江西某复杂难选铅锌矿工艺矿物学研究

禹雪薇 罗建安

(1.江西省地质矿产勘查开发局赣西北中心实验室，九江 332200；2.江西铜业集团有限公司，南昌 333000)

江西某铅、锌、银、铜共生矿是近年在江西已采矿山边部查明的热液层控型矿床，铅、锌、银、铜资源量均达到中型，矿石工业类型主要有铅锌矿、银矿、铜硫矿。铜、铅、锌、银共生矿床中的铅锌矿石通常复杂难选[1-6]，但综合经济价值高。为了富集并提取其中的有价金属，采用矿物参数自动检测仪(MLA)及光学显微镜、荧光光谱半定量分析、化学多元素分析、扫描电镜能谱仪(SEM-EDS)分析等测试手段对铅、锌矿石的矿物组成、化学组成、主要矿物嵌布特征及解离度等进行研究，全面了解铅锌矿工艺矿物学性质，为制定合理的选矿工艺流程提供依据。

1 试样采集及制备

试验所用铅锌矿均采自矿区探矿钻孔揭露的主要矿体，主要由含铅、锌碳酸盐岩和含铅、锌黄铁矿两种矿石类型组成。试样质量总计242.35 kg，其中原矿164.30 kg、围岩样67.75 kg、富矿段样10.30 kg。以上三种样品分别选取岩矿鉴定块矿样后，单独经颚式破碎机破碎至粒度5～10 mm，采用对辊式破碎机破碎至粒度2 mm以下，破碎后的矿样分别采用铁锹掺和均匀，掺和后的矿样再分别采用网格取样法获得试验用大样，每个大样再经堆锥四分法缩分法出分析试验用小样，每个小样经烘干后采用震动磨样机制出分析小样，送分析测试中心检测。该铅锌矿床平均品位：Pb 2.14%、Zn 3.36%。考虑实际开采存在的贫化因素，适宜将试样的品位调整为略低于该值。试验制备过程中，根据破碎处理后各小样的质量及分析结果，按照原矿全部参与配制，并通过添加围岩或富矿调整为Pb品位1.65%、Zn品位3.25%的混合试样，符合要求。

2 矿石物质组成

2.1 矿物组成

原矿为岩心样品，肉眼下为灰白—黑灰色。通过显微镜下鉴定，矿石中金属矿物较常见的是黄铁矿、闪锌矿、方铅矿及少量氧化铅、锌矿物、铜矿物等。脉石矿物以方解石、白云石(铁白云石)及石英、云母为主。各主要金属矿物粒度较细，并与各种脉石矿物或金属矿物自身交生关系紧密。由于传统光学显微镜下的检测难以准确定量各矿物含量参数[7]，而MLA自动检测技术是目前国际先进的矿物定量分析测试系统，并在一些较难测定的矿物分析中已经得到推广[8，9]。基于此，本文采用MLA分析矿石中各矿物的相对含量，结果见表1。

表1 主要矿物组成及相对含量Table 1 Main mineral composition and relative contents /%

在锌铝蛇纹石、贝氏绿泥石、褐铁矿、方解石及白云石(铁白云石)中均不同程度地含有Zn元素[10]。此类矿物在选矿过程中进入尾矿产品。由表1可知，该类矿物占比较大(约占72.4%)，因此难以避免尾矿产品中的Zn含量偏高。

2.2 化学成分

试样的X荧光光谱半定量分析结果见表2，化学多元素分析结果见表3。

表2 矿石光谱半定量分析结果Table 2 Spectral semi-quantitative analysis of the ore /%

表3 矿石化学多元素分析结果Table 3 Analysis results of chemical multielement of the ore /%

由表2、表3可知，铅锌矿石中可供选矿回收的主要元素是锌、铅，其品位分别为3.27%、1.98%；金、银含量分别为0.3、73.5 g/t，可作综合回收利用；伴生元素铜、硫、铟、镉、碲的含量达到了最低可利用品位要求。矿石中要通过选矿排除的主要脉石成分为CaO、SiO2，分布率分别为25.85%、11.43%，其次为MgO，分布率为11.73%，Al2O3、K2O含量较低。

2.3 矿石主要金属元素物相分析

铅、锌的化学物相分析结果分别见表4。由表4可知，铅的主要存在形式为硫化铅，分布率为74.26%，氧化铅、硫酸铅及铅铁矾的分布率分别为10.89%、7.92%及6.93%；锌的主要存在形式为硫化锌，分布率为64.75%，氧化锌及锌铁尖晶石的分布率分别为28.92%和6.33%。

