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2 0 1 5 年第2 期有色金属 选矿部分 1 d o i 1 0 1 1 9 6 9 ，j ．i s s m l 6 7 1 9 4 9 2 ．2 0 1 5 ．0 2 ．0 0 1 从工艺矿物学角度探讨某些难处理资源开发利用 中的问题 贾木欣，应平，付强 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 2 6 2 8 摘要探讨铜镍硫化矿矿石、钼矿石、大洋锰结核、脉石矿物中含弥散状磁铁矿矿石、含磁性硅酸盐矿物的赤铁矿 矿石及某些含放射性矿物矿石等的开发利用过程中应注意的问题，并总结了影响矿石选矿的工艺矿物学因素。这样的总结 可与自动工艺矿物学参数测试系统结合，形成资源可利用性评价的智能系统。 关键词难处理资源；铜镍硫化矿石；钼矿石；大洋锰结核；弥散状磁铁矿；磁性硅酸盐矿物；放射性矿物 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 5 0 2 埘0 1 0 4 D i 鼬l 螨i o n 蚰C e r t a i nP r o b l e m so nt h eU t i l i 功t i o no fS o m e Ⅺn d so fO mf h mt h eV i e wo f P r O c 蚂sM i n e m l 0 野 J 工aM 痂n ，ⅢGA 叼，F 【厂Q j 泐呵 S t 口t e 砌勋6 D m t o 珂D 厂施n e 】问A D 0 巴鼹￡叼，B 嘟叼G e l n e 瑚R ∞阻n 讯I h s 饿u t eo 厂 施n i 叼帆d 胁t 觇I 上恻，B 咧叼I D 2 6 8 8 ，蕊Z n n A b s t r a c t T h ep r o b l e m sa n dt h em i n e m l o g yf a c t o r st h a tm a y 甜k c tt } l e u t i l i z a t i o no fC u N is u l p h i d e o r e ， t h em o l v b d e n i t eo r e ，t h eo c e a nM nn o d u l e s ，t h eo r e s试t ht i n ym a g n e t i t eg r a i n ss c a t t e r e di nt h e g a n g u em i n e r a I s ， t h eh e m a t i t eo r ew i t hm a g n e t i cs i l i c a t em i n e m l sa n dt h eo r eb e 丽n gr a d i o a c t i v em i n e r a l s a r ed i s c u s s e da J l ds u r 啪枷e d ．T h e s es u m m 积e sc o m b i n e dw i ma u t o 瑚I a t i cp m c e s sr I l i n e r a l o g i c a lp 踟砌e t e r s t e s t i n gs y s t e mc o u l df 0 珊a ni n t e u i g e n ts v s t e mo ft h ee v a l u a t i o no fr e s o u r c ea v a i l a b i l i t y ． K e yw O r 司b r e f r a c t o r yr e s o u r c e s ；C u N is u l p h i d eo r e ；m o l y b d e n i t eo r e ； o c e a nM nn o d u l e s ；s c a t t e r e d m a g n e t i t e 孕．