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5 4 有色金属 选矿部分2 0 1 3 年增刊 d o i 1 0 ．3 9 6 蜘．i s s n ．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 3 ．z I ．0 1 3 影响元素回收的矿物学因素 肖仪武 北京矿冶研究总院矿物h ．Z - 科学与技术国家重点实验室，北京1 0 2 6 0 0 摘要在合理开发和利用矿产资源中，工艺矿物学研究具有重要的作用，它所提供的信息将为选矿方案的最佳选择 提供科学依据。本文以典型案例详细叙述了矿物组成、有价元素的赋存状态和目的矿物的嵌布特征等因素在选矿过程中对有 价元素回收所造成的影响。 关键词选矿；工艺矿物学；影响因素 中图分类号T D 9 1文献标志码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 3 S O 一0 0 5 4 0 4 选择适应矿石性质的技术上可行、经济上合理 的工艺方案是矿产资源开发中的重要环节，而矿石 工艺矿物学信息将为最佳方案的选择提供科学依 据。工艺矿物学研究所涉及到的矿物组成、有价元 素的赋存状态和目的矿物的嵌布特征是影响选矿方 法的选择以及产品中有价元素的品位、回收率的重 要因素，现分述如下。 1 有价元素的赋存状态 1 ．1 矿物产出形式 在矿物原料中同一种元素往往会以不同的矿物 形式产出。例如，在铁矿石中铁的赋存形式最常见 的就有磁铁矿、赤铁矿和褐铁矿；在铜矿石中铜的 产出形式则更为复杂，铜既可以呈硫化矿物的形式 产出，也可以呈氧化矿物的形式产出，硫化铜矿物 主要有黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿、黝铜矿、铜蓝 等，氧化铜矿物主要有赤铜矿、孔雀石、蓝铜矿、 硅孔雀石、水胆矾、氯铜矿等⋯。这些含有同种元 素的不同矿物，彼此性质有差异，选矿方法和选矿 工艺流程也截然不同。 山东某金矿碳酸盐型金矿石中含A u1 9 ．1 7 鼽。 通过基于扫描电子显微镜的矿物自动分析仪分析， 矿石中金以独立矿物存在，为自然金、碲金矿和碲 金银矿，三种金矿物的相对比例及矿石中金的分布 情况见表1 。 可见，矿石中有2 0 ．2 8 ％的金赋存于碲化物中， 由于这些碲化物自身矿物性质决定了它们在氰化浸 出的过程中难以被浸出，所以通过氰化浸出回收赋 表1矿石中金的元素平衡 ，％ 存于它们之中的金比较困难。 1 ．2 类质同象 类质同象是指在矿物晶格中类似质点间相互替 代而不改变矿物结构的现象。呈类质同象形式产出 的元素与独立矿物形式不同，这类元素通常不是矿 物晶格中的主要和稳定的成分，而是由于其结晶化 学性质与矿物中的某个主元素的结晶化学性质相 似，在一定的条件下，以次要元素或微量元素的形 式进入矿物晶格，这些元素进入矿物晶格后不改变 矿物的晶体结构。 陕西紫阳一洙溪河钒钛磁铁矿中钛、铁品位分 别为8 ．1 4 ％和1 9 ．8 5 ％。矿石中磁铁矿普遍含钛， 为钛磁铁矿。表2 为钛磁铁矿的X 射线能谱分析 结果。通过弱磁选可以富集钛磁铁矿，但该铁精矿 的铁品位理论上最高也只能达到6 0 ．9 3 ％。由于钛 磁铁矿中钛无法通过机械方法与铁分离，因此它不 仅影响铁精矿的品位也造成钛的损失。 稀散元素，本身不形成独立矿物，只能以类质 同象混入物的状态分散在其它矿物中，如闪锌矿中 的镓、锗、镉；辉钼矿中的铼；黄铁矿中的钴等。 凡口铅锌矿矿石中闪锌矿含G a0 ．0 1 9 3 3 ％，G e 0 ．0 1 6 ％，C d0 ．1 6 3 2 ％；金欣钼矿中辉钼矿含R e 0 ．