安徽某难选铁硫铜矿工艺矿物学研究_袁启东.pdf

收稿日期2019-12-20 基金项目安徽省重点研究与开发计划面上攻关项目 （编号 201904a07020054） 。 作者简介袁启东1979， 男， 高级工程师。 总第 524 期 2020 年第 2 期 金属矿山 METAL MINE 安徽某难选铁硫铜矿工艺矿物学研究 袁启东 1， 2 丁开振 3 陈洲 1， 2 王小玉 3 李亮 1， 2 胡炳胜 3 王炬 1， 21 （1. 华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司， 安徽 马鞍山 243071； 2. 国家金属矿山固体废物处 理与处置工程技术研究中心， 安徽 马鞍山 243071； 3. 安徽马钢罗河矿业有限责任公司， 安徽 合肥 231562） 摘要为了更好地选别回收安徽某铁硫铜多金属矿石， 利用化学多元素分析、 光学显微镜、 X-射线衍射分 析、 扫描电镜、 矿物自动分析仪 （MLA） 等手段， 对矿石的矿物组成、 主要元素赋存状态、 主要矿物的嵌布特征等进行 了系统的研究。结果表明， 矿石铁品位为30.48、 硫品位为2.18、 铜品位为0.066。矿石中金属矿物以磁铁矿为 主， 含有少量赤铁矿、 镜铁矿、 黄铁矿、 磁黄铁矿、 黄铜矿等； 脉石矿物主要为方解石、 绿泥石、 石英、 云母等。矿石 主要构造为块状构造、 浸染状构造， 主要结构有粒状结构、 针状 （棒状） 结构、 交代结构、 假象 （半假象） 结构、 填隙结 构、 鳞片状结构和斑状结构等。有用矿物磁铁矿、 赤铁矿、 黄铁矿的嵌布粒度普遍大于脉石矿物方解石、 绿泥石、 云 母和石英的嵌布粒度， 与磁铁矿紧密连晶的部分假象赤铁矿粒度微细， 以交代弧、 交代边的形式产出， 可在选矿时 一并回收利用。部分-0.070 mm粒级黄铁矿、 磁黄铁矿交代磁铁矿， 紧密连晶， 单体解离较困难， 会对铁精矿中的含 硫量造成不利影响。 关键词难选铁硫铜矿工艺矿物学嵌布特性矿石结构构造 中图分类号TD912文献标志码A文章编号1001-1250 （2020） -02-045-07 DOI10.19614/ki.jsks.202002009 Study on Process Mineralogy of a Refractory Fe-S-Cu Ore in Anhui Yuan Qidong1， 2Ding Kaizhen3Chen Zhou1， 2Wang Xiaoyu3Li Liang1， 2Hu Bingsheng3Wang Ju1， 22 （1. National Engineering Research Center of High Efficiency Cyclic Utilization of Metal Mineral Resources， Maanshan 243071， China； 2. National Metal Mine Solid Waste Treatment and Disposal Engineering Technology Research Center ， Maanshan 243071， China； 3. Masteel Luohe Mining Co.