黔中鋁土礦共生硫鐵礦的礦層特征及可選性試驗研究

楊明坤，張周位，楊國彬

（1.貴州省地礦局一一五地質(zhì)大隊，貴州 清鎮(zhèn) 551400；2.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)中心實驗室，貴州 貴陽 550018）

“黔中鋁土礦”指貴州中部清鎮(zhèn)、修文、開陽等地石炭系鋁土礦，與清鎮(zhèn)式鐵礦（廖士范，1960）、硫鐵礦共同賦存于下石炭統(tǒng)九架爐組中（陳慶剛等，2011；楊明坤等，2009；楊明坤等，2013；程鵬林等，2004），石炭統(tǒng)九架爐組為一套以粘土巖類為主，相伴有鋁土礦、鐵礦、硫鐵礦等礦產(chǎn)的含礦巖系組合。

貴州硫鐵礦資源豐富，已探明儲量3.85億噸，礦產(chǎn)地55處，遠景儲量80億噸，主要分布在畢節(jié)、遵義地區(qū)。以低品位礦石為主，Ⅲ級品礦石占95.8%，Ⅱ級品礦石占3.9%，Ⅰ級品礦石0.3%（萬朝元，1992）。

產(chǎn)于下石炭統(tǒng)鋁土礦的硫鐵礦礦床品位TS8%—43%，一般品位TS11%—18%，礦體厚1—2.2米（萬朝元，1992）。由于磷化工業(yè)的發(fā)展，對黃鐵礦需求量猛增。但是，以往只注重鋁土礦的找礦及研究，對鋁土礦共生的硫鐵礦礦床研究深度不夠，尤其對此類礦石開發(fā)利用的選礦試驗方面公開發(fā)布的文章不多。

黔中經(jīng)過50余年的找礦積累了大量豐富的勘查成果資料，已探明的貓場鋁土礦是黔中鋁土礦的典型礦床，紅花寨、白浪壩礦段是構(gòu)成貓場鋁土礦的兩個重要礦段。

作者根據(jù)清鎮(zhèn)市貓場鋁土礦紅花寨、白浪壩礦段勘探工作硫鐵礦礦石可選性試驗等成果，對硫鐵礦的礦層特征及可選性試驗進行研究，可為黔中鋁土礦資源的綜合勘查、綜合評價提供參考，提供的礦石選冶試驗方法、工藝流程等對生產(chǎn)礦山具有借鑒意義。

1 研究區(qū)地質(zhì)基本特征

研究區(qū)區(qū)域構(gòu)造屬揚子準地臺四級構(gòu)造單元貴陽復雜構(gòu)造變形區(qū)，貓場鋁土礦處于該變形區(qū)內(nèi)的北東向構(gòu)造與南北向構(gòu)造的交接復合部位，主要由東區(qū)的老王沖向斜、西區(qū)的大威嶺背斜組成（張成旺等，1993）。區(qū)域地層有震旦系、寒武系、石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系和第四系，缺失奧陶、志留、泥盆、第三系和中上石炭系以及下石炭系部分地層。

勘探區(qū)廣泛分布棲霞組、茅口組，礦系頂板石炭系下統(tǒng)擺佐組、含礦系九架爐組及礦系底板寒武系中上統(tǒng)婁山關(guān)群隱伏于地下。位處北東向三岔河斷褶帶大威嶺背斜的核部地帶，地層主體傾向北西，傾角較緩。區(qū)內(nèi)發(fā)育的斷裂構(gòu)造主要有北東東向的F32、F38，其次是北北西的F30（楊明坤等，2016）。

2 礦層特征

對勘探中獲取的大量鉆孔數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)的分析研究，按其相對鋁土礦產(chǎn)出部位，區(qū)內(nèi)硫鐵礦可分為上層硫鐵礦及下層硫鐵礦。礦體厚度1.02m至6.71m，平均2.03m，變化系數(shù)45.23%；TS8.05%—34.34%，平均18.43%。

分布在鋁礦體頂部以上的硫鐵礦稱上層硫鐵礦。礦體厚度1.02m至2.24m，平均1.43m；TS8.05%—21.65%，平均11.28%；As0.003%—0.03%，平均0.015%；F0.11%—0.24%，平均0.15%（部分超限已＞0.2）；Pb+Zn0.04%—0.213%，平均0.112%，有機C0.04%—0.98%，平均0.47%。

分布在鋁土礦礦體以下的硫鐵礦稱下層硫鐵礦。礦體厚 度1.02—6.71m，平 均1.92m；TS9.20%—34.34%，平 均16.61%；As0.002%—0.324%，平均0.046%（部分超限已＞0.2）；F0.05%—0.14%，平均0.093%（部 分超限已 ＞0.1）；Pb+Zn0.0211%—0.168%，平均0.03%；有機C0.02%—4.76%，平均0.509%。

