袁啟東 丁開(kāi)振 陳 洲 王小玉 李 亮 胡炳勝 王 炬1

（1.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國(guó)家工程研究中心有限公司，安徽馬鞍山243071；2.國(guó)家金屬礦山固體廢物處理與處置工程技術(shù)研究中心，安徽馬鞍山243071；3.安徽馬鋼羅河礦業(yè)有限責(zé)任公司，安徽合肥231562）

復(fù)雜多金屬礦中有價(jià)元素的分離是選礦領(lǐng)域的難題之一。多金屬礦分離困難的主要原因有各種礦物嵌布粒度微細(xì)，礦物種類(lèi)復(fù)雜，礦石中常伴生有次生礦物等。安徽某礦石中含有鐵、硫、銅等元素，屬于復(fù)雜多金屬礦，有用礦物嵌布粒度細(xì)、礦物間嵌布關(guān)系密切，有用礦物與脈石礦物分離難度高［1-4］。為合理開(kāi)發(fā)利用該多金屬礦，對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的工藝礦物學(xué)研究，不僅可以為試驗(yàn)研究提供詳細(xì)的工藝礦物學(xué)資料，也為提高該礦的選礦指標(biāo)和工藝方案的制定提供基礎(chǔ)理論依據(jù)［5-9］。

1 礦石物質(zhì)組成

1.1 礦石的化學(xué)多元素分析

對(duì)礦石進(jìn)行化學(xué)多元素分析，結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1可知：礦石中有價(jià)元素主要為鐵，鐵品位為30.48%；礦石中還含有一定量的硫和銅，硫品位為2.18%、銅品位為0.066%，選礦時(shí)應(yīng)考慮綜合回收，其它元素沒(méi)有回收價(jià)值。

1.2 礦石主要有用元素物相分析

礦石的鐵、硫和銅物相分析結(jié)果分別見(jiàn)表2、表3和表4。

由表2可知：礦石中鐵主要以磁鐵礦的形式存在，磁鐵礦中鐵占總鐵74.93%的；黃鐵礦中鐵占總鐵的7.09%，磁黃鐵礦、赤褐鐵礦和碳酸鐵等少量。由于磁黃鐵礦等含硫礦物的存在，選鐵時(shí)應(yīng)有效控制磁黃鐵礦等含硫礦物的混入，以免造成鐵精礦硫超標(biāo)。

由表3可知：礦石含硫2.18%，硫主要以硫化物的形式存在，硫化物中硫占總硫的86.24%，硫酸鹽中硫和其他硫含量較低。

由表4可知：礦石中銅主要以硫化物的形式賦存，可選性較好的原生硫化銅中銅和次生硫化銅中銅的占有率合計(jì)為84.85%，結(jié)合氧化銅中銅和自由氧化銅中銅分別占9.09%和6.06%，說(shuō)明礦石中銅礦物較易回收。

1.3 礦石礦物組成及含量

礦石主要礦物組成及含量見(jiàn)表5。由表5可知：礦石中主要有用鐵礦物為磁鐵礦，

含量為31.49%，少量赤鐵礦，含量為1.30%；礦石中含硫較高，但主要以金屬硫化物黃鐵礦、磁黃鐵礦的形式存在，兩者含量分別為4.63%和1.05%?？晒┚C合回收利用的銅礦物含量較少，主要以黃銅礦的形式存在，含量?jī)H為0.17%。脈石礦物主要為碳酸鹽類(lèi)礦物方解石，含量為19.62%，其次為硅酸鹽礦物綠泥石、云母以及石英，含量分別為11.91%、8.06%和10.20%。

2 礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造

2.1 礦石結(jié)構(gòu)

礦石的結(jié)構(gòu)主要有粒狀結(jié)構(gòu)、針狀（棒狀）結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、假象（半假象）結(jié)構(gòu)、填隙結(jié)構(gòu)、鱗片狀結(jié)構(gòu)、斑狀結(jié)構(gòu)，另有少量脈狀結(jié)構(gòu)、浸染狀結(jié)構(gòu)和包含結(jié)構(gòu)。

（1）粒狀結(jié)構(gòu)。礦石中磁鐵礦主要呈粒狀分布，磁鐵礦呈四方體自形晶粒狀或半自形、他形粒狀稠密分布。在脈石礦物中部分碳酸鹽、石英等也呈自形或他形晶粒狀嵌布，形成粒狀結(jié)構(gòu)。

