陳金鳳,王基平
(大冶有色金屬有限責(zé)任公司銅山口銅礦, 湖北 黃石市 435122)
銅山口銅鉬礦開采方法為露天開采,主要開發(fā)的礦產(chǎn)品為礦山銅,所以從1956年的地質(zhì)勘探時期及礦山建礦開采以來,對礦床中銅礦的開采利用研究比較全面深入,但對礦床中伴生鉬及單鉬礦床的地質(zhì)特征沒有進(jìn)行過全面、系統(tǒng)的總結(jié)及分析。由于技術(shù)及經(jīng)濟(jì)方面缺乏的原因,再加上鉬品位低、粒度細(xì)、含泥多,選礦難度大,回收率低,礦床中伴生有益礦產(chǎn)鉬及單鉬礦體在2009年以前從未回收利用。鉬作為不可再生的稀有金屬礦種,已成為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中重要的工業(yè)原材料和不可替代的戰(zhàn)略物資,隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速持續(xù)發(fā)展及礦山的逐年開采,礦產(chǎn)資源在不同程度上面臨著資源危機(jī),開發(fā)鉬礦產(chǎn)成為當(dāng)前發(fā)展的趨勢。本文從總結(jié)銅山口礦床中鉬礦地質(zhì)特征著手,進(jìn)一步推動礦區(qū)鉬礦資源的勘查和綜合回收利用。
銅山口銅礦區(qū)在大地構(gòu)造上屬下?lián)P子褶皺帶西端,北鄰淮陽地盾,南靠江南地軸,處于二剛性地塊之間,作近東西延長之狹長凹陷地帶——鄂東斷褶束內(nèi)。區(qū)域構(gòu)造位于淮陽山字型前弧西翼的大冶復(fù)式向斜南翼,處在新華夏復(fù)合改造山字型的鄂城—大磨山主體隆起帶的東側(cè)。區(qū)內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜,既有褶皺變動,又有斷裂變動及巖漿活動。礦床處在靈鄉(xiāng)侵入體東南外側(cè),殷祖復(fù)式背斜北翼的銅山口巖株體外環(huán)及附近巖層中。
銅山口礦區(qū)露天采場目前具有一定規(guī)模且品位較富的鉬礦體,主要分布在采場6~7線東段及采場南部擴(kuò)境范圍內(nèi)。采場北部6~7線地段賦存的鉬礦體為已探明的工業(yè)礦體,礦體賦存淺,分布范圍集中,礦石平均品位為0.06%,礦石類型為硅化花崗閃長斑巖,主要金屬礦物有輝鉬礦、黃鐵礦和黃銅礦等,脈石礦物為石英、斜長石、鉀長石和方解石以及少量高嶺石、絹云母。礦石中有用組分輝鉬礦呈鱗片狀結(jié)構(gòu),分布于石英脈或石英鉀長石脈兩側(cè),呈浸染狀和網(wǎng)脈狀構(gòu)造。輝鉬礦粒度很細(xì),與黃鐵礦和黃銅礦共生。采場南部地段鉬礦體與Ⅰ號礦體緊密伴生,賦存在主接觸帶內(nèi)外+106~-140 m間,由兩個小礦體組成。一個賦存在巖枝的上接觸帶,另一個賦存在下接觸帶。礦體形態(tài)在剖面上呈透鏡狀,走向上對應(yīng)性較差。因巖枝接觸帶彎曲多變,所以礦體產(chǎn)狀變化較大。南部鉬礦體類型為石榴石矽卡巖,脈石礦物為石英、透輝石、硅灰石和方解石以及少量石英,金屬礦物有輝鉬礦、白鎢礦、黃鐵礦、黃銅礦等,呈交代結(jié)構(gòu)和細(xì)脈浸染狀結(jié)構(gòu)。輝鉬礦交代黃銅礦后呈脈狀、浸染狀分布。
