细粒他形—半自形粒状结构，粒度为0.02～1.2 mm不规则粒状，多数在0.2～0.5 mm，集合体在0.5～3.5 mm，约占金属矿物的20%。-3 mm试样筛分分析结果见表2。

由表2可知，原矿中铜和锌的分布规律相似，大部分分布于+0.15 mm与-0.045 mm粒级；锡主要分布在细粒级颗粒中，这加大了锡的回收难度。

5 主要元素在矿石中的赋存状态

根据矿石矿物含量和锌、铜物相分析，锌、铜在矿石中的平衡分布见表3、表4。

由表3、表4可知，锌主要以硫化物形式存在，主要分布在铁闪锌矿中，其锌占总锌的93.91%；赋存在脉石矿物中的锌占总锌的6.09%，因此单独分选铁闪锌矿，锌的理论回收率约为94%。铜主要以黄铜矿形式存在，占总铜的92.33%，其他形式的铜占7.67%，因此单独分选黄铜矿，铜的理论回收率约为92%。

6 影响选矿的矿物学因素

6.1 锌铜赋存形式的影响

矿石中的锌主要以硫化物形式存在，但硫酸盐和脉石中的锌主要以微细固溶体或包裹体的形式存在，无法通过细磨的方法将其分离，因此这部分锌将无法回收。矿石中的铜主要以黄铜矿的形式存在，氧化物中铜和脉石矿物中的铜将无法通过浮选回收，这部分的铜将在尾矿中损失。

6.2 锌铜矿物结构的影响

矿石中的铁闪锌矿、黄铜矿主要以交代残余结构、文象结构形式存在，往往充填或包裹于榴子石、阳起石、透闪石等矿物中，交代结构的矿石容易造成部分闪锌矿、黄铜矿在磨矿后被磁铁矿和脉石矿物颗粒罩盖，难以分离。部分黄铜矿呈固溶体分离结构，沿磁黄铁矿粒间与双晶面呈微细粒分布，这部分黄铜矿因粒度细而无法回收。

6.3 磁黄铁矿的影响

由于磁黄铁矿与目的矿物闪锌矿、黄铜矿为共生关系，因此在选矿过程中磁黄铁矿易随闪锌矿、黄铜矿进入锌精矿、铜精矿中，从而降低锌、铜精矿品位。此外，锌、铜也易随磁黄铁矿进入尾矿，从而影响锌、铜的回收率。

根据以上工艺矿物学研究结果，锌铜多金属矿小型试验采用试验拟定的浮—重—磁联合试验流程，优先浮铜再浮锌，尾矿磁选铁后重选锡的流程对该矿石进行选别。通过对原矿选择性磨矿，磨矿细度为-0.074 mm65%，石灰作pH值调整剂，硫酸锌为抑制剂，亚硫酸铜和丁基黄药作为活化剂和捕收剂，全流程可获得产率2.82%、铜品位23.99%、铜回收率77.79%的铜精矿；产率3.97%、锌品位35.08%、锌回收率78.23%的锌精矿；产率0.45%、锡品位61.78%，锡回收率55.60%的锡精矿；产率9.67%、铁品位63.88%、铁回收率27.58%的铁精矿。矿石中的银有50.51%进入铜精矿和锌精矿中，实现了锌、铜、锡、银、铁的综合回收，达到了综合利用的效果，避免了资源浪费。