魏曉燦

(紫金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司，福建 上杭 364200)

紫金山銅金礦床位于福建省西部，是世界著名的高硫化型淺成低溫?zé)嵋旱V床，金累計(jì)探明儲(chǔ)量超300 t，銅累計(jì)探明儲(chǔ)量超240萬t。經(jīng)過二十幾年的開采，金礦資源已消耗殆盡，目前主要開采下部的銅礦體。銅礦體采用露天和井下聯(lián)合開采，以及浮選和濕法選礦工藝。因2010年紫金山銅礦濕法廠發(fā)生了含銅酸性溶液泄漏污染事件，給公司帶來重大負(fù)面影響和經(jīng)濟(jì)損失，因此，制定了“重浮選輕濕法”的發(fā)展戰(zhàn)略。2020年度紫金山產(chǎn)銅精礦近25萬t，銅金屬量近6萬t，占礦山銅總產(chǎn)量的73.61%。由于原礦中硫砷銅礦、砷黝銅礦含量較高，銅精礦中砷含量在0.70%～1.45%，遠(yuǎn)高于《重金屬精礦產(chǎn)品中有害元素的限量規(guī)范》(GB 20424—2006)規(guī)定銅精礦中砷含量不大于0.5%要求，需對(duì)砷進(jìn)行特別工藝處理，處理砷的費(fèi)用約為20 000元/t，大大降低了經(jīng)濟(jì)效益。

降低銅精礦中的含砷量可從選冶過程或礦石源頭處理。選冶過程中降砷的處理有多種思路：一是采用高溫?zé)釅汗に噷⒏呱殂~精礦中的銅浸出，并對(duì)砷進(jìn)行固渣處理；二是采用化學(xué)濕法除砷工藝，將高砷銅精礦中的砷優(yōu)先浸出到溶液中，再將含砷溶液固砷處理；三是浮選廠盡可能提高銅精礦銅品位，將高含砷銅精礦進(jìn)行火法焙燒，脫除銅精礦中的部分硫和砷，焙燒配入余下的銅精礦中進(jìn)入冶煉工藝。以上處理方法，均會(huì)造成選冶過程中成本的增加，降低經(jīng)濟(jì)效益。為了減少選冶過程中除砷費(fèi)用，可以通過研究礦體中As元素賦存特征及分布規(guī)律，區(qū)分高As和低As礦體，進(jìn)行合理配礦，控制入選礦石中As的平均含量，結(jié)合已有的選礦流程生產(chǎn)出合格的銅精礦產(chǎn)品，提高經(jīng)濟(jì)效益。因此，本文采用光學(xué)顯微鏡、X射線熒光光譜分析儀(XRF)、電子探針等方法研究紫金山銅礦體中As元素的賦存狀態(tài)和分布特征，建立了As/Cu比值的三維模型，劃分不同類型礦石，優(yōu)化配礦比例，降低銅精礦中的含As量。

1 礦床地質(zhì)特征

紫金山礦田位于閩西南坳陷帶的西南部，北東向明溪—龍井復(fù)向斜和連城—上杭復(fù)向斜之間，宣和復(fù)背斜的西南端，云霄火山噴發(fā)帶的北東側(cè)，區(qū)域上受北西向上杭—云霄深斷裂帶控制(圖1)[1-4]。自元古代以來，經(jīng)歷了地槽、準(zhǔn)地臺(tái)、瀕太平洋大陸邊緣活動(dòng)等多旋回構(gòu)造演化階段。

1-火山噴發(fā)帶界線；2-火山噴發(fā)盆地界線；3-復(fù)背斜、復(fù)向斜；4-深斷裂；5-火山噴發(fā)中心圖1 區(qū)域構(gòu)造、火山活動(dòng)帶分布略圖(據(jù)福建紫金礦業(yè)股份有限公司，2001修改)Fig.1 Distribution of regional tectonics and volcanic activity zones(According to Fujian Zijin Mining Co.，Ltd.，revised in 2001)

