阿富汗卢格尔省某铜矿石工艺矿物学研究.pdf

8 有色金属 选矿部分2 0 1 2 年第1 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ，j ．i s s n ．1 6 7 l 一9 4 9 2 ．2 0 1 2 ．0 1 ．0 0 3 阿富汗卢格尔省某铜矿石工艺矿物学研究 王团华1 ，于宏东2 1 ．中国矿业联合会，北京1 0 0 0 4 4 ；2 ．北京矿冶研究总院矿物加工科学与技术国家 重点实验室，北京1 0 0 0 7 0 摘要阿富汗卢格尔省某铜矿被认为是世界上尚未开发的第二大铜矿。2 0 世纪7 0 年代初，由前苏联完成的对 该矿中央矿区和西部矿区的地质勘查工作，查明铜矿矿石量7 ．0 5 亿t ，铜金属量1 1 0 0 万t ，为特大型铜矿床。本文对 该矿床开展了旨在指导矿石选矿工艺的工艺矿物学研究，为确定合理的矿石加工工艺流程提供基础的矿物学资料。 关键词铜矿；矿物定量；赋存状态；工艺矿物学 中图分类号T D 9 1 2 ；T D 9 1 3文献标识码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 2 0 1 - 0 0 0 8 一0 6 P r o c e s sM i n e 咫l o g i c a lS t u d yo naC o p p e rO r ei nL o g a rP r o v i n c e ，A 龟h a n i s t a n W 么ⅣG 孔￡o n h l l n ，阳丑b n 9 d o n 矿 I ．C h i n n 施n Z 叼以s s o d n ￡z o n ，B e 扰叼I D D O 蝉，饥i n 口； 2 ．S t n t e 脚L n 6 0 m ￡o 彤。厂施n e m Zm c e S s z 叼，B e 扰叼踟，l e m Zj 沁觚r c j h S m u 钯D 厂尬n { 叼 n ，l d 胁t 口f f u 捌，B e 彬叼j D D D 7 D ，C h t n n A b s t I ．a c t Ac o p p e rm i n ei nL o g a rp r o v i n c ei nA f 叠h a n i s t a ni sc o n s i d e r e dt ob et h ew o d d 7 ss e c o n d l a r g e s tc o p p e r m i n ew h i c hh a sn o t r e tb e e n d e v e l o p e d ．T h e f b r m e rS o v i e tU n i o n6 n i s h e dt h eg e o l o g i c a l p r o s p e c t i n gw o r l i nt h ec e n t r a la n dw e s t e mc o p p e rm i n i n ga r e ai ne a d y19 7 0 s ．I tw a si d e n t i f i e da s as u p e r l a r g ec o p p e rd e p o s i tw i t h7 0 5m i l l i o nt o n s o f c o p p e r o r ea n d11m i l l i o nt o n so fc o p p e rm e t a l ．