拉拉銅礦尾礦工藝礦物學研究

田恩源，惠博,2，陳小青

（1. 中國地質科學院礦產綜合利用研究所，四川 成都 610041；2. 國土資源部釩鈦磁鐵礦綜合利用重點實驗室，四川 成都 610041）

1 引 言

拉拉銅礦床位于古揚子地臺西南緣、康滇地軸中段，是四川目前最大的銅礦床。拉拉銅礦自1958 年建成投產以來，先后建成四個尾礦庫，到目前共儲集尾礦超過2000 萬t。目前每天產生尾礦量達1917 m3，均沒有進行回收利用。Ⅰ、Ⅱ期尾礦庫均已封庫，進行了蓋土綠化。其中，Ⅰ期尾礦庫成了足球場，周邊有綠化林，Ⅲ期尾礦庫也已經閉庫，正在植草，Ⅳ號尾礦庫目前正在使用。第Ⅰ、Ⅱ期尾礦中銅、鈷、鉬、金、磷和稀土品位分別為 0.217%、0.0125%、0.005%、0.2 g/t、0.76%和 0.6%。由于拉拉銅礦不斷地改造其生產工藝和選礦技術水平，第Ⅲ期尾礦庫中銅、鈷、鉬的含量分別為0.088%、0.01%、0.005%，較早期有大幅下降。因此對早期尾礦的處理有重大意義。綜合考慮采樣實際條件，本次我們的采樣點選取了Ⅱ號尾礦庫樣品進行尾礦工藝礦物學研究。

2 物質組成

2.1 化學組成

表 1 化學多項分析結果/%Table 1 chemical analysis results of the ore

根據表1可以看出，尾礦中Cu的品位為0.04%，為主要可回收元素； Co和Ni的含量分別為0.0059%和0.0024%；稀土總量為0.11%；重金屬元素 Pb、Zn、Cr、Cd、As 和Hg 含量分別為0.011%、0.0054%、0.0038%、 ＜10g/t、11.9 g/t 和0.040 g/t；貴金屬元素Au 含量為0.16 g/t，Ag 含量7.11 g/t。

2.2 礦物組成及定量分析

通過光學顯微鏡和掃描電鏡鑒定了礦石中的礦物，以實用價值將礦物劃分為金屬礦物和非金屬礦物兩大類。根據礦物定量分析，采用面積統計方法，加權比重計算所得（表2）。

表 2 礦物類型及相對質量分數Table 2 Mineral composition of the ore

2.3 尾礦的結構特征

由于樣品為選礦尾礦產品，原始結構和構造已經遭到破壞，因此本文主要描述該尾礦的靜態結構特征。尾礦為典型的砂狀結構（圖1），主要組成礦物為非金屬礦物，間雜少量金屬礦物；礦物顆粒構成了尾礦的主要骨架結構，礦物顆粒與顆粒之間形成了形態多樣的空隙；礦物解離情況良好，部分金屬礦物本身呈交代狀結構，粒度微細，難以進一步解離。

該尾礦中金屬硫化物中主要礦物為黃鐵礦，其次為黃銅礦和斑銅礦，總量0.65%；金屬氧化物主要為磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦，其次為金紅石和銳鈦礦，總量5.26%；硅酸鹽礦物主要為石英、長石、云母、粘土礦物，總量86.64%；其他含氧鹽主要為方解石和白云石，其次為磷灰石，總量6.45%；及少部分微量礦物含量約1%。