紫金山高硫化型淺成低溫?zé)嵋恒~金礦床位于紫金山礦田復(fù)式巖體中部，北東向的金山腳下—中寮斷裂和北西向的銅石下—紫金山斷裂交匯部位[3]，燕山早期酸性巖漿多次沿宣和復(fù)背斜軸部侵入，第一次侵入形成中粗?；◢弾r、第二次侵入形成中細(xì)?；◢弾r、第三次侵入形成細(xì)粒白云母花崗巖，多次侵入組成紫金山復(fù)式花崗巖體；燕山晚期中性、中酸性火山-巖漿侵入受火山機(jī)構(gòu)和斷裂雙重控制，形成了隱爆角礫巖、英安玢巖、石英斑巖等。多期次巖漿熱液活動(dòng)，導(dǎo)致礦區(qū)巖石蝕變強(qiáng)烈，形成全巖蝕變特征，依據(jù)蝕變礦物組合類型，分為硅化帶、石英+明礬石化帶、石英+地開石+明礬石+絹云母化帶、石英+絹云母化帶等4個(gè)蝕變帶，其中硅化帶控制了金礦體的分布，石英+明礬石化帶控制了銅礦體的分布[5-9]。

紫金山銅金礦床為銅、金共生礦床，呈現(xiàn)“上金下銅”分布特征[2]。早期銅、金礦體形成于同一成礦物源，經(jīng)過了氧化淋濾作用后，黃鐵礦、藍(lán)輝銅礦、銅藍(lán)等礦物發(fā)生了氧化，銅離子溶解在地下水中，金則以包裹金、晶隙金的形式賦存于氧化作用形成的褐鐵礦(少量針鐵礦、黃鉀鐵礬)中，因此，在氧化帶形成了次生富集的金礦床，主要賦存在600 m標(biāo)高以上。

銅礦床主要分布于潛水面以下的原生帶中，標(biāo)高在600 m以下，在潛水面以上未氧化區(qū)域也零星出露銅礦體，主要賦存在礦區(qū)東北部(標(biāo)高約700 m)或東南部(標(biāo)高約900 m)。銅礦體由一個(gè)邊緣形態(tài)不規(guī)則透鏡狀的銅礦體和旁側(cè)依附著的數(shù)個(gè)小礦體組成，其容礦巖石主要為中細(xì)?；◢弾r、隱爆角礫巖，少量英安玢巖，主要礦石礦物為藍(lán)輝銅礦、銅藍(lán)、硫砷銅礦等，礦體在平面上自南西向北東斜列，礦體總體走向320°，傾向北東，淺部?jī)A角為10°～20°，中深部多為15°～30°。

2 As元素賦存特征

As元素廣泛分布于紫金山銅金礦床中，紫金山礦區(qū)內(nèi)呈現(xiàn)As異常(圖2)。在氧化帶金礦體中平均As含量為196×10-6，原生帶銅礦體平均As含量460×10-6[3]。礦石中As元素賦存狀態(tài)有三種：一是以含As銅礦物出現(xiàn)，除大量硫砷銅礦以外，尚有少量的塊硫砷銅礦、砷黝銅礦、硫釩錫砷銅

圖2 紫金山礦田巖石測(cè)量As異常剖面圖 (修改自黃春鵬等[10]；單位：×10-6)Fig.2 Profile of arsenic anomaly in rock measurement in Zijinshan mine(Revised by HUANG Chunpeng et al[10]

礦等；二是以類質(zhì)同象As元素出現(xiàn)，As類質(zhì)同象替代礦物中的S，如替代藍(lán)輝銅礦、銅藍(lán)、黃鐵礦等礦物中的S；三是以砷化物出現(xiàn)，如毒砂和砷華，但極為少見。

2.1 (塊)硫砷銅礦(Cu3AsS4)