P m c e s s m i n e m l o g i c a ls t u d yi sc a r r i e do u ti n t h i sp a p e rt op r o v i d ef u n d a m e n t a lo r em i n e r a l o g i c a ld a t af o rw o r k i n go u t ar e a s o n a b l em i n e r a ld r e s s i n gp r o c e s s ． K e yw o r d s c o p p e rm i n e ；m i n e r a l sq u a n t i t a t i v e ； o c c u n ．e n c eo fc o p p e ro r e ；p r o c e s sm i n e r a l o g y 铜矿是我国较为稀缺的有色金属矿产之一。随 着我国经济持续快速发展，未来我国对铜矿等有色 金属矿产资源需求量将持续增加。据不完全统计， 2 0 1 1 年1 _ 6 月，我国1 0 种有色金属产量16 5 5 万t ， 同比上涨7 ．2 7 ％。其中，电解铜产量2 6 4 ．4 万t ，同 比增长1 3 ．9 ％[ 1 。。预计2 0 1 1 年下半年及今后相当 长的一段时间，我国工业基础原材料的刚性需求仍 然保持强劲，对有色金属的需求还将保持增长。面 对全球经济格局变化和对矿产资源等战略资源的争 夺，鼓励我国有实力、有能力的企业到国外合作开 发资源，是保证我国经济可持续发展、适应当前国 际经济形势的重要举措之一。 阿富汗卢格尔省某铜矿的开发，是我国实践 “走出去”战略、实现矿产资源国际合作的有益尝 试，对保证我国经济可持续发展具有重大意义。本 文对该铜矿石进行了工艺矿物学研究[ ”] ，为铜矿 床的开发提供了基础的矿物学资料，并为合理设计 选矿工艺流程提供了可靠的依据。 1 矿石的结构、构造及类型 根据矿石中矿物集合体形态、大小及其空间结 合关系等形态特征，该铜矿床中铜矿石的构造类型 主要为斑杂状构造、条带状构造，其次是脉状构造 和浸染状构造。 根据矿石中重要金属矿物的嵌布特征，将矿石 的结构分为以下两种类型 1 由结晶和沉淀作用形成的他形、半自形晶 结构等。这种结构类型较为常见，主要表现为黄铜 收稿日期2 0 1 1 0 9 2 8 作者简介王团华 1 9 7 3 一 ，男，湖北麻城人，地质学专业博士后，副研究员。 万方数据 2 0 1 2 年第1 期王团华等阿富汗卢格尔省某铜矿石工艺矿物学研究 9 矿、斑铜矿呈半自形、他形不规则状嵌布在脉石矿 物中，其次是黄铁矿呈半自形晶结构分布在脉石矿 物中。 2 由交代作用形成的镶边结构、文象结构等。 这种结构类型也比较常见，主要表现为辉铜矿、斑 铜矿交代黄铜矿，它们组成的硫化物集合体一般粒 度较粗，对铜矿物的选矿回收比较有利。 根据矿石中矿物的共生组合和结构构造特征， 该铜矿床中铜矿石自然类型可分为自然铜一辉铜 矿一蓝辉铜矿为主的次生硫化铜矿石，含碳黄铜矿一 斑铜矿型铜矿石，脉状、条带状黄铜矿石英脉型铜 矿石，脉状、斑杂状黄铜矿一斑铜矿型铜矿石等4 种自然类型。矿石中主要金属矿物的显微镜照片见 图1 。 2 矿石的化学组成特征 本次工艺矿物学研究的综合样为上述4 种自然 类型矿石组成的混合矿石，其化学定量分析结果见 表1 ，铜的化学物相分析结果见表2 。 表2铜的化学物相分析 T a b l e2C h e m i c a la I l a l y s i sr e s u l t so fc 叩p e rp h a s e ，％ 害鬈嚣毛自由氧f 蝴自然铜㈣中铜㈣中铜其他铜 总量 点查圭旦竺兰 竺 塑竺 塑旦 注“次生硫化物中铜”主要指辉铜矿、斑铜矿中的铜；“其他 铜”指脉石矿物中包裹的微细粒铜矿物中的铜。 矿石的化学多元素分析结果表明，矿石中铜的 品位为2 ．2 1 ％，其他有色金属元素的含量都比较 低，贵金属金的品位为0 ．0 4 趴。矿石中碳的含量 较高，造岩元素以硅、铝、钾、钠等元素为主，可 以推测脉石矿物除了碳酸盐矿物和石英外，亦含有 一定数量的硅酸盐矿物。 