禹雪薇 羅建安

(1.江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局贛西北中心實驗室，九江 332200；2.江西銅業(yè)集團有限公司，南昌 333000)

江西某鉛、鋅、銀、銅共生礦是近年在江西已采礦山邊部查明的熱液層控型礦床，鉛、鋅、銀、銅資源量均達到中型，礦石工業(yè)類型主要有鉛鋅礦、銀礦、銅硫礦。銅、鉛、鋅、銀共生礦床中的鉛鋅礦石通常復雜難選[1-6]，但綜合經(jīng)濟價值高。為了富集并提取其中的有價金屬，采用礦物參數(shù)自動檢測儀(MLA)及光學顯微鏡、熒光光譜半定量分析、化學多元素分析、掃描電鏡能譜儀(SEM-EDS)分析等測試手段對鉛、鋅礦石的礦物組成、化學組成、主要礦物嵌布特征及解離度等進行研究，全面了解鉛鋅礦工藝礦物學性質(zhì)，為制定合理的選礦工藝流程提供依據(jù)。

1 試樣采集及制備

試驗所用鉛鋅礦均采自礦區(qū)探礦鉆孔揭露的主要礦體，主要由含鉛、鋅碳酸鹽巖和含鉛、鋅黃鐵礦兩種礦石類型組成。試樣質(zhì)量總計242.35 kg，其中原礦164.30 kg、圍巖樣67.75 kg、富礦段樣10.30 kg。以上三種樣品分別選取巖礦鑒定塊礦樣后，單獨經(jīng)顎式破碎機破碎至粒度5～10 mm，采用對輥式破碎機破碎至粒度2 mm以下，破碎后的礦樣分別采用鐵鍬摻和均勻，摻和后的礦樣再分別采用網(wǎng)格取樣法獲得試驗用大樣，每個大樣再經(jīng)堆錐四分法縮分法出分析試驗用小樣，每個小樣經(jīng)烘干后采用震動磨樣機制出分析小樣，送分析測試中心檢測。該鉛鋅礦床平均品位：Pb 2.14%、Zn 3.36%。考慮實際開采存在的貧化因素，適宜將試樣的品位調(diào)整為略低于該值。試驗制備過程中，根據(jù)破碎處理后各小樣的質(zhì)量及分析結(jié)果，按照原礦全部參與配制，并通過添加圍巖或富礦調(diào)整為Pb品位1.65%、Zn品位3.25%的混合試樣，符合要求。

2 礦石物質(zhì)組成

2.1 礦物組成

原礦為巖心樣品，肉眼下為灰白—黑灰色。通過顯微鏡下鑒定，礦石中金屬礦物較常見的是黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦及少量氧化鉛、鋅礦物、銅礦物等。脈石礦物以方解石、白云石(鐵白云石)及石英、云母為主。各主要金屬礦物粒度較細，并與各種脈石礦物或金屬礦物自身交生關系緊密。由于傳統(tǒng)光學顯微鏡下的檢測難以準確定量各礦物含量參數(shù)[7]，而MLA自動檢測技術(shù)是目前國際先進的礦物定量分析測試系統(tǒng)，并在一些較難測定的礦物分析中已經(jīng)得到推廣[8，9]?；诖?，本文采用MLA分析礦石中各礦物的相對含量，結(jié)果見表1。

表1 主要礦物組成及相對含量Table 1 Main mineral composition and relative contents /%

在鋅鋁蛇紋石、貝氏綠泥石、褐鐵礦、方解石及白云石(鐵白云石)中均不同程度地含有Zn元素[10]。此類礦物在選礦過程中進入尾礦產(chǎn)品。由表1可知，該類礦物占比較大(約占72.4%)，因此難以避免尾礦產(chǎn)品中的Zn含量偏高。

