拉拉铜矿尾矿工艺矿物学研究

田恩源，惠博,2，陈小青

（1. 中国地质科学院矿产综合利用研究所，四川 成都 610041；2. 国土资源部钒钛磁铁矿综合利用重点实验室，四川 成都 610041）

1 引 言

拉拉铜矿床位于古扬子地台西南缘、康滇地轴中段，是四川目前最大的铜矿床。拉拉铜矿自1958 年建成投产以来，先后建成四个尾矿库，到目前共储集尾矿超过2000 万t。目前每天产生尾矿量达1917 m3，均没有进行回收利用。Ⅰ、Ⅱ期尾矿库均已封库，进行了盖土绿化。其中，Ⅰ期尾矿库成了足球场，周边有绿化林，Ⅲ期尾矿库也已经闭库，正在植草，Ⅳ号尾矿库目前正在使用。第Ⅰ、Ⅱ期尾矿中铜、钴、钼、金、磷和稀土品位分别为 0.217%、0.0125%、0.005%、0.2 g/t、0.76%和 0.6%。由于拉拉铜矿不断地改造其生产工艺和选矿技术水平，第Ⅲ期尾矿库中铜、钴、钼的含量分别为0.088%、0.01%、0.005%，较早期有大幅下降。因此对早期尾矿的处理有重大意义。综合考虑采样实际条件，本次我们的采样点选取了Ⅱ号尾矿库样品进行尾矿工艺矿物学研究。

2 物质组成

2.1 化学组成

表 1 化学多项分析结果/%Table 1 chemical analysis results of the ore

根据表1可以看出，尾矿中Cu的品位为0.04%，为主要可回收元素； Co和Ni的含量分别为0.0059%和0.0024%；稀土总量为0.11%；重金属元素 Pb、Zn、Cr、Cd、As 和Hg 含量分别为0.011%、0.0054%、0.0038%、 ＜10g/t、11.9 g/t 和0.040 g/t；贵金属元素Au 含量为0.16 g/t，Ag 含量7.11 g/t。

2.2 矿物组成及定量分析

通过光学显微镜和扫描电镜鉴定了矿石中的矿物，以实用价值将矿物划分为金属矿物和非金属矿物两大类。根据矿物定量分析，采用面积统计方法，加权比重计算所得（表2）。

表 2 矿物类型及相对质量分数Table 2 Mineral composition of the ore

2.3 尾矿的结构特征

由于样品为选矿尾矿产品，原始结构和构造已经遭到破坏，因此本文主要描述该尾矿的静态结构特征。尾矿为典型的砂状结构（图1），主要组成矿物为非金属矿物，间杂少量金属矿物；矿物颗粒构成了尾矿的主要骨架结构，矿物颗粒与颗粒之间形成了形态多样的空隙；矿物解离情况良好，部分金属矿物本身呈交代状结构，粒度微细，难以进一步解离。

该尾矿中金属硫化物中主要矿物为黄铁矿，其次为黄铜矿和斑铜矿，总量0.65%；金属氧化物主要为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿，其次为金红石和锐钛矿，总量5.26%；硅酸盐矿物主要为石英、长石、云母、粘土矿物，总量86.64%；其他含氧盐主要为方解石和白云石，其次为磷灰石，总量6.45%；及少部分微量矿物含量约1%。

图1 典型砂状结构Fig. 1 Typical sand structure

3 主要矿物矿物学特征

3.1 金属矿物

3.1.1 矿物学特征

本次研究以其中含量最多最有经济利用价值的三种金属矿物黄铁矿、黄铜矿、辉钼矿为主（图2）。

图 2 尾矿的金属矿物矿石结构Fig. 2 Metallic mineral ore structure of tailings

黄铁矿化学成分为FeS2、晶体属等轴晶系的硫化物矿物，呈浅黄铜色和明亮的金属光泽，条痕绿黑或褐黑。强金属光泽，不透明；解理极不完全，硬度6 ～6.5，相对密度4.9 ～5.2。集合体呈粒状、致密块状、浸染状、球状。黄铁矿以自形晶半自行晶为主，有少量的他形晶和胶体鲕粒状晶体。黄铁矿含铁量虽达46.55%，但远低于磁铁矿和赤铁矿，而且因含硫高，冶炼时不易处理，影响产品性能，故一般不直接用作炼铁的原料。

黄铜矿化学组成为Cu 34.56%，Fe 30.52%，S 34.92%。颜色为黄铜色，表面常有蓝、紫褐色的斑状锖色；绿黑色条痕，金属光泽，不透明、具导电性，硬度3 ～4，性脆；相对密度4.1 ～4.3。

辉钼矿化学成分为MoS2，晶体有不同类型，分属六方和三方晶系的硫化物矿物。呈铅灰色，表面上看像铅，条痕为亮铅灰色，强金属光泽。通常呈叶片状、鳞片状集合体。一组极完全底面解理。莫氏硬度约为1 ～ 1.5，比重大（5）。薄片具挠性。在光薄片下，不透明，有白色到灰白色的强烈多色性和非均质性。

3.1.2 嵌布粒度

黄铁矿是矿石中主要的金属硫化物，其粒度微细，主要集中在-0.075 mm，-0.15+0.075 mm 4.6%，-0.075+0.04 mm 25.4%，-0.04+0.02 mm 21.4%，-0.02+0.002 mm 38.4%，-0.002 mm 10.2%。

黄铜矿是矿石中主要回收的铜矿物，其粒度微细，主要集中在-0.075 mm，-0.15+0.075 mm 3.1%，-0.075+0.04 mm 18.5%，-0.04+0.02 mm 26.5%，-0.02+0.002 mm 45.3%，-0.002 mm 6.6%（表3）。