， Ltd． ， Hefei 231562， China） AbstractIn order to recovery a certain iron-sulfur-copper polymetallic ore from Anhui Province，the mineral composi- tion，occurrence state of main elements and distribution characteristics of main minerals of the ore were systematically stud- ied by means of chemical analysis，optical microscopy，X-ray diffraction analysis，scanning electron microscopy，automatic mineral analyzer（MLA）combined with chemical analysis and chemical multielement analysis. The results show that the iron grade is 30.48，the sulfur grade is 2.18，and the copper grade is 0.066. The main metal minerals in the ore are magne- tite，which contains a small amount of hematite，specularite，pyrite，pyrrhotite，chalcopyrite，etc. The gangue minerals are mainly calcite，chlorite，quartz，mica and so on. The main structure of ore is massive structure and disseminated structure， including granular structure，acicular（rod）structure，metasomatic structure，pseudomorphic（semi-pseudomorphic）struc- ture，filling structure，scaly structure and patchy structure. The technological granularity of useful minerals such as magne- tite，hematite and pyrite is generally larger than that of gangue minerals such as calcite，chlorite，mica and quartz. Some pseudo-hematite closely connected with magnetite has fine granularity，which is produced in the of metasomatic arc and metasomatic edge，and can be recovered and utilized in mineral processing. Some -0.070 mm granular pyrite and pyrrhotite metasomatize magnetite，which are closely linked and difficult to dissociate monomer，which will adversely affect the sulfur content in iron concentrate. KeywordsRefractory Fe-S-Cu ore， Process mineralogy， Dissemination characteristics， Ore texture and structure Series No. 524 February 2020 45 ChaoXing 金属矿山2020年第2期总第524期 复杂多金属矿中有价元素的分离是选矿领域的 难题之一。多金属矿分离困难的主要原因有各种矿 物嵌布粒度微细， 矿物种类复杂， 矿石中常伴生有次 生矿物等。