2.2 化學成分

試樣的X熒光光譜半定量分析結(jié)果見表2，化學多元素分析結(jié)果見表3。

表2 礦石光譜半定量分析結(jié)果Table 2 Spectral semi-quantitative analysis of the ore /%

表3 礦石化學多元素分析結(jié)果Table 3 Analysis results of chemical multielement of the ore /%

由表2、表3可知，鉛鋅礦石中可供選礦回收的主要元素是鋅、鉛，其品位分別為3.27%、1.98%；金、銀含量分別為0.3、73.5 g/t，可作綜合回收利用；伴生元素銅、硫、銦、鎘、碲的含量達到了最低可利用品位要求。礦石中要通過選礦排除的主要脈石成分為CaO、SiO2，分布率分別為25.85%、11.43%，其次為MgO，分布率為11.73%，Al2O3、K2O含量較低。

2.3 礦石主要金屬元素物相分析

鉛、鋅的化學物相分析結(jié)果分別見表4。由表4可知，鉛的主要存在形式為硫化鉛，分布率為74.26%，氧化鉛、硫酸鉛及鉛鐵礬的分布率分別為10.89%、7.92%及6.93%；鋅的主要存在形式為硫化鋅，分布率為64.75%，氧化鋅及鋅鐵尖晶石的分布率分別為28.92%和6.33%。

表4 礦石物相分析結(jié)果Table 4 Phase analysis of the ore /%

2.4 主要金屬礦物能譜微區(qū)化學成分分析

為了查明各主要金屬礦物的化學成分特點，采用SEM-EDS對閃鋅礦、方鉛礦進行微區(qū)化學成分分析[11]。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，閃鋅礦中含有一定量的Fe(3.85%)，說明本文研究礦區(qū)的閃鋅礦主要為含鐵閃鋅礦，并可見部分鐵閃鋅礦，因此，選礦中的Fe元素對Zn元素的富集影響較大。此外，還發(fā)現(xiàn)方鉛礦中含有一定量的Ag(0.13%)。

3 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

3.1 礦石構(gòu)造

塊狀構(gòu)造：礦石中部分塊樣黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦含量高，呈塊狀產(chǎn)出，形成塊狀構(gòu)造。

浸染狀構(gòu)造：礦石中金屬礦物閃鋅礦、方鉛礦及黃鐵礦等礦物呈稀疏浸染狀不均勻分布于脈石中，且礦物集合體的形狀不定，構(gòu)成浸染狀構(gòu)造。

脈狀構(gòu)造：礦石中部分方鉛礦呈脈狀產(chǎn)出，形成脈狀構(gòu)造。

3.2 礦石結(jié)構(gòu)

交代結(jié)構(gòu)：部分方鉛礦交代早期的閃鋅礦，使得方鉛礦常以包裹閃鋅礦形式交代邊結(jié)構(gòu)或沿閃鋅礦裂隙形成網(wǎng)脈狀結(jié)構(gòu)；閃鋅礦交代早期形成的黃鐵礦，使得閃鋅礦內(nèi)部常見自形程度較好的立方體狀黃鐵礦，形成交代結(jié)構(gòu)。

自形粒狀結(jié)構(gòu)：大多數(shù)黃鐵礦呈自形立方體狀或三八面體狀、部分方鉛礦呈四面體狀分布于脈石基底中。

包含結(jié)構(gòu)：礦樣中各礦物多見包含結(jié)構(gòu)，常見方鉛礦內(nèi)部包含閃鋅礦和黃鐵礦；閃鋅礦內(nèi)部包含黃鐵礦及乳滴狀黃銅礦和細粒方鉛礦；各礦物之間的相互包裹形成包含結(jié)構(gòu)。

