黃迎春

(湖南有色金屬研究院，湖南 長沙 410100)

西藏玉龍銅礦是較早發(fā)現(xiàn)的特大型斑巖與矽卡巖復合型銅礦床[1]，分為Ⅰ號、Ⅱ號、Ⅴ號3個礦體。其中，Ⅰ號礦體由斑巖型銅礦和角巖型銅礦組成，是礦區(qū)的主要礦體；Ⅱ號礦體呈似層狀產出，分帶明顯，可分為原生硫化物帶、次生硫化礦帶和氧化帶，位于Ⅰ號礦體東側的矽卡巖帶中，氧化帶是本文的主要研究礦石；Ⅴ號礦體呈半環(huán)狀圍繞Ⅰ號礦體分布，產于Ⅰ號礦體西側的矽卡巖帶中。

Ⅱ號礦體中銅的氧化程度較高，具有賦存狀態(tài)復雜、褐鐵礦含量高、高嶺石量大等特點，屬于復雜難處理的礦石。本文主要對Ⅱ號氧化銅礦體進行工藝礦物學研究，查明銅的賦存狀態(tài)、銅礦物的嵌布特征、粒度特征等，為后續(xù)選礦試驗的工藝選擇、流程制定等提供有用信息。

1 礦石的化學成分

對原礦試樣進行了X射線熒光光譜半定量分析、化學多元素分析和銅、鐵的化學物相分析，結果分別見表1～表4。

表1 礦石X射線熒光光譜半定量分析結果

表2 礦石化學多元素分析結果

表3 銅的化學物相分析結果

表4 礦石中鐵的化學物相分析結果

由表1可知，礦石中最主要的組成元素是O、Fe、Si、Al，其次為Cu，其他元素含量都較低。

由表2可知，礦石中主要的有用組分是Cu，其品位為4.45%；Fe的含量較高，占20.18%，可考慮回收；其他有價金屬如Ag、Au的含量太低，不具有綜合回收的利用價值。 礦石中含量最高的組分主要是SiO2，其次是Al2O3，含量分別為36.68%、19.45%。

由表3可知，礦石中的銅氧化程度較高，銅主要賦存于自由氧化銅和次生硫化銅中，分布率分別為46.50%和34.31%；其次是以結合氧化銅的形式存在，分布率為17.83%；賦存于原生硫化銅中的銅含量較少，分布率僅為1.36%。

由表4可知，礦石中的鐵主要賦存于赤褐鐵礦中，分布率為94.67%，經鏡下鑒定發(fā)現(xiàn)鐵主要以褐鐵礦的形式存在，選礦回收的意義不大；少量鐵賦存于硅酸鐵、硫化鐵中，分布率分別為4.03%和0.95%；賦存于磁鐵礦、碳酸鐵中的鐵很低，分布率分別為0.25%和0.10%。

2 礦物組成及其相對含量

根據(jù)MLA(礦物參數(shù)自動分析系統(tǒng))分析結果，綜合考慮化學多元素分析結果、銅的化學物相分析結果，并結合顯微鏡和掃描電鏡下的觀測結果，得出礦石的礦物種類及各礦物的相對含量，結果見表5。

表5 礦石中主要礦物的相對含量

由表5可知，礦石的組成礦物種類較復雜，僅銅礦物就存在十余種，以孔雀石、輝銅礦為主，其次為赤銅鐵礦，少量藍銅礦、藍輝銅礦、水膽礬、黃銅礦、銅藍、硅孔雀石及微量自然銅、赤銅礦、斑銅礦、黝銅礦等；其他金屬礦物主要是褐鐵礦，多數(shù)為含銅褐鐵礦，少量黃鐵礦等。脈石礦物含量最高的是高嶺石，其中部分為含銅高嶺石，次為石英，含少量玉髓，少量絹云母、長石、石膏、方解石、綠泥石等。

3 主要礦物的嵌布特征

3.1 孔雀石

表6 孔雀石能譜微區(qū)成分分析結果

孔雀石的鑲嵌關系復雜，產出形式主要有三種：①與褐鐵礦緊密包裹嵌生(圖1(a))，孔雀石呈脈狀、網(wǎng)脈狀、它形粒狀或放射狀分布于褐鐵礦中或是分布于由褐鐵礦、赤銅鐵礦、脈石礦物形成的基底中；②呈網(wǎng)脈狀、不規(guī)則狀充填于高嶺石等脈石礦物中(圖1(b))，也見孔雀石中包裹細粒的石英等脈石礦物；③銅礦物之間關系密切，孔雀石與赤銅鐵礦、輝銅礦等交代嵌生[3]。

3.2 藍銅礦

藍銅礦又稱石青，化學表達式為Cu2Cu[CO3]2(OH)2，是礦石中另一種主要的自由氧化銅礦物，含量比孔雀石低，反射光下呈灰色微帶棕灰色，具強非均質性，強烈的深藍色、鮮藍色內反射。藍銅礦的嵌布特征主要是呈板狀、柱狀或它形粒狀與孔雀石簡單毗連嵌生(圖1(c))，少量藍銅礦呈脈狀分布于脈石礦物中。