a i n s ；m a g n e t i cs i l i c a t em i n e r a l ； r a d i o a c t i v em i n e r a l 1 概述 我国矿产资源品种丰富，资源量大，但人均资 源量低，贫矿多，富矿少，伴生资源多，单一资源 少[ 1 ] ，这样的基本矿情决定我国的资源开发利用 应走高效综合利用的道路，要实现对资源的高效综 合利用，除了要提高矿石加工整体技术水平，还应 对我国矿石性质有清楚的了解，而工艺矿物学是研 究矿石性质的重要手段，本文从工艺矿物学角度探 讨一些难处理的矿石资源在开发利用过程中应注意 的问题及影响选矿的工艺矿物学因素。 2 几种难处理矿产资源的工艺矿物学 研究 铜镍硫化矿矿石、含片状矿物辉钼矿矿石、大 洋锰结核、含弥散状磁铁矿矿石、含磁性硅酸盐矿 物的赤铁矿矿石、含放射性矿物矿石等矿石类型常 因目标元素复杂的赋存状态、矿物之间紧密的嵌布 关系或者矿石内含难以分选的脉石矿物或者有害杂 质等原因，给选冶工艺带来不利影响。在此对以上 矿石类型进行分述，探讨其影响选冶流程的工艺矿 物学因素及应对方法。 2 ．1 铜镍硫化矿矿石 铜镍硫化矿床产于超基性岩体中，其脉石矿物 主要为橄榄石、辉石及蚀变矿物蛇纹石、碳酸盐矿 物及少量滑石，而蛇纹石是影响铜镍硫化矿物浮选 最关键的矿物学因素[ “ ] 。首先蛇纹石能够影响水 溶液的p H ，它的存在使溶液p H 维持在9 ～1 1 ，这 样的p H 会抑制硫化矿物的浮选，蛇纹石能够溶于 硫酸，它的存在使加酸降低溶液p H 活化硫化矿物 浮选变得困难；其次蛇纹石容易过磨泥化，泥化对 摹盒项目“十二五”国家科技支撑计划项目 2 0 1 2 B A B l 9 8 0 1 收稿日期2 0 1 4 - 0 8 - 0 5修回日期2 0 1 5 - 0 1 一1 0 作者简介贾木欣 1 9 6 7 一 ，男，河北_ 乐亭人，研究员，主要从事工艺矿物学方面的研究。 万方数据 2 有色金属 选矿部分2 0 1 5 年第2 期 硫化矿物浮选影响很大。 蛇纹石由橄榄石蚀变生成，如图1 ，蛇纹石进 一步蚀变会生成滑石，橄榄石、蛇纹石及滑石中镁 含量依次降低，在由橄榄石蚀变为蛇纹石及滑石过 程中多余的镁生成碳酸盐矿物。有文献研究铜镍硫 化矿矿石中的蛇纹石表面为蛇纹石向滑石的过度结构， 其可浮性比产于其它环境的蛇纹石可浮性高⋯。 铜镍硫化矿矿石中橄榄石、辉石和蛇纹石三者的相 对含量会影响矿石的浮选难度，一般隋况下铜镍硫 化矿矿石中蛇纹石含量高，矿石的浮选难度加大， 铜镍回收率降低，精矿镁含量增加，而辉石含量 高、蛇纹石含量低的矿石浮选难度小。 图1铜镍硫化矿石中橄榄石被蛇纹石交代为 残余颗粒 F i g ．1 0 l i V i n ei sm e t a s o m a t e dt or e l i c tg r a i n s b y s e r p e n t i n ei nt h eC u N is u l p h i d e o r e 从工艺矿物学角度看[ 5 ] ，蛇纹石含量较高的铜 镍硫化矿矿石的选矿原则流程建议为选择性磨矿、 精细分级，利用蛇纹石容易过磨泥化的特点，使细 粒级集中大部分蛇纹石，粗粒级集中大部分橄榄 石、辉石和目标硫化矿物，粗细两个级别进入不同 选矿流程分别浮选，粗粒级含蛇纹石少，有加酸调 低矿浆p H 活化硫化矿物浮选的可能，而富含蛇纹 石的细粒级则通过多加精选及扫选次数以获得满意 选矿指标。 2 ．