云南某含砷铁铜锡矿工艺矿物学研究.pdf

2 0 1 7 年第4 期有色金属 选矿部分 l d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 7 ．0 4 ．0 0 1 云南某含砷铁铜锡矿工艺矿物学研究 熊玉旺，向春 云南锡业研究院有限公司，云南个旧6 6 1 0 0 0 摘要云南某多金属硫化矿中含锡1 ．2 2 ％、铜0 ．9 4 ％、砷2 ．8 0 ％、铁3 7 ．5 3 ％、硫2 4 ．5 6 ％，通过采用X R D 、E D S 、M L A 、 光学显微镜等分析方法和手段，对锡、铜、砷、铁、硫的赋存状态进行全面的分析，为综合回收提供了矿物学依据，对选矿采用 合理的工艺漉程具有重要的指导意义。 关键字矿物组成；载体矿物；金属分布；嵌布特征；综合利用 中图分类号T D g l ；T D 9 5 2文献标志码A文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 7 0 4 - 0 0 0 0 - 0 0 S t u d yo nP r o c e s sM i n e r a l o g yo fa na r s e n i c b e a r i n gF e - C u - S nO r ei nY u n n a nP r o v i n c e X I O N GY u w a n g ，X I A N GC h u n Y u n n a n 死nR e s e a r c hI n s t i t u t eC o ．，L t d ．，G e j i uY u n n a n6 6 1 0 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t T h ec o n t e n t so ft i n ，c o p p e r ，a r s e n i c ，i r o na n ds u l f u ra r er e s p e c t i v e l y1 ．2 2 ％，0 ．9 4 ％，2 ．8 0 ％， 3 7 ．5 3 ％a n d2 4 ．5 6 ％i nt h em u l t i - m e t a ls u l f i d eo r eo fY u n n a np r o v i n c e ．T h eo c c u r r e n c eo ft i n ，c o p p e r ，a r s e n i c ， i r o na n ds u l f u ri s c o m p r e h e n s i v e l ya n a l y z e db yX R D ，E D S ，M L Aa n do p t i c a lm i c r o s c o p e ，w h i c hp r o v i d e s ．T h e m i n e r a l o g i c a lb a s i s f o r c o m p r e h e n s i v er e c o v e r y ，a n d h a s i m p o r t a n tg u i d i n gs i g n i f i c a n c e t o t h er e a s o n a b l e t e c h n o l o g i c a lp r o c e s s ． K e yw o r d s m i n e r a lc o m p o s i t i o n ；c a r r i e rm i n e r a l ；m e t a ld i s t r i b u t i o n ；e m b e d d e d f e a t u r e ；c o m p r e h e n s i v e 1 l t i l i z a t i n n 随着经济持续快速发展以及需求量不断增长， 矿产资源日渐匮乏。