張晶，唐鑫，劉遍洲，陳桃，簡(jiǎn)勝

1.昆明冶金研究院有限公司，云南 昆明 650031；2.云南省選冶新技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明 650031；3.云南迪慶礦業(yè)開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司，云南 迪慶 674507；4.昆明理工大學(xué) 國(guó)土資源工程學(xué)院﹐云南 昆明650093

銅作為人類最早使用的金屬之一，具有較多良好的物理化學(xué)性能，在建筑材料、電子電氣及國(guó)防等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[1-3]。硫化銅是提取銅金屬的主要來(lái)源，常與硫化鐵高度共生而導(dǎo)致銅硫難以分離，且常伴生金、銀等稀貴金屬元素，具有極高的綜合利用價(jià)值[4-6]。

國(guó)外某銅礦選廠處理的銅礦蝕變類型達(dá)到十幾種，礦石性質(zhì)復(fù)雜，不同類型礦石混入對(duì)生產(chǎn)指標(biāo)影響較大。為穩(wěn)定現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)指標(biāo)，對(duì)其中影響指標(biāo)較大的高鐵型礦樣采用光學(xué)顯微鏡、物相分析和化學(xué)多元素分析等分析測(cè)試手段[7-8]，詳細(xì)地研究了其工藝礦物學(xué)特征，并進(jìn)行了小型浮選閉路流程試驗(yàn)，為有效解決硫化銅與硫化鐵分離困難且回收率偏低的問(wèn)題，開(kāi)發(fā)利用該銅礦提供了基礎(chǔ)技術(shù)依據(jù)。

1 礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造

1.1 礦石的構(gòu)造

礦石主要呈灰綠色、青灰色，其主要構(gòu)造為脈狀構(gòu)造及星散浸染狀構(gòu)造，其次還有條帶狀構(gòu)造和斑雜狀構(gòu)造。

1.2 礦石的結(jié)構(gòu)

礦石中金屬礦物主要為半自形粒狀結(jié)構(gòu)，部分為包含結(jié)構(gòu)、反應(yīng)邊結(jié)構(gòu)。礦石中黃銅礦、黃鐵礦主要呈半自形粒狀。部分礦石中，黃鐵礦、磁鐵礦及脈石礦物中包裹有細(xì)粒黃銅礦、輝銅礦、銅藍(lán)、砷黝銅礦等礦物。少數(shù)礦石中，黃銅礦、輝銅礦部分交代黃鐵礦，輝銅礦、銅藍(lán)部分交代黃銅礦，形成反應(yīng)邊。分析結(jié)果如圖1、圖2所示。

圖1 黃銅礦包裹于脈石礦物、黃鐵礦和磁鐵礦中

圖2 輝銅礦交代黃銅礦和黃鐵礦形成反應(yīng)邊

結(jié)合礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造可知，礦石的主要構(gòu)造為脈狀構(gòu)造及星散浸染狀構(gòu)造，主要結(jié)構(gòu)為半自形粒狀結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)。黃銅礦呈半自形-他形粒狀，星散-稀疏浸染于脈石礦物及金屬礦物晶粒間隙中，呈他形粒狀、塵點(diǎn)狀包裹于脈石礦物及磁鐵礦中；黃鐵礦與黃銅礦、磁黃鐵礦關(guān)系密切。

2 礦石的礦物成分

2.1 化學(xué)多元素與物相分析

主要元素化學(xué)多元素分析結(jié)果見(jiàn)表1，銅、鐵物相分析結(jié)果分別見(jiàn)表2和表3。

表1 化學(xué)多元素分析結(jié)果 /%

表2 銅物相分析結(jié)果 /%

表3 鐵物相分析結(jié)果 /%

從表1～表3中可以看出，礦石中主要目的元素為Cu和S，含量分別為0.78%和11.12%，并伴生有銀，含量為7.5 g/t，可考慮綜合回收。該礦石氧化率較低，銅主要以硫化銅的形式存在，其中次生硫化銅占總銅的57.92%，原生硫化銅占總銅的28.31%，氧化銅的占比為13.77%，可知該銅礦的氧化率較低；鐵主要以硫化鐵(黃鐵礦)和磁鐵礦的形式存在，占總鐵的88.06%，可以考慮對(duì)浮選尾礦產(chǎn)品進(jìn)行磁選探索磁選回收磁鐵礦的可行性。