圖1 典型砂狀結構Fig. 1 Typical sand structure

3 主要礦物礦物學特征

3.1 金屬礦物

3.1.1 礦物學特征

本次研究以其中含量最多最有經濟利用價值的三種金屬礦物黃鐵礦、黃銅礦、輝鉬礦為主（圖2）。

圖 2 尾礦的金屬礦物礦石結構Fig. 2 Metallic mineral ore structure of tailings

黃鐵礦化學成分為FeS2、晶體屬等軸晶系的硫化物礦物，呈淺黃銅色和明亮的金屬光澤，條痕綠黑或褐黑。強金屬光澤，不透明；解理極不完全，硬度6 ～6.5，相對密度4.9 ～5.2。集合體呈粒狀、致密塊狀、浸染狀、球狀。黃鐵礦以自形晶半自行晶為主，有少量的他形晶和膠體鮞粒狀晶體。黃鐵礦含鐵量雖達46.55%，但遠低于磁鐵礦和赤鐵礦，而且因含硫高，冶煉時不易處理，影響產品性能，故一般不直接用作煉鐵的原料。

黃銅礦化學組成為Cu 34.56%，Fe 30.52%，S 34.92%。顏色為黃銅色，表面常有藍、紫褐色的斑狀錆色；綠黑色條痕，金屬光澤，不透明、具導電性，硬度3 ～4，性脆；相對密度4.1 ～4.3。

輝鉬礦化學成分為MoS2，晶體有不同類型，分屬六方和三方晶系的硫化物礦物。呈鉛灰色，表面上看像鉛，條痕為亮鉛灰色，強金屬光澤。通常呈葉片狀、鱗片狀集合體。一組極完全底面解理。莫氏硬度約為1 ～ 1.5，比重大（5）。薄片具撓性。在光薄片下，不透明，有白色到灰白色的強烈多色性和非均質性。

3.1.2 嵌布粒度

黃鐵礦是礦石中主要的金屬硫化物，其粒度微細，主要集中在-0.075 mm，-0.15+0.075 mm 4.6%，-0.075+0.04 mm 25.4%，-0.04+0.02 mm 21.4%，-0.02+0.002 mm 38.4%，-0.002 mm 10.2%。

黃銅礦是礦石中主要回收的銅礦物，其粒度微細，主要集中在-0.075 mm，-0.15+0.075 mm 3.1%，-0.075+0.04 mm 18.5%，-0.04+0.02 mm 26.5%，-0.02+0.002 mm 45.3%，-0.002 mm 6.6%（表3）。

表 3 主要金屬礦物工藝粒度Table 3 Main metal mineral process granularity

輝鉬礦在樣品中含量極低，觀測到的數據表明，其粒度一般分布在-50 μm。

3.1.3 電子探針分析

黃銅礦是礦石中重要的銅礦物，因此對其進行多點探針分析，銅的平均值為36.1%，鐵的平均值為28.86%，S 的平均值為33.8%，Co 的平均值為0.08%，Ni的平均值為0.02%，Au的平均值為3.36 g/t，Ag 的平均值為12.43 g/t（表4）。

表4 黃銅礦電子探針分析/%Table 4 Electron probe analysis of chalcopyrite

輝鉬礦電子探針結果表明，Mo 平均含量59.16%，S 平均含量39.76%，Fe 平均含量0.14%，Cu 平均含量0.28%，Se 平均含量0.11%，Te 平均含量0.07%（表5）。

表5 輝鉬礦電子探針分析/%Table 5 Electron probe analysis of molybdenite

3.2 非金屬礦物

3.2.1 礦物學特征

鈉長石的化學分子式為：Na2O·Al2O3·6SiO2其理論化學組成為Na2O：11.8%；Al2O3：19.4%；SiO2：68.8%，鈉長石外觀一般為白色、灰白色，硬度為6 ～ 6.5，密度為 2.61 ～ 2.64 g/cm3，熔點為1100℃左右。

黑云母（Biotite）是云母類礦物中的一種，為硅酸鹽礦物，化學式約為K(Mg,Fe2+)3(Al,Fe3+)Si3O10(OH,F)2。顏色為黑色、深褐色，有時帶淺紅、淺綠或其他色調。硬度 2 ～ 3；比重3.02 ～ 3.12 g/cm3；解理完全；斷口不平坦。

3.2.2 嵌布粒度

鈉長石是礦石中重要的非金屬礦物，含量較高，其粒度微細。主要分布在，0.15 ～ 0.075 mm 之間 17.5%，0.075 ～ 0.04 mm 39.7%，0.04 ～ 0.02 mm22.9%，0.02 ～ 0.002 mm 15.6%，-0.002 mm 4.3%（表6）。