2 含片状矿物的辉钼矿矿石 钼矿床可分为斑岩型和矽卡岩型两种矿床类 型，斑岩型辉钼矿矿石的矿物组成一般简单[ 6 ] ， 脉石矿物主要为组成斑岩的石英、正长石、钠长 石、黑云母、角闪石以及斑岩所侵入的非碳酸盐沉 积岩，有价金属矿物除辉钼矿外还有黄铜矿可综合 回收利用。 矽卡岩是岩浆岩侵入灰岩及白云岩等碳酸盐沉 积地层，岩浆岩与碳酸盐岩发生复杂交代蚀变反应 而形成一套矽卡岩矿物组成的岩石，特别是岩浆岩 与白云岩反应常可生成滑石，而富含有机物的成矿 热液又可通过变质反应形成石墨或高石墨化碳质 物，滑石和石墨都具有与辉钼矿相似的天然可浮 性，故矿石中滑石和石墨的矿物含量高常导致不能 得到质量合格的钼精矿阻1 2 ] 。 黑龙江某钼矿矿石钼品位0 ．1 5 ％，矿样品位 不低。但工艺矿物学研究发现，矿石中有石墨片状 晶体生长于白云石晶体之间，如图2 ，同时，矿石 中常见滑石生长于辉钼矿颗粒中间，如图3 。 图2 黑龙江某钼矿石白云石 2 晶间的石墨 1 F i g ．2G r a p h i t e 1 g r o w sa r o u n dd o l o m i t e 2 g r a i n si naH e i l o n 舀i a n gm o l y b d e n i t eo r e 图3 滑石 1 生长于辉钼矿 2 片状颗粒之间 F i g ．3T a l c 1 目Ⅺw sa m o n gt h em o l y b d e n i t e 2 g r a i n s 对此矿石的工艺矿物学研究还发现，滑石常与 方解石和白云石共生，见图4 。正是由于此矿石中 存在石墨和滑石，且滑石矿物量高于辉钼矿，致使 钼品位很高的资源经过浮选不能得到合格钼精矿而 万方数据 2 0 1 5 年第2 期贾木欣等从工艺矿物学角度探讨某些难处理资源开发利用中的问题 - 3 难以开采利用。 4 0I 朋t l e c v 口nm l a q e 图4 滑石 1 常与方解石 2 和白云石 3 共生 F i g ．4T a l c 1 i n t e r 铲o w sw i t hc a l c i t e 2 a n d d o l o m i t e 3 2 ．3 大洋锰结核 大洋锰结核是最重要的陆上资源的接替资源， 表1 T a b l e1 它除富含锰铁以外，还含有铜、钴、镍及钼等可综 合利用元素，研究表明㈩锰结核中铜、钴、镍及 钼都以吸附态及氧化态存在，湿法浸出即可高效回 收这些伴生资源。 来自我国锰结核试采区的锰结核样品的化学成 分如表l 所示。从表1 可见，除铜、镍、钴、钼 等元素可供综合回收外，还特别应关注金的综合 回收。 锰结核中金主要赋存在羟锰矿中，而不是锰结 核的磷灰石、长石、沸石及海绿石等矿物组成的核 心中，对锰结核中羟锰矿、磷灰石、长石、沸石及 海绿石进行的激光烧蚀等离子体耦合质谱微区分析 表明，羟锰矿中金含量是磷灰石、长石、沸石及海 绿石金含量的2 0 0 多倍，金主要赋存在羟锰矿中， 见图5 。 由图5 可见，金赋存于羟锰矿中，金颗粒粒度 在5 斗m 左右，为羟锰矿包裹金，粒度较细，但锰 结核特别是羟锰矿多孔，且锰结核硬度低，通过磨 我国锰结核试采区样品化学分析结果 C h e m i c a lc o m p o s i t i o no ft h es a m p l ef r o mt h et e s tm i n i n ga r e a ／％ 元素 M nF e M oC o N iC uz nP bT iSP s i 0 2A 1 2 0 3K 2 0N a 2 0C a OM 9 0 V 型型型 5 ．2 l0 ．6 9O ．1 2 含量2 2 ．7 2l O ．8 4O ．0 3 l0 ．2 5 0 ．9 0 O ．6 20 ．0 9 0 O ．0 7 9O ．9 2 O ．1 3 O ．2 01 4 ．