某铜精矿中杂质元素铅砷赋存状态研究

张媛庆，王 瑄，豆银丽，李 琛

（1.镍钴资源综合利用国家重点实验室，甘肃 金昌 737100；2 金川镍钴研究设计院，甘肃 金昌 737100）

自然界中自然铜含量极低，大多数以共生金属矿物的形态赋存。根据铜的赋存状态，铜矿物可分为自然铜、硫化矿和氧化矿三种类型，其中，硫化矿物分布最广。铜矿石中常伴生有多种重金属和稀有金属，如镍、钴、金、银、硒、砷、铋、锑、铅等，含铜矿物经采矿和选矿富集后得到铜精矿，通常为深色金属颗粒。铜精矿是电解铜的主要原料来源，随着高品位铜精矿资源日趋匮乏，含铅砷等杂质元素较多中的铜精矿也被广泛用于制备电解铜[1]。众所周知，铅砷为污染性较强的金属，对环境极不友好[2]，其赋存状态及含量直接影响到铜冶炼过程中的工艺技术控制参数[3]、最终铜产品的品质及对环境的污染度。本文利用工艺矿物学研究方法针对某铜精矿进行了详细的物质组成检测分析，特别是其中的杂质元素铅砷的金属赋存状态和含量，力求为后期冶炼过程工艺控制提供可靠的矿物组成数据支撑。

1 检测方法及内容

1.1 样品处理

研究中的铜精矿为干燥的黑色粉末，低温烘干后缩分样品100g，用200 目、400 目和600 目标准泰勒筛湿式筛分，得到+200、-200～+400、-400～+600 和-600 四个粒级的产品，各筛分产品分别缩分3g～5g，加入碳粉，均以环氧树脂胶结，制备为30mm 直径的SEM 光片，磨削抛光，溅射薄层碳作为导电层，进行扫描电镜分析。

制样、磨削过程冲洗水采用厂区自来水，胶粘剂、固化剂为惰性胶粘材料，磨削抛光为机械过程，没有使用化学药剂及溶剂。

样品筛分、制样、检测分析均按照矿产品工艺矿物参数检测要求进行。

1.2 检测及分析方法

半定量统计采用工艺矿物参数分析方法。

矿物种类鉴定采用能谱分析方法。

用扫描电镜能谱仪完成各样品中各矿物能谱数据收集。

检测所用设备见表1。

表1 主要设备仪器一览表

2 检测结果

2.1 铜精矿中部分杂质元素分析结果

表2 样品中元素分析结果，/ %

2.2 矿物成分

通过扫描电镜、能谱仪微区元素分析，认为本实验中的铜精矿主要由以下矿物组成。

金属硫化相：黄铜矿、黄铁矿、斑铜矿、辉铜矿、闪锌矿、磁黄铁矿、砷黝铜矿、硫砷化铁、方铅矿、单质硫。

金属氧化相：磁铁矿、钛铁矿、黑铜矿、金红石；硅酸盐矿物：普通辉石、透辉石、绿泥石、钠长石、钾长石、钠钙长石、黑云母、镁闪石、斜帘石、铁橄榄石、蛇纹石、斜方辉石、石英。

副矿物：方解石、重晶石、磷灰石、石膏、榍石。

2.3 矿物（组）相对含量

该铜精矿中各矿物（组）的相对含量统计结果见表3。

表3 各矿物组分相对含量统计结果，/ %

由以上统计结果可见。

（1）该铜精矿主要包括金属硫化物，含量约86%、金属氧化物，含量约1%以及脉石矿物，含量约13%。

（2）金属硫化物主要为黄铜矿，含量约64%、黄铁矿，含量约18%、其余还有少量斑铜矿、辉铜矿、砷黝铜矿、磁黄铁矿、硫砷化铁、方铅矿、闪锌矿及单质硫；金属氧化物主要由磁铁矿、黑铜矿和少量钛铁矿和金红石组成；硅酸盐矿物主要包括石英、黑云母、长石、辉石、绿泥石、闪石、斜帘石等；还有少量副矿物方解石、重晶石、榍石、磷灰石和石膏。

2.4 杂质元素矿物的能谱元素分析结果

利用SEM-EDS 对此铜精矿中的伴生元素铅、砷矿物（方铅矿、砷黝铜矿和硫砷化铁）进行元素分析，结果见表4。

图1 方铅矿

图2 砷黝铜矿

图3 硫砷化铁

表4 铜精矿中铅、砷矿物能谱元素分析/%

2.5 铜精矿的微观形貌分析

图4 铜精矿的背散射照片 1000X

3 结语

（1）此铜精矿主要包括金属硫化物，含量约86%、金属氧化物，含量约1%以及脉石矿物，含量约13%。

（2）金属硫化物主要为黄铜矿，含量约64%、黄铁矿，含量约18%、其余还有少量斑铜矿、辉铜矿、砷黝铜矿、磁黄铁矿、硫砷化铁、方铅矿、闪锌矿及单质硫；金属氧化物主要由磁铁矿、黑铜矿和少量钛铁矿和金红石组成；硅酸盐矿物主要包括石英、黑云母、长石、辉石、绿泥石、闪石、斜帘石等；还有少量副矿物方解石、重晶石、榍石、磷灰石和石膏。

（3）此铜精矿中铅主要以方铅矿形式存在；砷主要以砷黝铜矿和硫砷化铁形式存在。