江西某铜矿石工艺矿物学分析

杨 飞 刘 勇 刘 猛 陈 果

(1.广东省矿产应用研究所;2.国土资源部放射性与稀有稀散矿产综合利用重点实验室)

铜是经济建设中重要的有色金属，应用十分广泛。江西某铜矿石铜赋存状态比较复杂，主要铜矿物为黄铜矿、铜蓝、辉铜矿和黑铜矿，相互嵌布关系复杂。为有效回收利用矿石中的铜，对该矿石进行工艺矿物学分析。

1 矿石性质

1.1 物质组成

矿石化学多元素分析结果见表1，铜物相分析结果见表2。

表1 矿石化学多元素分析结果 %

注：Ag的含量单位为g/t。

表2 矿石铜物相的分析结果 %

从表1、表2可以看出，矿石铜品位0.57%、硫品位14.05%，铜、硫是要回收的主要元素；铜主要以硫化铜的形式存在，占总铜的86.32%。

1.2 矿物组成

经MLA矿物自动定量检测系统测定矿石矿物组成及含量，结果见表3。

表3 矿石矿物定量检测结果 %

表3表明，矿石主要铜矿物中硫化铜矿物有黄铜矿、铜蓝，辉铜矿少量，氧化铜矿物有黑铜矿，其他金属硫化矿主要为黄铁矿，金属矿物有少量的闪锌矿、白钨矿、方铅矿、磁黄铁矿及微量的辉铋矿、碲铋矿、铋华、白铅矿、斜方辉铅铋矿等；脉石矿物主要为石英、萤石、钙铁铝榴石、透辉石、透闪石、磷灰石、绢云母、长石等。

2 主要铜矿物嵌布特征

2.1 黄铜矿

黄铜矿(CuFeS2)是矿石中最主要的铜矿物，扫描电镜能谱分析结果显示其中Cu占34.54%，铁占30.40%，硫占35.06%。黄铜矿嵌布关系比较复杂，与脉石、黄铁矿、闪锌矿均密切连生。黄铜矿主要嵌布形式：①呈不规则粒状嵌布于长石、石英、磷灰石、绢云母等脉石中(图1、图2、图3)；②呈不规则状浸染分布在黄铁矿中(图4)，该类黄铜矿很难解离；③与黄铁矿连生(图5)；④呈乳滴状包含于闪锌矿中(图6)。

图1 黄铜矿与绢云母连生

图2 黄铜矿呈微细粒包含于石英中

图3 黄铜矿半包含于磷灰石中

图4 黄铜矿呈不规则状浸染分布于黄铁矿中

2.2 铜 蓝

图5 黄铜矿与黄铁矿连生

图6 黄铜矿呈乳滴状包含于闪锌矿中

铜蓝(CuS)是次生硫化铜矿物，扫描电镜能谱测定结果显示铜蓝化学成分为铜69.2%，硫30.8%。莫氏硬度低，仅1.5，极易过粉碎。铜蓝呈凝胶状集合体，嵌布形态较为复杂，常见嵌布形式：①分布在黄铁矿、辉铜矿边沿，形成反应边结构(图7、图8)，并以前者多见；②局部见与黑铜矿交代(图9)。

图7 铜蓝在黄铁矿边缘形成反应边

图8 铜蓝分布在黄铜矿边沿，呈反应边结构

2.3 辉铜矿

辉铜矿(Cu2S)在矿石中含量较少，扫描电镜能谱测定结果显示铜占73.97%，硫占26.04%。辉铜矿呈不规则粒状嵌布于绢云母、石英、长石等矿物间隙中(图10)。

图9 黑铜矿交代铜蓝

图10 辉铜矿充填于绢云母、长石、石英间隙中

2.4 黑铜矿

黑铜矿(CuO)是较为少见的氧化铜矿物，呈金属光泽，性脆，硬度 3.5～4.0，密度 5.8～6.4 g/cm3。扫描电镜能谱测定结果显示矿石中大部分黑铜矿含少量铁，个别含镁、硅，其中铜占69.91%，氧占20.39%，硫占8.03%，铁占1.26%。仅局部见少量黑铜矿交代铜蓝(图11)。