（2）針狀（棒狀）結(jié)構(gòu)。礦石中赤鐵礦主要呈針狀、棒狀存在，交叉組成架狀排列，同時(shí)也形成架狀結(jié)構(gòu)。有些針狀或棒狀晶體密集排列時(shí)則形成扇狀結(jié)構(gòu)或簇狀結(jié)構(gòu)。

（3）交代結(jié)構(gòu)。磁鐵礦沿晶粒邊緣被赤鐵礦交代，這些次生赤鐵礦彼此連接形成網(wǎng)狀，部分未連接部分則形成交代弧、交代邊。

（4）假象（半假象）結(jié)構(gòu)。主要是磁鐵礦被黃鐵礦交代或鉀長(zhǎng)石被黏土礦物交代后仍保留原生礦物晶體形態(tài)，形成假象（半假象）結(jié)構(gòu)。

（5）填隙結(jié)構(gòu)。礦石中簾石或透閃石、陽(yáng)起石以及其他脈石礦物沿磁鐵礦粒間嵌布，不同礦物緊密互嵌，形成填隙結(jié)構(gòu)。

（6）鱗片結(jié)構(gòu)。鱗片結(jié)構(gòu)主要見(jiàn)于礦石中的綠泥石，綠泥石呈鱗片狀集合體嵌布。

（7）斑狀結(jié)構(gòu)。斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石呈短柱狀組成斑晶，基質(zhì)由黏土、細(xì)粒石英、絹云母等礦物構(gòu)成。

2.2 礦石構(gòu)造

礦石主要構(gòu)造為塊狀構(gòu)造，其次為浸染狀構(gòu)造，較少斑狀構(gòu)造、團(tuán)塊狀構(gòu)造，偶見(jiàn)脈狀構(gòu)造。

（1）塊狀構(gòu)造。主要見(jiàn)于鐵礦物中，故顏色多為灰-微黑色，以磁鐵礦為主，質(zhì)地致密堅(jiān)硬。另有部分圍巖、夾石也呈致密集合體塊狀構(gòu)造，如以碳酸鹽為主的灰白色塊狀巖石或以長(zhǎng)石、黏土為主的肉紅色塊狀巖石。

（2）浸染狀構(gòu)造。礦石中浸染狀散布粒狀黃鐵礦等硫化物，在礦石中比較常見(jiàn)。部分圍巖、夾石中還稀疏浸染了少量細(xì)粒鐵礦物。

（3）斑狀、團(tuán)塊狀構(gòu)造。以磁鐵礦為主夾雜少量赤鐵礦組成粒狀集合體呈斑狀或團(tuán)塊狀稠密分布于淺色脈石礦物中。

（4）脈狀構(gòu)造。碳酸鹽組成不規(guī)則脈狀穿插于礦石中。

3 主要礦物結(jié)構(gòu)與嵌布關(guān)系

3.1 磁鐵礦

磁鐵礦呈自形-半自形粒狀嵌布，具粒狀結(jié)構(gòu)（圖1），多數(shù)顆粒彼此連晶，顆粒間空隙被脈石充填。少量磁鐵礦顆粒后期被黃鐵礦交代但仍具磁鐵礦假象結(jié)構(gòu)（圖2），兩者緊密共生，形成磁鐵礦、黃鐵礦組合。部分磁鐵礦晶粒邊緣被赤鐵礦交代，形成交代邊、交代網(wǎng)，具交代結(jié)構(gòu)（圖3），但交代深度有限，一般為1～5 μm，說(shuō)明礦石氧化程度較淺。由于礦石具多期成礦的特點(diǎn)，礦石中還有部分次生穆磁鐵礦，系由赤鐵礦在還原條件下而形成，因此仍保留了赤鐵礦的晶體形態(tài)而呈其假象。針狀赤鐵礦被磁鐵礦交代形成穆磁鐵礦，具針狀結(jié)構(gòu)和架狀結(jié)構(gòu)（圖4）。穆磁鐵礦一般多與赤鐵礦共生，兩者形成穆磁鐵礦、赤鐵礦組合。另有少量微細(xì)粒磁鐵礦呈浸染狀嵌于脈石礦物中，粒度在5 μm左右。