安徽某矿石中含有铁、 硫、 铜等元素， 属 于复杂多金属矿， 有用矿物嵌布粒度细、 矿物间嵌布 关系密切， 有用矿物与脉石矿物分离难度高 ［1-4］。为 合理开发利用该多金属矿， 对其进行了详细的工艺 矿物学研究， 不仅可以为试验研究提供详细的工艺 矿物学资料， 也为提高该矿的选矿指标和工艺方案 的制定提供基础理论依据 ［5-9］。 1矿石物质组成 1. 1矿石的化学多元素分析 对矿石进行化学多元素分析， 结果见表1。 由表1可知 矿石中有价元素主要为铁， 铁品位 为30.48； 矿石中还含有一定量的硫和铜， 硫品位为 2.18、 铜品位为0.066， 选矿时应考虑综合回收， 其 它元素没有回收价值。 1. 2矿石主要有用元素物相分析 矿石的铁、 硫和铜物相分析结果分别见表2、 表3 和表4。 由表 2 可知 矿石中铁主要以磁铁矿的形式存 在， 磁铁矿中铁占总铁74.93的； 黄铁矿中铁占总铁 的7.09， 磁黄铁矿、 赤褐铁矿和碳酸铁等少量。由 于磁黄铁矿等含硫矿物的存在， 选铁时应有效控制 磁黄铁矿等含硫矿物的混入， 以免造成铁精矿硫超 标。 由表3可知 矿石含硫2.18， 硫主要以硫化物的 形式存在， 硫化物中硫占总硫的86.24， 硫酸盐中硫 和其他硫含量较低。 由表 4 可知 矿石中铜主要以硫化物的形式赋 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84.85， 结合氧化铜中铜和自由 氧化铜中铜分别占9.09和6.06， 说明矿石中铜矿 物较易回收。 1. 3矿石矿物组成及含量 矿石主要矿物组成及含量见表5。 由表5可知 矿石中主要有用铁矿物为磁铁矿， 含量为31.49， 少量赤铁矿， 含量为1.30； 矿石中含 硫较高， 但主要以金属硫化物黄铁矿、 磁黄铁矿的形 式存在， 两者含量分别为4.63和1.05。可供综合 回收利用的铜矿物含量较少， 主要以黄铜矿的形式 存在， 含量仅为0.17。脉石矿物主要为碳酸盐类矿 物方解石， 含量为 19.62， 其次为硅酸盐矿物绿泥 石、 云母以及石英， 含量分别为 11.91、 8.06 和 10.20。 2矿石的结构构造 2. 1矿石结构 矿石的结构主要有粒状结构、 针状 （棒状） 结构、 交代结构、 假象 （半假象） 结构、 填隙结构、 鳞片状结 构、 斑状结构， 另有少量脉状结构、 浸染状结构和包 含结构。 （1） 粒状结构。矿石中磁铁矿主要呈粒状分布， 磁铁矿呈四方体自形晶粒状或半自形、 他形粒状稠 密分布。在脉石矿物中部分碳酸盐、 石英等也呈自 形或他形晶粒状嵌布， 形成粒状结构。 46 ChaoXing 2020年第2期袁启东等 安徽某难选铁硫铜矿工艺矿物学研究 （2） 针状 （棒状） 结构。矿石中赤铁矿主要呈针 状、 棒状存在， 交叉组成架状排列， 同时也形成架状 结构。有些针状或棒状晶体密集排列时则形成扇状 结构或簇状结构。 （3） 交代结构。磁铁矿沿晶粒边缘被赤铁矿交 代， 这些次生赤铁矿彼此连接形成网状， 部分未连接 部分则形成交代弧、 交代边。 （4） 假象 （半假象） 结构。主要是磁铁矿被黄铁 矿交代或钾长石被黏土矿物交代后仍保留原生矿物 晶体形态， 形成假象 （半假象） 结构。 （5） 填隙结构。矿石中帘石或透闪石、 阳起石以 及其他脉石矿物沿磁铁矿粒间嵌布， 不同矿物紧密 互嵌， 形成填隙结构。 （6） 鳞片结构。鳞片结构主要见于矿石中的绿 泥石， 绿泥石呈鳞片状集合体嵌布。 （7） 斑状结构。斜长石、 钾长石呈短柱状组成斑 晶， 基质由黏土、 细粒石英、 绢云母等矿物构成。 2. 2矿石构造 矿石主要构造为块状构造， 其次为浸染状构造， 较少斑状构造、 团块状构造， 偶见脉状构造。 （1） 块状构造。主要见于铁矿物中， 故颜色多为 灰-微黑色， 以磁铁矿为主， 质地致密坚硬。