鉬的礦化很不均勻。含礦火成巖和含礦矽卡巖中鉬的含量一般較高,含礦矽卡巖化白云巖和大理巖較低。由于銅的礦化主要受構(gòu)造裂隙控制,因此在同一礦石類型中鉬的含量變化較大。在20、21、22、23線南段附近銅礦體內(nèi)的鉬較為富集(見表1),可能與附近的單獨(dú)鉬礦體的存在有較為密切的關(guān)系。
有益組分:本礦床已探明的有益伴生組分別有:Mo、S、Ag、Se、Co、Te、Bi、In、Ga、Ge等貴重稀有金屬組分。具有工業(yè)價值的只有Ag、S、Mo 3種元素。
鉬:主要含鉬礦物為輝鉬礦,氧化礦石中也有少量鉬華。輝鉬礦為細(xì)小鱗片狀和小粒狀分布在脈石中,部分在黃銅礦中,輝鉬礦與黃銅礦、脈石接觸線規(guī)則、平正。礦物粒度很細(xì)小,一般粒徑為0.03~0.06 mm,最大達(dá)0.15 mm,最小為0.005 mm。
銀:主要賦存于方鉛礦內(nèi),次為黃鐵礦及黃銅礦中。
有害組分:本礦區(qū)礦石中的有害組分主要有Pb、Zn、As和MgO。其中MgO在大部分礦石中含量較高,對冶煉影響最大,其余3種組分含量較低,對冶煉影響不大。
表1 伴生鉬平均品位及富集地段
銅山口礦從1959年至1991年,選礦一直按銅鉬混合復(fù)選流程,銅鉬與其他礦產(chǎn)分離,形成銅鉬混合精礦,由于單鉬礦及伴生鉬礦嵌布粒度很細(xì)(粒徑0.015~0.03 mm),且含大量不易浮選分離脈石成分,加之鉬礦礦化不均勻,針對這一情況,先后由5家科研機(jī)構(gòu)對銅礦石中伴生鉬礦進(jìn)行了選礦試驗(yàn)研究工作,礦石伴生鉬的綜合回收利用率僅為9.47%,在此期間的技術(shù)及市場價格下認(rèn)為“銅山口銅礦伴生鉬在當(dāng)前的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下,暫不具有綜合回收價值”。
隨著我國礦業(yè)技術(shù)的發(fā)展以及對礦石資源綜合利用工作的重視,銅山口礦近期一直在尋找選鉬回收率低的根本原因。由于銅山口礦銅鉬伴生礦嵌布粒度極細(xì)及原礦品位波動較大的礦石性質(zhì),有針對性的對原礦磨礦以及銅鉬混合粗精礦再磨工藝流程進(jìn)行優(yōu)化,使磨礦達(dá)到充分單體解離,以保證浮選最佳粒度要求,同時從浮選工藝流程以及浮選藥劑制度方面入手,對銅鉬礦混合浮選以及銅鉬分離技術(shù)進(jìn)行了研究探索。
由于銅山口礦原銅鉬分離工藝流程存在較大缺陷,體現(xiàn)在銅鉬分離工藝流程相對較短;浮選時間較短;銅鉬混合精礦分離浮選濃度較低以及硫化鈉藥量添加不準(zhǔn)確,因此,對銅鉬分離浮選工藝在原工藝流程的基礎(chǔ)上進(jìn)一步合理優(yōu)化。首先,通過試驗(yàn)室條件試驗(yàn)的研究,確定最佳藥劑條件,并通過實(shí)驗(yàn),原礦磨礦細(xì)度(-200目)65%左右,銅鉬粗精礦再磨(-200目)95%以上;其次,通過提高現(xiàn)場銅鉬分離浮選進(jìn)漿濃度(由15%濃縮到35%),以及改變硫化鈉藥劑的添加方式(由固體添加改為配成溶液添加)。