我国矿产资源具有贫矿、共伴 生矿多，富矿少等特点，并且存在资源利用率低，难 利用矿产较多以及矿石的组分越来越复杂，品位越 来越低，金属矿物相互间嵌布关系复杂多变等问题。 为了充分提高矿石综合利用率，缓解矿产资源的紧 张局面，查明矿石工艺特性就显得格外重要。云南 某地多金属硫化矿矿产资源丰富，且可综合回收的 矿物种类繁多，为合理开发利用此资源，在传统光学 显微镜分析的基础上，采用目前较为先进的X R D 、 E D S 、M L A 对矿石性质进行了全面的分析研究，为选 择合理的磨矿细度，确定最佳的工艺流程及药剂条 件提供了重要的矿物学依据。 1 矿石性质 1 ．1 矿石的化学多元素分析 化学多元素分析结果见表1 ，可知矿石中有利用 价值的金属元素主要为锡、铜、铁、硫，含量分别为 1 ．2 2 ％、0 ．9 4 ％、3 7 ．5 3 ％、2 4 ．5 6 ％，其次为铋，贵金 属银的品位为1 2 ．4 0p L g ／g ，有害元素砷的品位为 2 ．8 0 ％。 1 ．2 矿石中锡、铜、砷、铁的化学物相分析 矿石中锡、铜、砷、铁的化学物相分析结果见 表2 。 表l矿石多元素化学分析结果 T a b l e1M u l t i e l e m e n ta n a l y s i sr e s u l t so fr u n o L m i n eo r e，％ 重壅 垒墨生垒竺竺丝 坠 兰竺 竺坚鲤 竺塑垒 竺 呈 含量 1 ．2 20 ．9 42 4 ．5 63 7 ．5 32 ．8 00 ．1 0 30 ．0 51 2 ．4 00 ．0 7 80 ．0 6 11 2 ．1 41 ．6 96 ．6 03 ．3 44 ．0 5 1 单位为“∥g 。 收稿日期2 0 1 7 - 0 2 - 0 7修回日期2 0 1 7 - 0 5 - 2 3 作者简介熊玉旺 1 9 6 2 一 ，男，云南建水人，高级工程师，主要从事地质矿产资源工艺矿物学研究与岩矿鉴定工作。 万方数据 2 有色金属 选矿部分2 0 1 7 年第4 期 从表2 可看出，矿石中的锡主要以酸不溶锡的 形式存在，其占有率为9 9 ．1 6 ％；铜主要以原生硫化 铜的形式存在，占有率为8 7 ．7 9 ％；砷主要以毒砂形 式存在，占有率为9 6 ．3 9 ％；铁主要以硫化铁形式存 在，占有率为9 7 ．4 6 ％。铜、砷、铁的氧化率较低，属 于典型的硫化矿矿石。 2 矿石的矿物组成及其相对含量 黄铁矿、毒砂、黄铜矿以及锡石，少量菱铁矿、赤铁 矿、褐铁矿、磁铁矿、磁赤铁矿、方铅矿、闪锌矿、黝锡 矿、白钨矿、辉铋矿、自然铋、泡铋矿、黝铜矿、砷黝铜 矿，偶见黑钨矿、铌铁矿。脉石矿物主要有石英、长 石、萤石、电气石、云母、绿泥石以及方解石、白云石， 辉石、角闪石等矿物较少。矿石的矿物组成及其相 对含量分析结果见表3 。 矿石中的金属矿物较高，以磁黄铁矿为主，次为 表3矿石的矿物组成及其相对含量分析结果 T a b l e3 O r em i n e r a lc o m p o s i t i o na n dr e l a t i v ec o n t e n ta n a l y s i sr e s u l t s／％ 3 矿石中重要金属矿物的嵌布特征 3 ．