0 04 ．0 10 ．8 8 2 ．2 62 ．7 l 2 ．6 7O ．0 4 6 1 单位为g ，t 。 4 0u mE l e cC r o rm a j 目 图5 羟锰矿 2 中的金 1 F i g ．5G o l d 1 g r a i n si nm a n g a n e s e 2 m i n e r a l 矿金应容易暴露，考虑到吸附态铜消耗氰化物，所 以浸金流程应放在浸取铜、镍、钴及钼之后。 目前锰结核中金的工艺矿物学研究及回收还没 得到足够重视，目前紫金山金铜矿金的综合回收品 位已降低到0 ．2 1 0 巧，而本锰结核样品金含量0 ．6 9 1 0 巧，锰结核中金的回收有重要意义。 2 ．4 含弥散状磁铁矿矿石 所谓弥散状磁铁矿是指磁铁矿呈微细粒状或微 细脉状散布在脉石矿物中，如图6 所示。 图6 磁铁矿呈细脉状弥散分布于脉石矿物中 F i g ．6M a g n e t i t ed i s p e r s e di ng a n g u em i n e r a l s a s f i n ev e i n s 弥散状磁铁矿常会对如下矿石的选矿工艺产生 不良影响 1 矽卡岩型黑钨矿白钨矿共生矿石。对于矽卡 岩型黑白钨矿共生矿石的一种重要的选矿流程为8 c ， 以黄药作捕收剂浮选回收硫化物，通过强磁选使黑 万方数据 4 有色金属 选矿部分2 0 1 5 年第2 期 钨矿和白钨矿分开，黑钨矿和白钨矿磁选粗精矿分 别以羟肟酸和脂肪酸作捕收剂浮选得到黑钨矿和白 钨矿精矿。但有些矽卡岩型黑钨矿白钨矿共生矿石 中磁铁矿弥散分布在白钨矿及含钙的方解石、萤石 及石榴石中，在强磁选流程中，含弥散状磁铁矿的 白钨矿及含钙的方解石、萤石及石榴石常因为磁铁 矿的铁磁性不能有效通过强磁选与黑钨矿分离而进 人黑钨矿磁选粗精矿，在接下来的黑钨矿浮选流程 中由于含钙矿物与捕收剂具有较强的作用，而使黑 钨矿精矿品位低。这种情况下，应该对浮选黑钨矿 精矿以脂肪酸为捕收剂进行反浮选，除掉黑钨矿精 矿中的含钙杂质矿物。 2 钒钛磁铁矿矿石。在河北承德地区钒钛磁 铁矿矿床繁多，某些矿石中磁铁矿与钛铁矿能够通 过磨矿相互解离，一些情况下能够通过弱磁选得到 磁铁矿精矿，通过强磁选得到钛铁矿精矿。但也有 些情况细粒弥散状磁铁矿分布于钛铁矿和硅酸盐矿 物中，造成磁铁矿精矿中钛铁矿含量高，强磁选流 程脉石矿物进人钛铁矿精矿，而得不到合格钛铁矿 精矿。 2 ．5 含磁性硅酸盐矿物的赤铁矿矿石 我国冀东和鞍山、本溪及密云地区发育沉积变 质型铁矿，分磁铁石英岩型和变质角闪岩型两类矿 石，这两类矿石主要为磁铁矿矿石，但有些矿石含 有大量赤铁矿，赤铁矿矿石需要强磁选加反浮选工 艺获得赤铁矿精矿，通常情况下变质角闪岩型赤铁 矿矿石中的角闪石磁性不强，不会对赤铁矿强磁选 工艺造成很大影响。但我国还有重要的一类产于碱 性岩中的赤铁矿矿石，其中的铁硅酸盐矿物磁性 强，会对赤铁矿强磁选工艺造成较大影响，这类型 矿石的典型代表是我国著名的包头某赤铁矿矿石。 矿石中的铁硅酸盐矿物主要为辉石、角闪石和 黑云母，辉石的晶体结构中存在M 1 和M 2 两个八 面体位置，供六配位金属离子占据，通常M 1 和 M 2 位可被两个二价金属离子分别占据，也可一个 一价金属离子占据M 2 位，一个三价金属离子占据 M 1 位，如果占据M 1 位的三价金属离子是铁，则 这类辉石是霓石；同样角闪石的M 4 位被钠离子占 据，M 2 位被三价铁离子占据则此角闪石为钠铁闪 石，由于三价铁离子在硅酸盐矿物晶体结构中所表 现出的强顺磁性，而使含钠和铁高的辉石和角闪石 种类磁性强；黑云母晶体结构中一价金属离子为 钾，硅氧四面体层间八面体位置可以有铝、镁及三 价铁，三价铁离子含量高的黑云母磁性强。 