1 5 7 ％；赞比亚卢安夏铜钴矿矿石中约有4 0 ％的 箨冀暑羿；2 肖0 仪1 3 武- 1 0 - 2 0 1 9 6 5 一 ，男，江西广丰人，研究员，硕士，主要从事工艺矿物学研究。作者简介肖仪武一 ，男，江西广丰人，研究员，硕士，主要从事工艺矿物学研究。 万方数据 2 0 1 3 年增刊肖仪武影响有价元素回收的矿物学因素 5 5 表2钛磁铁矿的x 射线能谱分析／％ 黄铁矿含钴，钴含量平均为4 ．8 0 ％。由于这些元素 含量通常极少，因而一般在化学式中不表现出来。 这些稀散元素一般先选载体矿物再用冶金方法回收。 1 ．3 吸附形式 呈吸附形式产出的元素是指元素呈吸附状态存 在于某种矿物中，其载体矿物主要与黏土矿物和氧 化铁、氧化锰等胶体矿物有关。因为这些矿物表面 常带有电荷，易于吸附其它质点。印尼红土型镍矿 为超基性一基性岩深度风化的产物，矿石中没有发 现有镍、钴的独立矿物，它们主要分布在褐铁矿及 锰的水合氧化物中[ 2 ] ，但锰的水合氧化物对镍、钴 的吸附能力要比褐铁矿强，见表3 和表4 。矿石中 的镍、钴用机械选矿方法是无法回收的，只有采用 湿法高压酸浸的工艺，这些含镍、钴的矿物才能被 溶解，有利于镍、钴的浸出。 表3褐铁矿的X 射线能谱分析 ／％ 序号F eN iC oM nC rT iS iA 1 M g 0 6 1 ．0 60 ．8 2一一0 ．8 00 ．6 51 ．0 9 3 5 ．5 8 6 2 ．1 20 ．7 4一一O ．6 5一O ．8 61 ．4 7 3 4 ．1 6 6 2 ．6 30 ．2 3 一一 O ．6 9 1 ．7 92 ．7 5 3 1 ．9 1 6 1 ．3 2O ，4 2一一1 ．3 4一1 ．0 5 1 ．0 8 3 4 ，7 9 5 9 ．8 lO ．1 3 一一 O ．5 8 2 ．9 6 3 ．3 2 3 3 ．2 0 5 1 ．2 2O ．6 8 一一 2 ．3 24 ．6 25 ．6 6 3 5 ．5 0 6 0 ．8 90 ．3 3一一1 ．3 8一O ．8 l1 ．1 3 3 5 ．4 6 5 4 ．0 21 ．1 6一一2 ．1 l一3 ．6 74 ．9 1 3 4 ．1 3 5 5 ．3 50 ．8 1一一2 ．5 21 ．0 03 ．3 0 4 ．5 9 3 2 ．4 3 5 7 ．2 40 ．4 6一一1 ．4 60 ．9 42 ．1 5 3 7 ．7 5 6 3 ．3 80 ．8 9一一1 ．0 2一1 ．2 81 ．4 2 3 2 ．0 1 5 7 ．8 lO ．4 2一一1 ．1 4 2 ．1 0 2 ．7 8 0 ．9 83 4 ．7 7 6 0 ．3 70 ．3 7 一一 1 ．6 0O ．3 62 ．0 81 ．4 4 3 3 ．7 8 6 5 ．2 00 ．1 7一一0 ．4 l一1 ．3 51 ．1 90 ．2 33 1 ．4 5 6 0 ．4 20 ．5 4 一 一0 ．5 6 3 ．8 6 2 ．1 4 3 2 ．4 8 6 0 ．5 00 ．4 60 ．3 l1 ．0 8I ．2 4 0 ．9 51 ．5 70 ．4 23 3 ．4 7 4 8 ．3 50 ．6 3 0 ．2 87 ．3 00 ．3 2 一 1 ．7 23 ．2 6 3 8 ．1 4 5 5 ．5 l0 ．7 00 ．1 34 ．6 30 ．7 3 一 O ．7 72 ．0 8 3 5 ．4 5 5 2 ．6 60 ．4 90 ．0 8 4 ．9 7 2 ．6 12 ．1 8 3 7 ．0 1 6 8 ．6 10 ．3 4一一一一0 ．9 8一一3 0 ．0 7 6 3 ．1 40 ．4 7 一 一2 ．1 90 ．3 1O ．6 l1 ．0 5 3 2 ．2 3 6 6 ．