硫砷銅礦是高硫化型淺成低溫?zé)嵋旱V床的特征礦物之一，也是紫金山銅金礦床中最主要的含砷礦物，占礦石中銅礦物總量的17%，分布于硅化-明礬石化-地開石化蝕變帶中。硫砷銅礦常與黃鐵礦、藍(lán)輝銅礦、銅藍(lán)等共生，偶見單礦物集合體(圖3a)，呈銅灰黑色，新鮮者呈亮灰黑色，柱狀構(gòu)造，金屬光澤至強(qiáng)金屬光澤，硬度3.5，性脆，大多結(jié)晶完好，呈半自形—自形柱狀結(jié)構(gòu)，粒徑大小懸殊，一般為0.05～0.2 mm，大者可達(dá)22 mm，小則0.005 mm。

硫砷銅礦與塊硫砷銅礦互為同質(zhì)多像[3，12]，化學(xué)式均為Cu3AsS4，在一定條件下可以互相轉(zhuǎn)換。一般而言，硫砷銅礦與藍(lán)輝銅礦、斑銅礦、砷黝銅礦等銅礦物關(guān)系密切，而塊硫砷銅礦與黃鐵礦的關(guān)系密切。硫砷銅礦是熱液型銅金礦床中常見的中溫?zé)嵋禾卣鞯V物之一，在200～300 ℃時(shí)形成[13]。在紫金山地區(qū)有多期次熱液活動(dòng)，形成的硫砷銅礦具有多期次特征。通過鏡下和手標(biāo)本觀察，硫砷銅礦主要分為兩個(gè)世代[11]，第一世代的硫砷銅礦Ⅰ呈自形—半自形板柱狀，粒徑0.2～22 mm，主要呈浸染狀分布于礦石中，與黃銅礦、斑銅礦、黃鐵礦、藍(lán)輝銅礦共生，常見被銅礦物及脈石礦物交代溶蝕，部分被交代呈斷續(xù)狀、星點(diǎn)狀，但總體上尚可辯認(rèn)其自形、半自形板柱晶形(圖3d、圖3e)；第二世代的硫砷銅礦Ⅱ?yàn)樗瘟?，集合體常呈細(xì)脈、紋脈狀交代黃鐵礦而成，后被藍(lán)輝銅礦、斑銅礦所交代(圖3f)；部分呈他形粒狀交代硫釩錫砷銅礦、黃鐵礦，后被藍(lán)輝銅礦交代，呈交代殘余結(jié)構(gòu)(圖3g)。塊硫砷銅礦偶見在黃鐵礦、銅藍(lán)等礦物中呈包含結(jié)構(gòu)，硫鎢錫銅礦和塊硫砷銅礦被黃鐵礦和銅藍(lán)包裹，呈包含結(jié)構(gòu)(圖3j)；硫砷銅礦呈乳滴狀分布于黃鐵礦中(圖3l)。

硫砷銅礦和塊硫砷銅礦的理論組分均為：Cu 48.60%、As 18.99%、S 32.40%，從電子探針分析結(jié)果(表1)可知，硫砷銅礦的Cu含量為47.84%，較理論值減少了0.76%，說明少量Cu被Fe、Zn等類質(zhì)同像替代；As含量為18.23%，較理論值減少了0.76%，說明少量As被Sb、S替代；S含量為32.80%，較理論值增加了0.40%，說明硫砷銅礦形成于富硫環(huán)境；塊硫砷銅礦的Cu含量為47.03%，較理論值減少了1.57%，說明被Sn、Te等類質(zhì)同像替代；As含量為17.96%，較理論值減少了1.03%，說明As被Sb、S替代；S含量為32.76%，較理論值增加了0.36%，說明塊硫砷銅礦也是形成于富硫環(huán)境中。