通過后續(xù)選礦工藝流程試驗(yàn)、不同批次礦樣驗(yàn)證試驗(yàn)及流程對比試驗(yàn)研究,結(jié)果表明,銅山口銅鉬礦銅伴生鉬礦物回收新工藝中鉬的回收率有較大提高,通過增加精選次數(shù)使鉬精礦的品位提高到25%以上,回收率從原來不足25%提高到現(xiàn)在的60%左右,為進(jìn)一步綜合回收利用鉬礦資源奠定了基礎(chǔ)。
礦山鉬資源回收一直存在穩(wěn)定生產(chǎn)難度大,銅鉬混合精礦中鉬礦資源回收率太低,大部分的伴生鉬及少量小單鉬礦體尚未被開發(fā)利用,鉬資源勘查工作程度低等問題。針對這些問題,提出以下對策及建議:
一是充分利用邊深部找礦成果,擴(kuò)大礦山生產(chǎn)規(guī)模,加大低品位鉬礦的開采加工利用及綜合利用,形成規(guī)模效應(yīng)。
二是根據(jù)礦區(qū)鉬礦成礦地質(zhì)特征和成礦規(guī)律,加強(qiáng)對現(xiàn)有單鉬礦體的生產(chǎn)探礦和對接觸帶附近的斑巖、矽卡巖進(jìn)行勘察,進(jìn)一步查明鉬礦資源儲量,提高儲量級別,為鉬礦資源進(jìn)一步開發(fā)利用提供可靠的地質(zhì)依據(jù)。
三是加強(qiáng)礦山地測工作,提高地質(zhì)資料的準(zhǔn)確性。應(yīng)進(jìn)行地質(zhì)編錄、取樣、化驗(yàn),依此控制礦體的空間位置,確定礦體的標(biāo)高、產(chǎn)狀、礦石地質(zhì)品位,不斷修正礦體界線,摸清含鉬礦體變化規(guī)律。
四是選擇合理的采剝方法,加強(qiáng)爆破控制,實(shí)現(xiàn)礦巖爆堆分開,減少銅鉬供礦品位的波動,確保選鉬生產(chǎn)穩(wěn)定、持續(xù),從而獲得更大的經(jīng)濟(jì)收益。
五是考察各種磨礦細(xì)度條件下,浮選各產(chǎn)品的礦物組成、鉬化學(xué)含量及鉬礦物單體解離情況,尋找選鉬回收率低的根本原因。選礦過程銅、鉬走向計算,查明銅和鉬元素在工藝流程中的走向和分布,進(jìn)行工藝故障分析,提出改進(jìn)工藝的措施,提高銅和鉬選礦指標(biāo),推進(jìn)技術(shù)進(jìn)步。根據(jù)礦石性質(zhì)從浮選工藝流程以及浮選藥劑方面入手,進(jìn)行鉬礦浮選回收新技術(shù)研究,開發(fā)適合鉬礦資源的選礦新工藝,探索不同的藥劑對銅鉬選擇性捕收的有效性,提高其回收率。
(1) 通過對露天邊坡的穩(wěn)定性研究,通過微差爆破控制露天邊坡,選用先進(jìn)的鉆機(jī)及礦山配套設(shè)備設(shè)施,達(dá)到高效開采,嚴(yán)格管理礦石作業(yè)過程達(dá)到降低回采損失和降低貧化率的目的,采礦損失率由5%降低到4%,貧化率由9.2%降低到5%。
(2) 針對銅山口銅鉬礦伴生鉬,礦石性質(zhì)復(fù)雜,嵌布粒度較細(xì),原礦品位較低,礦石難選等特點(diǎn),借助主金屬物相分析、化學(xué)多元素分析、X射線衍射分析以及掃描電鏡分析等現(xiàn)代分析測試手段,開展工藝礦物學(xué)研究,基本查清了含鉬礦物的種類、含量、嵌布粒度。鉬礦選礦回收率從原來的不足10%已提升至60%左右,但還需要更進(jìn)一步研究探索更適宜的銅鉬礦選礦工藝和銅鉬分離新技術(shù),提高銅鉬混合精礦中鉬礦的回收率和精礦品位。
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