2.2 礦物組成

采用顯微鏡鏡下觀察、X-射線衍射、MLA、電子探針對(duì)原礦的主要礦物組成進(jìn)行分析，結(jié)果見(jiàn)表4。原礦中主要金屬礦物為黃銅礦和黃鐵礦，相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.83%和20.69%；脈石礦物主要為透閃石、綠泥石、普通角閃石、透輝石和蛇紋石等。

3 主要礦物的嵌布特征及賦存狀態(tài)

3.1 黃銅礦

黃銅礦是原礦中最主要的銅礦物，含量約為0.83%。礦石中黃銅礦嵌布特征相對(duì)復(fù)雜，部分分布于脈石及金屬礦物粒間或裂隙中的黃銅礦相對(duì)容易選別，而細(xì)粒包裹于脈石及金屬礦物中的黃銅礦隨磨礦細(xì)度增加較容易實(shí)現(xiàn)解離。另有微-細(xì)粒包裹于脈石及金屬礦物中的黃銅礦，多呈他形粒狀、塵點(diǎn)狀包裹于脈石礦物及磁鐵礦中，部分呈纖維狀、針狀沿脈石礦物解理縫交代脈石，粒度在0.003～0.02 mm之間，該部分黃銅礦較難選別。分析如圖3所示。

表4 礦石中各主要礦物組成 /%

圖3 黃銅礦稀疏浸染于礦石中

3.2 輝銅礦

輝銅礦是礦石中最主要的次生硫化銅礦，含量約為0.23%。礦石中的輝銅礦交代黃銅礦、黃鐵礦，在黃銅礦、黃鐵礦邊沿形成反應(yīng)邊或交代殘余結(jié)構(gòu)，這部分粒度多數(shù)在0.005～0.03 mm之間，該部分輝銅礦與黃銅礦、黃鐵礦關(guān)系密切，從而增加了銅硫分離的難度。另有一部分呈星散浸染狀分布于脈石礦物中，粒度多數(shù)在0.003～0.015 mm之間，該部分輝銅礦主要與綠泥石、透閃石和蛇紋石等脈石礦物關(guān)系密切，如圖4所示。

圖4 輝銅礦沿黃銅礦、黃鐵礦邊沿交代

3.3 銅藍(lán)

銅藍(lán)是礦石中主要銅礦物之一，含量約為 0.16%。礦石中銅藍(lán)的嵌布特征與輝銅礦相近。部分銅藍(lán)交代黃銅礦、黃鐵礦，在黃銅礦、黃鐵礦邊緣形成反應(yīng)邊，粒度多數(shù)在0.005～0.015 mm之間，該部分銅藍(lán)與黃銅礦、黃鐵礦、輝銅礦關(guān)系密切，因此選礦回收時(shí)會(huì)有一部分銅藍(lán)損失于硫精礦中。星散浸染狀分布于脈石礦物中的銅藍(lán)粒度多數(shù)在0.003～0.01 mm之間，該部分銅藍(lán)為外生成礦作用形成，嵌布粒度不利于銅的回收，主要與透閃石、蛇紋石等脈石礦物關(guān)系密切。部分分析結(jié)果如圖5所示。

圖5 銅藍(lán)交代黃銅礦、黃鐵礦

3.4 黃鐵礦

黃鐵礦是礦石中最主要的硫化礦物，也是影響銅礦物回收的主要金屬礦物。礦石中黃鐵礦嵌布特征大致分為三類：(1)脈狀粗粒半自形～他形粒狀黃鐵礦，成數(shù)毫米寬的礦脈貫穿礦石，與其他礦物的共生關(guān)系無(wú)規(guī)律，脈寬在5～8 mm之間。(2)斑雜狀-條帶狀中粒半自形黃鐵礦，常包裹黃銅礦、磁黃鐵礦等礦物，少數(shù)黃鐵礦邊緣被輝銅礦、銅藍(lán)和砷黝銅礦交代，粒度在0.3～1 mm之間。(3)星散浸染狀細(xì)粒級(jí)半自形-自形粒狀黃鐵礦，該部分黃鐵礦嵌布粒度相對(duì)較細(xì)，晶體自形程度高，多與脈石礦物關(guān)系密切，粒度在0.1～0.2 mm之間，見(jiàn)圖6所示。