(a)柱狀硫砷銅礦礦石；(b)塊狀藍(lán)輝銅礦礦石；(c)塊狀銅藍(lán)礦石；(d)硫砷銅礦I交代自形黃鐵礦；(e)硫砷銅礦I被包裹斑銅礦的藍(lán)輝銅礦交代；(f)硫砷銅礦Ⅱ呈他形粒狀交代黃鐵礦，后并被藍(lán)輝銅礦、斑銅礦所交代；(g)硫砷銅礦Ⅱ呈他形粒狀交代硫釩錫砷銅礦、黃鐵礦，后被藍(lán)輝銅礦交代，呈交代殘余結(jié)構(gòu)；(h)砷黝銅礦呈他形粒狀結(jié)枸，交代硫砷銅礦Ⅰ，后被藍(lán)輝銅礦交代；(i)硫砷銅礦I呈浸染狀分布于礦石中；(j)銅藍(lán)交代塊硫砷銅礦、錫砷硫釩銅礦和硫鎢錫銅礦，硫鎢錫銅礦和塊硫砷銅礦在黃鐵礦中呈包含結(jié)構(gòu)；(k)硫釩錫砷銅礦被黃鐵礦交代，黃鐵礦又被斑銅礦交代，斑銅礦又被藍(lán)輝銅礦交代；(l)塊硫砷銅礦在黃鐵礦中呈乳滴狀結(jié)構(gòu)。Py-黃鐵礦；Brn-斑銅礦；Ena-硫砷銅礦；Dig-藍(lán)輝銅礦；Cov-銅藍(lán)；Ten-砷黝銅礦；Luz-塊硫砷銅礦；Ccp-黃銅礦；Col-錫砷硫釩銅礦；Kid-硫鎢錫銅礦。圖3 紫金山銅金礦銅礦礦石結(jié)構(gòu)特征Fig.3 Ore structure characteristics of Zijinshan Cu-Au deposit

2.2 砷黝銅礦(Cu12As4S13)

砷黝銅礦在紫金山礦床中含量較少，且無單獨(dú)相產(chǎn)出，常與藍(lán)輝銅礦、斑銅礦、黃鐵礦等礦物共生，呈鋼灰色，具有金屬光澤，與黝銅礦類質(zhì)同象，肉眼較難區(qū)分。砷黝銅礦在鏡下呈現(xiàn)灰白色，他形粒狀結(jié)構(gòu)，常與斑銅礦、硫砷銅礦Ⅰ共生，但形成略晚于硫砷銅礦Ⅰ，后被藍(lán)輝銅礦交代(圖3h)。

砷黝銅礦的化學(xué)式為Cu12As4S13，屬等軸晶系，理論組分：Cu 51.75%、As 20.22%、S 28.03%，從電子探針分析結(jié)果(表1)可知，砷黝銅礦的Cu含量為43.40%，較理論值減少了8.35%，說明被Zn、Bi、Te等類質(zhì)同像；As含量為14.05%，較理論值減少了6.17%，說明As被Sb替代；S含量為27.11%，較理論值減少了0.92%，說明砷黝銅礦相較于硫砷銅礦形成于硫逸度更低的環(huán)境。

2.3 錫砷硫釩銅礦(Cu24V2(AsSnSb)6S32)

錫砷硫釩銅礦在紫金山銅金礦床中含量極少，僅與斑銅礦、黃鐵礦、藍(lán)輝銅礦共同產(chǎn)出，無單獨(dú)相，肉眼無法分辨，在鏡下呈淺金黃色，干涉色較斑銅礦淺，硫釩錫砷銅礦被黃鐵礦交代，黃鐵礦又被斑銅礦交代，斑銅礦又被藍(lán)輝銅礦交代(見圖3k)，其礦物生成順序?yàn)殄a砷硫釩銅礦→黃鐵礦→斑銅礦→藍(lán)輝銅礦。從電子探針分析結(jié)果(表1)可知錫砷硫釩銅礦中常含有少量的W，屬于紫金山金銅礦深部銅礦體中發(fā)現(xiàn)的含W-Sn-Mo系列的硫化物，這表明硫釩錫砷銅礦形成于早期高溫成礦熱液[14-16]。

