某选铜尾矿工艺矿物学及选矿试验研究

卓建英，卢 涛，，吴启明，张红华，童佳诚

（1.江西铜业集团有限公司，江西 南昌 330096；2.江西铜业技术研究院有限公司，江西 南昌 330096；3.江西铜业集团有限公司 德兴铜矿，江西 德兴 334224）

1 引言

矿产资源是经济发展和社会进步的重要物质基础，作为一种不可再生的资源，其资源量日趋枯竭与需求量日益增长的矛盾越来越显著。矿山尾矿是选矿过程中产生的固体废弃物，从尾矿中再回收有价元素一直以来都是选矿工作者研究的热点［1-3]，对于固废资源化及矿山二次资源再利用具有重要意义。运用工艺矿物学方法，对矿山尾矿进行详细的矿物学分析，查明尾矿中有价元素的矿物组成、嵌布粒度特性、解离状态及不同矿物的共生关系等［4-7]，对合理选择选矿方法和制定工艺流程具有重要指导意义。

江西某铜矿石中伴生金银矿物嵌布粒度较细，导致铜精矿中金、银综合回收率仅为37%及59%，金银主要损失到硫精矿及尾矿中。为提高金银回收率，本文运用工艺矿物学方法对选铜尾矿进行详细分析，根据分析结果选择合理的尾矿再选工艺，可以获得较理想的回收指标。

2 粒度组成分析

选矿厂生产采用优先选铜，铜尾经旋流器脱泥后选硫的选矿工艺。其中，铜尾采用两段选硫器串联分级后脱除细泥（二次分级溢流），一次沉砂与二次沉砂分别进行选硫。对一次沉砂、二次沉砂及二次溢流进行取样筛析，结果见表1所示。

从表1可知，二次沉砂与二次溢流粒度较细，-0.038mm粒级含量分别达到了72.33%和98.62%，从如此细的物料中回收有价元素难度较大。而一次沉砂粒度较粗，-0.074mm粒级含量仅为36.61%，且铜在粗粒级有明显富集，通过再磨可以进一步提高有用矿物的解离度，为铜、金、银等有价元素的再回收创造有利条件。

3 工艺矿物学研究

选定铜尾一次沉砂为研究对象，利用化学分析、X射线衍射分析、扫描电镜分析和MLA（矿物参数自动分析系统）等对一次沉砂试样进行了较为系统的工艺矿物学分析。

3.1 化学组成分析

试样化学多元素分析结果见表2。

由表2可知，试样中可供选矿回收的元素主要是铜和硫，品位分别为0.119%和11.86%，金和银的含量分别为0.199g/t、3.02g/t，可进行综合回收，其它元素不具有回收价值。试样虽取自铜尾，但已具有“含金银低品位铜硫矿石”的特征，具有较高的回收价值。

表2 试样化学多元素分析结果 %

3.2 化学物相分析

根据化学定量分析结果对试验中铜与银进行化学物相分析，结果见表3、表4。由于金含量较低，且主要呈包裹状态，故未对金进行化学物相分析。

表3 试样中铜的化学物相分析结果 %

表4 试样中银的化学物相分析结果

由表3可知，试样中铜主要以原生硫化铜的形式存在，其次是次生硫化铜，二者合计分布率达89.92%，表明试样中的铜可选性较好。

由表4可知，试样中银主要分布在硫化物中，加上单质银和硫化银，合计分布率为78.84%，这部分银是回收利用的主要对象，浮选过程中大部分将进入铜精矿或硫精矿中。

3.3 矿物组成分析

试样矿物组成分析结果如表5所示。

由表5可知，金属矿物以黄铁矿及白铁矿为主，少量的赤铁矿、菱铁矿、黄铜矿，微量斑铜矿、黝铜矿、方铅矿、闪锌矿和毒砂等；金矿物主要为自然金，其次是银金矿、金银矿等金银互化物，银矿物除金银互化物外，主要为碲银矿、辉银矿、硒银矿、硫铜银矿和含银贺硫铋铜矿等；脉石矿物主要为石英和钙铁石榴石，其次是方解石、白云石等碳酸盐矿物，少量长石、云母、透辉石、高岭石等。

表5 试样中主要矿物的含量 %

3.4 主要矿物的嵌布特征

3.4.1 黄铜矿

黄铜矿是主要的含铜矿物，试样中黄铜矿与其他矿物的嵌连关系大致可以分为三类。

（1）以黄铜矿为主的颗粒（图1-a），包括单体及富连生体，占黄铜矿总量的20%左右。主要呈不规则粒状，连生体颗粒中常包裹或半包裹黄铁矿或石英、方解石、白云石和铁白云石等脉石矿物，粒度相对较粗，主要分布在0.03～0.2mm之间，是回收铜矿物的优先目标。

（2）以黄铁矿为主的贫连生体颗粒（图1-b），占黄铜矿总量的20%左右。颗粒大部分为黄铁矿，且一为铜-硫复合硫化物为主，少部分有脉石矿物嵌布其中。黄铜矿与黄铁矿的嵌布关系较为复杂，多表现为黄铜矿沿黄铁矿的粒间、边缘及裂隙交代，接触面部分为不平整的锯齿状或港湾状等，粒度较细，多分布在0.01～0.07mm之间，即使细磨也难以解离，不利于铜硫的分离。