圖6 黃鐵礦包裹黃銅礦、磁黃鐵礦

3.5 磁鐵礦

磁鐵礦含量為5.52%。與銅礦物關(guān)系密切的磁鐵礦，多數(shù)為不等粒半自形-他形粒狀(或浸蝕狀)，與黃銅礦、輝銅礦、銅藍(lán)、砷黝銅礦等銅礦物連生，少數(shù)包裹細(xì)粒級(jí)黃銅礦，粒度在0.005～0.5 mm之間，該部分磁鐵礦與銅礦物的嵌鑲關(guān)系對(duì)銅的選礦回收不利；與黃鐵礦及脈石礦物關(guān)系密切的磁鐵礦，多數(shù)為中-細(xì)粒級(jí)半自形粒狀，粒度在0.03～0.3 mm之間，該部分磁鐵礦與脈石礦物(蛇紋石、綠泥石、黑云母等)連生或包裹少量脈石礦物，與黃銅礦及其他銅礦物關(guān)系不密切。礦石中的磁鐵礦可考慮綜合回收利用，部分磁鐵礦與銅礦物嵌鑲關(guān)系復(fù)雜，對(duì)銅的回收有一定影響。

3.6 銅的賦存狀態(tài)

銅是本礦石的主要回收金屬成分，礦石中含銅礦物分配情況如表5所示。礦石中主要銅礦物分別為黃銅礦、輝銅礦、銅藍(lán)和砷黝銅礦，總共占銅分布率的85.44%，其余銅分布于脈石礦物中。

表5 銅元素的賦存狀態(tài) /%

3.7 硫的賦存狀態(tài)

礦石中硫含量為11.64%，硫主要以獨(dú)立礦物的形式賦存于黃鐵礦和黃銅礦中，分布率分別為95.02%和2.49%；其余硫少量賦存于砷黝銅礦、銅藍(lán)、輝銅礦、磁黃鐵礦和閃鋅礦中。礦石中硫在礦物中的分布情況見(jiàn)表6。

表6 硫元素的賦存狀態(tài) /%

上述分析表明，銅主要以獨(dú)立礦物的形式賦存于黃銅礦、輝銅礦、銅藍(lán)和砷黝銅礦中，硫主要以獨(dú)立礦物的形式賦存于黃鐵礦中，且伴生有銀元素，但是部分黃鐵礦嵌布粒度較細(xì)，在進(jìn)行選礦試驗(yàn)時(shí)硫可能會(huì)影響銅精礦品質(zhì)。

4 選礦試驗(yàn)研究

4.1 磁選試驗(yàn)

結(jié)合礦石性質(zhì)研究，礦石中存在少量磁性礦物，進(jìn)行了磁選探索性試驗(yàn)。將原礦磨細(xì)至-0.074 mm占70%，進(jìn)行了弱磁選(場(chǎng)強(qiáng)0.2 T)試驗(yàn)，考查預(yù)先回收磁鐵礦可行性。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。試驗(yàn)結(jié)果表明，盡管經(jīng)過(guò)一段弱磁選可以得到含F(xiàn)e 47.48%的鐵粗精礦，但是磁性精礦含銅偏高，預(yù)先采用弱磁選回收會(huì)損失一定銅金屬，因此可考慮在銅選別后進(jìn)行磁鐵礦的回收。

表7 磁選探索試驗(yàn)結(jié)果 /%

圖7 閉路試驗(yàn)流程

4.2 浮選試驗(yàn)