另有部 分围岩、 夹石也呈致密集合体块状构造， 如以碳酸盐 为主的灰白色块状岩石或以长石、 黏土为主的肉红 色块状岩石。 （2） 浸染状构造。矿石中浸染状散布粒状黄铁 矿等硫化物， 在矿石中比较常见。部分围岩、 夹石中 还稀疏浸染了少量细粒铁矿物。 （3） 斑状、 团块状构造。以磁铁矿为主夹杂少量 赤铁矿组成粒状集合体呈斑状或团块状稠密分布于 浅色脉石矿物中。 （4） 脉状构造。碳酸盐组成不规则脉状穿插于 矿石中。 3主要矿物结构与嵌布关系 3. 1磁铁矿 磁铁矿呈自形-半自形粒状嵌布， 具粒状结构 （图1） ， 多数颗粒彼此连晶， 颗粒间空隙被脉石充填。 少量磁铁矿颗粒后期被黄铁矿交代但仍具磁铁矿假 象结构 （图2） ， 两者紧密共生， 形成磁铁矿、 黄铁矿组 合。部分磁铁矿晶粒边缘被赤铁矿交代， 形成交代 边、 交代网， 具交代结构 （图3） ， 但交代深度有限， 一 般为1～5 μm， 说明矿石氧化程度较浅。由于矿石具 多期成矿的特点， 矿石中还有部分次生穆磁铁矿， 系 由赤铁矿在还原条件下而形成， 因此仍保留了赤铁 矿的晶体形态而呈其假象。针状赤铁矿被磁铁矿交 代形成穆磁铁矿， 具针状结构和架状结构 （图4） 。穆 磁铁矿一般多与赤铁矿共生， 两者形成穆磁铁矿、 赤 铁矿组合。另有少量微细粒磁铁矿呈浸染状嵌于脉 石矿物中， 粒度在5 μm左右。 3. 2赤铁矿 赤铁矿呈针状、 棒状组成架状排列， 具针状结构 和架状结构 （图5） ， 格架间空隙被脉石矿物充填， 与 脉石接触面平直。在还原条件下部分晶粒已次变为 穆磁铁矿， 有时两者呈过渡状态。少量棒状赤铁矿 47 ChaoXing 金属矿山2020年第2期总第524期 集合体呈扇形排列， 形成扇形结构 （图6） 。另有部分 赤铁矿呈束状板柱状嵌布 （图7） ， 主要与脉石矿物互 嵌。在上述集合体中有时零星散布片状、 鳞片状镜 铁矿。 3. 3黄铁矿、 磁黄铁矿 矿石中含硫矿物主要为黄铁矿， 少量磁黄铁矿。 黄铁矿呈不规则粒状、 碎裂状、 港湾状， 少量呈四方 体等轴粒状分布。黄铁矿呈半自形或不规则粒状与 脉石矿物共生 （图8） ， 由于成矿作用的多期性， 部分 晶粒由磁铁矿交代而形成并呈其假象， 同时有少量 与赤铁矿共生。黄铁矿一般呈斑点状稀疏浸染状或 稠密浸染分布在矿石中， 当分布密集且含量较多时 则形成致密块状硫化矿石。 3. 4铜矿物 矿石中含有的铜矿物微量， 分别为黄铜矿、 斑铜 矿、 辉铜矿， 其中黄铜矿为主。黄铜矿呈不规则粒 状、 港湾状、 长条状浸染嵌布于脉石中。铜矿物晶粒 中常含脉石矿物包裹体。黄铜矿与黄铁矿互为连 晶， 与脉石共生 （见图9） 。 3. 5碳酸盐矿物 矿石中碳酸盐矿物主要为方解石， 微量白云石 和含铁方解石、 含铁白云石。方解石呈自形、 半自形 粒状集合体嵌布， 具粒状结构 （图10） ， 形成致密块状 或薄层状。细粒石英与碳酸盐紧密交生， 其中穿插 次生碳酸盐脉 （图11） 。碳酸盐、 石英呈斑晶产出 （图 12） ， 基质为黏土。 48 ChaoXing 2020年第2期袁启东等 安徽某难选铁硫铜矿工艺矿物学研究 3. 6绿泥石 绿泥石呈鳞片状集合体与石英、 铁矿物共生， 具 鳞片状结构 （图13） ， 也与磁铁矿相毗邻。鳞片状绿 泥石充填于铁矿物粒间空隙 （图14） 。次生绿泥石呈 纤维状、 板柱状与碳酸盐、 铁矿物共生， 粒状金红石 与次生绿泥石伴生 （图15） 。 3. 7石英 矿石中石英多为不规则粒状， 较少见有自形、 半 自形锥柱状， 一般均呈粒状集合体嵌布， 集合体中浸 染嵌布粒状铁矿物。石英呈不规则粒状或自形晶柱 状集合体嵌布 （图16） 。部分石英晶粒与粒状碳酸盐 交织嵌布， 两者紧密互嵌。少量石英与长石、 黏土、 闪石、 白云母等矿物共生， 石英有时散布充填于磁铁 矿粒间。 