表1 含砷銅礦物的電子探針分析結(jié)果表

錫砷硫釩銅礦的化學(xué)式為(Cu26V2(As，Sn，Sb)6S32)，理論組分：Cu 35.36%、V 2.18%、As 9.62%、Sn 15.24%、Sb 15.64%、S 21.96%，從電子探針分析結(jié)果(表1)可知，錫砷硫釩銅礦的Cu含量為49.08%，較理論值增加了13.72%；V含量為2.63%，較理論值增加了0.45%；As含量為8.82%，較理論值減少了0.80%；Sn含量為3.96%，較理論值減少了11.28%；Sb含量為0.65%，較理論值減少了14.99%；S含量為30.73%，較理論值增加了8.77%。說明Sn被Cu替代，Sb被S替代，且錫砷硫釩銅礦形成于虧砷富硫環(huán)境。

2.4 礦物中類質(zhì)同象的As

紫金山的主要銅礦物為：藍(lán)輝銅礦、銅藍(lán)和硫砷銅礦，藍(lán)輝銅礦常呈脈狀、網(wǎng)脈狀、浸染狀、塊狀(圖3b)、角礫狀、斑點(diǎn)狀分布；銅藍(lán)常呈脈狀、網(wǎng)脈狀、塊狀(圖3c)、面狀、斑點(diǎn)狀分布；硫砷銅礦偶見柱狀(圖3a)分布。主要銅礦物均形成于次火山熱液礦化期，形成過程中As類質(zhì)同象替代礦物中的S，導(dǎo)致藍(lán)輝銅礦、銅藍(lán)等礦物中的晶格含As元素。從電子探針分析結(jié)果(表2)分析，藍(lán)輝銅礦中As含量0.01%，銅藍(lán)中As含量0.01%，黃銅礦中As含量0.02%，黃鐵礦中As含量0.01%，斑銅礦中未發(fā)現(xiàn)As。

表2 各礦物電子探針分析結(jié)果表

綜上所述，紫金山銅金礦床中As元素主要賦存于含As的銅礦物中，且含砷銅礦物均與其他銅礦物共生，極少以單獨(dú)相產(chǎn)出；少量As元素以類質(zhì)同象賦存于藍(lán)輝銅礦、銅藍(lán)、黃銅礦和黃鐵礦等礦物中的晶格。整體上，含As銅礦物粒度較小，或賦存于其他礦物晶格中，選礦過程中要求磨礦細(xì)度較小，否則無法解離，單獨(dú)對(duì)含As礦物進(jìn)行選別難度很大[17-19]。

3 As元素分布特征

As是紫金山銅礦床中的主要有害元素，易在浮選過程中富集于銅精礦。紫金山銅礦選礦廠浮選生產(chǎn)的銅精礦中As含量：以2019年1～2月為例，一般在0.70%～1.45%，平均值0.91%(表3)，遠(yuǎn)高于國家規(guī)范規(guī)定的銅精礦中As含量小于0.50%的要求。為了降低銅精礦中的As含量，采取選冶過程中多種處理方法：一是采用高溫?zé)釅汗に噷⒏呱殂~精礦中的銅浸出，并對(duì)砷進(jìn)行固渣處理，根據(jù)試驗(yàn)研究結(jié)果表明，砷的固化率僅有70%左右，且需要額外增加溶液脫砷處理工序，銅精礦中的硫全部被氧化成酸，需大量石灰中和，系統(tǒng)投資大、生產(chǎn)運(yùn)營成本較高；二是采用化學(xué)濕法除砷工藝，將高砷銅精礦中的砷優(yōu)先浸出到溶液中，再將含砷溶液固砷處理，該工藝除砷快且較為徹底，銅基本不被浸出，但少量的金被浸出，藥劑成本較高，需新建濕法除砷系統(tǒng)，工業(yè)化應(yīng)用可借鑒較少；三是浮選廠盡可能提高銅精礦銅品位，將高含砷銅精礦進(jìn)行火法焙燒，脫除銅精礦中的部分硫和砷，焙燒配入余下的銅精礦中進(jìn)入冶煉工藝，紫金山銅精礦經(jīng)過焙燒后脫砷率最高可達(dá)80%，焙砂產(chǎn)率為60%～70%，砷產(chǎn)品中As2O3含量在95%以上，純度高，便于集中處理，同時(shí)可綜合回收貴金屬，但采用該工藝焙燒含砷銅精礦，焙砂中的砷只能降至0.8%左右，仍無法滿足規(guī)范要求。鑒于上述選冶過程中采取降砷方法均會(huì)導(dǎo)致成本大幅增加，經(jīng)濟(jì)效益不高，因此，考慮從礦石源頭降低礦石中As含量。通過XRF對(duì)鉆孔巖粉樣品進(jìn)行測(cè)試，建立As/Cu三維模型，查明礦床中As的分布特征，進(jìn)行科學(xué)配礦，降低原礦中的As含量。