对矿石分析样进行的化学物相分析结果表明， 矿石中铜的氧化率比较低，大部分铜赋存在次生铜 矿物中，其分布率为6 0 ．1 8 ％；其次是赋存在原生 硫化铜矿物中，其分布率为3 3 ．4 8 ％，此外该矿石 中含有少量的自然铜。， 总的来看，该矿石属于含铜较高的以次生硫化 表1 T a b l e1 铜为主的硫化铜矿矿石[ 4 ] 。 3 矿石中的矿物组成及重要金属矿物 的嵌布特征 3 ．1 矿石中的矿物组成及矿物含量 矿石中金属矿物有自然铜、黄铜矿、斑铜矿、 辉铜矿、蓝辉铜矿、铜蓝、黄铁矿、辉钼矿、磁铁 矿、磁黄铁矿、方铅矿和钛铁矿等；脉石矿物主要 有石英、白云石、长石、黑云母、绿泥石，其次是 碳质物、磷灰石、滑石、金红石、独居石、锆石 等。矿石中的矿物组成及相对含量见表3 。 表3铜矿石中矿物组成及相对含量 T a b l e3M i n e r a lc o m p o s i t i o n sa n dr e l a t i v ec o n t e n t s o fc 叩p e ro r e，％ 注辉铜矿中包括极少量的蓝辉铜矿和铜蓝；其他矿物包括滑石、 金红石、榍石、独居石、锆石等。 3 ．2 矿石中重要矿物的嵌布特征 3 ．2 ．1 黄铜矿 黄铜矿是铜矿石中含量最高的铜矿物，其矿物 相对含量为2 ．1 3 ％。大多数黄铜矿以中一细粒为 主，粒度主要分布在O ．0 2 ～0 ．3 0m m ，最大粒度为 O ．5 5m m 。黄铜矿的嵌布关系比较复杂，主要呈不 规则状单独嵌布在脉石矿物的裂隙中，还常见黄铜 矿与斑铜矿、辉铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿共生。 矿石中黄铜矿的典型x 射线能谱见图2 ，其基 本化学组成的能谱分析结果见表4 。 3 ．2 ．2 斑铜矿 斑铜矿是矿石中主要的次生铜矿物，其矿物含 量为1 ．4 7 ％。矿石中斑铜矿主要呈半自形晶嵌布在 脉石矿物中，其次是与黄铜矿紧密共生形成共边结 矿石的化学多元素定量分析 C h e m i c a la n a l y s i sr e s u l t so fm u l t i e l e m e n tq u a n t i t a t i v eo fm n o f _ m i n eore／％ 化学成分c u M o P bz nF ec oSA sc s i 0 2m 2 0 3 c a 0 M 9 0 K 2 0N a 2 0A u A g 质量分数2 ．2 1O ．0 0 3 O ．0 2 8O ．0 1 42 ．4 0O ．0 1 3 1 ．1 50 ．0 0 5 44 ．7 84 5 ．3 0 5 ．9 1 1 1 ．4 7 7 ．4 0O ．9 2O ．9 30 ．0 44 ．2 2 注A u 、A g 单位为小。c 包括碳酸盐矿物和活性碳质物，活性碳质物约占O ．4 9 ％。 万方数据 1 0 有色金属 选矿部分2 0 1 2 年第1 期 中粗粒黄铜矿 反光1 0 0 倍 中粗粒斑铜矿 反光1 0 0 倍 斑铜矿与黄铜矿共生 反光2 0 0 倍 黄铜矿、斑铜矿与蓝辉铜矿共生 反光2 0 0 倍 辉铜矿交代黄铜矿形成镶边结构 反光2 0 0 倍 辉铜矿交代黄铜矿 反光x 2 0 0 倍 中粗粒黄铜矿与黄铁矿共生 反光1 0 0 倍 自然铜嵌布在脉石矿物中 反光2 I 0 倍 图1某铜矿矿石中重要铜矿物的显微镜下照片 F i g ．1I m p o r t a n tc o p p e rm i n e r a l sm i c r o s c o p ep h o t o si nac o p p e rd e p o s i to fc o p p e ro r e 万方数据 2 0 1 2 年第l 期王团华等阿富汗卢格尔省某铜矿石工艺矿物学研究1 1 图2 黄铜矿典型x 射线能谱 F i g ．