3.3 赤銅鐵礦

赤銅鐵礦又稱戴氏赤銅礦、鐵銅礦，化學表達式為CuFeO2，集合體呈不規(guī)則狀、脈狀或網(wǎng)脈狀。采用掃描電鏡對其進行了能譜微區(qū)分析發(fā)現(xiàn)赤銅鐵礦中Cu、Fe、O的平均比例分別為41.80%、37.15%、19.66%。赤銅鐵礦與褐鐵礦的關系最為密切，常見赤銅鐵礦呈不規(guī)則狀、脈狀或網(wǎng)脈狀與褐鐵礦毗連嵌生(圖1(d))，接觸線不平整、多曲折，兩者難以完全解離。赤銅鐵礦與孔雀石也關系緊密，常見二者緊密交代嵌生。

3.4 輝銅礦和藍輝銅礦

輝銅礦(Cu2S)的產出形式主要有：①呈它形粒狀分布于脈石礦物中；②包裹交代殘余狀的黃鐵礦(圖1(e))，其中黃鐵礦粒度主要在0.005～0.050 mm之間；③呈不規(guī)則粒狀包裹于褐鐵礦中。藍輝銅礦(Cu9S5)的產出形式與輝銅礦相似，主要呈它形粒狀分布于脈石礦物中或包裹粒狀的黃鐵礦。

3.5 水膽礬

水膽礬又名羥膽礬，化學表達式為Cu4[SO4](OH)6，晶體為短柱狀、針狀(圖1(f))，亦可呈板狀、塊狀。肉眼下呈翠綠到淺黑綠色，灰綠色。水膽礬是銅礦床氧化帶的次生礦物，主要柱狀分布于礦石中，或呈不規(guī)則狀集合體與孔雀石、赤銅鐵礦毗連嵌生。

3.6 褐鐵礦

褐鐵礦化學表達式為Fe2O3·nH2O，通常是針鐵礦、纖鐵礦、水針鐵礦以及含水的氧化硅和黏土物質的混合物，是礦石中鐵的主要賦存礦物，也是組成礦石的主要金屬礦物。褐鐵礦主要呈膠狀、脈狀等，與孔雀石、赤銅鐵礦緊密嵌生(圖1(g))，少量與黃鐵礦、黃銅礦等嵌生。經掃描電鏡檢測發(fā)現(xiàn)大多數(shù)褐鐵礦含有一定程度的銅，對褐鐵礦進行了微區(qū)成分分析，隨機選取了其中部分能譜成分分析數(shù)據(jù)，結果見表7。

表7 含銅褐鐵礦能譜微區(qū)成分分析結果

3.7 高嶺石

高嶺石化學表達式為Al2Si2O5(OH)4，主要呈微粒集合體或纖維狀、膠狀產出，是礦石中含量最高的透明礦物，有孔雀石、輝銅礦等銅礦物分布于其中，與褐鐵礦、石英也關系緊密嵌生。在薄片中能明顯看到產于銅礦物附近的高嶺石呈現(xiàn)或深或淡的綠色(圖1(h))，經掃描電鏡檢測發(fā)現(xiàn)這種高嶺石含有少量Cu，對高嶺石進行了微區(qū)成分分析，隨機選取部分高嶺石的能譜成分分析數(shù)據(jù)，結果見表8。

圖1 主要礦物的嵌布特征

表8 高嶺石能譜微區(qū)成分分析結果

4 銅的賦存狀態(tài)

銅是礦樣中最主要的有價元素，為進一步查明其在礦石中各礦物的分布特點，了解礦樣中各種銅礦物所占的百分比，根據(jù)礦石中礦物的相對含量以及礦物的含銅量進行了平衡計算[4-5]，結果見表9。

表9 礦石中銅的分布結果

由表9可知，礦石中的銅主要賦存于次生硫化銅-輝銅礦和自由氧化銅-孔雀石中，分布率分別為28.86%、28.64%，這部分銅選礦可通過浮選回收；其次以類質同像或機械混入或吸附的方式賦存于褐鐵礦中，分布率為15.91%，這部分銅將隨褐鐵礦損失于尾礦中；賦存于赤銅鐵礦的銅分布率為8.18%，這部分銅較少進入浮選銅精礦；少量銅以黃銅礦、藍輝銅礦、銅藍、藍銅礦、水膽礬的形式存在。

5 銅礦物的嵌布粒度

礦石中銅礦物的嵌布粒度大小決定了選礦工藝的磨礦細度，因此在顯微鏡下對多個礦樣中的孔雀石、輝銅礦、赤銅鐵礦的粒度進行了統(tǒng)計和計算[6]，結果見表10。

由表10可知，孔雀石、輝銅礦、赤銅鐵礦的嵌布粒度從粗到細分別是孔雀石、赤銅鐵礦、輝銅礦，三者的粒度分布不均勻?？兹甘闹饕６确秶鸀?.052～0.420 mm，累計分布率為67.97%；輝銅礦的主要粒度范圍為0.019～0.150 mm，累計分布率為89.54%；赤銅鐵礦的主要粒度范圍為0.037～0.300 mm，累計分布率為85.48%。由此可知，孔雀石的粒度對選礦有利，但是部分輝銅礦的粒度在0.010 mm以下，會影響礦石中銅礦物的解離。