3.2 赤鐵礦

赤鐵礦呈針狀、棒狀組成架狀排列，具針狀結(jié)構(gòu)和架狀結(jié)構(gòu)（圖5），格架間空隙被脈石礦物充填，與脈石接觸面平直。在還原條件下部分晶粒已次變?yōu)槟麓盆F礦，有時(shí)兩者呈過(guò)渡狀態(tài)。少量棒狀赤鐵礦集合體呈扇形排列，形成扇形結(jié)構(gòu)（圖6）。另有部分赤鐵礦呈束狀板柱狀嵌布（圖7），主要與脈石礦物互嵌。在上述集合體中有時(shí)零星散布片狀、鱗片狀鏡鐵礦。

3.3 黃鐵礦、磁黃鐵礦

礦石中含硫礦物主要為黃鐵礦，少量磁黃鐵礦。黃鐵礦呈不規(guī)則粒狀、碎裂狀、港灣狀，少量呈四方體等軸粒狀分布。黃鐵礦呈半自形或不規(guī)則粒狀與脈石礦物共生（圖8），由于成礦作用的多期性，部分晶粒由磁鐵礦交代而形成并呈其假象，同時(shí)有少量與赤鐵礦共生。黃鐵礦一般呈斑點(diǎn)狀稀疏浸染狀或稠密浸染分布在礦石中，當(dāng)分布密集且含量較多時(shí)則形成致密塊狀硫化礦石。

3.4 銅礦物

礦石中含有的銅礦物微量，分別為黃銅礦、斑銅礦、輝銅礦，其中黃銅礦為主。黃銅礦呈不規(guī)則粒狀、港灣狀、長(zhǎng)條狀浸染嵌布于脈石中。銅礦物晶粒中常含脈石礦物包裹體。黃銅礦與黃鐵礦互為連晶，與脈石共生（見(jiàn)圖9）。

3.5 碳酸鹽礦物

礦石中碳酸鹽礦物主要為方解石，微量白云石和含鐵方解石、含鐵白云石。方解石呈自形、半自形粒狀集合體嵌布，具粒狀結(jié)構(gòu)（圖10），形成致密塊狀或薄層狀。細(xì)粒石英與碳酸鹽緊密交生，其中穿插次生碳酸鹽脈（圖11）。碳酸鹽、石英呈斑晶產(chǎn)出（圖12），基質(zhì)為黏土。

3.6 綠泥石

綠泥石呈鱗片狀集合體與石英、鐵礦物共生，具鱗片狀結(jié)構(gòu)（圖13），也與磁鐵礦相毗鄰。鱗片狀綠泥石充填于鐵礦物粒間空隙（圖14）。次生綠泥石呈纖維狀、板柱狀與碳酸鹽、鐵礦物共生，粒狀金紅石與次生綠泥石伴生（圖15）。

3.7 石英

礦石中石英多為不規(guī)則粒狀，較少見(jiàn)有自形、半自形錐柱狀，一般均呈粒狀集合體嵌布，集合體中浸染嵌布粒狀鐵礦物。石英呈不規(guī)則粒狀或自形晶柱狀集合體嵌布（圖16）。部分石英晶粒與粒狀碳酸鹽交織嵌布，兩者緊密互嵌。少量石英與長(zhǎng)石、黏土、閃石、白云母等礦物共生，石英有時(shí)散布充填于磁鐵礦粒間。

3.8 云母

礦石中云母種類(lèi)較多，主要為金云母、綠云母，另有少量黑云母、白云母、絹云母。其中金（綠）云母一般為自形晶柱狀或纖維狀集合體，與磁鐵礦緊密共生。也與碳酸鹽、石英等礦物相毗鄰，部分已次變?yōu)榫G泥石。黑（白）云母則一般沿鐵礦物粒間空隙充填，所以晶粒兩端或周邊常呈不規(guī)則狀，與鐵礦物呈界線(xiàn)曲折的毗鄰嵌布。絹云母均為細(xì)粒鱗片狀集合體，主要由交代斜長(zhǎng)石而形成。黑云母、電氣石與粒狀鐵礦物共生（見(jiàn)圖17）。