9 5O ．5 6一一一 一1 ．0 9一一3 l ，4 0 6 3 ．1 21 ．2 7一一1 ．1 3一 O ．5 72 ．5 1 3 1 ．4 0 5 8 ．9 70 ．3 8一一O ．8 7 3 ．1 42 ．0 2 O ．9 83 3 ．6 4 6 4 ．4 8o ．5 9 一一 1 ．2 9一O ．9 l1 ．2 9 3 1 ．4 4 2目的矿物的嵌布特性 目的矿物的嵌布特性直接决定着破碎、磨矿时 目的矿物单体解离的难易程度以及连生体的特性。 在选矿工艺过程中，它是影响矿石可选性的重要方 面，也是确定磨矿流程和选别流程结构的重要依 据。如果目的矿物嵌布关系复杂、矿物粒度小且紧 密结合在一起，则选矿流程复杂、磨矿段数多、选 矿技术指标低、选矿成本高。 鄂西高磷鲕状赤铁矿的铁品位较高，为平均达 ●2 0 4 ，6 7 0 9 m u 他n M”M“墙坶加殂控”M药 万方数据 5 6 有色金属 选矿部分2 0 1 3 年增刊 表4锰的水合氧化物的X 射线能谱分析／％ 一 1 ．1 7 1 ．6 8 1 ．4 7 至1 J 4 2 ．5 9 ％，但其中有害元素磷、铝、硅的含量也较 高，分别为0 ．8 7 ％，6 ．9 9 ％和2 2 ．3 2 ％。矿石属于典 型的“宁乡式铁矿”，即低硫高磷的酸性氧化铁矿 石[ 3 ] 。赤铁矿主要以鲕状产出 图1 ，鲕核为鲕 绿泥石、石英、胶磷矿；赤铁矿多与鲕绿泥石互层 呈同心环带结构 图2 ，赤铁矿环带和鲕绿泥石 环带间界线一般不清，嵌布关系极为复杂；非鲡粒 状赤铁矿以星点状、脉状和不规则状嵌布于脉石矿 物中 图3 ，粒度极细，大多小于0 ．0 1 0m m 。胶 磷矿部分呈不规则状分布于脉石中或赤铁矿颗粒间 隙中；部分以鲕核或鲕环与赤铁矿紧密嵌布 图 4 ，粒度较细，一般小于0 ．0 1 5m m 。由于鲕绿泥 石、胶磷矿与赤铁矿嵌布关系非常复杂，且粒度 细，即使在细磨条件下矿物间也不能充分单体解 离，通过机械选矿方法难以有效脱除这些杂质矿 物，从而直接影响铁精矿的质量，该矿石属极难选 矿石。 图1 赤铁矿呈鲕状产出 河北丰宁钛铁矿属赋存于辉长岩体中的高磷低 钛的岩浆型矿床。矿石中的钛铁矿多以不规则粒状 图2 赤铁矿与鲕绿泥石互层呈同心环带结构 图3 赤铁矿呈星点状嵌布于脉石中 ，、1u __ ‘1 图4 胶磷矿 1 ，2 呈鲕核和鲕环产出 嵌布在脉石矿物中，粒度较粗。磷灰石是多以不规 则状、圆粒状、椭圆状与钛铁矿、、磁铁矿及脉石等 矿物形成简单的共生关系，且粒度也粗，易于单体 解离 图5 ，对钛精矿质量影响很小。磁铁矿常 呈星点状、网脉状分布在脉石矿物中 图6 ，嵌 布粒度很细，绝大部分小于0 ．0 7 4m m ，而小于 0 ．0 1 0m m 部分就多达3 6 ．5 0 ％。因此，即使细磨， 大部分的磁铁矿也难以与脉石矿物和钛铁矿解离， 难以用弱磁选回收磁铁矿，而当在强磁选条件下回 收钛铁矿时，与脉石矿物连生的磁铁矿又会和与其 连生的脉石矿物一起进入钛铁矿精矿中，从而造成 钛铁矿难以富集。 卡林型金矿是我国重要的金矿类型之一，主要 分布在西秦岭 甘肃的阳山金矿、寨上金矿、大水 忐 、。一舶m“巧劢彤m s { 娜，一心弱z≯扒勉”拍乱加 、力一卵“∞记睨m巧“卯瑚m盯舛∞ 一乱L Z L Z Z Z 王1 互挖Z n n n 一9 9甜钙o 3卯％跖6，加丌●9M一％抛m纵“n％搬m们锄 。一0 4铝∞“B为勰踮弱拐舛卯铂卯 ～一为他H B H他b孔玛H弘拍加拍为 鸲一。2，4，6，。9 m 眩B M 坫 万方数据 2 0 1 3 年增刊肖仪武影响有价元素回收的矿物学因素5 7 图5 磷灰石 却 嵌布在脉石矿物中 图6 微细粒磁铁矿浸染在脉石矿物中 金矿，陕西的庞家河金矿、金龙山一丘岭金矿等 和滇黔桂地区 贵州的烂泥沟、板其、、r 他金矿， 广西的高龙、金牙金矿，云南的堂上、那能金矿 等 。