礦物成分以高嶺石、水云母、黃鐵礦為主，含少量硬鋁石、綠泥石等。黃鐵礦是主要礦石礦物，呈星散狀、細粒狀、浸染狀、結(jié)核狀、團塊狀及細脈狀分布于整個含礦巖系中，尤其在粘土巖、鋁土巖及鋁土礦中較為富集，星散狀及細粒狀硫鐵礦與粘土巖同期生成，團塊狀及脈狀硫鐵礦為后期改造的結(jié)果。

3 可選性試驗

貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)中心實驗室、貴州省貴金屬礦產(chǎn)資源綜合利用工程技術(shù)研究中心共同對紅花寨、白浪壩礦段硫鐵礦礦石進行了可選性試驗。

根據(jù)對礦石性質(zhì)的研究，礦石中的主要礦物為黃鐵礦、粘土和硬水鋁石。根據(jù)探索試驗，黃鐵礦在酸性條件下可浮性比較好。最終選擇硫酸為PH調(diào)整劑，硫酸銅為活化劑，捕收劑為丁基黃藥，起泡劑2#油進行條件試驗。

3.1 浮選試驗

（1）磨礦粒度特性試驗

每次取500g原礦在XMQ-67型240×90錐形球磨機中球磨不同時間，用-0.074mm的標準篩將磨礦產(chǎn)品水篩，獲取-0.074mm含量。在磨礦時間為3.5min時，-0.074mm的含量即可達82.46%，結(jié)合原礦性質(zhì)分析，此粒度礦物已基本解離。因此，后續(xù)試驗暫定為磨礦時間為3.5min，-0.074mm含量為82.46%。

（2）硫酸用量試驗

采用磨礦細度-0.074mm含量82.46%，硫酸銅用量為150g/t，丁基黃藥用量為粗選300g/t，掃選用量分別為50g/t，2#油用量為120g/t。固定其他條件，進行硫酸用量試驗，根據(jù)試驗結(jié)果可知，隨著硫酸用量的增加，精礦產(chǎn)率先上升后下降，品位先上升后下降，回收率也是先上升后下降。

尾礦品位先下降后上升，回收率同樣先下降后上升。由于硫酸用量為1000g/t和1500g/t時，品位和回收率相近，所以從成本考慮，確定硫酸用量為1000g/t。

（3）硫酸銅用量試驗

磨礦細度-0.074mm含量82.46%，硫酸用量為1000g/t，丁基黃藥用量為粗選300g/t，掃選用量分別為50g/t，2#油用量為120g/t。固定其他條件，進行硫酸銅用量試驗，根據(jù)結(jié)果可知，隨著硫酸銅用量的增加，精礦品位下降，但是品位相近，變化不大。回收率是先上升后下降。

尾礦品位先下降后上升，回收率也是先下降后上升。所以綜合品位和回收率考慮，最終確定硫酸銅用量為200g/t。

（4）丁黃藥用量試驗

磨礦細度-0.074mm含量82.46%，硫酸用量為1000g/t，硫酸銅用量為200g/t，2#油用量為120g/t。固定其他條件，進行丁基黃藥用量試驗，根據(jù)結(jié)果可知，隨著丁基黃藥用量的增加，精礦品位先上升后下降，回收率是先上升后趨于平緩。

尾礦品位先下降后趨于平緩，回收率也是先下降，后兩組相近。所以綜合品位和回收率考慮，最終確定丁基黃藥用量為粗選300g/t，掃選用量分別為50g/t。

（5）磨礦細度驗證試驗

硫酸用量為1000g/t，硫酸銅用量為200g/t，丁基黃藥用量為粗選300g/t，掃選用量分別為50g/t，2#油用量為120g/t。固定其他條件，進行磨礦細度驗證試驗，根據(jù)試驗結(jié)果可知，隨著磨礦細度的增加，精礦品位先上升后下降，回收率是先上升后趨于平緩。

尾礦品位先下降后趨于平緩，回收率也是先下降，后兩組相近。所以綜合品位和回收率考慮，最終確定磨礦細度為-0.074mm為82.46%。

（6）開路試驗

在以上確定各試驗因素最佳條件的基礎(chǔ)上，進行開路試驗。經(jīng)過試驗，采用一粗一精兩掃的浮選試驗流程，最終硫精礦品位達到47.93%，回收率78.87%。考慮到產(chǎn)品要求的技術(shù)指標，進行閉路試驗，選擇中礦1產(chǎn)品和中礦2產(chǎn)品返回到粗選，中礦3產(chǎn)品返回到掃選Ⅰ。

（7）閉路試驗

閉路試驗最終硫精礦硫品位為44.15%，含砷0.06%，含氟0.06%，鉛+鋅含量為0.323%，達到了行業(yè)標準HG/T 2786-1996，硫精礦達到一級品要求。

3.2 試驗結(jié)論

浮選試驗采用一粗一精兩掃的方法，經(jīng)過條件試驗，開路及閉路試驗，最終得到合格的硫精礦產(chǎn)品。原礦品位硫16.75%，經(jīng)過浮選閉路試驗，得到硫精礦的產(chǎn)率34.53%，品位為44.15%，回收率91.01%的良好指標。