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        云南某鎢礦石工藝礦物學研究

        2023-01-06 05:59:54張興旺孫志勇
        礦產綜合利用 2022年5期
        關鍵詞:白鎢礦褐鐵礦原礦

        張興旺 ,孫志勇

        (1.寧夏工商職業(yè)技術學院,寧夏 銀川 750012;2.西北有色地質研究院,陜西 西安 710054)

        中國有豐富的鎢礦資源,儲量及產量均居世界第一,主要產地有江西、河南及湖南等地[1]。鎢礦床主要以石英脈型、夕卡巖以及斑巖型為主,一般伴生有多種有價金屬元素,是典型的多金屬礦床,如湖南柿竹園鎢礦以鎢、錫、鉍、鉬為主,伴生有銅、鉛、鋅、鐵、金及銀等礦產;江西大吉山鎢礦伴生有豐富的鉍、鉬、鈹、鈮、鉭等礦產[2]。我國鎢礦床重要特征是品位低、嵌布粒度細、礦物共生密切等特點。因此,對于鎢礦而言,不僅要回收鎢元素,更要綜合回收其伴生的有價元素,從而提高經濟效益,實現(xiàn)資源綜合利用。

        該礦含礦巖性主要為石英脈,其次為結晶灰?guī)r和千枚狀絹云母板巖,鎢品位為0.58%,并伴生有其他有價金屬元素。通過多元素化學分析、光學顯微鏡、MLA、掃描電鏡及能譜等手段[3],查明了該礦的組成、嵌布特征等情況,為該礦石的綜合回收提供了理論依據。

        1 原礦物質組成

        1.1 原礦多元素化學分析

        礦石多元素化學分析結果見表1。由表1可知,礦石中主要有價元素為鎢,含量為0.58%,可綜合回收的有價元素為金、銀,含量分別為0.1 g/t、12 g/t,其他金屬元素銅、鋅、鐵、鉛等含量較低,回收價值不大,有害元素為砷,含量0.0055%。硫含量0.74%,雖然達不到綜合回收標準,但是其對鎢礦的富集有重要影響。

        表1 原礦多元素化學分析/%Table 1 Main chemical composition analysis results of the ore

        1.2 原礦礦物組成

        通過顯微鏡觀察得知:礦石中的主要目的回收礦物為白鎢礦,其次為鎢鉛礦;金屬礦物主要為磁黃鐵礦、黃鐵礦、褐鐵礦等,其次有黃銅礦、閃鋅礦和方鉛礦等;非金屬礦物主要有石英、方解石和絹(白)云母等。顯微鏡下礦石礦物組成及含量詳見表2。

        表2 礦石礦物組成及含量Table 2 Mineral composition and content of the ore

        1.3 原礦鎢礦物相分析

        化學物相分析結果見表3,由表3可知,原礦中的鎢主要以白鎢礦的形式存在,占有率為78.67%;其次為鎢華,占有率為19.23%;少量以黑鎢礦的形式存在。

        表3 原礦鎢物相分析結果Table 3 Phase analysis of tungsten ore

        2 礦石結構構造

        2.1 礦石結構

        經查明,礦石結構有以下四種:一是自形—半自形粒狀結構,白鎢礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦等金屬礦物呈此結構;二是它形—半自形粒狀結構,部分白鎢礦、磁黃鐵礦、黃銅礦等呈此結構;三是包含結構,白鎢礦包裹非金屬礦物、黃鐵礦形成包含結構;四是交代結構,褐鐵礦交代白鎢礦、黃鐵礦,形成交代結構。

        2.2 礦石構造

        礦石構造主要有兩種,即浸染狀構造:金屬礦物(主要白鎢礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦等)在礦石中呈浸染狀分布形成此構造,這種構造在礦石中比較普遍;脈狀構造:褐鐵礦沿白鎢礦裂隙、部分方解石沿石英脈裂隙呈脈狀分布。