3.9 長(zhǎng)石、黏土

礦石中長(zhǎng)石主要為鉀長(zhǎng)石，少量斜長(zhǎng)石，兩者均呈自形晶短柱狀分布。因風(fēng)化作用，鉀長(zhǎng)石多已不同程度次變?yōu)轲ね恋V物高嶺石，殘晶呈斑狀、似斑狀或不規(guī)則粒狀，次生黏土則呈鉀長(zhǎng)石假象或風(fēng)化成細(xì)粒狀，形成基質(zhì)與之共生。斜長(zhǎng)石次生變化稍弱，因此晶形相對(duì)保存完好，聚片雙晶發(fā)育，少量發(fā)生絹云母化。鉀長(zhǎng)石呈自形晶柱狀與黏土礦物共生（見(jiàn)圖18）。

3.10 角閃石

礦石中角閃石主要為透閃石-陽(yáng)起石，一般為條柱狀和纖維狀，少量呈片狀、放射狀。組成集合體沿鐵礦物粒間充隙，也與石英、碳酸鹽等礦物共生。部分片狀閃石集合體中不均勻包裹細(xì)粒石英，并有細(xì)粒磁鐵礦浸染其中。角閃石呈柱狀、纖維狀沿鐵礦物粒間嵌布，具填隙結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖19）。

3.11 綠簾石

礦石中綠簾石呈半自形-他形粒狀組成集合體，沿磁鐵礦粒間充填。伴生礦物有碳酸鹽、石英、透閃石等。綠簾石呈自形-半自形粒狀嵌于鐵礦物粒間，具填隙結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖20）

4 主要礦物嵌布粒度

對(duì)礦石中主要礦物進(jìn)行嵌布粒度統(tǒng)計(jì)分析，結(jié) 果見(jiàn)表6。

由表6可知，礦石中主要有用礦物磁鐵礦、黃鐵礦的自然嵌布粒度在各粒級(jí)中均有分布，并且嵌布粒度細(xì)于脈石礦物粒度。在-0.070 mm粒級(jí)中磁鐵礦和赤鐵礦分布率分別為66.26%和92.60%，而該粒級(jí)脈石礦物的分布率則普遍在50%以下，有用鐵礦物和脈石礦物這種粒度上的差異有利于選礦工藝階段磨選、粗粒拋尾。

5 結(jié)論

（1）安徽某鐵硫銅礦石鐵品位為30.48%、硫品位為2.18%、銅品位為0.066%。礦石中金屬礦物以磁鐵礦為主，少量赤鐵礦、鏡鐵礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦等；脈石礦物主要為方解石、綠泥石、石英、云母，還有少量的長(zhǎng)石、黏土、角閃石、綠簾石，局部可見(jiàn)滑石、石榴石、電氣石、金紅石、磷灰石等。礦石中鐵主要以磁鐵礦的形式存在，磁鐵礦中鐵占總鐵74.93%，黃鐵礦、磁黃鐵礦、赤褐鐵礦和碳酸鐵礦等少量；礦石中的硫主要以硫化物的形式存在，占總硫的86.24%；礦石中的銅氧化程度較低，硫化銅中銅占總銅的84.85%。

（2）礦石主要構(gòu)造為塊狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造，少量斑狀-團(tuán)塊狀構(gòu)造和脈狀構(gòu)造。主要結(jié)構(gòu)有粒狀結(jié)構(gòu)、針狀（棒狀）結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、假象（半假象）結(jié)構(gòu)、填隙結(jié)構(gòu)、鱗片狀結(jié)構(gòu)和斑狀結(jié)構(gòu)等。

（3）有用礦物磁鐵礦、赤鐵礦、黃鐵礦的嵌布粒度普遍大于脈石礦物方解石、綠泥石、云母和石英的嵌布粒度，與磁鐵礦緊密連晶的部分假象赤鐵礦粒度微細(xì)，以交代弧、交代邊的形式產(chǎn)出，可在選礦時(shí)一并回收利用。黃鐵礦、磁黃鐵礦在-0.070 mm粒級(jí)分布率分別為55.07%和64.61%，其中部分黃鐵礦、磁黃鐵礦系由交代磁鐵礦而形成，兩者呈緊密連晶，磨選時(shí)不易解離，會(huì)對(duì)鐵精礦質(zhì)量造成不利影響。