表6 鈉長石的粒度分布Table 6 Size distribution of albite

黑云母是片狀礦物，其粒度統計難度較大，樣品中黑云母的粒度主要集中在-100 μm，長軸粒度集中在-75 μm，短軸集中在-40 μm。

3.2.3 電子探針分析

鈉長石電子探針分析結果如下（表7）。其中特征元素Na2O 為11.3%，SiO2為66.81%，Al2O3為18.73%。

表7 鈉長石電子探針分析結果Table 7 Electron probe analysis of albite

黑云母電子探針分析結果如下（表8），其特征元素K2O 含量8.11%，MgO 含量11.51%。

表8 黑云母探針分析結果Table 8 Electron probe analysis of biotite

4 主要元素賦存狀態及對綜合利用的影響

尾礦中Cu 含量為0.040%，銅主要富集在黃銅礦中，其次富集在斑銅礦，極少量富集在輝銅礦中；除以獨立礦物形式存在外，部分銅呈微細粒包裹體形式分存在脈石礦物中；Mo 的含量為0.00%，偶見輝鉬礦，因此鉬沒有綜合回收利用的價值；尾礦中Cd 含量小于0.001%，未見獨立礦物，電子探針結果表明，鎘元素主要富集在方鉛礦和閃鋅礦中，含量極低；尾礦中Hg 元素含量0.040 g/t，含量極低，未發現獨立礦物，根據其地球化學性質，推測汞元素以分散形式，或者微細粒包裹體形式存在于尾礦中；尾礦中Cr 元素含量0.0038%，含量極低，未發現獨立礦物，電子探針結果表明，鉻元素以類質同相形式分布于磁鐵礦等礦物中；尾礦中Pb 元素含量0.011%，含量低，主要分布在方鉛礦中；尾礦中As 元素含量0.00119%，含量極低，電子探針結果表明，As 分散分布于硫化物中，如黃銅礦，斑銅礦，黃鐵礦、方鉛礦中。

5 結 語

(1) 物質組成研究結果表明，尾礦中Cu 的品位為0.04%，為主要可回收元素；Co 和Ni 的含量分別為0.0059%和0.0024%；稀土總量為0.11%；重金屬元素 Pb、Zn、Cr、Cd、As 和Hg 含量分別為0.011%、0.0054%、0.0038%、＜ 10 g/t、11.9g/t 和0.040 g/t；貴金屬元素Au 含量為0.16 g/t，Ag 含量7.11 g/t；金屬硫化物中主要礦物為黃鐵礦，其次為黃銅礦和斑銅礦，總量0.65%；金屬氧化物主要為磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦，其次為金紅石和銳鈦礦，總量5.26%；硅酸鹽礦物主要為石英、長石、云母、粘土礦物，總量86.64%；其他含氧鹽主要為方解石和白云石，其次為磷灰石，總量6.45%；微量礦物為透閃石、滑石、普通角閃石、石榴石、榍石、鉛釩、重晶石、獨居石、螢石、毒砂，總量為1%。

(2) 尾礦為典型的砂狀結構，主要組成礦物為非金屬礦物，間雜少量金屬礦物；礦物顆粒構成了尾礦的主要骨架結構，礦物顆粒與顆粒之間形成了形態多樣的空隙；礦物解離情況良好，部分金屬礦物本身呈交代狀結構，粒度微細，難以進一步解離。

(3) 綜合利用建議。建議混合浮選回收礦石中的銅類金屬硫化物（黃銅礦、斑銅礦和輝銅礦），以及黃鐵礦（包括微量的毒砂）；綜合回收利用礦石中的云母類礦物（黑云母和白云母）；鈉長石和石英等硅酸鹽類礦物可以用來制作作混凝土粗細骨料、建筑用砂、路基墊層材料、土壤改良劑和土壤肥料。