云南某高砷铜银矿石工艺矿物学研究

陈启良

(云南省有色地质局地质地球物理化学勘查院，云南 昆明 650216)

高砷矿产资源分布广泛，我国相对集中于广西、云南、湖南三省[1]。云南境内的高砷铜(银)矿众多，主要分布于个旧、永平、维西等地。砷毒性强，对人体危害极大。铜精矿含砷较高不仅影响产品质量，还会在后续冶炼过程中的烟尘处理、制酸、废渣堆放、萃取、电解和电积等一系列环节造成工艺及环境问题[2]。通过工艺矿物学研究，查明矿石结构构造、矿物成分、嵌布特征等，分析有益、有害元素在矿石中的赋存状态以及矿物之间的相互关系是合理、科学利用成分复杂、有害元素含量较高的矿产资源的基本途径[3]。铜砷分离是铜选矿领域的难题，国内外已进行过很多研究[4-14]，积累了不少经验。

云南某高砷铜银矿床为产于下白垩统景星组石英砂岩、泥岩中的中低温热液型矿床，在兰坪—思茅盆地中具有典型性[15-17]。本研究采用XRD分析、光片和薄片鉴定、扫描电镜能谱分析、单矿物分析等手段进行了工艺矿物学研究，为该矿床的矿石选矿试验研究提供了依据。

1 矿石的成分

矿石主要化学成分分析结果见表1，主要矿物组成见表2。

表1 矿石主要化学成分分析结果

注：Ag、Au、Bi的含量单位为g/t。

表2 矿石主要矿物组成

从表1可见，矿石中有回收价值的元素主要为铜、银，有害组分砷含量较高。

从表2可见，矿石中的金属矿物以硫化物为主，主要为黄铜矿、砷铁锑黝铜矿、毒砂、黄铁矿，少量硫铋铜矿、孔雀石，偶见蓝辉铜矿、闪锌矿等；非金属矿物主要为石英、白(绢)云母、白云石、方解石、斜长石等。主要有用矿物为黄铜矿，其次为砷铁锑黝铜矿及硫铋铜矿。有害元素砷主要赋存在毒砂及砷铁锑黝铜矿中。

2 矿石的结构构造及主要矿物的嵌布特征

2.1 矿石的结构构造

矿石的结构为他形—半自形—自形粒状结构、鳞片变晶结构、碎裂结构、交代残余结构等；矿石的构造主要有细脉浸染状构造、条带状构造、角砾状构造等。

2.2 主要矿物的嵌布特征

2.2.1 黄铜矿

黄铜矿为矿石中最主要的含铜矿物，呈他形粒状，常与砷铁锑黝铜矿、毒砂、黄铁矿、硫铋铜矿等毗邻连生或互为包裹(图1(a)，图1(b)，图1(c))，局部破碎成极细微颗粒(图1(d))，不均匀星散状分布于石英、云母、斜长石等脉石矿物粒间，粒度主要为0.02～0.1 mm，少量达0.4 mm。

2.2.2 砷铁锑黝铜矿

砷铁锑黝铜矿为矿石中的主要含铜矿物之一，呈他形粒状，与黄铜矿和硫铋铜矿紧密连生(图1(a))，或与黄铜矿、毒砂、黄铁矿连生并互相包裹(图1(c))，选择性交代毒砂、黄铁矿，局部破碎成极细微颗粒(图1(d))，不均匀分布于脉石矿物粒间，粒度主要为0.01～0.1 mm，少部分达0.2 mm。

2.2.3 硫铋铜矿

硫铋铜矿呈他形粒状，与黄铜矿、砷铁锑黝铜矿紧密连生(图1(a))，零星分布，粒度主要为0.01～0.1 mm，少数<0.01 mm。

2.2.4 蓝辉铜矿

蓝辉铜矿呈他形微粒状，沿边缘交代黄铜矿(图2)。粒度为0.005～0.02 mm。

2.2.5 孔雀石

孔雀石呈显微鳞片状、纤维状，局部可见不均匀充填于黄铜矿粒间，粒度为0.01～0.05 mm。

2.2.6 毒砂

毒砂多呈自形—半自形柱粒状(图1(b)，图3)，少数呈他形粒状、残余状(图1(c))，局部可见毒砂被破碎成细小颗粒，总体不均匀分布于硫化铜矿物、石英、云母中，粒度为0.01～0.1 mm。

2.2.7 黄铁矿

黄铁矿多呈他形粒状、残余状，少数呈半自形粒状，黄铜矿、砷铁锑黝铜矿中常见其残余或被包裹(图1(b)，图1(c)，图1(d))，粒度主要为0.01～0.1 mm，少数可达0.6 mm。