2T y p i c a lX r a ys p e c t m mo fc h a l c o p y r i t e 表4矿石中黄铜矿的基本化学组成 T a b l e4B a s i cc h e m i c a lc o m p o s i t i o n sf o rc h a l c o p y r i t e ，％ 构，它们所组成的铜矿物集合体粒度一般较粗 0 ．2 m m 。斑铜矿中常包裹细粒的黄铜矿，说明 它们的共生关系比较密切。矿石中多数斑铜矿的粒 度分布在0 ．0 2 ～O ．3m m ，最大粒度0 ．6 5m m 。斑铜 矿平均含铜6 3 ．3 4 ％、铁1 1 ．1 1 ％、硫2 5 ．5 5 ％，斑 铜矿基本化学组成见表5 ，其典型x 射线能谱见 图3 。 图3 斑铜矿的典型X 射线谱 F i g ．3T y p i c a lX m ys p e c t r u mo fb o m i t e 表5斑铜矿的基本化学组成 T a b l e5B a s i cc h e m i c a lc o m p o s i t i o nf o rb o m i t e ／％ 3 ．2 3 辉铜矿 辉铜矿是矿石中重要的次生铜矿物，其矿物含 量为0 ．5 1 ％。矿石中辉铜矿的典型x 射线能谱见 图4 。 图4 辉铜矿的典型X 射线谱 F i g ．4T y p i c a lX r a ys p e c t l l J mo fc h a l c o c i t e 矿石中辉铜矿一部分以交代黄铜矿组成的铜矿 物集合体形式嵌布，一部分则独立嵌布在脉石矿物 中。大部分辉铜矿的嵌布粒度分布在0 ．0 2 ～0 ．2 5 m m ，最大粒度可达0 ．5m m 。部分辉铜矿与黄铜矿 密切共生，它们所组成的集合体粒度一般比较粗， 同时辉铜矿中含铜较高。除辉铜矿外，矿石中还含 有少量的铜蓝和蓝辉铜矿，蓝辉铜矿是介于铜蓝和 辉铜矿之间的铜矿物，本矿石中其化学成分更接近 辉铜矿。相比之下，铜蓝的矿物含量极少。辉铜矿 的基本化学成分见表6 ，其平均成分中含铜 7 8 ．8 7 ％、铁0 ．6 8 ％、硫2 0 ．4 5 ％。 3 ．2 ．4 自然铜 矿石中自然铜含量为0 ．1 1 ％。自然铜主要呈粉末 万方数据 1 2 有色金属 选矿部分2 0 1 2 年第1 期 表6辉铜矿的基本化学组成 T a b l e6B a s i cc h e m i c a lc o m p o s i t i o no fc h a I c o c i t e ／％ 状、片状及细脉状嵌布在脉石矿物的裂隙中。自然铜 的粒度主要分布在Q 0 1 0 0 5m m ，最大粒度为Q 12m n l o 3 ．2 ．5 其他矿物 除了上述主要铜矿物之外，矿石中的金属矿物 还有磁铁矿、激铁矿、黄铁矿、磁黄铁矿、辉钼 矿、方铅矿等，这些矿物含量极少，无回收价值。 脉石矿物有石英、白云石、长石、黑云母、绿泥 石、碳质物、磷灰石、滑石、金红石、独居石、锆 石等。 需要指出的是，矿石中存在对选矿有一定影响 的活性碳质物，其含量约占0 ．4 9 ％。碳质物以微细 粒或细粒嵌布在脉石矿物中，细磨作业时碳质物的 存在可能对铜矿物间的分选造成不利影响。 4 矿石中的重要金属矿物的嵌布粒度 显微镜下测量的黄铜矿、黄铁矿、斑铜矿 包 括辉铜矿、蓝辉铜矿和铜蓝等 和自然铜等矿物的 粒度，结果见表7 。 从表7 中可以看出，黄铁矿的嵌布粒度最粗， 其次是斑铜矿和黄铜矿，相比之下，自然铜的嵌布 粒度较细。在 7 4 斗m 粒级中黄铁矿的占有率为 8 1 ．4 8 ％，斑铜矿的占有率为5 5 ．4 8 ％，黄铜矿的占 有率为4 2 ．4 1 ％，自然铜的占有率为4 1 ．6 7 ％；在 一1 0 斗m 粒级中所有金属矿物的占有率都不高。 5 选矿综合样中铜矿物的单体解离度 分撩 矿石中铜矿物以黄铜矿和斑铜矿为主，其次是 辉铜矿，自然铜较少。