某高硫铜锌矿石工艺矿物学及选矿试验研究

万 超

（铜陵有色金属集团股份有限公司，安徽 铜陵 244000）

随着世界经济的飞速发展，有色金属的需求量正呈现快速增长的趋势。虽然我国有丰富的多金属矿产资源，但大多具有目的矿物含量低、嵌布粒度细、各矿物之间连生包裹复杂等特点，严重影响资源综合利用效果[1，2]。

某矿山处理的矿石为高硫铜锌矿石，设计流程为铜锌硫全混产再铜锌硫依次分离的工艺流程，试生产期间发现锌在全混浮时难以上浮，而上浮的锌在铜锌分离时难以被抑制，致使铜精矿含锌超标且造成锌资源的流失[3-5]。为此，针对这一类型矿石开展了工艺矿物学研究以及选矿试验研究，为铜锌资源的高效回收提供依据。

1 矿石工艺矿物学研究

1.1 矿石化学多元素分析及主要元素物相分析

矿石样品化学多元素分析结果见表1。铜锌元素化学物相分析结果见表2及表3。

表1 矿石化学多元素分析结果/%

表2 铜元素化学物相分析结果

表3 锌元素化学物相分析结果

该类型矿石主要可回收的元素为铜、锌、硫，伴生的金、银可综合回收。

铜元素化学物相分析结果显示，铜主要以原生硫化铜的形式存在，其占有率为94.64%；锌元素化学物相分析结果显示，锌主要以硫化锌的形式存在，其占有率为99.16%。

1.2 矿石的矿物组成及相对含量

1.2.1 矿石的X-射线衍射分析

对原矿综合样进行X-射线衍射分析（图1），由分析结果可知矿石中主要为钙铁榴石、透辉石、磁黄铁矿、黄铁矿、石英、方解石、磁铁矿及赤铁矿等。

图1 矿石X-射线衍射图

1.2.2 矿石的矿物组成及相对含量

矿石中的锌矿物为闪锌矿；铜矿物主要为黄铜矿，偶见铜蓝、辉铜矿、黝铜矿、斑铜矿、墨铜矿等；铁矿物主要为磁铁矿和镜铁矿，另有少量的褐铁矿，偶见菱铁矿等；硫矿物主要为磁黄铁矿和黄铁矿，偶见白铁矿等；其它金属矿物含量较少，为毒砂、方铅矿、辉钼矿等。矿石中的脉石矿物主要为钙铁榴石、透辉石，另有少量的石英、方解石、斜硅镁石、蛇纹石、绿泥石、长石、阳起石、绿帘石、钙铝榴石、滑石、白云石、黑柱石、磷灰石、云母等。矿石的矿物组成及含量见表4。

表4 矿石的矿物组成及含量/%

1.3 铜锌矿物的嵌布特征

1.3.1 黄铜矿

黄铜矿是矿石中最主要的铜矿物，主要以不规则粒状分布在脉石矿物中。黄铜矿与闪锌矿、黄铁矿、磁黄铁矿的共生关系密切，常呈不规则粒状、脉状分布在闪锌矿、黄铁矿、磁黄铁矿中，有时嵌布在这些矿物的裂隙和粒间；部分黄铜矿呈细粒状与这些矿物复杂共生，在磨矿过程中，不易与其它矿物解离，在黄铜矿中有时可见以固溶体分离结构的形式产出的闪锌矿；另有少量的黄铜矿与磁铁矿、镜铁矿共生在一起，部分黄铜矿呈不规则细粒状嵌布在磁铁矿及镜铁矿中；偶见黄铜矿与斑铜矿、铜蓝、辉铜矿紧密共生。

1.3.2 闪锌矿

对矿石综合样中的闪锌矿进行扫描电镜能谱分析，结果显示Zn、Fe的平均含量分别为56.71%、9.93%。可见，矿石中的闪锌矿主要为铁闪锌矿（Fe＞8%），有少量的闪锌矿中Fe含量低于8%，另有部分闪锌矿中含有微量的Mn和Cd。

矿石中的闪锌矿主要以不规则粒状的形式产出，与黄铜矿的共生关系最为密切，在闪锌矿内部常有以固溶体分离结构嵌布的粒度粗细不等的黄铜矿；另有部分闪锌矿与磁黄铁矿、黄铁矿的共生关系紧密，在闪锌矿粒间有黄铁矿、磁黄铁矿嵌布；有时可见闪锌矿呈不规则状与镜铁矿、磁铁矿等共生，偶见闪锌矿与方铅矿共生。

1.3.3 磁黄铁矿

对矿石（磨至-0.074mm占100%）中的磁黄铁矿颗粒随机进行了扫描电镜能谱分析，结果显示磁黄铁矿的化学组成相对稳定。样品中的磁黄铁矿主要为单斜磁黄铁矿（Fe1-xS，x＞0.10），属于铁磁性矿物。

为了进一步了解矿石中磁黄铁矿的磁性特征，对矿石的综合样进行了湿法磁选分离试验。将原矿综合样磨至-0.074mm占100%，称重30g作为磁选分离样品，分批次反复多次用永磁铁（磁场强度为1000奥斯特）进行湿式磁选分离，并对磁性部分及非磁性部分在偏光显微镜下进行了系统的观察。通过观察可知，磁性部分中的矿物主要为磁铁矿、磁黄铁矿，另有少量的脉石矿物、镜铁矿、黄铁矿等；非磁性部分中未见到磁黄铁矿。通过磁性分离实验可知，磁黄铁矿都进入磁性部分中，样品中磁黄铁矿为顺磁性矿物。

