深采有色金属矿山铜矿石嵌布特性及对选矿的影响.pdf

2 0 1 1 年第4 期有色金属 选矿部分 1 D o I 1 0 ．3 9 6 9 a ．i s sn ．1 6 7 1 9 4 9 2 ．2 0 l1 ．0 4 ．0 0 1 深采有色金属矿山铜矿石嵌布特性及对选矿的影响 于雪 沈阳有色金属研究院，沈阳1 l O l 4 1 摘要抚顺红透山铜矿随着开采深度不断加深，矿石性质发生了较大变化。通过T 艺矿物学研究。查明了深部矿 石的化学成分、矿物组成、主要矿物的产出特征、主要矿物浸染粒度、金银矿物特征、矿石结构构造等。从而为矿山进 行选矿T 艺研究提供了依据。 关键词红透山铜矿；深部矿石；工艺矿物学 中图分类号T D 9 1 3 ；7 Ⅱ 9 5 2 ．1文献标识码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 1 0 4 - 0 0 0 1 0 5 D i 蹒e m i n a t i o nF e a t u r eo fD e e pM i n e dC o p p e rO r ef r o mN o n f e r r o 吣M e t a l sM i n e 肌di t s E f f e c to nM i n e r a lP r o c 鹳s y U 胁 S h e n 删忍隐眦r c hI 船t z t u t eo 厂Ⅳb 咖r r 0 L L s 肘a t Ⅱz S ， A b s t r a c t W i t ht h em i n i n go p e m t i o ng o i n gd e e p e ri nF u s h u n ’ s H o n 昏o u s h a nC o p p e rM i n e ， t h eo r e p r o p e r t i e s h a v et a k e no n s i g n i 6 c a n tc h a n g e s ．P r o c e s sm i n e r a l o g y s t u d i e sa r ec a r “e do u tt o i d e n t i f - y i t s c h e m i c a L lc o m p o s i t i o n s ，m i n e r a lc o m p o s i t i o n s ，t h ee m b e d d e dc h a r a c t e I i s t i c sa n dd i p d y ep a r t i c l e s i z eo fm a i n I I l i n e r a l s ， t h ec h a r a c t e r i s t i c so f9 0 l da n ds i l v e rm i n e r a L l s ，t e x t u 托a n ds t m c t u r eo fo r ea n ds oo n ，s oa st o p m V i d eab a s i sf o rb e n e f i c i a t i o np r o c e s sr e f o r n l ． K e yw o r d s H o n g t o u s h a nC o p p e rM i n e ；d e e po r e s ；p m c e s sm i n e r a l o g y 红透山铜矿位于辽宁省清源满族自治县境内西 部的红透I I l 镇，距捌顷市区6 5k m ，交通方便。