赞比亚某铜矿石工艺矿物学研究

孔令采 李正要(.新兴发展集团有限公司，北京 0000； .北京科技大学土木与环境工程学院，北京 00083)

赞比亚某铜矿石工艺矿物学研究

孔令采1李正要2(1.新兴发展集团有限公司，北京 100020； 2.北京科技大学土木与环境工程学院，北京 100083)

赞比亚某铜矿石属结合相占比较高的氧化矿石，铜品位为2.10%，伴生有价元素铁、金、银、钴品位分别为24.20%、0.20 g/t、7.60 g/t、0.05%。为确定该矿石的合理选矿工艺流程，对矿石进行了工艺矿物学研究。结果表明：①该矿石的矿物组成较复杂，主要有用矿物有赤褐铁矿、磁铁矿、磷铜铁矿、绿磷铁铜矿、假孔雀石等。②矿石的构造主要有多孔状、团块状、浸染团粒状、条纹条带状、圈层状、变胶状、晶洞状、细脉状构造；矿石的结构主要有他形粒状结构，隐晶质结构，束状、梳状、柱状结构，交代结构。③磷铜铁矿、绿磷铁铜矿、假孔雀石中的铜分别占总铜的41.03%、40.27%、15.35%，磷铜铁矿、绿磷铁铜矿均为隐晶质集合体，粒度较细，集合体粒度一般均为0.01～0.5 mm，假孔雀石粒度一般为0.01～0.4 mm，少量可达0.8 mm；赤褐铁矿粒度一般为0.01～0.5 mm，少量达4 mm；磁铁矿粒度较大，一般为0.1～0.2 mm。因此，该铜矿石属难选多金属氧化矿石。

铜矿石 磷铜铁矿 绿磷铁铜矿 假孔雀石 赤褐铁矿 磁铁矿 工艺矿物学

20世纪90年代中后期以来，我国矿产资源需求量始终保持着两位数的增长速度，当前是名副其实的矿产资源第一加工大国。随着一段时间的超常规开采，我国矿产资源保有储量呈快速下降趋势。为了满足国民经济建设的需要，各矿产资源开发企业开始将眼光投向海外市场，积极参与矿产资源领域的国际合作[1]。

赞比亚地处非洲中部，是一个政局稳定、铜矿资源丰富、矿业开采历史悠久、投资环境较为理想的国家[7]。赞比亚某铜矿是我国在该国的重要投资项目，该铜矿资源储量大、铜品位较高、伴生元素钴金铁等元素综合回收价值大，高效开发利用该铜矿资源具有重要的经济和社会意义。

由于矿石的工艺矿物学特征是制定选矿试验方案的重要依据[2-6]，为了制定科学合理的选矿试验方案，对该矿石进行工艺矿物学研究。

1 矿石的矿物组成和成分分析

1.1 矿石的矿物组成

矿石的主要矿物组成见表1。

表1 原矿矿物成分及含量
Table 1 Composition and content of minerals in raw ore %

矿 物含量矿 物含量矿 物含量褐铁矿11.00绿磷铁铜矿2.65石 英20.00赤铁矿7.00假孔雀石1.00绢云母14.70磁铁矿2.50辉铜矿0.08绿泥石14.20红磷铁矿2.80黄铜矿0.07钾长石9.20黄铁矿1.50斑铜矿0.06斜长石6.00磷铜铁矿2.70蓝辉铜矿0.01磷灰石4.50

从表1可以看出，矿石矿物组成较复杂，金属矿物主要有褐铁矿、赤铁矿、磁铁矿、磷铜铁矿、绿磷铁铜矿、假孔雀石等，其次还含少量辉铜矿、黄铜矿、斑铜矿、蓝辉铜矿；脉石矿物主要为石英、绢云母、绿泥石、钾长石、斜长石、磷灰石。

1.2 矿石化学成分分析

矿石多元素分析结果见表2。

表2 矿石多元素分析结果
Table 2 Multi-element analysis results of the ore %

成分含量成分含量成分含量成分含量Cu2.10Fe24.20Au0.20Ag7.60Co0.05Mn0.20S0.94P0.06As0.09SiO226.80Al2O36.83CaO4.44MgO0.902K2O0.23TiO21.58烧失7.64