2.2.8 石 英

石英为最主要的脉石矿物，呈他形粒状变晶状，受应力作用影响，具显著波状消光、碎裂细粒化并形成亚颗粒和核幔构造等特征(图4(a))，与斜长石、云母混杂分布(图4(b))，粒度主要为0.05～0.3 mm，部分为0.004～0.03 mm。

图1 黄铜矿的嵌布特征

图2 蓝辉铜矿沿黄铜矿边缘交代

图3 自形-半自形柱粒状毒砂

图4 石英的嵌布特征

2.2.9 白(绢)云母

白(绢)云母多呈片状变晶状，少部分呈显微鳞片状变晶状，总体呈断续—连续定向排列，不均匀分布于石英、斜长石中(图4(b)、图5)，部分绢云母几乎或已完全交代十字石变斑晶，粒度主要为0.01～0.2 mm，少量白云母达0.5 mm。

图5 片状变晶白云母与粒状变晶石英混杂分布

2.2.10 白云石

白云石呈他形粒状、不均匀星散状分布于矿石中，与石英、片状白云母混杂分布(图6)，部分充填于金属硫化物粒间，粒度为0.02～0.2 mm。

图6 他形粒状白云石与石英、片状白云母混杂分布

2.2.11 斜长石

斜长石呈他形粒状变晶状与石英混杂分布，普遍具不同程度绢云母化(图4(b))，粒度为0.02～0.2 mm。

2.3 有用元素铜、银和有害元素砷的赋存状态

矿石中铜、银、砷的赋存状态分别见表3、表4、表5。

表3 铜的赋存状态

表4 银的赋存状态

注：Ag品位的单位为g/t。

表5 砷的赋存状态

从表3可见，矿石中有用元素铜主要以独立矿物的形式赋存在黄铜矿、砷铁锑黝铜矿等硫化铜矿物中，分配率达97.25%，氧化程度极低，属于硫化铜矿石，对铜的选别有利；少量以微细粒包裹体或类质同象的形式赋存在脉石矿物中，分配率仅为2.75%。

从表4可见，银主要以类质同象的形式赋存在硫化铜矿物中，分配率达94.07%，银将随着铜的回收而得以综合回收；少量以类质同象的形式赋存在黄铁矿、毒砂、脉石矿物中。

从表5可见，有害元素砷主要以独立矿物的形式赋存在毒砂中，分配率为88.54%；少部分以类质同象的形式赋存在砷铁锑黝铜矿中。

3 矿石的原则选矿工艺

由于矿石为硫化铜矿石，氧化率仅为2.75%，且主要有价伴生元素银绝大部分赋存在铜矿物中，因此，采用浮选工艺可高效回收矿石中的铜、银。

矿石中的有害元素砷含量较高，主要赋存在毒砂中，分配率为88.54%；少部分赋存在砷铁锑黝铜矿中，分配率为11.46%。由于部分毒砂以微细粒形式与硫化铜连生或被包裹，常规磨矿条件下难以解离，且部分砷随主要有用矿物砷铁锑黝铜矿进入铜精矿，对浮选铜精矿品质影响较大。除了通过采用“抑砷工艺”[4-14]降低铜精矿含砷外，还可对含砷严重超标的铜银精矿采用焙烧或焙烧+湿法[18]的工艺进行降砷处理。

4 结 论

(1)云南某高砷铜银矿石构造主要为细脉浸染状、条带状、角砾状等；主要结构为他形—半自形—自形粒状、鳞片变晶、碎裂、交代残余等结构。

(2)矿石中的金属矿物以硫化物为主，主要为黄铜矿、砷铁锑黝铜矿、毒砂、黄铁矿，少量硫铋铜矿、孔雀石，偶见蓝辉铜矿、闪锌矿等；非金属矿物主要为石英、白(绢)云母、白云石、方解石、斜长石等。主要有用矿物为黄铜矿，其次为砷铁锑黝铜矿及硫铋铜矿；有害矿物主要为毒砂。

(3)矿石属于硫化铜矿石，硫化铜中的铜占总铜的97.25%，对铜的选矿有利；原矿含银较高，银主要分布在硫化铜矿物中，占总银的94.07%，银将随着铜的回收而得以综合回收。

(4)黄铜矿、砷铁锑黝铜矿的嵌布粒度主要为0.01～0.1 mm，属细粒嵌布，对磨矿细度有一定的要求。

(5)矿石宜采用抑砷浮铜原则流程进行选矿，对含砷严重超标的铜银精矿宜采用焙烧或焙烧+湿法进行降砷。

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