表3 紫金山銅金礦原礦與銅精礦各元素化驗(yàn)分析統(tǒng)計(jì)表(2019年1～2月)

3.1 XRF測(cè)試方法評(píng)價(jià)

手持式X射線熒光分析儀(p-XRF)，具有便攜、快速和不損傷測(cè)試對(duì)象，可以在現(xiàn)場(chǎng)快速、半定量地評(píng)估多元素含量的特點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于地質(zhì)勘探、地球化學(xué)、巖石分類中[19-24]。鄭正華[25]、黃玉錦等[26]認(rèn)為XRF分析混勻后巖粉中的Cu、S、As等元素可滿足測(cè)試精度要求，XRF對(duì)Cu、As的檢出限分別為12×10-6、5×10-6，紫金山礦區(qū)的可利用銅礦石的邊際品位為0.15%，As的背景值為19.6×10-5，遠(yuǎn)高于Cu、As的檢出限。實(shí)際檢測(cè)時(shí)，測(cè)試出Cu、As最低值分別為23×10-6、9×10-6，本次檢測(cè)的結(jié)果遠(yuǎn)高于儀器的檢出限，因此，可以認(rèn)為XRF測(cè)試能滿足精度要求。根據(jù)紫金山銅礦浮選經(jīng)驗(yàn)值，砷的富集比為70，結(jié)合規(guī)范規(guī)定銅精礦砷含量不應(yīng)大于0.50%，反算回原礦的砷含量為71.43×10-6，遠(yuǎn)高于XRF快速分析儀的實(shí)際砷元素檢出限，因此測(cè)試中砷含量結(jié)果比較可信。

本次采用XRF對(duì)本區(qū)23-44號(hào)勘探線間的生產(chǎn)勘探鉆孔分析副樣進(jìn)行測(cè)試分析，共測(cè)試鉆孔167個(gè)，共10 042件樣品，其中Cu含量大于0.15%的樣品2 727件、As含量大于71.43×10-6的樣品2 040件。

3.2 建立As/Cu三維模型參數(shù)

根據(jù)規(guī)范可知銅精礦中砷含量不大于0.5%，而銅精礦中銅品位如果按25%計(jì)算，那么銅精礦中As/Cu<0.02才能符合銅精礦產(chǎn)品要求，假設(shè)砷、銅元素在選礦過程中的富集比一致，則原礦中也需As/Cu<0.02才能生產(chǎn)出符合規(guī)范的銅精礦，因此，我們將As/Cu≥0.02的礦體圈定出來并建立數(shù)字化三維模型。

3.3 As/Cu空間分布特征

采用Surpac軟件建立As/Cu≥0.02為指標(biāo)的三維模型和剖面圖，如圖4所示，其中As/Cu≥0.02的礦體(以下稱As/Cu礦體)空間分布特征如下：

1)As/Cu礦體主要分布在8-16號(hào)勘探線，規(guī)模較大，呈連續(xù)分布，往兩側(cè)逐漸尖滅；36-48號(hào)勘探線和3-11號(hào)勘探線的As/Cu礦體分布不連續(xù)，常出現(xiàn)小分支礦體(圖4a、圖4c)。

2)從圖4b、圖4c和圖4d可知，大部分As/Cu礦體與銅礦體分布較為一致，且主要分布在600 m標(biāo)高以上；600 m以下大部分區(qū)域銅礦體中的As/Cu小于0.02，說明含As礦物在礦體中分布極為不均勻，且分布在銅礦體上部[27]。從側(cè)面可以反映出含As銅礦物具有分帶特征，與崔曉琳等[12]研究紫金山銅金礦床中硫砷銅礦分布特征基本一致。