1 锡石 矿石中主要的含锡矿物，占矿物量的0 ．9 5 ％。 E D S 分析平均含锡7 8 ．2 6 ％、氧2 1 ．3 4 ％，个别锡石 中含有少量的铁、硅。嵌布粒度最大者为16 5 0 } x m 左右，以2 1 ～3 5 0 斗m 为主。具自形晶一半自形晶一 它形晶粒状结构，主要呈不规则棱角状、浑圆粒状、 次浑圆粒状，个别为单锥短柱状。嵌布形式可分为3 种1 沿矿物边缘嵌布构成毗邻镶嵌型连生体，常 由单粒或多粒结晶相对较粗的锡石晶体所组成，与 磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿、毒砂、电气石、萤石、石英 等矿物毗连生 见图1 a 、图l b 、图1 d ，结晶嵌布 粒度大者可达5 0 0 斗m 左右，一般介于7 0 ～3 7 0 斗m ； 2 结晶粒度相对较粗的锡石包裹电气石、石英等矿 物，其对锡精矿产品的质量会产生一定影响；3 呈浸 染状嵌布于磁黄铁矿、褐铁矿、电气石、石英、云母、 萤石等矿物内或颗粒间 图l b 、图1 9 、图1 h ，嵌 布粒度以2 5 ～1 3 0 斗m 为主，部分则小于4 斗m ，此类 型存在的锡石粒度较为细小且分布十分零星，其与 嵌布连生矿物之间常构成锡的极贫连生体，因而在 选矿过程中则难以对其进行有效的回收与富集。 3 ．2 黄铜矿 矿石中主要的含铜矿物，矿物量为2 ．0 8 ％。 E D S 分析平均含铜3 4 ．8 7 ％、铁3 0 ．4 4 ％、硫 3 4 ．6 8 ％。嵌布粒度最大者为17 4 0 m ，一般介于1 3 4 0 0I x m ，以致密块状、不规则棱角状为主，部分呈 分散浸染状，与磁黄铁矿、毒砂、黄铁矿、黝铜矿、砷 黝铜矿、褐铁矿、电气石、萤石的共生嵌布关系较为 紧密；可见黄铜矿沿毒砂、磁黄铁矿、黄铁矿、锡石裂 隙、颗粒间进行充填、交代或包裹黝锡矿、磁黄铁矿、 电气石、萤石、石英等矿物 见图1 c 、图1 d ；有的 黄铜矿呈细粒、微粒以及极微粒分散星点状嵌布于 毒砂、磁黄铁矿、黄铁矿、石英、萤石等矿物内或呈细 脉状嵌布于磁黄铁矿、毒砂裂隙中 图1 e 、图1 9 ， 结晶嵌布粒度在2 ～3 0 斗m ；个别黄铜矿呈残余结构 嵌布于黝铜矿中 图1 f ，嵌布粒度为2 3 “m 左右； 也可见黄铜矿被次生黝铜矿、砷黝铜矿所交代。 万方数据 垫 生箜 塑熊玉旺等云南某含砷铁铜锡矿工艺矿物学研究 3 f s1 锡石 C s t 与电气石 T m ’ 毗邻连生且 呈细粒状嵌布于电气石中。透光1 2 0 0 c 黄铜矿 t p 包裹固溶体黝锡矿 ．v x 。 扫描电镜 e 磁黄铁矿 ⋯ 、毒砂 a I ，j ’ 呈简单共边结构 毗连生且半包裹呈细粒状 产出的黄铜矿 c 。p 。反光7 3 0 锡石 C s l 与磁黄铁矿 1 Ⅲ 、电气石 T u r 以及自然铋 z l ， 相互嵌布连生。扫描电镜 t 1 黄铜矿 c p 嵌布于锡石 c s I 颗粒间且 包裹呈微粒状产出的石英 9 t z ； 磁黄铁矿 p r ， 呈交代残余结构嵌布。反光4 8 0 黝铜矿 y t 与黄铜矿 c P 、萤石 F 1 毗连生且包裹微粒状黝锡矿 Y x 、 辉铋矿 b i s 、黄铜矿。扫描电镜 万方数据 4 有色金属 选矿部分 g 黄铜矿 c p 与毒砂 a p y 、褐铁矿 L m h 磁黄铁矿 p o 、锡石 C s t 、电气石 T u r 相互毗连生且呈脉状沿毒砂毗邻连生。