        3 原礦中鎢元素配分及粒度分析

        3.1 原礦中鎢元素配分

        將選樣磨碎后,對其作MLA(礦物參數(shù)自動定量分析系統(tǒng))[4],結果表明, 原礦中鎢元素主要賦存在白鎢礦中,含量為99.97%。

        3.2 白鎢礦的化學成分

        為了解礦石中白鎢礦的化學成分,對其做電鏡掃描分析,結果見表4。由表4可知,白鎢礦中不含其他雜質,W含量與理論值基本一致。

        表4 白鎢礦化學成分/%Table 4 Chemical composition of scheelite

        3.3 白鎢礦的嵌布粒度

        為確定合適破碎、磨礦以及選別方法,需要充分了解白鎢礦的嵌布粒度,用過線法對白鎢礦進行了粒度統(tǒng)計分析,統(tǒng)計結果見表5。

        表5 白鎢礦的粒度分析Table 5 Particle size analysis of scheelite

        由表5可知,白鎢礦的粒度中+0.08 mm 83.74%,-0.08 mm 16.26%,其中-0.08+0.04 mm 10.39%??偟膩碚f,白鎢礦粒度較粗,可以考慮重選回收鎢。

        4 主要礦物嵌布特征

        4.1 白鎢礦嵌布特征

        白鎢礦是含鎢的主要礦物,在礦石中與非金屬礦物、黃鐵礦和褐鐵礦關系都很密切。

        礦石中白鎢礦與黃鐵礦的連生較為少見,二者之間為規(guī)則連生,偶見白鎢礦包裹被褐鐵礦交代的黃鐵礦,見圖1、2。

        圖1 (反光)白鎢礦與黃鐵礦規(guī)則連生Fig.1 Scheelite associated with pyrite regularly

        圖2 (反光)白鎢礦包裹被褐鐵礦交代的黃鐵礦Fig.2 Scheelite coated with pyrite replaced by limonite

        可見褐鐵礦沿白鎢礦邊緣裂隙分布或褐鐵礦呈細線狀、脈狀分布于白鎢礦中,少見白鎢礦包裹微細粒塵點狀褐鐵礦褐鐵礦粒度較細,不易與白鎢礦解離,見圖3。

        圖3 (反光)褐鐵礦沿白鎢礦邊緣和裂隙交代白鎢礦Fig.3 Limonite metasomatism of scheelite along the edge and fracture of scheelite

        此外,白鎢礦呈它形—半自形粒狀,粒徑大小不等,可由0.01~1.5 mm,呈星點狀—致密塊狀不均勻分布于非金屬礦物中,部分白鎢礦與方解石連生,表現(xiàn)為規(guī)則—半規(guī)則連生,白鎢礦包裹方解石或方解石呈細脈狀穿入白鎢礦中,方解石和白鎢礦同為含Ca的礦物,二者不易分離,且關系又較為密切,給選礦帶來了一定難度,見圖4~5。

        圖4 (反光)白鎢礦分布于非金屬礦物中Fig.4 Scheelite distributed in non-metallic minerals

        圖5 (反光)白鎢礦包裹粒度不等的方解石Fig.5 Scheelite encapsulates calcite with different grain sizes

        4.2 鎢鉛礦的嵌布特征

        鎢鉛礦在礦石中很少,多為它形粒狀、不規(guī)則狀,粒徑0.01~0.02 mm,通過掃描電鏡發(fā)現(xiàn)沿白鎢礦邊緣和裂隙交代白鎢礦,可見少量與菱鋅礦連生見圖6。

        圖6 白鎢礦與鎢鉛礦連生Fig.6 Scheelite associated with stolzite

        4.3 黃鐵礦的嵌布特征

        黃鐵礦在礦石中多呈它形粒狀和不規(guī)則狀,粒徑0.01~0.3 mm,多呈浸染狀—星點狀分布,可見少量與白鎢礦連生,可見部分黃鐵礦被褐鐵礦交代,形成交代結構,部分交代比較完全,形成交代殘留結構,見圖7。

        圖7 (反光)褐鐵礦交代黃鐵礦,形成交代結構Fig.7 Limonite metasomatic pyrite, forming metasomatic structure

        4.4 磁黃鐵礦的嵌布特征

        磁黃鐵礦是礦石中的主要含鐵礦物之一,多呈不規(guī)則狀和它形粒狀,粒徑0.01~0.2 mm,稀疏浸染狀—星點狀分布,偶見與黃銅礦、黃鐵礦連生,未見到與白鎢礦連生,見圖8。