该企 业生产粗铜、硫酸、铜精矿、锌精矿、硫精矿等主 要产品，是集采选冶为一体的大型有色金属矿业联 合企业，是东北最大的铜矿山。 红透山铜矿属于块状硫化物铜锌矿床，其特点 是浅部金属矿产资源已接近消耗殆尽，已经进入深 井开采，矿山坑口已开采2 2 个中段，开拓深度达 l3 3 7m ，开采深度达12 5 7 m ，为国内开采深度 最大的金属矿山，根据矿床的赋存状态，采深将超 过15 0 0m ，在全国有色矿山系统独具特色。在国 家“危机矿山接续资源勘查”项目的有力支撑下， 经过近几年的不懈研究与技术攻关，在采矿区的深 部及近外围矿的勘探过程中，不断取得突破，预计 还可增加金属储量 铜加锌 3 0 万t 以上。矿石资 源禀赋优良，其原矿含有硫铁矿，同时还伴生有较 丰富的金、银等计价金属，资源潜在价值高达2 0 0 多亿元，矿区资源潜力巨大。 红透山矿矿石性质复杂，不但增加了选别难 度，同时也影响相关精矿品位及选矿回收率指标。 全面提高选矿生产技术指标，提升多元素综合利用 水平成为选矿研究和探讨的重大课题。因此，进一 步查明矿石中有价元素之间嵌布关系和矿物产出特 征，加强矿石工艺矿物学研究工作及对选矿的影响 研究具有重大意义。 1 化学分析 1 ．1 原矿光谱分析 原矿光谱分析结果见表1 。 1 ．2 原矿多元素分析 原矿多元素分析结果见表2 。 1 ．3 原矿物相分析 基金项目 “十一五”国家科技支攫计划重点项目 2 0 0 8 B A B 3 4 8 0 2 榨薯昌羿；孥1 0 誉1 i 南3 一 贺号热震婴欠 3 苏工程师，主要从事选矿技术及选矿药剂开发与研究工作。作者简介于雪 1 9 7 3 一 男，古林农安人，高级工程师，主要从事选矿技术及选矿药剂开发与研究工作。 万方数据 2 有色金属 选矿部分2 0 1 1 年第4 期 表3 铜物相分析结果 T a b l e3 A n a l y s i sr e s u l t so fc o p p e rp h a s e 表5 矿石矿物组成及含量 ，％ T a b l e5M i n e r a lc o m p o n e n ta n dc o n t e n to fo r e ，％ 塑墨 塑壁笪 壁薹壁 堑壁 主壁垩堡堕壁尘壁壁堕垫主壁全壁 含餐 1 ．7 80 ．1 7O ．0 20 伪2 ．0 6 分布率 8 6 ．4 l8 ．2 50 ．9 74 ．3 71 0 0 ．0 原矿铜、锌的物相分析结果分别见表3 和表4 。 2 矿石矿物含量 矿石中的矿物种类较多，矿物组成较复杂。矿 石以铜、锌、硫为主，并伴生有金、银，其中铜、 锌、硫矿物为主要回收矿物，金银矿物随铜、锌、 硫综合回收。铜矿物主要为黄铜矿，其含量为 3 ．51 ％，其它铜矿物如黝铜矿、辉铜矿和铜蓝含量 甚微；锌矿物为闪锌矿，其含量为3 ．0 4 ％；硫矿物 为黄铁矿和磁黄铁矿，其含量分别为2 3 ．0 5 ％和 1 5 ．7 2 ％；铁矿物主要为磁铁矿和钛铁矿，其含量分 别为0 ．5 1 ％和0 ．0 1 ％。矿石中还有少量的方铅矿和 微量的辉钼矿。金银矿物主要包括银金矿、金银矿 和自然银，其它金银矿物含量甚微。 脉石矿物的种类也非常多，主要有石英、斜长 石、正长石、透闪石一阳起石、辉石和黑云母，其 次有白云母、绢云母、碳酸盐矿物、绿帘石、绿泥 石、高岭土及少量的蓝晶石、硅线石、磷灰石。