西藏玉龙Ⅱ号矿体氧化铜矿石工艺矿物学研究

黄迎春

(湖南有色金属研究院，湖南 长沙 410100)

西藏玉龙铜矿是较早发现的特大型斑岩与矽卡岩复合型铜矿床[1]，分为Ⅰ号、Ⅱ号、Ⅴ号3个矿体。其中，Ⅰ号矿体由斑岩型铜矿和角岩型铜矿组成，是矿区的主要矿体；Ⅱ号矿体呈似层状产出，分带明显，可分为原生硫化物带、次生硫化矿带和氧化带，位于Ⅰ号矿体东侧的矽卡岩带中，氧化带是本文的主要研究矿石；Ⅴ号矿体呈半环状围绕Ⅰ号矿体分布，产于Ⅰ号矿体西侧的矽卡岩带中。

Ⅱ号矿体中铜的氧化程度较高，具有赋存状态复杂、褐铁矿含量高、高岭石量大等特点，属于复杂难处理的矿石。本文主要对Ⅱ号氧化铜矿体进行工艺矿物学研究，查明铜的赋存状态、铜矿物的嵌布特征、粒度特征等，为后续选矿试验的工艺选择、流程制定等提供有用信息。

1 矿石的化学成分

对原矿试样进行了X射线荧光光谱半定量分析、化学多元素分析和铜、铁的化学物相分析，结果分别见表1～表4。

表1 矿石X射线荧光光谱半定量分析结果

表2 矿石化学多元素分析结果

表3 铜的化学物相分析结果

表4 矿石中铁的化学物相分析结果

由表1可知，矿石中最主要的组成元素是O、Fe、Si、Al，其次为Cu，其他元素含量都较低。

由表2可知，矿石中主要的有用组分是Cu，其品位为4.45%；Fe的含量较高，占20.18%，可考虑回收；其他有价金属如Ag、Au的含量太低，不具有综合回收的利用价值。 矿石中含量最高的组分主要是SiO2，其次是Al2O3，含量分别为36.68%、19.45%。

由表3可知，矿石中的铜氧化程度较高，铜主要赋存于自由氧化铜和次生硫化铜中，分布率分别为46.50%和34.31%；其次是以结合氧化铜的形式存在，分布率为17.83%；赋存于原生硫化铜中的铜含量较少，分布率仅为1.36%。

由表4可知，矿石中的铁主要赋存于赤褐铁矿中，分布率为94.67%，经镜下鉴定发现铁主要以褐铁矿的形式存在，选矿回收的意义不大；少量铁赋存于硅酸铁、硫化铁中，分布率分别为4.03%和0.95%；赋存于磁铁矿、碳酸铁中的铁很低，分布率分别为0.25%和0.10%。

2 矿物组成及其相对含量

根据MLA(矿物参数自动分析系统)分析结果，综合考虑化学多元素分析结果、铜的化学物相分析结果，并结合显微镜和扫描电镜下的观测结果，得出矿石的矿物种类及各矿物的相对含量，结果见表5。

表5 矿石中主要矿物的相对含量

由表5可知，矿石的组成矿物种类较复杂，仅铜矿物就存在十余种，以孔雀石、辉铜矿为主，其次为赤铜铁矿，少量蓝铜矿、蓝辉铜矿、水胆矾、黄铜矿、铜蓝、硅孔雀石及微量自然铜、赤铜矿、斑铜矿、黝铜矿等；其他金属矿物主要是褐铁矿，多数为含铜褐铁矿，少量黄铁矿等。脉石矿物含量最高的是高岭石，其中部分为含铜高岭石，次为石英，含少量玉髓，少量绢云母、长石、石膏、方解石、绿泥石等。

3 主要矿物的嵌布特征

3.1 孔雀石

表6 孔雀石能谱微区成分分析结果

孔雀石的镶嵌关系复杂，产出形式主要有三种：①与褐铁矿紧密包裹嵌生(图1(a))，孔雀石呈脉状、网脉状、它形粒状或放射状分布于褐铁矿中或是分布于由褐铁矿、赤铜铁矿、脉石矿物形成的基底中；②呈网脉状、不规则状充填于高岭石等脉石矿物中(图1(b))，也见孔雀石中包裹细粒的石英等脉石矿物；③铜矿物之间关系密切，孔雀石与赤铜铁矿、辉铜矿等交代嵌生[3]。

3.2 蓝铜矿

蓝铜矿又称石青，化学表达式为Cu2Cu[CO3]2(OH)2，是矿石中另一种主要的自由氧化铜矿物，含量比孔雀石低，反射光下呈灰色微带棕灰色，具强非均质性，强烈的深蓝色、鲜蓝色内反射。蓝铜矿的嵌布特征主要是呈板状、柱状或它形粒状与孔雀石简单毗连嵌生(图1(c))，少量蓝铜矿呈脉状分布于脉石矿物中。

