内蒙古翁牛特旗硐子矿区铅锌矿矿石质量分析及选矿工艺流程的选择

张彦生

(内蒙古自治区有色地质勘查局一〇八队，内蒙古 赤峰 024000)

0 前 言

硐子矿区铅锌矿位于内蒙古翁牛特旗广德公镇境内，区域位于突泉—林西华力西燕山期铁(锡)铜、铅、锌、银、铌(钽)成矿带(Ⅲ级)硐子—汤家杖子钨、金、钼、铅、锌、铜成矿带(Ⅳ级)硐子—小营子铅、锌、铜、银多金属成矿带(Ⅴ级)中偏北部[1-2]。区域矿产以铅锌多金属矿产为主，矿区位于硐子—小营子铅锌银多金属成矿带西段[3]。硐子矿区铅锌矿现查明矿体4条，矿体受近东西向断裂、岩体接触带等复合构造控制，①号主矿体长度3 698 m，延深695 m，平均厚度2.07 m。呈脉状矿体围岩主要为蚀变闪长岩、安山岩、凝灰质粉砂岩。矿床成因类型属热液充填脉状铅锌矿床。矿石类型为硫化矿石，比较易选。①号主矿体各剖面对比见图1。近3年累计提交矿石量 1 171.92万t，铅金属量Pb 150 671 t，锌金属量Zn 306 969 t。研究矿石质量、矿石矿物组分、矿石结构构造、矿物嵌布特征，对选矿工艺流程的选择有重要意义[4-6]。

1 矿石矿物组分

1.1 矿石的矿物成分

实验室对矿区矿石薄片和光片鉴定，矿石矿物成分：方铅矿(1.57%)、闪锌矿(3.55%)、黄铁矿(7.50%)，磁铁矿(0.06%)。次要矿物：硫锑银矿、辉铜矿(0.01%)、辉银矿(微量)、毒砂(0.22%)。氧化矿物：白铅矿(微量)、褐铁矿(0.02%)、铅钒(少量)、铅黄(微量)等。脉石矿物：石英(39.69%)、方解石(29.97%)，高岭土(0.17%)、滑石(10.16%)、白云母(6.77%)，长石(0.34%)等。

图1 硐子矿区铅锌矿1号主矿体各剖面对比

1.2 金属矿物特征

闪锌矿：是主要有用矿物之一，含量居金属矿物首位，与方铅矿组成铅锌矿石，颜色多样，浅色主要有淡黄褐色、浅棕色等，深色有深棕、黑棕褐、黑色等，以浅色为主，早期形成的闪锌矿色浅，晚期色深，他形—半自形粒状结构，粒径一般为0.01～0.2 mm，部分黑色闪锌矿可达0.6 mm以上，闪锌矿多呈浸染状、细脉状、斑杂状分布，或与方铅闪锌矿呈聚晶状分布在脉石矿物晶粒间隙、空隙、裂隙中，部分包含方铅矿、脉石矿物，局部地段聚集成块状、致密块状，由于化学成分不同，形成阶段和温度不同，常形成不同颜色及嵌布各异的闪锌矿。浅色闪锌矿一般呈浸染状、斑杂状、团块状产出。深色的闪锌矿多含固溶体分离的黄铁矿，一般呈斑杂状、脉状产出。

方铅矿：是仅次于闪锌矿的主要有用矿物，与闪锌矿密切共生。铅灰色，他形—自形立方体均见，粒径一般为0.05～1 mm，细粒为0.01 mm左右，粗粒可达2.2 mm，铅矿物集合体呈浸染状、脉状、斑点状、班杂状分布于脉石矿物及闪锌矿裂隙及晶粒间隙中，早期细粒方铅矿往往被晚期闪锌矿包裹，晚期粗粒方铅矿沿三组解理剥落形成的黑三角孔发育，沿晚期闪锌矿裂隙交代。

黄铁矿：浅铜黄色，他形粒状。粒径一般为0.07～2 mm，细粒为0.01 mm左右，粗粒可达3.00 mm，呈浸染状分布在脉石矿物和闪锌矿裂隙及晶隙中，交代闪锌矿，被晚期方铅矿、黄铜矿交代。矿石中的黄铁矿多以自形、半自形粒状集合体分布在脉石中，粒度变化较大。

黄铜矿：铜黄色，他形粒状，粒径一般0.01～0.1 mm。早期呈乳滴状、叶片状定向分布在深色闪锌矿解理中；晚期粗粒黄铜矿呈浸染状、脉状分布在脉石矿物和黄铁矿裂隙及晶隙中，交代早期闪锌矿。