表10 主要銅礦物的嵌布粒度

為進一步了解礦石中孔雀石、藍銅礦、輝銅礦、赤銅鐵礦等銅礦物的粒度特征，對不同磨礦細度下銅礦物的解離度進行測定，結果見表11。

表11 不同磨礦細度下銅礦物的解離度

由表11可知，磨礦細度為-0.074 mm占82.8%時銅礦物解離度最高，但考慮到磨礦成本及高嶺石含量高礦石易泥化等因素，磨礦細度為-0.074 mm占74.5%時為選礦合理的磨礦細度。

6 影響選礦的礦物學因素

1) 礦石中銅的賦存狀態(tài)復雜，氧化程度高。自由氧化銅和結合氧化銅的分布率分別為46.50%和17.83%。

自由氧化銅礦物包括孔雀石、藍銅礦、赤銅鐵礦及銅礬類礦物等，其中赤銅鐵礦是一種難選冶的銅礦物，在銅精礦中較少富集，多數(shù)進入了尾礦。而水膽礬也較少進入浮選銅精礦，多損失于尾礦中。

氧化銅主要是硅孔雀石、含銅褐鐵礦、含銅高嶺石。褐鐵礦是礦石中的主要金屬礦物，多數(shù)褐鐵礦含有一定程度的銅，這部分銅將隨褐鐵礦損失于尾礦中。高嶺石的微區(qū)能譜分析結果顯示有少量高嶺石成分中含有一定量的銅，這部分銅也將隨脈石礦物損失在尾礦中。

2) 輝銅礦、藍輝銅礦與黃鐵礦關系密切，嵌布形式多為包裹連生，選礦磨礦過程中兩者將難以完全解離；且部分輝銅礦、銅藍的嵌布粒度細小，在5～15 μm之間，這些都將影響硫化銅礦物的解離度。

3) 礦石中孔雀石的嵌布粒度整體而言較粗，但可見部分孔雀石包裹5～20 μm的褐鐵礦及脈石礦物，在選礦磨礦過程中可能使孔雀石解離不完全而影響銅精礦的品位。

4) 高嶺石含量高，為46.5%，是礦石中含量最高的脈石礦物，其存在易使礦石泥化，磨礦后形成的礦泥容易附著在粗粒礦物表面，且礦泥具有較強的藥劑吸附能力，使浮選過程中浮選捕收劑的吸附選擇性差，將消耗大量的選礦藥劑，嚴重干擾氧化銅礦的浮選[7]。

根據(jù)對礦石的工藝礦物學研究，建議選礦采用浮-磁聯(lián)選，先利用浮選回收硫化銅礦物-輝銅礦、藍輝銅礦、銅藍及自由氧化銅礦物-孔雀石、藍銅礦等，再利用磁選回收了常規(guī)浮選難以回收的赤銅鐵礦、含銅褐鐵礦等。

7 結 論

1) 西藏玉龍氧化銅礦樣取自玉龍銅礦Ⅱ號礦體，屬于復雜難處理的高泥質-高鐵質氧化銅礦。礦石中的銅品位為4.43%，氧化率較高，氧化銅含量占總銅的64.33%。 礦石中含量最高的組分是SiO2、Al2O3和Fe。

2) 礦石的組成礦物種類較復雜，金屬礦物含量最高的是褐鐵礦，其次為孔雀石、輝銅礦、赤銅鐵礦，少量黃鐵礦、黃銅礦、藍輝銅礦、藍銅礦、水膽礬、硅孔雀石等。 脈石礦物含量最高的是高嶺石，次為石英(含少量玉髓)，少量絹云母、長石、石膏、方解石等。

3) 礦石中金屬礦物間的鑲嵌關系較復雜，孔雀石與褐鐵礦的關系最為密切，次為脈石礦物及赤銅鐵礦，也見孔雀石與藍銅礦、水膽礬等嵌生。輝銅礦、藍輝銅礦主要是呈它形粒狀分布于脈石礦物中，其次包裹交代黃鐵礦。赤銅鐵礦的主要與褐鐵礦、孔雀石緊密嵌生。從整個氧化帶銅礦物間的交代關系可以確定，銅礦物的演化順序為：黃銅礦-輝銅礦-藍輝銅礦、銅藍-赤銅礦-赤銅鐵礦-孔雀石、藍銅礦。

4) 礦石中銅的賦存狀態(tài)復雜，銅主要賦存于輝銅礦和孔雀石中；其次賦存于褐鐵礦、赤銅鐵礦中；少量銅以黃銅礦、藍輝銅礦、銅藍、藍銅礦、水膽礬等銅礦物的形式存在。