3)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后認(rèn)為，在礦石Cu≥0.15%即滿足邊際品位的條件下，可以將礦石中As/Cu分別以0.02和0.1為節(jié)點(diǎn)，分成3個(gè)區(qū)間，對(duì)As/Cu的塊體模型進(jìn)行著色?？梢夾s/Cu≥0.1的礦體主要分布在淺部；As/Cu<0.1的銅礦體基本位于深部。與礦體模型疊加后顯示，礦體中As/Cu比值在(0.02～0.1)和(大于0.1)這兩個(gè)區(qū)間的礦體體積大致相當(dāng)(圖4e)。

4)根據(jù)As元素在氧化帶金礦床中含量較少，較原生帶銅礦床平均含量低2～3倍，推測(cè)可能是銅、金礦體形成于同一成礦流體，成礦過程中形成大部分的含As礦物，賦存于上部金礦體中的含As礦物發(fā)生淋濾作用，并在銅礦體的上部發(fā)生富集，導(dǎo)致As/Cu≥0.1的礦體主要分布在上部銅礦體中。

(a)As/Cu礦體平面分布圖(X-Y面)，藍(lán)色線為勘探線，紫色塊體為As/Cu礦體；(b)As/Cu礦體平視圖(X-Z面)，紫色塊體為As/Cu礦體；(c)As/Cu礦體三維分布圖，其中較大的礦體為8-16號(hào)勘探線連續(xù)礦體，兩個(gè)較小的礦體為不連續(xù)的小分支礦體；(d)As/Cu礦體和Cu礦體的三維疊加圖，其中綠色塊體As/Cu<0.02的銅礦體，紫色塊體為As/Cu礦體，綠色與紫色塊體統(tǒng)稱為銅礦體；(e)16線剖面，其中青色實(shí)線代表Cu礦體邊界線，紅色格子代表As/Cu≥0.1，綠色格子代表As/Cu在0.02～0.10。圖4 As/Cu比值大于0.02礦體分布特征圖Fig.4 Distribution characteristics of ore bodies with As/Cu ratio greater than 0.02

4 As/Cu分布特征應(yīng)用

4.1 礦山生產(chǎn)現(xiàn)狀

紫金山銅金礦現(xiàn)有銅礦生產(chǎn)工藝有兩種，分別為浮選和濕法工藝，浮選工藝有兩個(gè)選礦廠，分別為銅礦第二選礦廠和銅礦第三選礦廠，其中銅礦第二選礦廠處理能力10 000 t/d，處理銅礦品位約0.50%，其中5 000 t/d來源于井下采礦，銅礦品位約0.70%；5 000 t/d來源于露天采礦，銅礦品位約0.30%；銅礦第三選礦廠處理能力33 000 t/d，礦石均來源于露天采礦，處理銅礦品位約0.45%。濕法工藝僅有濕法廠，處理能力為20 000 t/d，處理銅礦品位約0.25%，一部分來源于銅礦第三選礦廠開路頑石，大約4 000 t/d，銅礦品位約0.16%；剩余16 000 t/d礦石來源于露天采礦，銅礦品位約0.28%。

4.2 礦石類型劃分

依據(jù)As/Cu礦體分布特征和礦山生產(chǎn)實(shí)際，將銅礦石劃分為九類，分別是：低砷高銅、中砷高銅、高砷高銅、低砷中銅、中砷中銅、高砷中銅、低砷低銅、中砷低銅和高砷低銅。劃分標(biāo)準(zhǔn)見表4。