（3）以脉石为主的贫连生体颗粒（图1-c），占黄铜矿总量的50%左右。颗粒以脉石矿物为主的。黄铜矿多呈微细粒不规则状嵌布在石英和方解石、白云石、铁白云石等碳酸盐矿物中，常见有黄铁矿伴生。粒度也较细，大部分分布在0.03～0.08mm之间。

图1 黄铜矿不同嵌布类型的SEM背散射电子分析图像

3.4.2 金矿物

试样中金矿物多为金银互化物（Au，Ag），以自然金居多（Au >80%），其次是银金矿（Au，80%～50%），少量金银矿（Au，50%～20%）。金矿物的形态主要呈角粒状、尖角粒状或板片状，粒度大部分小于0.01mm，属于微粒金的范畴。嵌布特征以包裹金为主，少量呈裂隙金或粒间金，主要表现为金矿物包裹于黄铜矿、黄铁矿、石英或碳酸盐矿物中（图2-a、图2-b），少部分沿这些矿物的粒间或裂隙充填嵌布。

图2 包裹态金矿物的SEM背散射电子分析图像

3.4.3 银矿物

试样中银的赋存状态较为复杂，主要为金银互化物、碲银矿（图3-a）和含银贺硫铋铜矿（图3-b），偶见硫铜银矿、硫砷铜银矿和硒银矿等。银矿物的嵌布特征较为接近，大部分呈椭圆粒状、不规则状嵌布在黄铁矿的粒间、裂隙或包裹其中，少量嵌布在黄铜矿、石英或碳酸盐矿物中，整体粒度较细，主要分布在0.001～0.02mm之间。

图3 碲银矿与含银贺硫铋铜矿的SEM背散射电子分析图像

3.4.4 黄铁矿

试样中黄铁矿广泛分布，是最主要的金属硫化物。形态多为自形、半自形或不规则粒状，主要呈单体状态产出，其余主要与石英、方解石和白云石镶嵌构成不同比例的连生体，少量与黄铜矿、石榴石和高岭石等矿物连生。粒度一般变化于0.05～0.2mm之间。黄铁矿是黄铜矿主要的嵌连矿物之一，嵌布关系较为复杂，部分呈微细黄铜矿即使细磨也难以与黄铁矿分离。

3.4.5 脉石矿物

样品中脉石矿物以石英和钙铁石榴石为主，其次是方解石、白云石等碳酸盐矿物。脉石矿物形态多为不规则粒状，大部分呈单体状态产出，少量与黄铁矿或黄铜矿呈连生关系。整体来看，石英与碳酸盐矿物与金属硫化物的嵌连关系更为紧密，而石榴石绝大部分呈单体状态。

3.5 主要矿物的产出粒度

采用MLA对矿石中铜矿物、金矿物、银矿物和黄铁矿的产出粒度进行了统计，统计结果见表6。

由表6可知，铜矿物的产出粒度布较为分散，在0.01～0.20mm之间分布较为均匀，黄铜矿与黄铁矿均属细粒分布，但黄铁矿粒度明显更粗，+0.074mm部分黄铁矿占比达72.37%。金矿物和银矿物均属微粒分布，其中金矿物更细，大部分小于0.01mm，银矿物则大多小于0.03mm。

表6 铜矿物、金矿物、银矿物和黄铁矿的产出粒度 %

3.6 影响铜金银回收效果的矿物学因素分析

根据试样的工艺矿物学分析结果，得出影响铜金银矿物回收的矿物学因素主要有以下几点：

（1）黄铜矿粒度较细，-0.052 mm铜矿物占比达46.08%，需要充分地细磨才能使大部分铜矿物解离；试样中黄铁矿含量较高，且与黄铜矿嵌连关系较为紧密，磨矿过程中铜-硫难以解离，浮选过程中过高的黄铁矿也会影响铜的分选效果。

（2）金矿物嵌布粒度微细，大部分包裹在脉石矿物和黄铁矿中，即使强化细磨也难以解离，易损失到尾矿和铜精矿中，影响金的回收率。

（3）银矿物主要为碲银矿和含银贺硫铋铜矿，粒度微细，大部分包裹在黄铁矿中，仅少量包裹在黄铜矿中，铜精矿中可回收的银矿物占比也较少。

4 选矿试验研究

根据工艺矿物学分析结果，针对一次沉砂制定了“筛分+磨矿+浮选”的原则工艺流程，通过分选得到一个低品位铜精矿，并以此为载体实现部分金银矿物的回收。通过条件试验得到较优的流程结构及工艺条件（见图4），并开展了闭路试验，结果见表7。

由表7可知，一次沉砂通过分级、再磨、再选工艺，可以获得产率为0.55%，铜品位和回收率分别为8.73%和40.34%的低品位铜精矿，同时伴生金银回收率分别达到了7.10%和18.07%。

表7 一次沉砂闭路试验结果 %

图4 一次沉砂选矿工艺流程图

5 结论

（1）对铜尾一次分级沉砂进行了详细的工艺矿物学分析，查明金银矿物呈微细粒级嵌布，金矿物大部分小于0.01mm，银矿物大多小于0.02mm，金主要呈包裹状态赋存于黄铁矿及脉石矿物中，银矿物与黄铁矿关系紧密，少量包裹于黄铜矿中，以上因素是影响金银回收率的主要因素。

（2）根据铜、金、银矿物的矿物学特性，采用“分级+再磨+浮选”的选矿工艺，在优化工艺条件基础上开展闭路试验，获得了铜品位和回收率分别为8.73%和40.34%的低品位铜精矿，同时伴生金银回收率分别为7.10%和18.07%，实现了伴生元素的有效回收。