黄铜矿与斑铜矿、辉铜矿间 表7重要金属矿物的粒度组成 T a b l e7 I m p o r t a n tm e t a lm i n e r a ls i z ed i s t r i b u t i o n ／％ 粒级范围皂签塑．堑塑笙箜薹塑薹丛 ／m 含量累计含量累计含量累计含量累计 0 ．4 1 75 ．0 85 ．0 8 3 ．8 93 ．8 9 0 ．4 1 7 o ．2 9 56 ．9 21 2 ．0 03 ．5 5 7 ．4 4 9 ．8 09 ．8 0 一O ．2 9 5 0 ．2 0 88 ．1 52 0 ．1 56 ．0 2 1 3 ．4 5 3 4 ．6 1 4 4 ．4 1 0 ．2 0 8 0 ．1 4 76 ．9 02 7 ．0 65 ．3 11 8 ．7 67 ．3 35 1 ．7 4 一O ．1 4 7 0 ．1 0 42 0 ．1 9 2 0 ．1 99 ．7 63 6 _ 8 28 ．7 5 2 7 ．5 1 1 3 ．8 26 5 ．5 6 0 ．1 0 4 O ．0 7 42 1 ．4 84 1 ．6 71 8 ．6 5 5 5 ．4 81 4 ．9 04 2 ．4 11 5 ．9 28 1 ．4 8 一O ．0 7 4 O ．0 4 31 6 ．4 7 5 8 ．1 52 2 ．5 0 7 7 ．9 8 2 8 ．8 07 1 ．2 11 0 ．4 79 1 ．9 5 0 ．0 4 3 O ．0 2 02 1 ．5 4 7 9 ．6 91 6 ．8 1 9 4 ．7 9 2 3 ．2 99 4 ．5 1 6 ．5 09 8 ．4 5 0 ．0 2 0 O ．0 1 59 ．1 58 8 ．8 44 ．3 1 9 9 ．1 04 ．3 99 8 ．9 01 _ 2 09 9 ．6 6 0 ．0 1 5 0 ．0 1 0 8 ．5 5 9 7 ．3 9O ．8 49 9 ．9 41 ．0 7 9 9 ．9 70 ．3 41 0 0 ．O O ．0 1 0 2 ．6 11 0 0 ．OO ．0 61 0 0 ．OO ．0 31 0 0 ．OO ．0 01 0 0 ．0 注斑铜矿等包括斑铜矿、辉铜矿、蓝辉铜矿和铜蓝。 常常紧密共生，在浮选作业时这几种铜矿物作为选 别目的矿物将一同富集在铜精矿中。解离度测定时 把所有铜矿物归为一类，以了解铜矿物与脉石矿物 在磨矿产品中的单体解离情况，为磨矿制度的确定 提供矿物学依据。采用线段法测定铜矿物在选矿综 合样中的解离度，结果见表8 。 表8选矿综合样中铜矿物的解离度 T a b l e8D i s s o c i a t i o nd e t e 瑚i n a t i o nf o rt h ei n t e g r a t e d c o p p e ro r ed r e s s i n gs a m p l e s ／％ 注单体包括黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿等铜矿物的单体及其它们所 组成的铜矿物集合体。 从表8 中可以看出，当磨矿细度为一7 4 斗m 占 5 5 ％时，铜矿物的单体解离度已经接近8 0 ％，随着 磨矿细度的提高，选矿综合样中铜矿物的单体解离 度明显提高，未能解离的铜矿物主要与脉石矿物连 生，说明矿石中大多数铜矿物在磨矿过程中容易实 现单体解离。 需要指出的是，在磨矿细度为一7 4 斗m 占5 5 ％ 时，虽然铜矿物的单体解离度较高，但可以观察 到，已经解离的部分铜矿物以及未能解离的铜矿物 连生体，产出的粒度较粗 0 ．3m m ，这不利于 铜的选矿回收。从铜矿物的单体解离效果来看，重 点应分析磨矿细度为一7 4 m 占6 0 ％和磨矿细度为 万方数据 2 0 1 2 年第1 期王团华等阿富汗卢格尔省某铜矿石工艺矿物学研究1 3 一7 4 斗m 占6 5 ％条件下的选矿指标，以确定较为合 理的磨矿细度[ 引。 