表4 銅礦石類型劃分表

4.3 科學(xué)配礦

通過劃分出的不同類型銅礦石按照合適比例進(jìn)行科學(xué)配礦，將低As與高As、中As的礦石進(jìn)行合理配比，并輸送到選礦廠，就可以使每個(gè)選礦處理廠的原礦中平均As含量滿足標(biāo)準(zhǔn)(即As/Cu≤0.02)。礦山的銅礦石主要是通過溜井+礦車、電機(jī)車或皮帶運(yùn)輸至各個(gè)選礦處理廠，其中銅礦第二選礦廠是通過4#、6#溜井供礦，再用礦車運(yùn)輸至破碎系統(tǒng)；銅礦三選廠是通過7#、8#、9#、10#溜井供礦，再用330第二平硐的皮帶運(yùn)輸?shù)V倉；濕法廠是通過1#、2#溜井供礦，再用330第一平硐電機(jī)車運(yùn)輸至礦倉。

銅礦第二選礦廠精細(xì)化配礦：紫金山井下開采范圍為100～-100 m，該區(qū)域的銅礦體As含量較低，As/Cu均小于0.02，為低砷高銅礦石，是通過245斜坡道皮帶運(yùn)輸至礦倉，因此，露天采礦廠可按1∶1供中砷中銅礦石(選定4#溜井供礦)或1∶5供高砷中銅礦石(選定6#溜井供礦)，就可選出As含量小于0.50%的合格銅精礦，配礦比例可根據(jù)實(shí)際銅品位及As/Cu比值進(jìn)行調(diào)整。

銅礦第三選礦廠精細(xì)化配礦：處理礦石均來源于露天采礦，選定7#、8#溜井供低砷高銅礦石，選定9#溜井供中砷高銅礦石，選定10#溜井供高砷高銅礦石，低砷高銅礦石和中砷高銅礦石按1∶1進(jìn)行配礦；低砷高銅礦石和高砷高銅礦石按1∶5或1∶6進(jìn)行配礦，這樣就可生產(chǎn)出合格的銅精礦，配礦比例可根據(jù)實(shí)際銅品位及As/Cu比值進(jìn)行調(diào)整。

濕法廠用于處理低砷低銅、中砷低銅、高砷低銅，或小部分高砷中銅礦石。

4.4 經(jīng)濟(jì)測(cè)算

以2020年生產(chǎn)銅精礦進(jìn)行經(jīng)濟(jì)測(cè)算：產(chǎn)銅精礦25萬t，銅精礦中As含量超過0.50%，銅精礦按200元/t折價(jià)，合理配礦后，生產(chǎn)出合格銅精礦(As含量小于0.50%)，全年可以多創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益近5 000萬元。

5 結(jié)論

1)紫金山銅金礦床中As元素主要賦存于含As的銅礦物中，且含砷銅礦物均與其他銅礦物共生，極少以單獨(dú)相產(chǎn)出；少量As元素以類質(zhì)同象賦存于藍(lán)輝銅礦、銅藍(lán)、黃銅礦和黃鐵礦等礦物中的晶格；選礦過程中難以對(duì)含As礦物進(jìn)行選別。

2)As/Cu礦體主要分布在8～16號(hào)勘探線，規(guī)模較大，呈連續(xù)分布，往兩側(cè)逐漸尖滅；36～48號(hào)勘探線和3～11號(hào)勘探線的As/Cu礦體分布不連續(xù)，常出現(xiàn)小分支礦體。

3)含砷銅礦物主要分布于600 m標(biāo)高以上，且As/Cu值大于0.1的礦石含量較多，As/Cu≥0.02的礦石主要分布在8～16號(hào)勘探線，少量分布于3～11號(hào)勘探線以及36～48號(hào)勘探線；深部鉆孔中，礦石的As/Cu值小于0.1。

4)依據(jù)As/Cu礦體分布特征和礦山生產(chǎn)實(shí)際，將銅礦石按As/Cu比值和Cu品位劃分成九類(即低砷高銅、中砷高銅、高砷高銅、低砷中銅、中砷中銅、高砷中銅、低砷低銅、中砷低銅和高砷低銅)，并根據(jù)礦石流去向進(jìn)行精細(xì)化配礦，達(dá)到降低銅精礦中As含量的目的，礦山每年可創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益近5 000萬元。