星點狀結(jié)構(gòu)：部分方鉛礦為細粒立方體狀分布于脈石基底中，呈星點狀。

4 主要金屬礦物嵌布特征

4.1 有用礦物嵌布特征

4.1.1 閃鋅礦

根據(jù)晶形及產(chǎn)出特征，礦石中的閃鋅礦可分為兩種類型，一種為顆粒粒徑較大者，其內(nèi)部常見包裹細粒級黃鐵礦、方鉛礦和乳滴狀黃銅礦(圖1a)，部分閃鋅礦被方鉛礦沿其內(nèi)部裂隙縫中充填而呈細脈網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)(圖1b)，或被后期方鉛礦包裹呈鑲邊結(jié)構(gòu)(圖1c)，因包裹方式復雜且包裹體粒徑細小，可能在選礦磨礦中會使閃鋅礦較難與其他礦物分離，該部分閃鋅礦粒徑約為0.3～0.8 mm，最大可達1.2 mm，約占整個閃鋅礦含量的65%～70%；另一種為不規(guī)則他形細粒狀，粒徑約為0.3～0.05 mm，多嵌布于脈石礦物內(nèi)部，且多與黃鐵礦、方鉛礦復雜連生(圖1d)，此部分細粒級閃鋅礦約占整個閃鋅礦含量的30%～35%。

4.1.2 方鉛礦

方鉛礦主要有兩種嵌布特征，一種為粒徑較大的不規(guī)則狀集合體，內(nèi)部可見解理三角孔(圖1e)，粒徑在0.2～1 mm，此類型的方鉛礦常與閃鋅礦、黃鐵礦復雜連生，且其內(nèi)部常包含閃鋅礦、細粒級銀黝銅礦及黃鐵礦(圖1f)，在磨礦時會有一定的解離難度；另一種為他形細粒級方鉛礦(圖1g)，部分為自形粒方體狀(圖1h)，多數(shù)為絲狀、條狀等極不規(guī)則狀，主要嵌生在脈石礦物中(圖1d)，少數(shù)包裹于閃鋅礦內(nèi)部(圖1a)，分布于脈石中的方鉛礦數(shù)量較分布于閃鋅礦中的多。上述兩種不同粒度特征的方鉛礦中，數(shù)量上以第一種為主，兩者礦物含量比大致為7∶3。

總體而言，閃鋅礦、方鉛礦連生、包裹等關系復雜，伴生礦物種類繁多。從嵌連關系角度，為保證獲得較高品位的鉛精礦，應采用較細的細磨細度。

4.2 其他礦物嵌布特征

黃鐵礦：為礦樣中的主要硫化礦，是選礦過程中需主要排除的金屬礦物，主要為他形粒狀，在礦樣中黃鐵礦多發(fā)生破碎，且被后期的閃鋅礦、方鉛礦交代、包裹(圖1i)，黃鐵礦粒徑在0.005～0.3 mm。

黃銅礦、銅藍及斑銅礦等銅礦物在該礦樣中含量甚微，僅見少量黃銅礦為極細粒級分布于方鉛礦、閃鋅礦內(nèi)部，粒徑在0.005～0.02 mm。

含銀黝銅礦：多為不規(guī)則粒狀集合體，大小在0.001～0.01 mm，主要分布于方鉛礦內(nèi)部，含量較少，分布較集中。

硫鎘礦：為礦樣中主要的含鎘礦物，晶形為粒狀，自形晶少見，多為不規(guī)則狀，粒徑在0.05～0.2 mm，主要與閃鋅礦伴生產(chǎn)出，在礦樣中少見，分布較為集中。

褐鐵礦：為礦樣中主要的氧化鐵礦物，由纖鐵礦和針鐵礦組成，其形態(tài)主要呈不規(guī)則狀、膠狀及同心環(huán)狀等，粒徑在0.005～0.05 mm，主要分布于脈石礦物中。

Gn-方鉛礦；Sp-閃鋅礦；Py-黃鐵礦；Ccp-黃銅礦；G-脈石；Td-含銀黝銅礦圖1 鉛鋅礦石中主要礦物的嵌布特征(偏反光顯微鏡)Fig.1 Imbedding characteristics of main minerals in lead-zinc ore(Polarized light microscope)