6 矿石中铜的赋存状态及预测的选矿 指标 物质组成研究结果表明，矿石中铜的品位为 2 ．2 1 ％，铜元素主要以独立矿物的形式存在，铜的 氧化率极低。矿石中绝大多数铜赋存在硫化物中， 其中以辉铜矿、斑铜矿为主的次生铜矿物中铜的分 布率为6 0 ．1 8 ％，以黄铜矿为主的原生硫化铜矿物 中铜的分布率为3 3 ．4 8 ％，自然铜中铜的分布率为 4 ．9 8 ％，其他矿物中铜的分布率极少，铜元素的金 属平衡见表9 。 表9 铜的分布状态 T a b l e9D i 直t r i b u t i o no c c u H e n c eo f c o p p e r ／％ 注辉铜矿中包括极少量的蓝辉铜矿和铜蓝。 矿石中重要选别的目的矿物为黄铜矿、斑铜 矿、辉铜矿等，它们多以中等粒度嵌布为主，其次 是呈细粒和粗粒嵌布，部分铜矿物集合体的嵌布粒 度较粗，磨矿作业时大多数铜矿物容易实现单体解 离，意味着矿石中绝大多数铜矿物易于选矿回收， 且铜的选矿回收率会比较高。 矿石中绝大多数铜赋存在硫化矿物中，次生铜 的含量高，其次是原生硫化物中铜，按照铜元素的 分布率测算，次生铜含量是原生铜含量的1 ．8 0 倍， 由于自然铜的含量较低，可暂不考虑自然铜对铜精 矿品位的贡献，依据铜矿物的分布状态来预测铜精 矿的品位。铜矿物 包括黄铜矿、斑铜矿和辉铜 矿 中平均铜含量为5 0 ．3 7 ％，在黄铜矿及次生铜 矿物同比富集的条件下，若铜精矿中铜矿物的含量 为8 0 ％，铜精矿的品位可达4 0 ．3 0 ％。反之，可以 根据铜矿物的单体解离效果来预测铜精矿品位当 磨矿细度为一7 4 斗m 占6 0 ％时，铜矿物的单体解离 度为8 3 ．4 5 ％，理论上铜精矿中若无单体脉石矿物富 集，则铜精矿的品位可以达到4 2 ％以上。 从铜的赋存状态、选别目的矿物的嵌布特征和 磨矿时的解离特征来看，铜的选矿回收率比较高， 容易获得较高品位的铜精矿。由于本矿床矿石中碳 质物与脉石矿物组成的连生体具有较好的浮游性， 铜精矿中难免会富集一定量的单体脉石矿物，事实 证明铜精矿中富集的单体脉石矿物一般为3 ％～ 1 0 ％，这不利于生产更高品位的铜精矿，在磨矿细 度为一7 4 斗m 占6 0 ％时的条件下，实际上铜精矿的 品位很难达到4 1 ％以上。 7 结论 1 阿富汗某铜矿石工业类型属于以次生硫化 铜矿物为主的高品位硫化铜矿石，矿石的氧化率 低，磨矿作业时矿石中铜矿物易于与脉石矿物间单 体解离，矿石属易选矿石，适合采用以全硫化物浮 选的工艺流程。 2 矿石选矿较为合理的磨矿细度为一7 4 m 占6 0 ％～6 5 ％，在简单浮选流程下，矿石中绝大多 数铜矿物易回收，铜的选矿回收率较高，选矿所获 得的合理铜精矿品位应在4 0 ％左右。 3 本矿床矿石中总碳含量约为4 ．7 8 ％碳质物， 其中活性碳质物含量约为0 ．4 9 ％，由于活性碳质物 与脉石矿物组成的连生体也具有较好的浮游性，对 铜精矿品位有一定的影响。 4 为获得更高品位的铜精矿，应重视对脉石 矿物的抑制，尤其是对碳质物与脉石矿物组成的细 粒连生体的抑制。建议开展抑制剂的研究，以提高 精矿品位和选矿回收率。 参考文献 [ 1 ] 中国矿业联合会．2 0 l1 年上半年我国矿业形势分析报告 [ R ] ．2 0 1 1 ． [ 2 ] 选矿手册编委会．选矿手册 第一卷 [ M ] ．北京冶金 工业出版社，1 9 9 1 ． [ 3 ] 孙传尧主编．当代世界的矿物加工技术与装备一第十届 ．选矿年评[ M ] ．北京科学出版社，2 0 0 6 ． [ 4 ] 矿产资源综合利用手册编辑委员会．矿产资源综合利 用手册[ M ] ．北京科学出版社，1 9 9 9 ． [ 5 ] 蒋传生．磨矿分级工艺的优化试验研究[ J ] ．矿业快报， 2 0 0 5 3 4 2 4 5 ． 万方数据