磁黄铁矿是矿石中含量最多的硫化物，多呈不规则粒状嵌布在脉石矿物中。磁黄铁矿与黄铁矿的共生关系密切，常见黄铁矿沿磁黄铁矿的边缘和裂隙交代磁黄铁矿，形成交代残余结构，磁黄铁矿中常包裹有粒度不等的黄铁矿，有时可见磁黄铁矿与黄铁矿呈微细粒混杂在一起；另外，也能见磁黄铁矿与黄铜矿共生在一起，共生关系复杂，有时可见磁黄铁矿与黄铁矿、黄铜矿混在共生在一起；有部分磁黄铁矿与磁铁矿、镜铁矿共生在一起；另有少量磁黄铁矿与闪锌矿共生。

1.3.4 黄铁矿

矿石中的黄铁矿主要呈不规则状嵌布于脉石矿物中，部分呈自形、半自形结构产出，另有少量呈脉状产出，在粗粒的黄铁矿中裂纹发育。黄铁矿与磁黄铁矿、磁铁矿的共生关系密切；常见磁黄铁矿与黄铁矿复杂共生在一起，沿磁黄铁矿的边缘和裂隙可见黄铁矿分布，部分黄铁矿与磁铁矿的共生关系复杂；有时在粗粒黄铁矿颗粒中及边缘可见磁铁矿、镜铁矿、褐铁矿分布；有时在黄铁矿裂隙及晶间可见粗细不等的黄铜矿分布；偶能见到黄铁矿与褐铁矿、白铁矿共生。

1.4 铜锌矿物的嵌布粒度

矿石中重要金属矿物的嵌布粒度是确定矿石磨矿工艺和磨矿细度的重要依据，为了查明矿石中黄铜矿、闪锌矿的粒度组成，以便合理的确定磨矿工艺和磨矿细度，对上述两种矿物在显微镜下用线段法进行了系统的测定。测定结果见表5。

表5 矿石中黄铜矿和闪锌矿粒度组成

黄铜矿和闪锌矿的粒度较细，在0.074mm以上部分分别占59.03%和57.22%；在0.074-0.020mm部分分别占有29.87%和32.89%。

1.5 磨矿产品中矿物解离度特征

在显微镜下分别对-0.074mm占60%、65%、70%、75%及80%五个磨矿细度产品中的黄铜矿、闪锌矿的解离度进行了系统的测定，测定结果见表6和表7。

表6 不同磨矿细度下黄铜矿解离特征

表7 不同磨矿细度下闪锌矿解离特征

磨矿细度为-0.074mm占70%时，黄铜矿、闪锌矿的解离度较磨矿细度为-0.074mm占60%时都有了一定程度的提升，不过解离效果不是太好。

当磨矿细度的提高到-0.074mm占80%时，黄铜矿和闪锌矿的解离度分别达到71.68%和71.81%，连生体主要为与脉石连生，黄铜矿和闪锌矿的相互连生也比较多，另有部分与硫化物连生。

2 选矿试验研究

根据该矿石工艺矿物学研究结果以及该类型矿石高硫且含锌的特点，选矿试验主要针对优先选铜以及选铜尾矿优先选锌部分开展研究，主要试验内容包括优先选铜时的磨矿细度、粗选pH值、锌矿物抑制剂的种类及用量、捕收剂种类及用量、铜精选时的再磨细度以及优先选锌的pH值、活化剂用量、捕收剂用量以及精选再磨细度等条件试验。

根据条件试验取得的最佳工艺参数进行了闭路试验，闭路试验一段磨矿细度为-0.074mm占70%，优先选铜采用一粗二精二扫的工艺流程，铜粗精矿再磨细度为-0.044mm占85%，优先选锌采用一粗三精二扫的工艺流程，锌粗精矿再磨细度为-0.074mm占84.2%，闭路试验工详细艺流程及药剂制度如图2，试验结果见表8。

图2 闭路试验工艺流程及药剂制度

表8 闭路试验结果

闭路试验采用优先浮选工艺流程，优先选铜采用一次粗选二次扫选二次精选，选锌采用一次粗选二次扫选三次精选。闭路试验指标为铜精矿铜含量19.83%、铜回收率88.50%；锌精矿含锌44.01%、锌回收率67.12%。

3 结论

（1）原矿石含铜0.65%、含锌0.461%，94.64%的铜为原生硫化铜，99.16%的锌为硫化锌；铜矿物主要为黄铜矿，锌矿物主要为铁闪锌矿；黄铜矿和闪锌矿的粒度较细，在0.074mm以上部分分别占59.03%和57.22%。

（2）试验针对优先选铜以及铜尾优先选锌的工艺条件进行了详细的研究，总体来看，该矿石中的黄铜矿和闪锌矿的品位较低，粒度偏细，需要细磨才能获得较好的回收率和精矿品位，因此在铜、锌精选作业均需要进行再磨。

（3）根据条件试验的最优结果进行闭路试验，闭路试验一段磨矿细度为-0.074mm占70%，优先选铜采用一粗二精二扫的工艺流程，铜粗精矿再磨细度为-0.044mm占85%，优先选锌采用一粗三精二扫的工艺流程，锌粗精矿再磨细度为-0.074mm占84.2%，闭路试验最终获得的铜精矿铜含量19.83%、铜回收率88.50%；锌精矿含锌44.01%、锌回收率67.12%。

（4）由于原矿含有较多磁黄铁矿，在活化选锌作业大量上浮，选锌作业pH值达到12.4，但此部分磁黄铁矿仍难于被抑制，从而导致锌精矿品位难于提升。