扫描电镜 裂隙进行充填、交代锡石 C s t 呈极微粒 状嵌布于褐铁矿与黄铜矿颗粒间。扫描电镜 图1扫描电镜、光学显微镜照片 F i g ．1S c a n n i n ge l e c t r o nm i c r o s c o p y - o p t i c a lm i c r o s c o p yp h o t o s 3 ．3 黝铜矿、砷黝铜矿 黝铜矿、砷黝铜矿是矿石中铜载体矿物之一，但 其含量较少，主要呈不规则粒状产出。E D S 分析测 定黝铜矿平均含铜4 0 ．0 5 ％、锑2 9 ．1 7 ％、硫 2 6 ．3 4 ％、铁3 ．4 0 ％，个别黝铜矿中还有一定量的锌， 高者可达4 ．9 8 ％；砷黝铜矿平均含铜4 0 ．8 8 ％、硫 2 6 ．9 8 ％、砷1 8 ．9 7 ％、锑6 ．8 3 ％、铁6 ．3 4 ％。 矿石中的黝铜矿、砷黝铜矿主要与黄铜矿、磁黄 铁矿、毒砂、黄铁矿、萤石呈简单共边结构毗邻连生， 有的粗粒黝铜矿、砷黝铜矿中包裹细小黄铜矿、辉铋 矿、自然铋以及泡铋矿、黝锡矿 见图1 f 。嵌布粒 度黝铜矿以1 5 2 5 0 m 为主，砷黝铜矿以1 0 ～2 0 0 “m 为主。 3 ．4 毒砂 矿石中的毒砂既是砷的主要载体矿物，也是铁、 硫的载体矿物之一，占矿物量的5 ．8 3 ％。E D S 分析 测定平均含砷4 7 ．4 0 ％，硫1 9 ．4 1 ％，铁3 3 ．1 9 ％。主 要呈致密块状、不规则棱角状产出，部分为自形晶一 半自形晶一它形晶粒状以及分散颗粒状。嵌布粒度 最大者为18 5 0 斗m ，以3 5 10 0 0 斗m 为主，最小者 则小于1 0 m 。主要与磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿、 赤铁矿、方解石、石英呈简单的共边结构共生；有的 毒砂呈不规则状、半自形晶一它形晶粒状嵌布于石 英中；部分毒砂中分布有脉状黄铜矿 见图1 e 、图 l g 。 3 ．5 磁黄铁矿 磁黄铁矿不仅是矿石中主要的金属矿物，也是 铁、硫的主要载体矿物，所占矿物量高达4 8 ．6 3 ％。 E D S 分析测定平均含铁6 0 ．4 8 ％，硫3 9 ．5 2 ％。主要 呈不规则状产出，嵌布粒度较粗，最大者为19 8 0 斗m 左右，普遍在6 0 一l7 0 0 “m ，最小者则小于5 斗m 。 主要与黄铁矿、毒砂、黄铜矿、锡石、电气石、石英、长 石、萤石、方解石毗邻连生；有的呈半自形晶一它形 晶粒状嵌布于电气石中；有的磁黄铁矿包裹细小的 电气石、黄铜矿、辉铋矿、泡铋矿、自然铋等矿物；个 别磁黄铁矿呈交代残余结构嵌布于黄铜矿内 见图 1 b 、图l d 、图l e 、图1h 。 3 ．6 黄铁矿 矿石中的黄铁矿占矿物量的8 ．5 1 ％，其既是主 要的金属矿物之一，也是硫、铁的载体矿物。E D S 分 析测定平均含铁4 6 ．9 2 ％，硫5 3 ．0 8 ％。主要呈不规 则粒状产出，部分为自形晶一半自形品一它形晶粒 状；嵌布粒度最大者为l8 0 0u m 左右，以4 0 一15 0 0 “m 为主。主要与石英、磁黄铁矿、黄铜矿、毒砂、锡 石、萤石毗邻连生；有的黄铁矿与磁黄铁矿、黄铜矿、 毒砂、赤铁矿、石英形成简单共边结构或港湾状；亦 可见微粒黄铁矿嵌布于磁黄铁矿、黄铜矿、毒砂中。 