鄂东南某深部矿体矿石特征研究

王 芳, 鲁 力, 魏均启, 朱 丹, 周亮亮

((湖北省地质实验测试中心,湖北 武汉 430034)

鄂东南某深部矿体矿石特征研究

王 芳, 鲁 力, 魏均启, 朱 丹, 周亮亮

((湖北省地质实验测试中心,湖北 武汉 430034)

利用化学多元素分析、化学物相分析、光学显微镜、电子探针等综合手段,对鸡冠咀—桃花嘴深部矿体的矿石进行系统的矿石特征研究,全面掌握深部矿体矿石的化学组成、矿物组成及含量、矿石类型、主要矿物嵌布特征、矿石结构构造、金的赋存状态以及有用元素铁、铜、硫、金在不同粒级中的分布情况等。通过对这些特征的研究,为选矿试验提供科学依据,并为矿山综合利用矿产资源提供基础资料。

矿石特征;金铜矿;深部矿体;鄂东南

鸡冠咀、桃花嘴金—铜矿床是鄂东南地区典型的矽卡岩型金铜硫矿床[1-2],矿产资源丰富,采冶历史悠久。随着勘查开发技术的进步和矿产资源的紧缺,矿体开采逐步向深部延伸(-570 m),而深部矿体的矿石性质已经发生变化,矿石的品位也发生变化,以往的矿石物质组成研究资料已不能满足现阶段选冶生产的需求[3]。为此,以鸡冠咀—桃花嘴深部矿床金铜矿石为研究对象,对深部矿石进行矿石矿物学研究,全面了解该矿石的特征,为选择以及优化选矿工艺流程提供重要的理论依据[4],以提高资源利用率和回收率。

1 矿石的成分

1.1 原矿化学多元素分析

原矿化学多元素分析结果见表1,矿石的化学成分较简单,主要为SiO2、CaO和TFe,含少量的Al2O3,有用元素Cu的品位较高,为1.03%,超过工业品位的要求,其它有用元素Fe、S和Au含量较低,但均属于可回收的伴生元素。因此,矿石类型主要为含金铜矿石类型[2]。

表1 原矿化学多元素分析结果(%)

注:*单位为μg/g。

1.2 铜物相

原矿铜物相[5]分析结果见表2。结果表明,矿石中的铜主要以硫化铜的形式存在,其含量约占总铜的89.06%,少量铜以自由氧化铜和结合氧化铜的形式存在。

表2 原矿铜物相分析

1.3 硫物相

原矿硫物相分析结果见表3。结果表明全硫含量约占4.68%,硫主要以硫化物的形式存在,占总硫的94.02%,少量硫是以磁性硫和硫酸盐的形式存在。

表3 原矿硫物相分析

1.4 铁物相

原矿铁物相分析结果见表4。结果表明,矿石中的铁主要以赤褐铁矿的形式存在,其含量约占总铁矿的37.52%,其次以碳酸铁、硫铁矿及磁性铁的形式存在,分别占总铁矿的25.56%、20.46%和16.15%,少量铁是以难溶硅酸铁的形式存在。

表4 原矿铁物相分析

2 矿石矿物组成及含量

原矿块状及粉状样品通过磨制薄片、光片、砂薄片及砂光片在偏光显微镜下鉴定,结合X射线衍射分析,查明了矿石的矿物组成及含量,结果见表5。

矿石矿物组成较为复杂,其中金属矿物主要有黄铜矿、磁铁矿、赤铁矿、黄铁矿、白铁矿及菱铁矿等,偶见斑铜矿、辉钼矿和闪锌矿零星分布;脉石矿物主要为方解石和石英,次为白云石、白云母及绿高岭石等。

表5 矿石矿物组成含量分析结果

3 矿石结构构造

3.1 矿石构造

矿石的构造主要有浸染状构造和块状构造,另有胶状构造。

(1) 浸染状构造:有的矿石中金属矿物黄铜矿、黄铁矿含量不多,多呈星散状较均匀分布,形成稀疏浸染状构造。

图1 矿石的显微照片Fig.1 The photomicrographs of ores

(2) 块状构造:矿石中金属矿物黄铜矿、胶黄铁矿、白铁矿及磁铁矿等含量较多,相互紧密镶嵌连生,构成致密块状构造。

(3) 胶状构造:矿石中表面具椭球状凸起,有龟裂纹,内部由胶黄铁矿呈隐晶质集合体构成弯曲平行条带或近同心圆状环带,构成胶状构造(图1-a)。

3.2 矿石结构

经偏光显微镜观察,矿石主要有以下几种主要结构:

(1) 它形—半自形粒状结构:矿石中黄铜矿、黄铁矿及磁铁矿等矿物颗粒边缘平直或弯曲,呈它形粒状或半自形粒状分布于矿石中。

(2) 半自形—自形粒状结构:矿石中的黄铁矿呈半自形—自形立方体,切面为颗粒边缘平直的正方形,零散分布。

(3) 交代反应边及交代残余结构:斑铜矿、蓝辉铜矿沿黄铜矿颗粒边缘进行交代,呈环边状环绕黄铜矿,以及赤铁矿沿磁铁矿颗粒裂隙进行交代,环绕磁铁矿分布,形成交代反应边结构(图1-b、c)。斑铜矿强烈交代,使黄铜矿呈残余颗粒分布于斑铜矿中,甚至完全被斑铜矿取代。

(4) 压碎结构:矿石受应力作用使黄铁矿、黄铜矿产生裂隙,并分割成大小不等的碎块,其间隙被其他矿物充填,构成压碎结构(图1-d)。

(5) 固溶体分离结构:闪锌矿呈星散状分布于黄铜矿中,组成固溶体分离结构(图1-e)。

4 矿石中主要矿物嵌布特征

4.1 金属矿物

(1) 黄铜矿:呈半自形—它形粒状,颗粒内细裂纹较多,普遍被斑铜矿或蓝辉铜矿交代沿其颗粒边缘分布,有的完全被斑铜矿交代,粒度变化较大,最小粒径为0.01 mm,最大粒径可达5 mm,一般为0.05～1.2 mm,常与黄铁矿共生分布于黄铁矿裂隙或边缘(图1-f)。少数颗粒呈浑圆状包裹于黄铁矿中(图1-g)。

(2) 斑铜矿:呈半自形—它形粒状,粒度较黄铜矿细,大小一般为0.04～0.1 mm,最小粒径为0.01 mm,最大粒径为0.4 mm。其交代黄铜矿,沿黄铜矿边缘或裂隙分布,有的完全取代黄铜矿,稀疏浸染状分布。

(3) 黄铁矿和白铁矿:呈半自形—自形粒状,较粗,粒度一般为0.2～1.6 mm,裂纹发育,常被脉石充填,分割成大小不等的颗粒,呈浸染状或断续条带状产出,有的与黄铜矿紧密连生。

(4) 磁铁矿:呈半自形—它形粒状,粒度一般为0.02～0.1 mm,颗粒边缘或裂隙中常见赤铁矿连生,大部分颗粒为紧密镶嵌分布。

(5) 赤铁矿:呈细条状,多沿磁铁矿边缘或裂隙交代产出,形成交代环边结构。

(6) 菱铁矿:呈半自形—自形粒状,晶内有铁质析出,可见环带,颗粒较粗,粒径一般为0.1～0.3 mm,颗粒之间紧密镶嵌,呈集合体分布。

4.2 脉石矿物

(1) 方解石:呈半自形—它形粒状,粒度一般0.04～0.10 mm,最大粒径达2.4 mm,与少量白云石混杂分布,颗粒之间紧密镶嵌分布于金属矿物颗粒之间或呈细脉状分布于金属颗粒之间。

(2) 石英:呈它形粒状,粒度一般为0.04～0.10 mm,颗粒内常包含细小碳酸盐矿物,零散或呈放射状集合体分布于碳酸盐矿物之间。

4.3 金的赋存状态

通过偏光显微镜对46块光片观察鉴定,仅见有3颗独立金矿物,经电子探针波谱分析,结果列于表6,以含金为主,Au含量为80%,其次为Ag,含量为20%左右,含微量的Cu,均属银金矿。银金矿镜下呈乳黄色或淡黄色,呈不规则状颗粒,粒径较细为0.02～0.05 mm,为显微金。以粒间金分布于黄铁矿和针铁矿颗粒之间(图1-h),或以包裹金分布于黄铜矿颗粒内(图1-i),未发现裂隙金。