利用扫描电子显微镜一能谱分析、电子探针分 析、激光剥蚀I C P M P 微区原位成分分析和透射电 子显微镜一能谱分析等手段。w 一，对卡林型金矿中 金的赋存状态进行研究，金主要以纳米级 不可见 金 包裹体形式被包含在毒砂和黄铁矿中，少量以 显微自然金 0 ．O lm m 赋存于石英和硅酸盐矿 物中，虽不排除金呈类质同象替代的形式存在于载 金矿物中，但这种情况很少。由于金主要以不可见 金的形式被包含在毒砂和黄铁矿中，因此，通过细 磨直接氰化浸出金的效果会很差，氰化前必须进行 氧化预处理。 3 岳状矽蝴 层状矿物这里主要指的是滑石、叶腊石、绢云 母、蛇蚊石、石墨以及高岭石、蒙脱石、伊利石、 绿泥石等粘土质矿物。由于滑石、叶腊石、绢云 母、蛇蚊石、石墨具有良好的天然可浮性，而细分 散的粘土质矿物，以其很细的粒度、高比表面积以 及强的离子交换能力，当矿石中较多的这些层状矿 物，必将影响有价元素的精矿品位和回收率。 栾川钼矿田上房沟矿区辉钼矿含量为0 ．3 7 ％， 而滑石的含量高达11 ．5 3 ％。铜陵冬瓜I ．I t 铜矿黄铜 矿含量为2 ．3 5 ％，而滑石的含量为5 ．1 1 ％、蛇纹石 含量为7 ．5 5 ％。由于滑石自然可浮性好于辉钼矿和 黄铜矿，无论采用预先浮滑石或抑制滑石的浮选流 程，都会给钼、铜的回收造成影响。8 。 西藏玉龙铜矿Ⅱ号矿体次生富集硫化铜矿石中 铜矿物主要为蓝辉铜矿、辉铜矿和铜蓝，含量为 3 ％，铜矿物粒度细，小于0 ．0 2m m 的就多达 4 4 ．3 ％；而多水高岭石、高岭石和斜绿泥石等粘土 质矿物的含量达1 0 ％通过细磨后，原生矿泥和次 生矿泥量大，不预先脱泥会恶化浮铜作业，而脱泥 又会带走一部分细粒铜矿物，影响铜的回收率。 4 结论 我国金属矿产资源的禀赋特点决定了在矿产资 源开发中必须走综合利用之路。在合理开发和利用 矿产资源中，工艺矿物学的作用越来越会为人们所 重视。随着计算机控制与图像识别分析技术的发 展，并应用于工艺矿物学研究中，实现[ 艺矿物学 特征参数的自动测量和智能评价，将能更高效地为 选矿方案的合理选择以及生产流程缺陷的正确判断 提供依据。 参考文献 1 ] 张志雄编．矿石学[ M ] ．北京冶金1 业出版社，1 9 8 1 ． [ 2 ] 斯米尔诺夫．硫化矿床氧化带[ M ] ．地质部编译出版室， 译．北京地质出版社，1 9 5 5 ． [ 3 ] 韦东．鄂西高磷鲕状赤铁矿提铁降杂技术研究[ J ] 现 代矿业，2 0 1l 5 2 9 3 1 ． [ 4 ] 陈懋弘，毛景文，陈振宇，等．滇黔桂“金三角”卡林型金 矿含砷黄铁矿和毒砂的矿物学研究[ J ] ．矿床地质， 2 0 0 9 ．2 8 5 5 3 9 5 5 7 ． [ 5 ] 华曙光，王力娟，贾晓芳，等．陕西镇安丘岭卡林型金矿 金的赋存状态和富集机理[ J ] ．地球科学，2 0 1 2 ，3 7 5 9 8 9 1 0 0 2 ． [ 6 ] 曹晓峰，M o h a m e dL a m i n eS a l i f o uS a n o g o ，吕新彪，等．甘 肃枣子沟金矿床成矿过程分析一来自矿床地质特征、金 的赋存状态及稳定同位素证据[ J ] 吉林大学学报地球 科学版，2 0 1 2 ，4 2 4 1 0 3 9 1 0 5 4 ． [ 7 ] 孙振亚，刘永康．卡林型金矿超显微金的分析电镜研究 [ J ] ．电子显微学报，1 9 9 3 2 1 8 6 ． [ 8 ] 贺春明，刘启生．上房沟矿区高滑石型钼铁矿石选矿，I 艺探讨[ J ] ．中国矿山l 程，2 0 0 6 ，3 5 1 1 9 2 2 ． 万方数据