矿 物含量见表5 。 从表5 矿物组成看，矿石中有原生硫化物、次 生硫化物、氧化物、硅酸盐矿物、碳酸盐矿物、磷 酸盐矿物和自然金属，可见矿石的组成非常复杂。 本矿石的另一个特点是，黄铜矿、闪锌矿、黄铁矿 和磁黄铁矿的含量占全部金属矿物总量9 9 ％左右， 其它金属矿物含量很低。 3 主要矿物浸染粒度 矿石中主要矿物粒度测定结果见表6 。 从表6 看，黄铜矿和闪锌矿浸染粒度以粗粒嵌 布为主，分布极不均匀，以7 5 斗m 为例，黄铜矿 和闪锌矿在 7 5 恤m 粒级中的分布率分别为8 0 ．0 1 ％ 和8 6 ．2 0 ％，则其在一7 5 灿m 粒级中的分布率分别为 1 9 ．9 9 ％和1 3 ．8 0 ％，虽然黄铜矿和闪锌矿的浸染粒 度以粗粒嵌布为主，但其在一3 8 仙m 粒级中的分布 率也较高，分别为1 1 ．9 5 ％和9 ．0 l ％，而且这些细 小颗粒，其中的一部分以不规则状浸染在脉石中， 另一部分以细粒状被其他金属矿物包裹或以细脉 状、网脉状穿插在其他矿物裂隙和解理中，这部分 黄铜矿和闪锌矿难以单体解离。 矿物中的黄铁矿和磁黄铁矿，其浸染粒度均以 粗粒嵌布为主，较黄铜矿和闪锌矿分布均匀些。 4 主要矿物产出特征 黄铜矿是矿石中主要回收矿物之一，以不规则 万方数据 2 0 1 1 年第4 期于雪深采有色金属矿山铜矿石嵌布特性及对选矿的影响 3 表6 主要矿物粒度统计结果 T a b l e6s t a t i s t i c a lr e s u l t so fm a i nm i n e r a lg r a n u l 蒯t y ，％ 黄铜矿三霁6 9 ’7 97 誓 。暑；。冀；。誓，品暑5 状产出，颗粒一般较粗大，也有少量黄铜矿以细小 颗粒浸染在脉石中。大部分黄铜矿与闪锌矿连晶共 生，二者相互穿插，相互包裹，形成紧密的共生关 系。黄铜矿单独或与闪锌矿一起沿黄铁矿的颗粒边 缘、裂隙和解理充填胶结，并有交代黄铁矿现象， 形成交代溶蚀结构和脉状、网脉状构造，且包裹交 代残余的黄铁矿颗粒，也有黄铜矿充填在黄铁矿的 孑L 洞中，被黄铁矿包裹其中。黄铜矿与磁黄铁矿呈 密切共边毗连关系，这二者也相互交替，相互包 裹。少部分黄铜矿呈乳浊状的细小颗粒，与磁黄铁 矿一起分布在闪锌矿中，此系固溶体分离作用形 成，另外在黄铜矿中偶见有毛十字型、羽毛状的闪 锌矿骨晶和细小的方铅矿颗粒。 闪锌矿为矿石中另一种回收的金属矿物，以不 规则粒状产出，颗粒一般较粗大，也有少量闪锌矿 以细小颗粒主要浸染在脉石中。大部分闪锌矿与黄 铜矿连晶共生，二者相互穿插，相互包裹，形成紧 密的共生关系。一些闪锌矿中包含有因同溶体分离 作用形成的乳浊状的黄铜矿和磁黄铁矿细小颗粒， 反之有少量的闪锌矿呈毛十字型、羽毛状的骨晶包 含在黄铜矿中。闪锌矿单独或与黄铜矿一起，沿黄 铁矿的颗粒边缘、裂隙和解理充填胶结，并有交代 溶蚀黄铁矿现象，形成交代溶蚀结构和脉状、网脉 状构造。闪锌矿与磁黄铁矿呈密切共边毗连关系， 这二者相互交替，相互包裹。 矿石中的黄铁矿为主要硫矿物之一，以自形、 半自形粒状产出，颗粒粗大，裂隙较发育，黄铁矿 常被黄铜矿和闪锌矿沿其颗粒边缘、裂隙和解理充 填，并被交代溶蚀，形成脉状、网脉状构造和交代 溶蚀结构。黄铁矿中包裹黄铜矿、闪锌矿和方铅矿 的细小颗粒，黄铁矿也常被黄铜矿和闪锌矿包裹。 黄铁矿与磁黄铁矿关系最密切，一般为边缘接触， 相互交替，也有相互包裹现象。 