注：Au、Ag的含量单位为g/t。

从表2可以看出，该矿石中铜、铁、钴、金、银等元素含量相对较高，具有综合回收价值。

1.3 铜铁物相分析

矿石铜、铁物相分析结果见表3、表4。

表3 矿石铜物相分析结果
Table 3 Chemical copper phase analysis of the ore %

铜物相含 量占有率硫化铜0.3617.14氧化铜0.6530.95结合铜1.0951.91总 铜2.10100.00

表4 矿石铁物相分析结果
Table 4 Chemical iron phase analysis of the ore %

铁物相含 量占有率磁性铁3.0012.40赤褐铁17.2071.07硅酸铁2.008.26碳酸铁1.405.79硫化铁0.602.48总 铁24.20100.00

从表3可以看出，矿石中硫化铜含量很低，仅占总铜的17.14%，氧化相和结合相的铜占全铜的82.86%，其中结合相的铜占51.91%，因此，该铜矿石属结合相占比较高的氧化铜矿石。

从表4可以看出，矿石中磁性铁仅占总铁的12.40%，71.07%的铁为赤褐铁，因此该矿石中的铁属难回收铁。

2 矿石的结构构造

2.1 矿石的构造

矿石的构造是指矿物的空间分布特征。该矿石的主要构造有：

(1)多孔状、蜂巢状构造。磷铜铁矿、绿磷铁铜矿、红磷铁矿、褐铁矿多为多孔状集合体团块或他形粒状集合体，有时也呈蜂巢状、隔架状集合体团块。

(2)团块状构造。磷铜铁矿与红磷铁铜矿共生或单独呈多孔的团块状分布，绿磷铁铜矿也可呈团块状分布。

(3)浸染团粒状。褐铁矿与假孔雀石局部相互浸染，呈浸染团粒状分布。

(4)条纹条带状构造。部分褐铁矿、石英与假孔雀石呈条纹条带状分布。

(5)圈层状构造。部分褐铁矿、假孔雀石呈圈层状分布。

(6)变胶状构造。也有假孔雀石呈放射状、束状变晶并保留胶状同心环带。

(7)晶洞状构造。部分假孔雀石、石英呈梳状、柱状沿裂隙及空洞生长。

(8)细脉状构造。部分磷铜铁矿、绿磷铁铜矿及假孔雀石都可沿磷灰石裂隙呈细脉状分布，有时也可沿岩石裂隙分布。

2.2 矿石的结构

矿石的结构是指矿物晶粒的外部形态及内部的显微结构。该矿石的主要结构有：

(1)他形粒状结构。褐铁矿、假孔雀石及辉铜矿、蓝辉铜矿、黄铜矿、斑铜矿等多呈他形粒状结构。

(2)隐晶质结构。磷铜铁矿、绿磷铁铜矿及部分红磷铁矿呈隐晶质集合体，粒度较细。

(3)束状、梳状、柱状结构。假孔雀石在空洞及裂隙中呈束状、梳状、柱状晶体充填，有时呈放射状晶体并保留胶状同心环带结构。

(4)交代结构。黄铜矿乳浊状交代黄铁矿，斑铜矿环边状交代黄铜矿，辉铜矿环边状交代斑铜矿，褐铁矿交代黄铁矿等。

3 主要矿物的嵌布特征

3.1 铜矿物的嵌布特征

3.1.1 磷铜铁矿

磷铜铁矿是该铜矿床中最重要的工业矿物之一，占全铜含量的41.03%，为隐晶质集合体，粒度较细，集合体粒度一般为0.01～0.5 mm，主要有3种嵌布状态。

(1)与红磷铁矿紧密共生，彼此镶嵌，两者的集合体为多孔团块，磷铜铁矿粒度为0.01～0.15 mm，呈点状、小团粒、树枝状、细脉状分布在红磷铁矿中，见图1。

图1 磷铜铁矿紧密嵌生于红磷铁矿裂隙间

(2)与红磷铁矿、变红磷铁矿、褐铁矿及石英伴生，集合体蜂巢呈多孔团粒状、细脉状、隔板状分布，在裂隙中有细脉状褐铁矿分布，粒度为0.03～0.5 mm，见图2、图3。

