青海某多金属硫化矿工艺矿物学研究

彭贵熊 皇甫明柱 巩明辉 张发军 张慧婷 冯媛媛

（1.西北矿冶研究院；2.安徽工业大学冶金工程学院；3.西部矿业股份有限公司锡铁山分公司；4.西部矿业集团科技发展有限公司）

我国矿产资源存在贫矿和共伴生矿多、富矿少、嵌布粒度细、大型矿床少、分布不集中等特点，而且矿石中与其他金属的伴生矿占多数，矿石的嵌布关系复杂，分离回收较为困难，难利用矿产较多以及矿石的组分越来越复杂，品位越来越低，金属矿物相互间嵌布关系复杂多变等问题［1-3］，从而导致资源综合利用率低。青海某多金属共生硫化矿资源丰富，且综合回收的矿物种类繁多，为有效、合理地开发和利用该矿产资源，提高矿石资源的综合利用率，从工艺矿物学角度对该矿石进行了详细的工艺矿物学研究［4-5］。

1 矿石化学成分分析

1.1 矿石化学多元素分析

矿石化学多元素分析结果见表1。

注：Au、Ag含量单位为g/t。

由表1可知，矿石中可回收的主要元素为铅和锌，品位分别为2.38%，4.22%；硫含量12.53%，铁含量15.15%，属高硫高铁铅锌矿石；贵金属金、银含量分别为0.20，31.52 g/t，具有回收价值，可伴生回收。

1.2 矿样铅、锌物相分析

原矿铅、锌物相分析结果见表2、表3。

?

?

由表2、表3可知，矿石中的铅品位1.90%，硫化物中的铅分布率为95.78%，氧化率仅3.16%；锌氧化率为5.34%，92.37%的锌为硫化物；铅、锌氧化率比较低，有利于铅、锌矿物的回收。

2 矿石的矿物组成及相对含量

通过MLA测定原矿的矿物组成，原矿中的锌矿物主要是铁闪锌矿，还有微量的闪锌矿；铅矿物有方铅矿、白铅矿、铅矾；铁矿物有黄铁矿、磁黄铁矿、磁铁矿、黑锰铁矿以及少量赤铁矿、毒砂和褐铁矿；还有金属矿物黄铜矿和氧化铋；脉石矿物主要有石英、云母、长石、方解石、绿泥石、白云石、高岭石、整柱石、铁铝榴石等矿物。原矿矿物组成及含量见表4。

?

3 矿石中主要矿物的嵌布特征

3.1 铁闪锌矿

铁闪锌矿矿物含量7.43%，随机选取9个点的能谱定量结果见表5。

铁闪锌矿多呈粒状分布，粒度分布较为均匀，平均粒径为0.062 mm，其中铁闪锌矿在-0.074 mm粒级含量占67.68%，-0.038 mm粒级含量占39.95%，在0.053～0.147 mm、0.020～0.038 mm粒级含量相对较高，分别为41.12%，28.57%；铁闪锌矿单体解离度为72.65%，且高于90%的富连生体占19.30%；铁闪锌矿未解离颗粒中2.88%与方铅矿连生，方铅矿常呈脉状、细脉状、星点状、浸染状、不规则块状与铁闪锌矿紧密共生；2.48%与黄铁矿、菱铁矿等铁矿物连生，黄铁矿常被铁闪锌矿边缘或包裹连生，连生边界多呈港湾状；1.02%与白云石、方解石等碳酸盐矿物边缘连生；20.76%与石膏、绿泥石、云母、褐帘石等脉石矿物连生，铁闪锌矿多呈不规则状与脉石矿物边缘或包裹连生，或呈浸染状与脉石矿物紧密共生。

3.2 方铅矿

方铅矿矿物含量3.03%，任意选取10个点的能谱定量结果见表6。

?

?

方铅矿呈不规则块状嵌布，粒度分布不均，平均粒径0.033 mm，-0.074 mm粒级含量占96.95%，-0.038 mm粒级含量占62.82%，在0.020～0.038 mm粒级含量相对较高，为39.02%，说明方铅矿存在一定的过磨现象。方铅矿单体解离度为77.95%，未解离颗粒中有3.20%与铁闪锌矿连生，方铅矿常呈脉状、浸染状胶结铁闪锌矿；7.45%与黄铁矿等铁矿物连生，方铅矿与黄铁矿以边缘连生为主，连生边界相对平整，也见方铅矿内部包裹黄铁矿颗粒；0.58%与白云石、方解石边缘或包裹连生；10.65%与石英、云母、绿泥石等其他脉石矿物连生，方铅矿主要呈不规则块状、星点状、浸染状与脉石矿物紧密共生。

3.3 黄铁矿

黄铁矿矿物含量12.24%，随机选取10个点的能谱定量结果见表7。

?