表6 金的电子探针分析结果(%)

注:样品由武汉地质调查中心测试。

5 铁、铜、硫、金在各粒级中的分布

原矿粉样品进行粒度分级后,再对各个粒级有用元素Fe、Cu、S、Au进行化学分析,并计算出上述元素的分布率,结果列于表7。由此可知:

(1) 原矿中有用元素Fe、Cu、S、Au的含量随着粒度变细而增大,以-0.075～+0.045 mm粒级范围含量最高,再细至-0.045 mm,含量又减少;

(2) 原矿中有用元素Fe、Cu、S、Au的分布集中在细粒级,粒级越细,分布率越大,其中-0.045 mm粒级的分布率高达50%以上。

表7 原矿样品Fe 、Cu、S、Au的品位及分布率

注:*表示Au品位单位为μg/g。

6 结论

(1) 矿石中Cu品位较高,超过铜矿石工业品位要求,可供选矿回收,其它有用元素Fe、S和Au含量较低,但均属于可回收的伴生元素。因此,矿石类型主要为含金铜矿石类型。

(2) 矿石中的铜主要以硫化铜的形式产出,铜的分布率为89.06%;硫主要以硫化物的形式产出,硫的分布率为94.02%。

(3) 矿石矿物组成较为复杂,主要有用矿物为铜矿物,以黄铜矿的含量最多,斑铜矿和蓝辉铜矿次之。硫化物主要以黄铁矿、白铁矿为主,胶黄铁矿次之。在含铁的矿物中,以磁铁矿、赤铁矿的含量最多。而矿石中金矿物的含量较低,金矿物以银金矿为主,呈半自形—它形粒状,主要以粒间金和包裹金形式产出。

(4) 矿石中有用元素Fe、Cu、S、Au主要集中分布在-0.045 mm粒级中,分布率达50%以上。且有用元素含量与粒径具有正相关性,随着粒径的减少,分布率越来越高。因此,磨矿粒度细有利于提高选矿指标。

[1] 张伟,王宏强,邓晓东,等.鄂东南地区鸡冠咀铜金矿床Au-Ag-Bi-Te-Se矿物学研究与金银富集机理[J].岩石学报,2016,32(2):456-470.

[2] 潘怀军.湖北鸡冠咀铜—金矿床简化矿石类型的探讨[J].黄金地质,2004,10(4):28-31.

[3] 李石.湖北鸡冠咀金铜硫化矿床氧化矿石特征及金的赋存状态研究[J].地质实验室,1990,6(4):232-237.

[4] 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,2000.

[5] 北京矿冶研究总院.化学物相分析[M].北京:冶金工业出版社,1976.

(责任编辑：于继红)

Study on Ore Characteristics of Deep Orebody in Southeastern Hubei Province

WANG Fang, LU Li, WEI Junqi, ZHU Dan, ZHOU Liangliang

(HubeiProvinceGeologicalExperimentalTestingCenter,Wuhan,Hubei430034)

The study on ore characteristics of deep orebody in Jiguanzui and Taohuazui by the methods of multi-element chemical analysis,chemical phase analysis,optical microscope,EPMA,etc.The chemical composition,the mineral composition and the relative content,the types of ores,the disseminated characteristics of main minerals,the ore structure and texture,the occurrence state of gold and the distribution of Cu、S、Fe and Au in different granular rank are determined.By the study of the ore characteristics,what can provide a scientific basis for mineral processing,and provide basic information for the comprehensive utilization of mineral resources.

ore characteristics; Au-Cu deposit; deep orebody; southeastern Hubei Province

2016-08-29;改回日期:2016-10-20

王芳(1985-),女,工程师,硕士研究生,地质工程专业,从事岩矿鉴定及物质组成研究工作。E-mail:wangfang03@126.com

P575; P585.1

A

1671-1211(2016)06-1019-04

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2016.06.043

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20161025.1438.008.html 数字出版日期:2016-10-25 14:38