图2 磷铜铁矿呈团粒状、细脉状与红磷铁矿、石英、褐铁矿连生

(3)与褐铁矿、石英、变红磷铁矿连生，呈圈层状沿孔洞分布，结晶稍粗，单晶粒度0.03～0.1 mm，见图4。

图3 磷铜铁矿呈小团粒状与变红磷铁矿、褐铁矿伴生

图4 磷铜铁矿呈圈层状，沿孔洞分布

3.1.2 绿磷铁铜矿

绿磷铁铜矿也是该铜矿床中最重要的工业矿物之一，占全铜含量的40.27%，为隐晶质集合体，粒度较细，一般为0.01～0.5 mm，呈细脉状沿磷灰石裂隙分布(见图5)，与磷灰石形成淡绿色团块，在团块周围绿磷铁铜矿呈蜂巢状、多孔状、隔板状集合体团粒分布(见图6)。

图5 绿磷铁铜矿呈细脉状沿磷灰石裂隙分布

3.1.3 假孔雀石

假孔雀石是铜矿床中重要的工业矿物之一，占全铜含量的15.35%，粒度一般为0.01～0.4 mm，少量可达0.8 mm，主要呈蓝绿色、艳绿色，少量呈黄绿色，假孔雀石与褐铁矿、石英、磷灰石、绿泥石、直闪石等伴生连生密切。图7为假孔雀石晶体呈他形粒状、不规则状、柱状、束状、放射状；在富矿石中，假孔雀石集合体呈团粒状、变胶状、圈层状、条带状、浸染-团粒状沿裂隙及孔洞分布，图8为假孔雀石集合体分布在石英结合体中；贫矿石中假孔雀石呈细脉或细粒沿裂隙及孔洞充填，图9为假孔雀石呈细脉状沿磷灰石裂隙分布；假孔雀石的形成具有多时代特点，图10为假孔雀石犬牙状沿孔洞圈层状沉淀。

图6 绿磷铁铜矿呈多孔团块状分布

图7 假孔雀石呈放射状变晶并保留胶状同心环带与褐铁矿密切连生

3.2 铁矿物的嵌布特征

3.2.1 赤褐铁矿

褐铁矿是矿石中主要的金属氧化物，含量较高，主要有以下几种嵌布状态：①呈多孔状、蜂巢状集合

图9 假孔雀石呈细脉状沿磷灰石裂隙分布

图10 假孔雀石显示具多世代特征

体，或呈变胶状、圈层状，也可呈团块状，粒度为0.02～0.5 mm；②与假孔雀石、石英镶嵌密切，可呈条纹条带状、圈层状分布，或者相互浸染，粒度为0.02～0.3 mm；③与红磷铁矿及石英密切镶嵌，粒度为0.03～0.12 mm；④呈针片状、纤片状分布，粒度很细，为0.01～0.05 mm，星散分布于正长斑岩、闪长斑岩中，含量较少。

赤铁矿也呈多孔状团块、圈层状、皮壳状分布，粒度0.02～0.5 mm，也可交代磁铁矿，呈磁铁矿粗粒假象，粒度2～4 mm。

3.2.2 磁铁矿

磁铁矿粒度粗大，多数已被氧化交代，常被赤铁矿交代，粒度为0.1～0.2 mm，也可见少量磁铁矿呈自形粒状(0.15～0.4 mm)分布在黄铁矿中。

3.3 其他有价元素的赋存状态

银主要以分散状态分布在辉铜矿、蓝辉铜矿、黄铜矿、斑铜矿、赤铁矿中。

钴呈分散状态分布在磷铜铁矿、绿磷铁铜矿、红磷铁矿、变红磷铁矿、辉铜矿、蓝辉铜矿、斑铜矿、褐铁矿、赤铁矿中。

金呈分散状态分布在磷铜铁矿、绿磷铁铜矿、假孔雀石、红磷铁矿、变红磷铁矿、褐铁矿、磷灰石中。

3.4 脉石矿物的嵌布特征

3.4.1 石 英

石英是矿石中的主要脉石矿物，主要呈以下3种嵌布特征：①他形粒状，与绿泥石共生，形成辉石的蚀变产物，粒度为0.05～0.2 mm；②他形粒状，与假孔雀石、褐铁矿镶嵌密切，有时集合体呈团粒状，粒度为0.05～0.2 mm；③沿裂隙及空洞沉淀，常常呈梳状，形成较晚，粒度为0.05～0.15 mm。