该赤铁矿矿石的成矿岩体为碱性花岗岩，其暗 色矿物为霓石、霓辉石、钠铁闪石及黑云母，这三 种矿物磁性强，同时弥散状磁铁矿分布于脉石矿物 中，造成该赤铁矿矿石强磁选精矿中脉石矿物含量 高，同时霓石、霓辉石、钠铁闪石及黑云母的反浮 选难度远高于含钙脉石矿物，这使白云鄂博赤铁矿 选矿难度巨大。 2 ．6 含放射性矿物矿石 产于伟晶岩及碱性岩中的矿物常具有相对较高 的放射性，所以通过这类矿石生产的精矿的放射性 常较高，这些精矿包括锂铍精矿 绿柱石锂辉石精 矿 、铌钽精矿以及作为电气工业原料的伟晶岩白 云母精矿和电气石精矿等。 电气石由于其电性能而被用作负氧离子发生 剂，用于纺织纤维、保健涂料等工业，但很少有人 注意其放射性可能对人体产生危害。 产于云南龙陵的镁电气石放射f 生测试结身毛见表2 。 表2龙陵电气石放射性测定结果 T a b l e2R a d i oa n a l y s i sr e s u l t so fL D n g l i n gt o u 珊a l i n e ／ B q k g _ 1 堡型堡旦型垫竺羔生生 结果1 1 2 ．4 9 9 ．2 3 2 1 ．81 3 3 ．0O ．5 01 ．5 4 根据国标G B6 5 6 6 _ 2 0 0 1 表2 中四种核素比 活度换算为内照射指数和外照射指数，k C 鼬，2 0 0 ； 外照射指数，．F C n 邝7 0 C 以6 0 C 出2 0 0 。 根据国标规定主体建材氏和L 都应小于1 ．0 ，龙陵 电气石精矿超标。 1 而鬲一 E l e c _ l r o nI m a g e1 图7 电气石 1 中的独居石 2 F i g ．7M o n a z i t e 2 g r a i n si nt o 咖a l i n ec r y s t a l 1 研究表明独居石的外照射放射性主要来自钍， 下转第1 0 页 万方数据 l O 有色金属 选矿部分2 0 1 5 年第2 期 是制约铁精矿产品中铁品位提高的原因之一。 8 结论 1 铁精矿产品中杂质含量超过标准的元素为 锡、硫、砷，品位分别为0 ．8 6 ％、0 ．7 7 ％、0 ．1 0 ％。 2 锡主要以独立矿物形式赋存于锡石内，其 占有率为9 6 ．7 5 ％，另有部分赋存在黝锡矿中。 3 铁的分布相对较为广泛，但主要是赋存于 磁铁矿内，其占有率达9 6 ．7 8 ％，此外，有部分铁 则是分布在磁黄铁矿、黄铁矿、赤铁矿、褐铁矿、 土状褐铁矿、毒砂、黄铜矿、锡石以及绿泥石、石 榴石、黏土、铁染黏土等矿物中。 4 硫的分布也较为广泛，磁黄铁矿、黄铁矿、 闪锌矿、铁闪锌矿、毒砂、黄铜矿以及黝锡矿均为 铁精矿中硫的载体，但磁黄铁矿、黄铁矿占有率相 对较高，分别为6 5 ．4 9 ％和1 7 ．6 1 ％；砷的分布较为 单一，主要赋存于毒砂中，其占有率为9 6 ．6 4 ％。 只要通过浮选工艺便可降低产品中的硫、砷。 5 铁精矿产品中的锡石与磁铁矿、磁铁矿与 脉石矿物嵌布关系较为紧密，且工艺 结晶 粒度 细小，因而必须确定合适的磨矿粒度与选别工艺， 使锡石与磁铁矿、磁铁矿与脉石矿物充分分离，才 有利于铁品位的提高以及锡金属的综合回收，从而 产出高质量的铁精矿。 参考文献 [ 1 ] 秦德先，刘春学．矿产资源经济学[ M ] ．北京科学出版 社，2 0 0 2 1 9 2 5 ． [ 2 ] 邱柱国．矿相学 岩矿专业 [ M ] ．北京地质出版社， 1 9 8 2 2 3 7 2 4 5 ． [ 3 ] 周乐光．工艺矿物学[ M ] ．3 版．北京冶金工业出版社， 2 0 0 7 2 0 2 2 3 2 ． [ 4 ] 任迎新，朱宝华．重砂矿物分选及鉴定[ M ] ．武汉中国 地质大学出版社，1 9 8 7 1 2 1 7 ． 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