4 锡、铜、砷、铁主要载体矿物单体解 离度及其结合情况 为对选矿确定合适的磨矿粒度以及采用合理的 选别工艺，对破碎至一20 0 0I x m 、磨矿至一6 0 0I x m 、 一1 5 0 斗m 矿石中的锡石、黄铜矿、毒砂以及磁黄铁 矿单体解离度及其结合情况进行了分析，分析结果 见表4 。 万方数据 2 0 1 7 年第3 期熊玉旺等云南某含砷铁铜锡矿工艺矿物学研究 5 表4 不同条件下锡、铜、砷、铁主要载体矿物单体解 离度及其结合情况分析结果 T a b l e4 A n a l y s i s o fm i n e r a lm o n o m e rd e g r e eo f d i s s o c i a t i o no ft i n ，c o p p e r ，a r s e n i ca n d i r o nc a r r i e ri nd i f f e r e n tc o n d i t i o n sa n dt h e i r c o m b i n e ds i t u a t i o n ／％ 结4 ／51 ／2 5 ．8 6 4 ／3 1 ／2 破碎至 誓 1 ／2 ．1 ／4l 2 7 2 0 0 0 岬器“名。滞 合计 1 0 0 ．0 表5 T a b l e5 从表4 可看出，矿石在破碎至一20 0 0 斗m 未进 行磨矿时，呈单体及大于4 ／5 解离的锡石为 5 9 ．1 4 ％，黄铜矿为4 9 ．4 4 ％，毒砂为7 5 ．1 2 ％，磁黄铁 矿为7 0 ．5 9 ％；磨矿至一6 0 0 岬时，呈单体及大于4 ／5 解离的锡石为6 7 ．5 6 ％，黄铜矿为6 0 ．0 5 ％，毒砂为 8 3 ．6 l ％，磁黄铁矿为8 1 ．4 2 ％；磨矿至一1 5 0 m 时， 呈单体及大于4 ／5 解离的锡石为7 9 ．0 5 ％，黄铜矿为 7 7 ．4 8 ％，毒砂为9 1 ．0 7 ％，磁黄铁矿为9 0 ．1 1 ％O 由 此可见，在对锡、铜、砷、铁金属进行回收与富集时， 应确定合适的磨矿粒度与合理的磨矿时间，在确保 矿石中呈结合体或包裹体形式产出的锡石、黄铜矿 充分分离的前提下又不导致毒砂、磁黄铁矿过粉碎， 从而最大限度地提高锡、铜、砷、铁的综合回收率。 5 锡、铜、砷、铁、硫载体矿物的种类及 其分布情况 矿石中锡的载体矿物为锡石、黝锡矿，铜载体矿 物为黄铜矿、黝铜矿、砷黝铜矿以及黝锡矿，砷载体 矿物为毒砂、砷黝铜矿，铁、硫的载体矿物较多，铁为 磁黄铁矿、黄铁矿、毒砂、黄铜矿、赤铁矿、褐铁矿、磁 赤铁矿、磁铁矿、菱铁矿以及电气石、绿泥石等矿物， 硫为磁黄铁矿、黄铁矿、毒砂、黄铜矿、黝铜矿、砷黝 铜矿、辉铋矿、闪锌矿、方铅矿、黝锡矿。矿石中锡、 铜、砷、铁、硫金属分布情况见表5 。 矿石中锡、铜、砷、铁、硫的金属平衡计算结果 T i n ，c o p p e r ，i r o n ，s u l f u r , a r s e n i c ，m e t a lb a l a n c ec a l c u l a t i o nr e s u l t so fr u n o f - m i n e ／％ 2 磁黄铁矿中的铁、硫、锡、铜、砷品位以及黄铁矿、毒砂、电气石、石英、长石中的锡、铜品位为单矿物分析品位。 锡、铜、砷、铁、硫的金属平衡计算结果显示，矿 石中的锡主要分布于锡石内，其锡金属占有率为 6 0 ．9 4 ％；铜主要分布黄铜矿中，铜金属占有率为 7 7 ．1 6 ％；砷主要分布于毒砂内，其砷金属占有率高 达9 4 ．