3.3 赤铜铁矿

赤铜铁矿又称戴氏赤铜矿、铁铜矿，化学表达式为CuFeO2，集合体呈不规则状、脉状或网脉状。采用扫描电镜对其进行了能谱微区分析发现赤铜铁矿中Cu、Fe、O的平均比例分别为41.80%、37.15%、19.66%。赤铜铁矿与褐铁矿的关系最为密切，常见赤铜铁矿呈不规则状、脉状或网脉状与褐铁矿毗连嵌生(图1(d))，接触线不平整、多曲折，两者难以完全解离。赤铜铁矿与孔雀石也关系紧密，常见二者紧密交代嵌生。

3.4 辉铜矿和蓝辉铜矿

辉铜矿(Cu2S)的产出形式主要有：①呈它形粒状分布于脉石矿物中；②包裹交代残余状的黄铁矿(图1(e))，其中黄铁矿粒度主要在0.005～0.050 mm之间；③呈不规则粒状包裹于褐铁矿中。蓝辉铜矿(Cu9S5)的产出形式与辉铜矿相似，主要呈它形粒状分布于脉石矿物中或包裹粒状的黄铁矿。

3.5 水胆矾

水胆矾又名羟胆矾，化学表达式为Cu4[SO4](OH)6，晶体为短柱状、针状(图1(f))，亦可呈板状、块状。肉眼下呈翠绿到浅黑绿色，灰绿色。水胆矾是铜矿床氧化带的次生矿物，主要柱状分布于矿石中，或呈不规则状集合体与孔雀石、赤铜铁矿毗连嵌生。

3.6 褐铁矿

褐铁矿化学表达式为Fe2O3·nH2O，通常是针铁矿、纤铁矿、水针铁矿以及含水的氧化硅和黏土物质的混合物，是矿石中铁的主要赋存矿物，也是组成矿石的主要金属矿物。褐铁矿主要呈胶状、脉状等，与孔雀石、赤铜铁矿紧密嵌生(图1(g))，少量与黄铁矿、黄铜矿等嵌生。经扫描电镜检测发现大多数褐铁矿含有一定程度的铜，对褐铁矿进行了微区成分分析，随机选取了其中部分能谱成分分析数据，结果见表7。

表7 含铜褐铁矿能谱微区成分分析结果

3.7 高岭石

高岭石化学表达式为Al2Si2O5(OH)4，主要呈微粒集合体或纤维状、胶状产出，是矿石中含量最高的透明矿物，有孔雀石、辉铜矿等铜矿物分布于其中，与褐铁矿、石英也关系紧密嵌生。在薄片中能明显看到产于铜矿物附近的高岭石呈现或深或淡的绿色(图1(h))，经扫描电镜检测发现这种高岭石含有少量Cu，对高岭石进行了微区成分分析，随机选取部分高岭石的能谱成分分析数据，结果见表8。

图1 主要矿物的嵌布特征

表8 高岭石能谱微区成分分析结果

4 铜的赋存状态

铜是矿样中最主要的有价元素，为进一步查明其在矿石中各矿物的分布特点，了解矿样中各种铜矿物所占的百分比，根据矿石中矿物的相对含量以及矿物的含铜量进行了平衡计算[4-5]，结果见表9。

表9 矿石中铜的分布结果

由表9可知，矿石中的铜主要赋存于次生硫化铜-辉铜矿和自由氧化铜-孔雀石中，分布率分别为28.86%、28.64%，这部分铜选矿可通过浮选回收；其次以类质同像或机械混入或吸附的方式赋存于褐铁矿中，分布率为15.91%，这部分铜将随褐铁矿损失于尾矿中；赋存于赤铜铁矿的铜分布率为8.18%，这部分铜较少进入浮选铜精矿；少量铜以黄铜矿、蓝辉铜矿、铜蓝、蓝铜矿、水胆矾的形式存在。

5 铜矿物的嵌布粒度

矿石中铜矿物的嵌布粒度大小决定了选矿工艺的磨矿细度，因此在显微镜下对多个矿样中的孔雀石、辉铜矿、赤铜铁矿的粒度进行了统计和计算[6]，结果见表10。

由表10可知，孔雀石、辉铜矿、赤铜铁矿的嵌布粒度从粗到细分别是孔雀石、赤铜铁矿、辉铜矿，三者的粒度分布不均匀。孔雀石的主要粒度范围为0.052～0.420 mm，累计分布率为67.97%；辉铜矿的主要粒度范围为0.019～0.150 mm，累计分布率为89.54%；赤铜铁矿的主要粒度范围为0.037～0.300 mm，累计分布率为85.48%。由此可知，孔雀石的粒度对选矿有利，但是部分辉铜矿的粒度在0.010 mm以下，会影响矿石中铜矿物的解离。