磁黄铁矿为矿石中另一种硫矿物，以不规则粒 状产出，颗粒较粗大，与黄铜矿、闪锌矿和黄铁矿 均有非常紧密的关系，它们之间相互交替，相互包 裹，构成致密的块状集合体。有磁黄铁矿呈乳浊状 的细小颗粒与黄铜矿一起分布在闪锌矿中。 磁铁矿以粒状集合体产出，分布较集中，颗粒 中等，其粒间的孔隙中被黄铜矿、闪锌矿和磁黄铁 矿等充填，有的磁铁矿被黄铜矿包裹。 方铅矿在矿石中含量很少，方铅矿以他形晶产 出，多浸染在脉石中，有的与黄铜矿、闪锌矿呈连 晶共生关系，少量方铅矿细粒被黄铜矿、闪锌矿和 黄铁矿包裹。另外方铅矿与金银矿物一起产出，在 方铅矿颗粒中，方铅矿与脉石矿物的颗粒间以及方铅 矿周围的脉石矿物中，常有细小的银金矿、金银矿和 自然银产出，尤其银金矿与方铅矿的关系最密切。 黝铜矿、辉铜矿和铜蓝在矿石中属次生硫化物， 这三种矿物在矿石中含量很少，以不规则状产出，大部 分与黄铜矿呈连晶关系，颗粒般较细，分布不广泛。 辉钼矿在矿石含量非常少，以弯曲片状产出在 脉石矿物中，与其它金属矿物关系不密切。 石英是矿石中主要的脉石矿物之一，广泛分布 在矿石中。石英以半自形晶粒状产出，粒度大小均 匀，与斜长石、透闪石一阳起石、正长石和辉石一 起呈集合体产出。其粒间有绢云母、白云母、蓝晶 石、硅线石等矿物充填胶结。 斜长石在矿石中为含量仅次于石英的脉石矿 物，以半自形晶粒状产出，粒度大小较均匀，分布 广泛，与石英、透闪石一阳起石、正长石和辉石一起 呈集合体产出，部分斜长石风化蚀变为绢云母和高 岭土，在其边缘和裂隙分布有蚀变而成的绢云母。 透闪石一阳起石以自形晶长柱状产出，嵌布在 石英、长石等矿物的粒间，晶形一般较完整，颗粒 较粗大，分布较广泛。 正长石在矿石中含量不如斜长石多，以半自形 晶粒状、板状产出，颗粒粗细不均匀，分布较广泛， 正长石风化蚀变严重，蚀变产物为绢云母和高岭土。 黑云母以自形晶薄层状集晶体产出，晶形较完 整，颗粒粗大，分布较集中，嵌布在其他矿物颗粒 间，与透闪石一阳起石一起呈定向排列。 辉石以自形半自形短柱状产出，晶形一般较完 整，颗粒粗大，与透闪石一阳起石一起共生，嵌布 在石英、长石等矿物的粒间。 高岭土以非常细小的粒状产出，覆盖在斜长石 和正长石的表面，为斜长石和正长石的蚀变产物。 万方数据 4 有色金属 选矿部分2 0 1 1 年第4 期 绢云母以细小鳞片状及其集合体产出，常分布 在长石的边缘和裂隙中，大部分的绢云母为斜长石 和正长石的蚀变产物。 蓝晶石以细小的长板条状及其集合体产出，分 布集中，颗粒很细，与硅线石关系密切。 硅线石以纤维状、羽毛状产出，分布集中，颗粒 很细，穿插石英等矿物的颗粒中，与蓝晶石关系密切。 白云母以叶片状、片状或集合体产出，胶结石 英等矿物的颗粒，分布较集中。 碳酸盐矿物一般以不规则状、细脉状充填在其 它矿物的颗粒间和矿石的裂隙中，含量较少。 绿帘石以自形、半自形柱状产出，颗粒中等， 零星嵌布在石英、长石等矿物的粒间，含量较少。 绿泥石以细小片状、不规则状集合体产出，充 填在其他矿物颗粒之间，分布不广泛，含量较少。 磷灰石以细小柱状，在石英中产出，被石英包 裹，分布广泛，颗粒细小。 5 金银矿物特征 5 ．1 金银矿物的相对含量 矿石中金银矿物的含量不多，矿物的种类也较 少，主要有银金矿 8 ．4 6 ％ 、金银矿 5 ．2 6 ％ 和 自然银 8 6 ．2 8 ％ 三种金银矿物，其中自然银的相 对含量最多，其次为银金矿和金银矿。 