3. 8云母 矿石中云母种类较多， 主要为金云母、 绿云母， 另有少量黑云母、 白云母、 绢云母。其中金 （绿） 云母 一般为自形晶柱状或纤维状集合体， 与磁铁矿紧密 共生。也与碳酸盐、 石英等矿物相毗邻， 部分已次变 为绿泥石。黑 （白） 云母则一般沿铁矿物粒间空隙充 填， 所以晶粒两端或周边常呈不规则状， 与铁矿物呈 界线曲折的毗邻嵌布。绢云母均为细粒鳞片状集合 体， 主要由交代斜长石而形成。黑云母、 电气石与粒 状铁矿物共生 （见图17） 。 3. 9长石、 黏土 矿石中长石主要为钾长石， 少量斜长石， 两者均 呈自形晶短柱状分布。因风化作用， 钾长石多已不 同程度次变为黏土矿物高岭石， 残晶呈斑状、 似斑状 或不规则粒状， 次生黏土则呈钾长石假象或风化成 细粒状， 形成基质与之共生。斜长石次生变化稍弱， 因此晶形相对保存完好， 聚片双晶发育， 少量发生绢 云母化。钾长石呈自形晶柱状与黏土矿物共生 （见 图18） 。 3. 10角闪石 矿石中角闪石主要为透闪石-阳起石， 一般为条 柱状和纤维状， 少量呈片状、 放射状。组成集合体沿 49 ChaoXing 金属矿山2020年第2期总第524期 铁矿物粒间充隙， 也与石英、 碳酸盐等矿物共生。部 分片状闪石集合体中不均匀包裹细粒石英， 并有细 粒磁铁矿浸染其中。角闪石呈柱状、 纤维状沿铁矿 物粒间嵌布， 具填隙结构 （见图19） 。 3. 11绿帘石 矿石中绿帘石呈半自形-他形粒状组成集合体， 沿磁铁矿粒间充填。伴生矿物有碳酸盐、 石英、 透闪 石等。绿帘石呈自形-半自形粒状嵌于铁矿物粒间， 具填隙结构 （见图20） 4主要矿物嵌布粒度 对矿石中主要矿物进行嵌布粒度统计分析， 结 果见表6。 由表6可知， 矿石中主要有用矿物磁铁矿、 黄铁 矿的自然嵌布粒度在各粒级中均有分布， 并且嵌布 粒度细于脉石矿物粒度。在-0.070 mm粒级中磁铁 矿和赤铁矿分布率分别为66.26和92.60， 而该粒 级脉石矿物的分布率则普遍在50以下， 有用铁矿 物和脉石矿物这种粒度上的差异有利于选矿工艺阶 段磨选、 粗粒抛尾。 5结论 （1） 安徽某铁硫铜矿石铁品位为30.48、 硫品位 为2.18、 铜品位为0.066。矿石中金属矿物以磁铁 矿为主， 少量赤铁矿、 镜铁矿、 黄铁矿、 磁黄铁矿、 黄 铜矿等； 脉石矿物主要为方解石、 绿泥石、 石英、 云 母， 还有少量的长石、 黏土、 角闪石、 绿帘石， 局部可 见滑石、 石榴石、 电气石、 金红石、 磷灰石等。矿石中 铁主要以磁铁矿的形式存在， 磁铁矿中铁占总铁 74.93， 黄铁矿、 磁黄铁矿、 赤褐铁矿和碳酸铁矿等 少量； 矿石中的硫主要以硫化物的形式存在， 占总硫 的86.24； 矿石中的铜氧化程度较低， 硫化铜中铜占 50 ChaoXing 总铜的 84.85。 （2） 矿石主要构造为块状构造、 浸染状构造， 少 量斑状-团块状构造和脉状构造。主要结构有粒状 结构、 针状 （棒状） 结构、 交代结构、 假象 （半假象） 结 构、 填隙结构、 鳞片状结构和斑状结构等。 （3） 有用矿物磁铁矿、 赤铁矿、 黄铁矿的嵌布粒 度普遍大于脉石矿物方解石、 绿泥石、 云母和石英的 嵌布粒度， 与磁铁矿紧密连晶的部分假象赤铁矿粒 度微细， 以交代弧、 交代边的形式产出， 可在选矿时 一并回收利用。黄铁矿、 磁黄铁矿在-0.070 mm粒级 分布率分别为 55.07 和 64.61， 其中部分黄铁矿、 磁黄铁矿系由交代磁铁矿而形成， 两者呈紧密连晶， 磨选时不易解离， 会对铁精矿质量造成不利影响。 参 考 文 献 周乐光.工艺矿物学 ［M］ .北京冶金工业出版社， 2009. 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