黄铁矿多呈不规则团块状集合体分布，平均粒径0.048 mm，在-0.074 mm粒级占82.37%，-0.038 mm粒级占47.23%，其中0.020～0.038 mm粒级含量相对较高，分布率达30.58%；黄铁矿的单体解离度为17.15%，未解离颗粒中0.68%与铁闪锌矿边缘连生；5.71%与方铅矿边缘连生；27.79%与磁黄铁矿、磁铁矿等铁矿物边缘连生；2.98%与白云石、方解石连生；38.71%与石膏、石英、云母、绿泥石等脉石矿物连生，黄铁矿多呈不规则块状与脉石矿物边缘或包裹连生。

3.4 磁黄铁矿

磁黄铁矿矿物含量4.46%，随机选取10个点的能谱定量结果见表8。

?

磁黄铁矿平均粒径为0.047 mm，主要分布在-0.208 mm粒级，其中在-0.074mm粒级占82.91%，-0.038mm粒级占54.13%，在0.020～0.038 mm粒级含量相对较高，分布率达31.18%；磁黄铁矿的单体解离度为56.25%，未解离颗粒中0.38%与铁闪锌矿边缘连生；3.97%与方铅矿边缘连生；12.66%与黄铁矿、磁铁矿等铁矿物边缘连生；4.61%与黄铜矿连生；1.73%与白云石、方解石连生；20.39%与石膏、石英、长石、云母、绿泥石等脉石边缘或包裹连生。

3.5 银矿物

该矿石中伴生银矿物主要以硫化态为主，约占矿石总银量的85%，次为锑银矿、碲银矿，自然银约占10%，角银矿中的银、金银矿中的银及类质同象的银含量较少占5%。矿石中的独立银矿物主要有辉银矿（螺状硫银矿）、深红银矿、碲银矿、脆银矿、自然银、角银矿、黝锑银矿、金银矿、硫银铋矿、硫银锡矿，其中90%的银矿物分布在0.002～0.015 mm，10%的银矿物分布在0.015～0.030 mm，偶见粒度大于0.03 mm的粗粒银矿物，它们多呈不规则粒状、椭圆粒状、细脉状或显微包体分布于金属矿物以及非金属矿物的晶隙、裂隙或边缘。其中，辉银矿（螺状硫银矿）主要嵌布于铁闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、黄铜矿、方解石中；深红银矿、锑银矿、碲银矿、硫银锡矿主要嵌布于方铅矿、黄铁矿、磁铁矿中；自然银主要嵌布于非金属及方铅矿、铁闪锌矿中；类质同象的银主要分布于方铅矿、黄铁矿的结晶架中，也可见少量的银矿物单晶。

银矿物在金属矿物及非金属矿物中的主要嵌布形式有以下几种：①包体银矿物呈乳滴状固溶体嵌布于方铅矿、铁闪锌矿等矿物中；②粒间银矿物嵌镶于方铅矿、铁闪锌矿、黄铁矿、方解石、磁铁矿等矿物的晶粒间，或沿边缘溶蚀交代这些矿物；③裂隙银银矿物充填于方铅矿、铁闪锌矿等矿物及脉石的显微裂隙。

3.6 其他矿物

矿石中除以上金属矿物外，还含有少量的黄铜矿金属颗粒，黄铜矿多与脉石矿物连生，也见其单体颗粒；矿石中脉石矿物主要由石英、云母、长石、绿泥石、方解石、白云石、铁铝榴石、磷灰石、石膏等组成。这些矿物大多相互紧密连生构成各种金属硫化物的嵌布基底。

4 原矿中主要矿物嵌布粒度分析

原矿中铅、锌、铁矿物的粒度使用BPMA工艺矿物学参数自动分析仪测量，矿物粒度用夹长椭圆短径表示，各粒级的矿物含量用质量（面积×比重）统计，见表9～表12。

?