1.3 脉石矿物特征

石英：含量39.69%，乳白色，主要以自形、半自形粒状及其粒状集合体和隐晶质粒状集合体产出。粒间充填滑石、白云母、碳酸盐矿物等矿物，部分石英的小粒状嵌布在滑石和白云母的集合体中。石英颗粒粒度细小，而集合体的粒度较粗大，在矿石中分布较普遍。

方解石：含量29.97%，白色透明、半透明，主要以自形、半自形晶状集合体呈脉状、网脉状、条带状、团块状产出。

滑石：含量10.16%，灰绿色，以细微的板状、片状、纤维状集合体产出，与白云母混生，有的滑石集合体以不规则状沿石英粒间充填胶结，在滑石集合体颗粒中有石英的小颗粒嵌布。滑石在矿石中较集中分布。

白云母：含量6.77%，以叶片状，常见与滑石相互嵌布共生形成集合体，充填在石英粒间。

1.4 矿石的化学成分

硐子矿区4条矿体共取矿石化学全分析样2件，对矿石的主要化学成分进行了分析，矿石中有益组分为Pb、Zn、Ag、Cu、S，其中Pb、Zn品位达到工业要求，主要有组分Cu、S达到铅锌矿伴生组分要求，可以综合利用，有害As含量很低，对选矿没有影响。

1.5 矿石的有益有害组分分析

按钻探及坑探不同工程分别抽取15件矿石组合样品进行化验分析,Pb、Zn、Ag做了基本分析，Pb含量0.29%～2.75%，矿床平均品位0.93%。Zn含量1.18%～5.36%，矿床平均品位2.22%，Ag含量4.56×10-6～119.42×10-6，矿床平均品位Ag 32.29×10-6；由组合分析结果可知矿石中主要有用组分为Cu含量0.74%～0.005 3%，平均Cu 0.13%，S含量3.10～16.76%，平均S 9.24%，矿石中的Au 0.099×10-6、Cd 0.009 4%为微量，均达不到综合利用指标。矿石中的有害组分As 0.11%，含量低于0.35%，不超标，对矿石质量没有影响。

2 矿石结构构造及围岩蚀变

2.1 矿石结构

矿区最常见结构为自形、他形粒状结构，交代网脉状结构，侵蚀结构、充填结构。自形、他形粒状结构是本矿区矿石最主要结构，主要金属矿物方铅矿、闪锌矿呈粒状分布于矿石中。据方铅矿、闪锌矿晶形的自形程度可分为自形粒状结构，半自形及他形结构。交代网脉状结构：早期形成矿物被晚期矿物沿矿物裂隙交代形成交代网脉状。浸蚀结构：方铅矿交代早期形成的闪锌矿，闪锌矿交代早期形成的黄铁矿以及褐铁矿沿黄铁矿边缘交代均可形成浸蚀结构。充填结构：早期的方铅矿、闪锌矿的裂隙，被黄铜矿、黄铁矿等晚期矿物充填构成充填结构[7-8]。

2.2 矿石构造

矿区最常见构造团块状构造、浸染状构造、条带状构造、脉状构造。团块状构造：矿石中由多种矿物如方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、黄铜矿等，构成致密状集合体，金属含量在80%以上，形成块状构造。浸染状构造：矿石中的金属矿物以粗细不等的粒状，嵌布在脉石矿物中，且无规律排列，呈浸染状散布在矿石中。网脉状构造：矿石中部分方铅矿、闪锌矿，呈一组或几组穿插在黄铁矿的裂隙中，呈网脉状分布于脉石矿物中，形成网脉状构造。斑杂状构造：矿石中金属矿物大小相差悬殊，呈不规则状分布在脉石矿物的基质中，金属矿物呈致密状，或呈星散状，杂乱无章且不均匀，成斑杂状构造。蜂窝状构造：蚀变带中原生金属硫化物全部或部分经风化作用后淋滤流失，形成蜂窝状空洞。

2.3 围岩蚀变

区内的近矿蚀变主要有硅化、绢云母化、斜黝帘石化、碳酸盐化、黄铁矿、萤石化，与矿化有密切关系的蚀变主要有硅化、绿泥石化、绢云母化。硅化广泛发育于构造带内，呈细脉状、网脉状及浸染状，分布于方铅矿、闪锌矿、黄铁矿颗粒间；绿泥石化局限于蚀变破碎带中，常呈泥状、鳞片状分布于矿脉的两侧。