表4 矿石物相分析结果Table 4 Phase analysis of the ore /%

2.4 主要金属矿物能谱微区化学成分分析

为了查明各主要金属矿物的化学成分特点，采用SEM-EDS对闪锌矿、方铅矿进行微区化学成分分析[11]。结果发现，闪锌矿中含有一定量的Fe(3.85%)，说明本文研究矿区的闪锌矿主要为含铁闪锌矿，并可见部分铁闪锌矿，因此，选矿中的Fe元素对Zn元素的富集影响较大。此外，还发现方铅矿中含有一定量的Ag(0.13%)。

3 矿石结构构造

3.1 矿石构造

块状构造：矿石中部分块样黄铁矿、闪锌矿、方铅矿含量高，呈块状产出，形成块状构造。

浸染状构造：矿石中金属矿物闪锌矿、方铅矿及黄铁矿等矿物呈稀疏浸染状不均匀分布于脉石中，且矿物集合体的形状不定，构成浸染状构造。

脉状构造：矿石中部分方铅矿呈脉状产出，形成脉状构造。

3.2 矿石结构

交代结构：部分方铅矿交代早期的闪锌矿，使得方铅矿常以包裹闪锌矿形式交代边结构或沿闪锌矿裂隙形成网脉状结构；闪锌矿交代早期形成的黄铁矿，使得闪锌矿内部常见自形程度较好的立方体状黄铁矿，形成交代结构。

自形粒状结构：大多数黄铁矿呈自形立方体状或三八面体状、部分方铅矿呈四面体状分布于脉石基底中。

包含结构：矿样中各矿物多见包含结构，常见方铅矿内部包含闪锌矿和黄铁矿；闪锌矿内部包含黄铁矿及乳滴状黄铜矿和细粒方铅矿；各矿物之间的相互包裹形成包含结构。

星点状结构：部分方铅矿为细粒立方体状分布于脉石基底中，呈星点状。

4 主要金属矿物嵌布特征

4.1 有用矿物嵌布特征

4.1.1 闪锌矿

根据晶形及产出特征，矿石中的闪锌矿可分为两种类型，一种为颗粒粒径较大者，其内部常见包裹细粒级黄铁矿、方铅矿和乳滴状黄铜矿(图1a)，部分闪锌矿被方铅矿沿其内部裂隙缝中充填而呈细脉网格状结构(图1b)，或被后期方铅矿包裹呈镶边结构(图1c)，因包裹方式复杂且包裹体粒径细小，可能在选矿磨矿中会使闪锌矿较难与其他矿物分离，该部分闪锌矿粒径约为0.3～0.8 mm，最大可达1.2 mm，约占整个闪锌矿含量的65%～70%；另一种为不规则他形细粒状，粒径约为0.3～0.05 mm，多嵌布于脉石矿物内部，且多与黄铁矿、方铅矿复杂连生(图1d)，此部分细粒级闪锌矿约占整个闪锌矿含量的30%～35%。

4.1.2 方铅矿

方铅矿主要有两种嵌布特征，一种为粒径较大的不规则状集合体，内部可见解理三角孔(图1e)，粒径在0.2～1 mm，此类型的方铅矿常与闪锌矿、黄铁矿复杂连生，且其内部常包含闪锌矿、细粒级银黝铜矿及黄铁矿(图1f)，在磨矿时会有一定的解离难度；另一种为他形细粒级方铅矿(图1g)，部分为自形粒方体状(图1h)，多数为丝状、条状等极不规则状，主要嵌生在脉石矿物中(图1d)，少数包裹于闪锌矿内部(图1a)，分布于脉石中的方铅矿数量较分布于闪锌矿中的多。上述两种不同粒度特征的方铅矿中，数量上以第一种为主，两者矿物含量比大致为7∶3。

总体而言，闪锌矿、方铅矿连生、包裹等关系复杂，伴生矿物种类繁多。从嵌连关系角度，为保证获得较高品位的铅精矿，应采用较细的细磨细度。

4.2 其他矿物嵌布特征

黄铁矿：为矿样中的主要硫化矿，是选矿过程中需主要排除的金属矿物，主要为他形粒状，在矿样中黄铁矿多发生破碎，且被后期的闪锌矿、方铅矿交代、包裹(图1i)，黄铁矿粒径在0.005～0.3 mm。