4.3 主要金屬礦物嵌布粒度

礦石中主要礦物的粒度組成及其分布特點對確定磨礦細度和制定合理的選礦工藝流程有著直接的影響。為此，在鏡下對礦石中的主要金屬礦物嵌布粒度進行了隨機直線目測統(tǒng)計，結(jié)果見圖2。

圖2 主要金屬礦物的嵌布粒度分布Fig.2 Particle size distributions of major metal mineral

從圖2可以看出，礦石中的方鉛礦、閃鋅礦及黃鐵礦都屬于中細粒級范疇，且細粒級顆粒較多，當粒級為+0.026 mm時，方鉛礦、閃鋅礦及黃鐵礦的累計分布率分別達到81.0%、83.6%及84.3%，單純從嵌布粒度來看，欲使90%以上的方鉛礦、閃鋅礦及黃鐵礦均獲得較充分的解離，處理區(qū)內(nèi)礦石時，應選擇較細的磨礦細磨較為適宜。

5 解離度分析

5.1 原礦主要金屬礦物解離度特征

為進一步了解礦樣中主要金屬礦物方鉛礦、閃鋅礦的單體解離度，對原礦破碎至2 mm左右粉砂狀樣品進行粒級篩分，原礦(-0.074 mm占21.45%)分級產(chǎn)品方鉛礦、閃鋅礦的解離度測定結(jié)果見表5。

表5 原礦(2 mm粒級)中方鉛礦、閃鋅礦的解離度Table 5 Dissociation degree of galena and sphalerite in the ore with grind size of 2 mm

由表5可知，在原礦破碎至2 mm(-0.074 mm占21.45%)的細度條件下，測得方鉛礦、閃鋅礦的解離度分別為54.8%和57.8%，該結(jié)果反映出原礦解離度較差，連生關系較復雜，因此在選礦過程中各礦物完全解離的難度較高。

5.2 磨礦產(chǎn)品中重要礦物的解離度特征

在不同的磨礦細度條件下，對礦石中方鉛礦、閃鋅礦的單體解離度進行系統(tǒng)測定，結(jié)果見表6。

由表6可知，隨著磨礦細度的增加，方鉛礦、閃鋅礦的單體解離度增加。此外，對磨礦產(chǎn)品進行鏡下檢測時發(fā)現(xiàn)，未解離的閃鋅礦多與方鉛礦、黃鐵礦連生，少數(shù)與脈石連生，而方鉛礦多與脈石連生，次之與閃鋅礦、黃鐵礦連生。磨礦細度相同條件下，方鉛礦解離度較閃鋅礦差，在-0.074 mm占72%時，閃鋅礦的解離度為83.3%，已解離充分；-0.074 mm占83%時，方鉛礦的解離度為83.1%，解離效果較理想?？紤]到磨礦效率和浮選工藝等綜合因素認為，選擇-0.074 mm占83%的磨礦細度比較合理。

6 結(jié)論

1)江西某鉛-鋅-銀-銅共生礦屬于難選鉛鋅礦石，可供選礦回收的主要元素是鋅、鉛，原礦具有回收價值高、碳酸鹽礦物含量高、硫含量高、鉛鋅氧化率較高、鉛鋅嵌布粒度細等特點，浮選分離難度較大。

2)根據(jù)方鉛礦、閃鋅礦在不同磨礦細度下的解離情況，考慮到磨礦效率和浮選工藝等綜合因素情況下，粗選磨礦細度建議采用-0.074 mm占83%。采用“依次浮選鉛、鋅、硫”的優(yōu)先浮選工藝流程，有利于有用礦物之間的分離，以及有用礦物與脈石礦物之間的分離，并在該方案下探索適應礦石性質(zhì)特點選礦藥劑制度和各工藝參數(shù)，以獲得較高質(zhì)量的精礦。