2.4 结构构造与成矿阶段

据矿区光、薄片鉴定分析，第Ⅰ成矿阶段以粗粒自形—半自形粒状结构、侵染状构造为特征。第Ⅱ成矿阶段矿石以中细粒半自形—他形粒状结构，团块状构造发育。第Ⅲ成矿阶段以细粒他形粒状结构、压碎结构，细脉状构造最为常见，蚀变岩形矿石以交代结构，浸染状构造为特征，而胶状、蜂窝状构造则是表生作用特征。

3 主要矿物嵌布特征

3.1 闪锌矿

闪锌矿是矿石中主要回收矿物之一，多以粗大他形粒状颗粒和致密块状集合体分布在脉石中(见图1)，少量以他形细粒状浸染在脉石中或充填在黄铁矿的孔洞中。闪锌矿与黄铜矿、方铅矿、黄铁矿的嵌布关系均十分密切，常见闪锌矿中包裹细粒的方铅矿、黄铁矿和乳浊状的黄铜矿(见图2～3)及其它矿物颗粒，也常见闪锌矿以细小粒状包裹在方铅矿中，与方铅矿一起充填在黄铁矿的粒间和裂隙中，另外方铅矿沿闪锌矿的边部和内部交代熔蚀闪锌矿，闪锌矿沿黄铁矿的边部和内部交代黄铁矿(见图4)。

3.2 方铅矿

方铅矿在矿石中含量较多，主要以粗大的他形粒状及粒状集合体产出，少量以他形细粒状、细脉状及不规则状包裹在闪锌矿、黄铜矿、黄铁矿中。方铅矿粒度变化较大，常包裹闪锌矿、黄铜矿、黄铁矿及细粒的黝铜矿等，并对与其接触的矿物如黄铜矿、闪锌矿、黄铁矿等进行交代熔蚀。

图1 闪锌矿(Sp)呈他形粒状集合体分布裂隙中

图2 闪锌矿(Sp)包裹方铅矿(Ga)

图3 闪锌矿(Sp)中包裹细粒的方铅矿(Ga)和

图4 闪锌矿(Sp)沿黄铁矿(Py)粒间充填并交代黄铁矿

3.3 黄铁矿

矿石中的黄铁矿多以自形、半自形粒状集合体分布在脉石中，粒度变化较大。黄铁矿的粒间、裂隙、孔隙被方铅矿、闪锌矿充填，局部被方铅矿交代熔蚀。常见细粒的黄铁矿包裹在黄铜矿、方铅矿中。黄铁矿与毒砂常呈紧密的共生关系，且毒砂交代黄铁矿。

3.4 毒砂

毒砂为矿石中有害矿物，以自形、半自形粒状及不规则状产出多分布在脉石中，毒砂常与黄铁矿共生，并交代黄铁矿毒砂常见被黄铜矿和方铅矿沿边缘进行交代。部分被方铅矿、闪锌矿和黄铜矿包裹，粒度变化较大，分布较集中。

3.5 银矿物

1)银黝铜矿

银黝铜矿是矿石中相对含量最多的银矿物。主要以他形粒状、不规则状产出，多与黄铜矿、方铅矿连晶共生，分布在黄铜矿和方铅矿的边部或包裹在黄铜矿、方铅矿中(见图5～6)，有的银黝铜矿以细脉状穿插在闪锌矿中或嵌布在闪锌矿与黄铁矿粒间。

图5 银黝铜矿(Fg)在黄铜矿(Cp)、方铅矿(Ga)中

图6 银黝铜矿(Fg)包裹在方铅矿(Ga)中连晶共生

2)硫锑铜银矿

硫锑铜银矿在矿石中相对含量很少，以细小的板状、粒状包裹在方铅矿中，其它矿物中未见产出。硫锑铜银矿的粒度细小均匀，较集中分布。

3)辉银矿

辉银矿在矿石中相对含量很少，以细小的粒状包裹在黄铜矿、方铅矿中，或嵌布在黄铜矿与方铅矿的粒间。辉银矿的粒度细小均匀，较集中分布。

4)银矿物嵌存状态

矿石中的主要银矿物—银黝铜矿的嵌布状态非常复杂，与主要的金属硫化物如方铅矿、闪锌矿、黄铁矿均有密切的嵌布关系；硫锑铜银矿和辉银矿主要与方铅矿有密切的嵌布关系，银矿物的嵌布状态。银黝铜矿的嵌布关系非常复杂，与矿石中的大部分矿物均有一定的嵌布关系，与方铅矿的关系尤为密切，主要包裹在方铅矿中，嵌布在方铅矿的粒间或方铅矿与其它矿物粒间；硫锑铜银矿全部包裹在方铅矿中；辉银矿主要包裹在黄铜矿中，少量包裹在方铅矿中和嵌布在黄铁矿与方铅矿的粒间[9]。