前面分析可知，采用混合浮選工藝回收礦石中的銅和硫，并將銀富集于銅精礦中計(jì)價(jià)回收，但部分黃銅礦、尤其輝銅礦及銅藍(lán)等次生銅礦物嵌布粒度細(xì)，且部分微細(xì)粒包裹于黃鐵礦中，在常規(guī)磨礦細(xì)度條件下優(yōu)先浮選難以獲得很好的選別指標(biāo)，因此考慮將銅硫混合精礦再磨后進(jìn)行銅-硫分離以提高銅精礦品位。試驗(yàn)流程和藥劑制度如圖7所示。KMY-2為昆明冶金研究院自主研發(fā)酯類捕收劑，選擇性較好，對(duì)黃鐵礦捕收力較弱。24 K為硫化礦起泡劑。試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)部分硫化礦物可浮性較差，前期工藝礦物學(xué)顯示該部分硫化礦物可能為黃鐵礦與黃銅礦、輝銅礦及銅藍(lán)的包裹體，因此添加了硫化鈉進(jìn)行活化，強(qiáng)化這部分難浮硫化礦物的捕收，同時(shí)為避免該部分活化后的硫化礦物逐級(jí)返回時(shí)造成二次脫落，影響銅的回收率，故采用多段粗選得到混合精礦直接進(jìn)入再磨解離。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8。閉路流程選別結(jié)果表明，可獲得Cu品位為20.61%、Cu回收率為72.63%的銅精礦，S品位為32.19%、S回收率高達(dá)91.41%的硫精礦。硫精礦中銅含量0.32%，雖然不算高，但硫精礦產(chǎn)率相對(duì)較大，造成銅在硫精礦中損失較多，導(dǎo)致銅精礦的回收率不高。貴金屬銀在銅精礦中得到有效富集，含量為143.90 g/t。對(duì)尾礦中Fe含量進(jìn)行了分析，尾礦Fe 6.44%，有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。采用一段弱磁選(場(chǎng)強(qiáng)0.2T)一段強(qiáng)磁選(不同場(chǎng)強(qiáng)0.8 T、1.0 T、1.2 T)進(jìn)行了磁選試驗(yàn)回收磁鐵礦，其中弱磁選得到的鐵精礦品位44.17%(含銅0.72%)，回收率11.21%，強(qiáng)磁得到的鐵精礦品位9.00%～10.70%(含銅0.51%～0.59%)，鐵品位不高，要得到更好品質(zhì)的鐵精礦需要進(jìn)行細(xì)磨磁選。

表8 閉路試驗(yàn)浮選結(jié)果

5 結(jié)論

(1)礦石中主要目的元素Cu含量為0.78%、S含量為11.12%，伴生銀含量為7.5 g/t，銅主要以獨(dú)立礦物的形式賦存于黃銅礦、輝銅礦、銅藍(lán)和砷黝銅礦中，硫主要以獨(dú)立礦物的形式賦存于黃鐵礦中。

(2)礦石中銅礦物的嵌布特征、嵌鑲關(guān)系復(fù)雜，多數(shù)銅礦物嵌布粒度相對(duì)有利于選礦回收；部分銅礦物嵌布粒度細(xì)，且與硫鐵礦物間相互包裹、交代，甚至在很細(xì)的磨礦細(xì)度下也難以實(shí)現(xiàn)銅硫有效分離，是影響銅選礦指標(biāo)的主要原因；少量銅礦物嵌布粒度較細(xì)，難以有效回收。

(3)黃銅礦呈半自形～他形粒狀，星散～稀疏浸染于脈石礦物及金屬礦物晶粒間隙中，呈他形粒狀、塵點(diǎn)狀包裹于脈石礦物及磁鐵礦中；黃鐵礦與黃銅礦、磁黃鐵礦關(guān)系密切。脈石礦物主要為透閃石、綠泥石、普通角閃石、透輝石和蛇紋石等。

(4)根據(jù)工藝礦物學(xué)特征，采用“銅硫混合浮選—銅硫粗精礦再磨—銅硫分離”的選礦工藝流程，在再磨細(xì)度-0.020 mm占80%的情況下，可獲得Cu品位為20.61%、Cu回收率為72.63%的銅精礦，S品位為32.19%、S回收率為91.41%的硫精礦的試驗(yàn)指標(biāo)。部分銅與硫嵌布較細(xì)，導(dǎo)致銅在硫精礦中損失，銅精礦的回收率不高。貴金屬銀在銅精礦中得到有效富集。磁鐵礦回收的經(jīng)濟(jì)可行性需要進(jìn)一步考察。