?

?

?

?

5 原矿中主要矿物的单体解离度分析

为进一步查明原矿中主金属矿物的单体解离情况，对矿石中铅、锌、铁矿物的单体解离度进行了分析。经筛分、固化、磨片、喷碳等步骤制成电镜、能谱分析样品，在电镜、能谱下测定铅、锌、铁矿物的单体解离度，结果见表13～表20。

?

?

?

?

?

6 结语

（1）青海某多金属硫化矿原矿中金属矿物主要有铁闪锌矿、方铅矿、磁铁矿、黄铁矿、磁黄铁矿、菱铁矿、黄铜矿、钛铁矿；脉石矿物主要有石英、云母、长石、绿泥石、方解石、白云石、铁铝榴石、磷灰石、石膏等组成，另有少量或微量的绿帘石、铁橄榄石、金红石、高岭石、褐帘石、榍石等矿物。

（2）铁闪锌矿矿物含量7.43%，平均含锌53.65%，含硫33.95%，含铁12.19%，含铝0.14%，含锰0.07%。铁闪锌矿多呈粒状分布，在-0.074mm粒级含量占67.68%，-0.038 mm粒级含量占39.95%，在0.053～0.147 mm、0.020～0.038 mm粒级含量相对较高，分别为41.12%，28.57%；铁闪锌矿单体解离度为72.65%，且高于90%的富连生体占19.30%，铁闪锌矿未解离颗粒中主要呈不规则状与脉石矿物、方铅矿、黄铁矿、磁黄铁矿等矿物边缘或包裹连生；因此后续应加强对富连生体铁闪锌矿的回收。

?

?

（3）方铅矿矿物含量3.03%，平均含铅85.31%，含硫13.26%，含铝1.43%。方铅矿多呈不规则块状分布，粒度分布不均，嵌布粒度较铁闪锌矿嵌布粒度较细；在-0.074mm粒级含量占96.95%，-0.038 mm粒级含量占62.82%，存在一定的过磨现象。方铅矿单体解离度为77.95%，连生颗粒中方铅矿主要呈脉状、星点状、浸染状与硅酸盐矿物、硫化铁矿物、铁闪锌矿紧密共生；由于部分微粒的方铅矿颗粒呈星点状、浸染状嵌布，将导致这部分方铅矿很难通过磨矿与铁闪锌矿实现有效分离，直接影响锌精矿的质量。

（4）黄铁矿矿物含量12.24%，平均含铁49.06%，含硫50.92%；黄铁矿多呈不规则团块状集合体分布，在-0.074mm粒级占82.37%，-0.038mm粒级占47.23%，其中在0.020～0.038 mm粒级含量相对较高，分布率达30.58%。黄铁矿的单体解离度为17.15%，且>90%的富连生体占58.45%，连生颗粒中黄铁矿主要呈不规则块状与脉石矿物、磁黄铁矿、方铅矿、铁闪锌矿等矿物边缘或包裹连生，这部分黄铁矿-方铅矿、黄铁矿-闪锌矿等集合体将不可避免地进入精矿中，影响精矿品位。

（5）磁黄铁矿矿物含量4.46%，平均含铁49.06%，含硫50.92%，含铝0.08%；磁黄铁矿平均粒径0.047 mm，主要分布在-0.208 mm，其中在-0.074 mm粒级占82.91%，-0.038 mm粒级占54.13%，其中在0.020～0.038 mm粒级含量相对较高，分布率达31.18%；磁黄铁矿的单体解离度为56.25%，连生颗粒中磁黄铁矿主要与脉石矿物、黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、铁闪锌矿等矿物边缘或包裹连生；与黄铁矿类似，这部分磁黄铁矿-方铅矿、磁黄铁矿-闪锌矿等集合体将不可避免地进入精矿中，影响精矿品位。

（6）根据嵌布粒度统计和解离参数测定结果，方铅矿单体解离度为77.95%，但其金属主要分布在-0.038 mm粒级，因此再提高磨矿细度会加大过磨风险；铁闪锌矿单体解离度为72.65%，且高于90%的粗粒富连生体占19.30%，因此适宜地提高磨矿细度对铁闪锌矿的解离有利；因此后续应加强对粗粒富连生体锌矿物的回收，以及通过调整磨矿方式或调整钢球充填率和配比来优化磨矿产品。