5 ．2 金银矿物的产出特征和嵌存状态 银金矿在矿石中多呈浑圆粒状、长条状、不规 则状产出，多分布在方铅矿颗粒中、方铅矿与脉石 矿物颗粒间和方铅矿周围的脉石矿物中，在其它金 属矿物如闪锌矿和磁黄铁矿颗粒中也有少量包裹。 金银矿在矿石中以浑圆粒状、麦粒状产出，主 要包裹在脉石矿物和闪锌矿中。 自然银在矿石中相对含量最多，以浑圆粒状、 麦粒状产出，主要包裹在脉石矿物中，其次在方铅 矿、黄铜矿、闪锌矿和磁黄铁矿中均有自然银被包裹， 另外在磁黄铁矿与脉石矿物颗粒间的自然银颗粒相对 粗大。矿石中金银矿嵌存状态复杂多样，见表7 。 从表7 中可以看出，金银矿物嵌存状态有以下 特点 1 金银矿物主要以包裹金银形式存在， 而且超过5 0 ％的金银矿物被包裹在脉石矿物中。 2 有1 0 ．8 9 ％的银金矿被方铅矿包裹，2 6 ．8 5 ％的 银金矿嵌布在方铅矿与脉石矿物颗粒间，另外在镜 下可见，有很大一部分的银金矿产于方铅矿周丽的 脉石矿物中，所以银金矿与方铅矿的关系较密切。 3 有4 2 ．5 0 ％的金银矿被闪锌矿包裹，所以金银 表7 金银矿物嵌存状态统计结果 T a b l e7S t a t i s t i c a lr e s u l t so f s i l V e ra l l d g o l dl I l i n e r a l d e p o s i tstatel，％ 垡 在黄铜矿中包裹 差 在闪锌矿中包裹 蠢 在磁黄铁矿中包裹 l O ．8 9O ．5 0 1 ．2 5 O ．4 5 O ．7 8 4 2 ．5 01 ．4 8 1 ．9 5O ．1 5 5 9 ．5 35 5 ．0 06 7 ．6 7 矿与闪锌矿的关系较密切。由于金银矿物多以包裹 金银形式存在，且又多包裹在脉石矿物中，将不容 易单体解离，易造成金银的回收率难以提高。 5 ．3 金银矿物的嵌布粒度 金银矿物的嵌布粒度非常细小，几乎全部分布 在一3 8 斗m 粒级中，而且金银矿和银金矿的粒度均 小于1 0 斗m ，金银矿物的嵌布粒度见表8 。 表8 金银矿物嵌布粒度统计结果 7 I h b l e8 S t a t i s t i c a lr e s u l t so fs i l v e ra n dg o l dm i n e I m d i s s e m i n a t e de x t e n t／％ 从表8 中可以看出，金银矿物的嵌布粒度非常 细，尤其银金矿和金银矿的粒度更加细小，分别有 7 ．4 0 ％和3 ．7 5 ％银金矿和金银矿粒度小于l 斗m ，可 见金比银更难以回收。 6 矿石结构构造 6 ．1 矿石构造 1 块状构造、致密块状构造。矿石中由多种 矿物如黄铜矿、闪锌矿、黄铁矿和磁黄铁矿等以集 合体组成，其中集合体金属含量在8 0 ％以上，且集 合体的粒径粗大，则形成块状构造；有的集合体金 属非常致密，仅含极少量的脉石矿物，则形成致密 块状构造。 2 脉状、网脉状构造。矿石中黄铁矿的裂隙， 解理很发育，黄铜矿、闪锌矿等单独或一起沿黄铁 矿的裂隙，解理充填胶结，在黄铁矿中呈细脉状和 网脉状，形成脉状、网脉状构造。 O 0 O∞∞∞；∞；2 ∞ 7 3 1巧巧驰贷的儿弱∞巧卯∞№舛加 矿矿银金银然银金自 万方数据 2 0 1 1 年第4 期于雪深采有色金属矿山铜矿石嵌布特性及对选矿的影响 5 3 浸染状构造。矿石中的金属矿物，以粗细 不等的他形晶粒状及集合体嵌布在脉石矿物中，且 无定向排列，形成浸染状构造。 