3 1 ％；另有部分锡、铜、砷则是分布于磁黄铁矿 中，经扫描电镜、光学显微镜分析，可见部分细小的 锡石、黄铜矿、毒砂嵌布于磁黄铁矿中。铁、硫则主 要是分布于磁黄铁矿中，其铁金属占有率为 趵M铊虬∞蛇加m 王乞L 豫扎搬他酡骶％弘矾加 住乱t z 虬＆似舛甜耶H舛弱加坝氓_ z 阻弧埘 万方数据 6 有色金属 选矿部分2 0 1 7 年第4 期 8 1 ．0 0 ％，硫为7 2 ．3 l ％；次为黄铁矿，分布于毒砂、黄 铜矿中的铁、硫较少。由此可见，矿石中的砷、铁、硫 易于回收，而锡、铜则应采用分段磨矿分段选别工 艺，才有利于锡、铜金属的回收与富集。 6结语 1 矿石中可以回收的金属元素主要为锡、铜、 铁、硫，其品位分别为1 ．2 2 ％、0 ．9 4 ％、3 7 ．5 3 ％、 2 4 ．5 6 ％；有害杂质元素砷的品位为2 ．8 0 ％；次为铋、 银，品位分别为0 ．1 0 3 ％、1 2 ．4 0 肛g ／g ；其它伴生、共 生的金属元素含量都较低。 2 矿石为典型的硫化矿，硫化物约占矿物量的 6 5 ．2 0 ％，金属矿物的含量高达6 6 ．7 9 ％，以磁黄铁矿 为主，次为黄铁矿、毒砂、黄铜矿、锡石，少量菱铁矿、 赤铁矿、褐铁矿、磁铁矿、磁赤铁矿、方铅矿、闪锌矿、 黝锡矿、白钨矿、辉铋矿、自然铋、泡铋矿、黝铜矿、砷 黝铜矿等矿物。脉石矿物主要有石英、长石、萤石、 电气石、云母、绿泥石以及方解石、白云石。 3 矿石中锡载体矿物主要为锡石，少量黝锡矿； 铜载体矿物主要为黄铜矿，少量黝铜矿、砷黝铜矿、 黝锡矿；含砷矿物以毒砂为主，次为砷黝铜矿；铁、硫 载体矿物以磁黄铁矿为主，次为黄铁矿、毒砂。 4 矿石中锡石嵌布粒度以2 1 ～3 5 0 斗m 为主，其 在一20 0 0 斗m 样品的单体解离度为5 9 ．1 4 ％，一6 0 0 m 样品为6 7 ．5 6 ％，一1 5 0 斗m 样品为7 9 ．0 5 ％；黄 铜矿嵌布粒度以1 3 ～4 0 0 m 为主，在一2 0 0 0 斗m 样 品的单体解离度为4 9 ．4 4 ％，一6 0 0 斗m 样品为 6 0 ．0 5 ％，一1 5 0 “m 样品为7 7 ．4 8 ％；毒砂嵌布粒度 以3 5 ～10 0 0p m 为主，在一2 0 0 0 斗m 样品单体解离 度为7 5 ．1 2 ％，一6 0 0I x m 样品为8 3 ．6 1 ％，一1 5 0 仙m 样品为9 1 ．0 7 ％；磁黄铁矿嵌布粒度以6 0 ～1 7 0 0I ．L m 为主，在一2 0 0 0I ．z m 样品单体解离度为7 0 ．5 9 ％， 一6 0 0l a , m 样品为8 1 ．4 2 ％，一1 5 0 斗m 样品为 9 0 ．1 1 ％。 5 矿石中铜矿物相互间的共生关系较为密切， 在富集黄铜矿时，黝铜矿、砷黝铜矿可得到回收，但 铜精矿中砷含量则会有所提高。 6 伴生元素铋呈细小颗粒状的自然铋、辉铋矿、 泡铋矿嵌布于黄铜矿、毒砂、磁黄铁矿、黄铁矿、黝铜 矿、砷黝铜矿等硫化矿中，在富集硫化矿时，铋金属 也可得以回收；银则是以分散态形式分布于黄铜矿、 黝铜矿以及砷黝铜矿中，因而只要将含铜矿物进行 充分富集，银金属便可得以回收。 7 矿石为典型的锡、铜、砷多金属共生矿，建议 在对锡、铜进行回收时，应考虑综合回收铁、硫、铋。 参考文献 [ 1 ] 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 1 9 - 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