        圖8 (反光)磁黃鐵礦、黃銅礦連生及其星點狀分布的褐鐵礦Fig.8 Pyrrhotite, chalcopyrite and stellate distributed limonite

        4.5 褐鐵礦的嵌布特征

        褐鐵礦多呈塵點狀、粒狀和不規(guī)則狀,粒徑0.01~0.2 mm,星散狀—星點狀分布或沿非金屬礦物解理裂隙分布,可見部分交代黃鐵礦,形成交代結構,部分與白鎢礦連生。

        4.6 金、銀元素賦存狀態(tài)

        礦石中含Au 0.1 g/t、Ag 12 g/t,達到綜合回收標準,在顯微鏡下中未見到金、銀的獨立礦物,但在掃描電鏡下(放大5000倍)見到兩粒銀的獨立礦物—輝銀礦,粒徑<0.005 mm,其中一粒包裹于方鉛礦中,一粒分布于石英與褐鐵礦粒間,見圖9、10。

        圖9 方鉛礦包裹輝銀礦Fig.9 Galena wrapped with argentite

        圖10 (反光)位于褐鐵礦和石英粒間的輝銀礦Fig.10 Argentite located between limonite and quartz grains

        4.7 脈石礦物

        石英為礦石中的主要非金屬礦物,多呈不規(guī)則狀和它形粒狀,粒徑相差懸殊0.1~2.6 mm,主要存在于石英脈中;部分石英分布于結晶灰?guī)r的方解石粒間或呈脈狀穿插于結晶灰?guī)r中。

        方解石分布于方解石石英脈中或結晶灰?guī)r中。石英脈中的方解石多呈不規(guī)則狀和粒狀,粒徑大小不等,粒徑0.1~0.9 mm,分布于石英粒間,部分與白鎢礦連生。

        結晶灰?guī)r中的方解石多呈它形粒狀,粒徑0.05~0.4 mm,顆粒之間相互緊密鑲嵌,部分白鎢礦呈星點狀分布于結晶灰?guī)r中,與方解石連生。

        5 礦石可選性分析

        (1)本礦石中主要可回收礦物為白鎢礦,從白鎢礦粒度分布來看,白鎢礦粒度整體較粗,部分白鎢礦與非金屬礦物以連生或包含的形式存在。因此,粗粒級白鎢礦適宜用重選回收,對于與非金屬礦物連生或包含的白鎢礦需要提高磨礦細度,使得白鎢礦解離充分后用浮選的方法回收[5]。

        (2)原礦TFe含量為4.00%,主要以黃鐵礦、磁黃鐵礦和褐鐵礦的形式存在,CaO含量為11.96%,主要以方解石的形式存在。由于硫鐵礦和方解石對白鎢礦的浮選回收影響較大[6]。因此建議選別流程采用階段磨礦階段選別,先重選后浮選。在重選時可以提前去除后續(xù)浮選中方解石對鎢精礦的影響;對重選精礦再次浮選可進一步提高鎢精礦品位并獲得硫產品,以增加產品附加值。

        6 結 論

        (1)礦石中鎢是主要的回收元素,Au、Ag含量分別為0.1 g/t、12 g/t,應考慮綜合回收,其他金屬元素含量較低,無回收意義。

        (2)礦石中的主要目的回收礦物為白鎢礦,其次為鎢鉛礦;金屬礦物主要為磁黃鐵礦、黃鐵礦、褐鐵礦等,其次有黃銅礦、閃鋅礦和方鉛礦等;非金屬礦物主要有石英、方解石和絹(白)云母等。

        (3)鎢元素主要賦存于白鎢礦中,少量賦存于鎢鉛礦中。白鎢礦粒度相對較粗, +0.08 mm 83.74%,白鎢礦主要呈塊狀—星點狀分布于非金屬礦物(石英、方解石)中,與它們呈半規(guī)則連生或包含關系,因此白鎢礦與石英、方解石的解離較為重要,此外因為白鎢礦和方解石均為含鈣礦物,二者的有效分離是選礦的技術關鍵。

        (4)通過礦石工藝礦物學研究,建議對礦石采用階段磨礦階段選別,先重選后浮選的工藝流程。

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