表10 主要铜矿物的嵌布粒度

为进一步了解矿石中孔雀石、蓝铜矿、辉铜矿、赤铜铁矿等铜矿物的粒度特征，对不同磨矿细度下铜矿物的解离度进行测定，结果见表11。

表11 不同磨矿细度下铜矿物的解离度

由表11可知，磨矿细度为-0.074 mm占82.8%时铜矿物解离度最高，但考虑到磨矿成本及高岭石含量高矿石易泥化等因素，磨矿细度为-0.074 mm占74.5%时为选矿合理的磨矿细度。

6 影响选矿的矿物学因素

1) 矿石中铜的赋存状态复杂，氧化程度高。自由氧化铜和结合氧化铜的分布率分别为46.50%和17.83%。

自由氧化铜矿物包括孔雀石、蓝铜矿、赤铜铁矿及铜矾类矿物等，其中赤铜铁矿是一种难选冶的铜矿物，在铜精矿中较少富集，多数进入了尾矿。而水胆矾也较少进入浮选铜精矿，多损失于尾矿中。

氧化铜主要是硅孔雀石、含铜褐铁矿、含铜高岭石。褐铁矿是矿石中的主要金属矿物，多数褐铁矿含有一定程度的铜，这部分铜将随褐铁矿损失于尾矿中。高岭石的微区能谱分析结果显示有少量高岭石成分中含有一定量的铜，这部分铜也将随脉石矿物损失在尾矿中。

2) 辉铜矿、蓝辉铜矿与黄铁矿关系密切，嵌布形式多为包裹连生，选矿磨矿过程中两者将难以完全解离；且部分辉铜矿、铜蓝的嵌布粒度细小，在5～15 μm之间，这些都将影响硫化铜矿物的解离度。

3) 矿石中孔雀石的嵌布粒度整体而言较粗，但可见部分孔雀石包裹5～20 μm的褐铁矿及脉石矿物，在选矿磨矿过程中可能使孔雀石解离不完全而影响铜精矿的品位。

4) 高岭石含量高，为46.5%，是矿石中含量最高的脉石矿物，其存在易使矿石泥化，磨矿后形成的矿泥容易附着在粗粒矿物表面，且矿泥具有较强的药剂吸附能力，使浮选过程中浮选捕收剂的吸附选择性差，将消耗大量的选矿药剂，严重干扰氧化铜矿的浮选[7]。

根据对矿石的工艺矿物学研究，建议选矿采用浮-磁联选，先利用浮选回收硫化铜矿物-辉铜矿、蓝辉铜矿、铜蓝及自由氧化铜矿物-孔雀石、蓝铜矿等，再利用磁选回收了常规浮选难以回收的赤铜铁矿、含铜褐铁矿等。

7 结 论

1) 西藏玉龙氧化铜矿样取自玉龙铜矿Ⅱ号矿体，属于复杂难处理的高泥质-高铁质氧化铜矿。矿石中的铜品位为4.43%，氧化率较高，氧化铜含量占总铜的64.33%。 矿石中含量最高的组分是SiO2、Al2O3和Fe。

2) 矿石的组成矿物种类较复杂，金属矿物含量最高的是褐铁矿，其次为孔雀石、辉铜矿、赤铜铁矿，少量黄铁矿、黄铜矿、蓝辉铜矿、蓝铜矿、水胆矾、硅孔雀石等。 脉石矿物含量最高的是高岭石，次为石英(含少量玉髓)，少量绢云母、长石、石膏、方解石等。

3) 矿石中金属矿物间的镶嵌关系较复杂，孔雀石与褐铁矿的关系最为密切，次为脉石矿物及赤铜铁矿，也见孔雀石与蓝铜矿、水胆矾等嵌生。辉铜矿、蓝辉铜矿主要是呈它形粒状分布于脉石矿物中，其次包裹交代黄铁矿。赤铜铁矿的主要与褐铁矿、孔雀石紧密嵌生。从整个氧化带铜矿物间的交代关系可以确定，铜矿物的演化顺序为：黄铜矿-辉铜矿-蓝辉铜矿、铜蓝-赤铜矿-赤铜铁矿-孔雀石、蓝铜矿。

4) 矿石中铜的赋存状态复杂，铜主要赋存于辉铜矿和孔雀石中；其次赋存于褐铁矿、赤铜铁矿中；少量铜以黄铜矿、蓝辉铜矿、铜蓝、蓝铜矿、水胆矾等铜矿物的形式存在。