5)银矿物的嵌布粒度

对矿石中银黝铜矿、硫锑铜银矿和辉银矿的粒度进行了测定和统计，银黝铜矿以粗粒嵌布为主，硫锑铜银矿和辉银矿以细粒嵌布为主，其中辉银矿的粒度最细，全部分布在0.01 mm以下粒级中[10]。

4 矿石类型

4.1 矿石自然类型

1)按矿石的氧化程度，将矿石自然类型划分为氧化矿石和硫化矿石(原生矿)。氧化矿石分布于地表氧化带中，由于矿床氧化带较浅，铅锌矿石品位低，此类氧化矿石分布较少，无利用价值，所以本区可利用的有价值的矿石均为硫化矿石(原生矿)。矿体呈隐伏状或盲矿体赋存，深部工程控制的矿体均为硫化矿石。

2)按矿石的主要矿物组合划分：矿石主要由金属矿物方铅矿、闪锌矿、黄铁矿,脉石矿物石英、方解石等组成，呈致密块状、网脉状分布。因此划分为黄铁矿—方铅矿—闪锌矿矿石和石英方解石型铅锌矿石[11]。

3)按矿石结构、构造划分：可划分致密块状矿石、浸染状、团块状、细脉状及网脉状矿石[12]。

5 矿床共(伴)生矿产综合评价

硐子铅锌矿床主要有用组分为铅、锌，通过浮选获得铅精矿和锌精矿。伴生有益元素为银、铜、硫；组合分析铜含量为0.005 3%～0.737 4%，铜平均含量0.13%；组合分析硫含量为3.1%～16.76%，硫平均含量9.24%。可见银、铜、硫均达到综合回收利用质量分数要求。选矿后银主要富集在铅精矿和铜精矿中，银在铅精矿中的平均品位达到1 558×10-6，银在铜精矿中的平均品位达到2 168×10-6；铜精矿铜品位达到19.70%。其它伴生有益组分Cd含量0.009 4%、Sn 0.004 5%、Mo 0.000 4%、Sb 0.003 7%、Bi 0.004 5%等其含量很低，目前经济技术条件下无综合利用价值。矿石中的有害组分砷含量为0.011 7%～0.383%，砷平均品位0.11%，含量低于0.35%，对选矿没有影响[13]。

6 选矿工艺流程的选择

选矿试验样品采自矿区内控制的矿体深部工程，样品代表性较好。样品采集主矿体、辅矿体、围岩样配比，矿石为原生硫化矿石。选矿试验前，在选矿样品中挑选具有代表性的矿石，对矿石的矿物成分、矿石结构、构造、主要矿物嵌布粒度和嵌布特征等进行岩石矿物鉴定，为矿石选别流程提供依据。根据矿石性质，矿石为原生硫化矿石，矿石中主要目的矿物为方铅矿和闪锌矿，银、硫达到伴生综合回收指标，在选矿过程中需综合回收。确定采用优先浮选铅、铅尾浮选锌、锌尾浮选硫的铅、锌、硫依次优先浮选工艺流程，并进行了进行了磨矿细度，浮选药剂种类及用量等条件试验以及全流程的开路试验和闭路试验。选铅作业经过一次粗选、二次扫选、三次精选；选锌作业经过一次粗选、二次扫选、四次精选；选硫作业经过一次粗选、一次扫选、一次精选；最终获得铅精矿、锌精矿和硫精矿[14-15]。

7 结 语

针对硐子矿区矿石组成主要为原生硫化矿石，主要目的矿物为方铅矿和闪锌矿，银、硫达到伴生综合回收指标的特征。选矿试验工作推荐选矿工艺流程为“破碎、磨矿(-200目70%)、铅锌硫依次优先浮选(均为一粗三精二扫、一粗四精二扫、一粗一精一扫)”工艺流程。工艺流程成熟，技术指标合理。根据矿山情况，实际生产采用工艺流程：破碎、磨矿(-200目65%)、铜铅混合浮选(一粗四精三扫)—铜铅分离(一粗三精三扫)，铜铅混合浮选尾矿选锌(一粗三精四扫)，选锌尾矿选硫(一粗一扫)。根据2012年平均生产技术指标，铅精矿达到三级质量标准，杂质含量不超标准。矿石较易选，试验结论正确。该选矿试验工艺流程及矿山实际生产技术资料能够作为评价该矿区矿床矿石资源储量类型和经济意义的依据。在目前技术经济条件下，矿山开采属经济的，矿山在生产过程中应继续加强选矿试验研究，根据矿石性质，适时调整选矿药剂条件，提高精矿回收率，避免资源浪费。