表 3 主要金属矿物工艺粒度Table 3 Main metal mineral process granularity

辉钼矿在样品中含量极低，观测到的数据表明，其粒度一般分布在-50 μm。

3.1.3 电子探针分析

黄铜矿是矿石中重要的铜矿物，因此对其进行多点探针分析，铜的平均值为36.1%，铁的平均值为28.86%，S 的平均值为33.8%，Co 的平均值为0.08%，Ni的平均值为0.02%，Au的平均值为3.36 g/t，Ag 的平均值为12.43 g/t（表4）。

表4 黄铜矿电子探针分析/%Table 4 Electron probe analysis of chalcopyrite

辉钼矿电子探针结果表明，Mo 平均含量59.16%，S 平均含量39.76%，Fe 平均含量0.14%，Cu 平均含量0.28%，Se 平均含量0.11%，Te 平均含量0.07%（表5）。

表5 辉钼矿电子探针分析/%Table 5 Electron probe analysis of molybdenite

3.2 非金属矿物

3.2.1 矿物学特征

钠长石的化学分子式为：Na2O·Al2O3·6SiO2其理论化学组成为Na2O：11.8%；Al2O3：19.4%；SiO2：68.8%，钠长石外观一般为白色、灰白色，硬度为6 ～ 6.5，密度为 2.61 ～ 2.64 g/cm3，熔点为1100℃左右。

黑云母（Biotite）是云母类矿物中的一种，为硅酸盐矿物，化学式约为K(Mg,Fe2+)3(Al,Fe3+)Si3O10(OH,F)2。颜色为黑色、深褐色，有时带浅红、浅绿或其他色调。硬度 2 ～ 3；比重3.02 ～ 3.12 g/cm3；解理完全；断口不平坦。

3.2.2 嵌布粒度

钠长石是矿石中重要的非金属矿物，含量较高，其粒度微细。主要分布在，0.15 ～ 0.075 mm 之间 17.5%，0.075 ～ 0.04 mm 39.7%，0.04 ～ 0.02 mm22.9%，0.02 ～ 0.002 mm 15.6%，-0.002 mm 4.3%（表6）。

表6 钠长石的粒度分布Table 6 Size distribution of albite

黑云母是片状矿物，其粒度统计难度较大，样品中黑云母的粒度主要集中在-100 μm，长轴粒度集中在-75 μm，短轴集中在-40 μm。

3.2.3 电子探针分析

钠长石电子探针分析结果如下（表7）。其中特征元素Na2O 为11.3%，SiO2为66.81%，Al2O3为18.73%。

表7 钠长石电子探针分析结果Table 7 Electron probe analysis of albite

黑云母电子探针分析结果如下（表8），其特征元素K2O 含量8.11%，MgO 含量11.51%。

表8 黑云母探针分析结果Table 8 Electron probe analysis of biotite

4 主要元素赋存状态及对综合利用的影响

尾矿中Cu 含量为0.040%，铜主要富集在黄铜矿中，其次富集在斑铜矿，极少量富集在辉铜矿中；除以独立矿物形式存在外，部分铜呈微细粒包裹体形式分存在脉石矿物中；Mo 的含量为0.00%，偶见辉钼矿，因此钼没有综合回收利用的价值；尾矿中Cd 含量小于0.001%，未见独立矿物，电子探针结果表明，镉元素主要富集在方铅矿和闪锌矿中，含量极低；尾矿中Hg 元素含量0.040 g/t，含量极低，未发现独立矿物，根据其地球化学性质，推测汞元素以分散形式，或者微细粒包裹体形式存在于尾矿中；尾矿中Cr 元素含量0.0038%，含量极低，未发现独立矿物，电子探针结果表明，铬元素以类质同相形式分布于磁铁矿等矿物中；尾矿中Pb 元素含量0.011%，含量低，主要分布在方铅矿中；尾矿中As 元素含量0.00119%，含量极低，电子探针结果表明，As 分散分布于硫化物中，如黄铜矿，斑铜矿，黄铁矿、方铅矿中。

5 结 语

(1) 物质组成研究结果表明，尾矿中Cu 的品位为0.04%，为主要可回收元素；Co 和Ni 的含量分别为0.0059%和0.0024%；稀土总量为0.11%；重金属元素 Pb、Zn、Cr、Cd、As 和Hg 含量分别为0.011%、0.0054%、0.0038%、＜ 10 g/t、11.9g/t 和0.040 g/t；贵金属元素Au 含量为0.16 g/t，Ag 含量7.11 g/t；金属硫化物中主要矿物为黄铁矿，其次为黄铜矿和斑铜矿，总量0.65%；金属氧化物主要为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿，其次为金红石和锐钛矿，总量5.26%；硅酸盐矿物主要为石英、长石、云母、粘土矿物，总量86.64%；其他含氧盐主要为方解石和白云石，其次为磷灰石，总量6.45%；微量矿物为透闪石、滑石、普通角闪石、石榴石、榍石、铅钒、重晶石、独居石、萤石、毒砂，总量为1%。

(2) 尾矿为典型的砂状结构，主要组成矿物为非金属矿物，间杂少量金属矿物；矿物颗粒构成了尾矿的主要骨架结构，矿物颗粒与颗粒之间形成了形态多样的空隙；矿物解离情况良好，部分金属矿物本身呈交代状结构，粒度微细，难以进一步解离。

(3) 综合利用建议。建议混合浮选回收矿石中的铜类金属硫化物（黄铜矿、斑铜矿和辉铜矿），以及黄铁矿（包括微量的毒砂）；综合回收利用矿石中的云母类矿物（黑云母和白云母）；钠长石和石英等硅酸盐类矿物可以用来制作作混凝土粗细骨料、建筑用砂、路基垫层材料、土壤改良剂和土壤肥料。