4 斑杂状构造。矿石中金属矿物颗粒大小不 一，相差悬殊，呈不规则状分布在脉石中，矿石各 部位有的金属矿物呈致密状，有的金属矿物呈星散 状，分布杂乱无章且不均匀，形成斑杂状构造。 6 - 2 矿物结构 1 自形、半自形结构。矿石中的黄铁矿等， 以完好的晶形产出，形成自形晶结构，有的完好的 晶形被后期的矿物如黄铜矿、闪锌矿交代溶蚀，仅 保持部分晶面完好，则形成半自形晶结构。 2 他形晶结构。矿石中的黄铜矿、闪锌矿等，以 不规则状产出，不具任何完好晶面，形成他形晶结构。 3 填隙结构。矿石中的黄铁矿等矿物受外力 作用，颗粒破碎，被黄铜矿、闪锌矿等沿裂隙充填 胶结，形成填隙结构。 4 乳浊状结构。闪锌矿中，分布有细小的乳 浊状黄铜矿颗粒，系因溶体分离作用形成的乳浊状 结构。 5 交代溶蚀结构。矿石中后生成的黄铜矿、 闪锌矿单独或一起沿早期的黄铁矿的边缘、裂隙等 部位进行交代，晶边常出现凹陷，呈星状或港湾状 等，形成溶蚀结构。 6 交代残余结构。矿石中的黄铁矿被后生成 的黄铜矿、闪锌矿交代溶蚀，残余下一些岛屿状或 不规则状的残余体，被包裹在黄铜矿和闪锌矿中， 形成交代残余结构。 7 骨晶结构。在黄铜矿中，偶见有毛十字型， “丫”字型的闪锌矿骨晶，系固溶体分离作用形成 的骨晶结构。 8 压碎结构。矿石中的黄铁矿颗粒，因受外 力挤压作用变得支离破碎，形成压碎结构。 7 矿物嵌布特性对选矿的影响 1 矿石中脉石矿物主要有石英、斜长石、正 长石、透闪石一阳起石、辉石和黑云母，其次有白 云母、绢云母、碳酸盐矿物、绿帘石、绿泥石、高 岭土及少量的蓝晶石、硅线石、磷灰石。其中黑云 母、绢云母、白云母、绿泥石为易泥化矿物，不利 于选矿。 2 黄铜矿和闪锌矿之间的嵌布关系十分紧密， 相互交替，相互包裹，且其与黄铁矿、磁黄铁矿的 嵌布关系也十分紧密，这也是影响选矿的因素之一。 3 矿石的结构构造比较多样，结构类型有自 形晶、半自形晶、他形晶结构、交代溶蚀结构、乳 浊状结构等；构造类型主要有块状构造、脉状、网 脉状构造等，其中脉状及网脉状构造、乳浊状结构 对矿物的单体解离影响较大。 4 矿石中的黄铜矿和闪锌矿的浸染粒度以粗 粒嵌布为主，但其在一3 8 斗m 粒级的分布率也较 高，分别为1 1 ．9 5 ％和9 ．0 1 ％，而且这些细小颗粒， 其中一部分以不规则状浸染在脉石中，另一部分则 呈细粒状被其他矿物包裹或呈细脉状、网脉状穿插 在其他矿物裂隙和解理中，这部分黄铜矿和闪锌矿 难以单体解离，对铜、锌的回收有一定的影响。矿 石中金、银矿物粒度极细，且多数包裹在脉石矿物 中，尤其银金矿和金银矿的粒度更加细小，可见提 高金银的回收率有一定困难。因此应该加强细而均 匀磨矿技术和工艺的研究，使铜锌矿物既充分单体 解离，又尽量避免过磨，同时使细粒金银矿物有效 解离出来。 8 结语 1 矿石中矿物的种类较多，主要金属矿物有 黄铜矿、闪锌矿、黄铁矿、磁黄铁矿和少量的磁铁 矿、方铅矿等，并伴生有银金矿、金银矿和自然 银，其中，黄铜矿、闪锌矿黄铁矿、磁黄铁矿为主 要回收矿物，金银矿、银矿物和自然银为综合回收 矿物；脉石矿物主要有石英、斜长石、正长石、透 闪石一阳起石、辉石和黑云母，其次有白云母、绢 云母、碳酸盐矿物、绿帘石、绿泥石、高岭土及少 量的蓝晶石、硅线石、磷灰石。 2 黄铜矿、闪锌矿和磁黄铁矿、黄铁矿之间 的嵌布关系十分紧密，矿石结构构造比较多样，这 些都是影响选矿的因素。 万方数据