3.4.2 绢云母

绢云母呈细小鳞片状、针片状分布在褐铁矿中，无定向杂乱分布，或者交代斜长石，粒度较细，为0.01～0.03 mm。

3.4.3 绿泥石

绿泥石在矿石中呈片状分布，常与石英密切共生，为辉石的蚀变产物，粒度为0.05～0.8 mm,或者与绿帘石共生，呈团粒状、团脉状分布在闪长玢岩、正长斑岩中，粒度为0.1～0.3 mm。

4 结 论

(1)赞比亚某铜矿石铜品位2.10%，铁、钴、金、银等元素含量相对较高，达到综合回收利用价值；氧化相和结合相的铜占全铜的82.86%，其中结合相的铜占51.91%，氧化相的铜占30.95%。该铜矿石属难选多金属氧化矿石。

(2)矿石矿物组成较复杂，金属矿物主要有褐铁矿、赤铁矿、磁铁矿、磷铜铁矿、绿磷铁铜矿、假孔雀石等，其次还含少量辉铜矿、黄铜矿、斑铜矿、蓝辉铜矿；脉石矿物主要为石英、绢云母、绿泥石、钾长石、斜长石、磷灰石。

(3)矿石的构造主要有多孔状、蜂巢状、团块状、浸染团粒状、条纹条带状、圈层状、变胶状、晶洞状、细脉状构造；矿石的结构主要有他形粒状结构，隐晶质结构，束状、梳状、柱状结构，交代结构。

(4)磷铜铁矿、绿磷铁铜矿、假孔雀石是矿石中最重要的工业矿物，磷铜铁矿中的铜占全铜含量的41.03%，为隐晶质集合体，粒度较细，集合体粒度一般为0.01～0.5 mm；绿磷铁铜矿中的铜占全铜含量的40.27%，也为隐晶质集合体，粒度较细，一般为0.01～0.5 mm；假孔雀石中的铜占全铜含量的15.35%，粒度一般为0.01～0.4 mm，少量可达0.8 mm。赤褐铁矿、磁铁矿是矿石中的主要金属氧化物，赤褐铁矿粒度一般为0.01～0.5 mm，少量达4 mm；磁铁矿粒度较大，一般为0.1～0.2 mm。

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(责任编辑 罗主平)

Study on Process Mineralogy for a Copper Ore in Zambia

Kong Lingcai1Li Zhengyao2
(1.XinxingDevelopmentGroupCo.，Ltd.，Beijing100020，China；2.SchoolofCivilandEnvironmentEngineering，UniversityofScienceandTechnologyBeijing，Beijing100083，China)

A certain copper ore in Zambia is a kind of oxidized ore with high proportion of combined phases，in which the grade of copper is 2.10%，and grade of other associated valuable elements such as Fe，Au，Ag，and Co are 24.20%，0.20 g/t，7.60 g/t，and 0.05% respectively.In order to determine the proper beneficiation process，study on process mineralogy of this copper ore was made.The results show that ①the mineral composition is complex and the main useful minerals include hematite-limonite，magnetite，chalcosiderite，green chalcosiderite，pseudo-malachite and so on.②the mineral structures mainly include vesicular，crumby，disseminated granular，riband-striped，circle-like，metacolloform，miarolitic，and veinlet structures，the mineral textures mainly include xenomorphic granular，cryptocrystalline，sarciniform，pectination，columnar and metasomatic.③copper in chalcosiderite，green chalcosiderite and pseudo-malachite account for 41.03%，40.27%，and 15.35% of the total copper respectively.Chalcosiderite and green chalcosiderite are all cryptocrystalline aggregation with particle size of 0.01～0.5 mm.The particle size of pseudo-malachite is generally within the range from 0.01 to 0.4 mm，and few reach up to 0.8 mm.The particle size of hematite-limonite is generally within the range from 0.01 to 0.5 mm，and few reach up to 4 mm.The particle size of magnetite is larger，which is generally within the range from 0.1 to 0.2 mm.Therefore，this kind of copper ore belongs to refractory multi-metal oxidized ore.

Copper ore，Chalcosiderite，Green chalcosiderite，Pseudo-malachite，Hematite-limonite，Magnetite，Process mineralogy

2014-11-04

孔令采(1984—)，男，工程师，硕士。

TD912

A

1001-1250(2015)-01-072-05