黄铜矿、铜蓝及斑铜矿等铜矿物在该矿样中含量甚微，仅见少量黄铜矿为极细粒级分布于方铅矿、闪锌矿内部，粒径在0.005～0.02 mm。

含银黝铜矿：多为不规则粒状集合体，大小在0.001～0.01 mm，主要分布于方铅矿内部，含量较少，分布较集中。

硫镉矿：为矿样中主要的含镉矿物，晶形为粒状，自形晶少见，多为不规则状，粒径在0.05～0.2 mm，主要与闪锌矿伴生产出，在矿样中少见，分布较为集中。

褐铁矿：为矿样中主要的氧化铁矿物，由纤铁矿和针铁矿组成，其形态主要呈不规则状、胶状及同心环状等，粒径在0.005～0.05 mm，主要分布于脉石矿物中。

Gn-方铅矿；Sp-闪锌矿；Py-黄铁矿；Ccp-黄铜矿；G-脉石；Td-含银黝铜矿图1 铅锌矿石中主要矿物的嵌布特征(偏反光显微镜)Fig.1 Imbedding characteristics of main minerals in lead-zinc ore(Polarized light microscope)

4.3 主要金属矿物嵌布粒度

矿石中主要矿物的粒度组成及其分布特点对确定磨矿细度和制定合理的选矿工艺流程有着直接的影响。为此，在镜下对矿石中的主要金属矿物嵌布粒度进行了随机直线目测统计，结果见图2。

图2 主要金属矿物的嵌布粒度分布Fig.2 Particle size distributions of major metal mineral

从图2可以看出，矿石中的方铅矿、闪锌矿及黄铁矿都属于中细粒级范畴，且细粒级颗粒较多，当粒级为+0.026 mm时，方铅矿、闪锌矿及黄铁矿的累计分布率分别达到81.0%、83.6%及84.3%，单纯从嵌布粒度来看，欲使90%以上的方铅矿、闪锌矿及黄铁矿均获得较充分的解离，处理区内矿石时，应选择较细的磨矿细磨较为适宜。

5 解离度分析

5.1 原矿主要金属矿物解离度特征

为进一步了解矿样中主要金属矿物方铅矿、闪锌矿的单体解离度，对原矿破碎至2 mm左右粉砂状样品进行粒级筛分，原矿(-0.074 mm占21.45%)分级产品方铅矿、闪锌矿的解离度测定结果见表5。

表5 原矿(2 mm粒级)中方铅矿、闪锌矿的解离度Table 5 Dissociation degree of galena and sphalerite in the ore with grind size of 2 mm

由表5可知，在原矿破碎至2 mm(-0.074 mm占21.45%)的细度条件下，测得方铅矿、闪锌矿的解离度分别为54.8%和57.8%，该结果反映出原矿解离度较差，连生关系较复杂，因此在选矿过程中各矿物完全解离的难度较高。

5.2 磨矿产品中重要矿物的解离度特征

在不同的磨矿细度条件下，对矿石中方铅矿、闪锌矿的单体解离度进行系统测定，结果见表6。

由表6可知，随着磨矿细度的增加，方铅矿、闪锌矿的单体解离度增加。此外，对磨矿产品进行镜下检测时发现，未解离的闪锌矿多与方铅矿、黄铁矿连生，少数与脉石连生，而方铅矿多与脉石连生，次之与闪锌矿、黄铁矿连生。磨矿细度相同条件下，方铅矿解离度较闪锌矿差，在-0.074 mm占72%时，闪锌矿的解离度为83.3%，已解离充分；-0.074 mm占83%时，方铅矿的解离度为83.1%，解离效果较理想。考虑到磨矿效率和浮选工艺等综合因素认为，选择-0.074 mm占83%的磨矿细度比较合理。

6 结论

1)江西某铅-锌-银-铜共生矿属于难选铅锌矿石，可供选矿回收的主要元素是锌、铅，原矿具有回收价值高、碳酸盐矿物含量高、硫含量高、铅锌氧化率较高、铅锌嵌布粒度细等特点，浮选分离难度较大。

2)根据方铅矿、闪锌矿在不同磨矿细度下的解离情况，考虑到磨矿效率和浮选工艺等综合因素情况下，粗选磨矿细度建议采用-0.074 mm占83%。采用“依次浮选铅、锌、硫”的优先浮选工艺流程，有利于有用矿物之间的分离，以及有用矿物与脉石矿物之间的分离，并在该方案下探索适应矿石性质特点选矿药剂制度和各工艺参数，以获得较高质量的精矿。