图11 黑铜矿交代铜蓝，呈微粒状分布在铜蓝中

2.5 闪锌矿

矿石中闪锌矿为含铁闪锌矿，呈棕色、树脂光泽，硬度中等，为3.5～4.0，密度3.9～4.1 g/cm3，锌占64.90%，硫占32.94%，铁占2.16%。闪锌矿嵌布关系与黄铜矿类似，呈浸染状分布于石英中(图12)。

2.6 黄铁矿

矿石中黄铁矿含量较多，主要呈块状产出或呈不规则状、细粒状分布于脉石中，碎裂缝较发育，常见黄铁矿包含黄铜矿等包裹体(图13)。

图12 闪锌矿呈浸染状分布于石英中

图13 黄铁矿包含黄铜矿的包裹体

2.7 铋矿物

矿石中铋矿物种类较多，如辉铋矿、自然铋、铋华和赫碲铋矿，嵌布粒度均较微细。一般辉铋矿呈微细粒嵌布于长石、石英等矿物中(图14)，有时见铋华交代自然铋，两者呈花斑状连生(图15)。

图14 辉铋矿呈浸染状嵌布于长石中

图15 铋华交代自然铋，二者呈花斑状连生

辉铋矿(Bi2S3)呈锡白色带铅灰色，条痕灰黑或浅灰色，金属光泽较强，不透明，具不平坦断口，硬度2.0～2.5，密度6.4～6.8 g/cm3，主要类质同象混入物为铅、铜和铁。

铋华(α-Bi2O3)常含铁、砷等杂质，颜色浅黄-黄或浅绿-橄榄绿、黄绿，具半金属光泽、暗淡光泽或土状光泽，硬度4.5，密度9.41g/cm3。

3 嵌布粒度与分布状况

矿石中主要铜矿物黄铜矿与铜蓝嵌布粒度测定结果见表4，铜在各含铜矿物中的分布见表5。

表4 主要铜矿物嵌布粒度测定结果

表5 铜在各含铜矿物中的分布%

从表4、表5可以看出，黄铜矿属细粒不均匀嵌布，粒度范围0.01～0.16 mm；铜蓝与黄铜矿分布粒度类似，但比黄铜矿略粗，0.02～0.16 mm粒级占85%以上。铜在各矿物中的分布较为分散，黄铜矿中的铜占总铜的73.68%，其次是铜蓝中的铜，占总铜的21.05%；辉铜矿和黑铜矿中的铜少量。黄铜矿是要回收的重点矿物，只有实现黄铜矿的有效回收，才能保证较高的铜回收率。

4 结 论

(1)江西某铜矿石主要有价元素为铜和硫，品位分别为0.57%，14.05%，86.32%的铜以硫化铜的形式存在。金属矿物主要为黄铁矿、闪锌矿、黄铜矿、褐铁矿、磁铁矿、铜蓝等，其中黄铜矿、铜蓝是主要铜矿物；脉石矿物主要为石英、萤石、钙铁铝榴石、透辉石、透闪石、绢云母、长石等。

(2)黄铜矿和铜蓝是主要载铜矿物，其中黄铜矿嵌布关系比较复杂，多与与脉石、黄铁矿、闪锌矿密切连生，嵌布粒度较细较不均，多分布于0.01～0.16 mm；铜蓝主要呈凝胶状集合体形式存在，嵌布粒度比黄铜矿略粗，0.02～0.16 mm粒级占85%以上，均需通过细磨才能实现单体解离，从而进行回收；辉铜矿则主要呈不规则粒状嵌布于绢云母、石英、长石等脉石矿物间隙中。该矿石工艺矿物学分析结果可为其选别利用提供基础技术依据。