貴州省丹寨縣老冬寨鉛鋅礦工藝礦物學研究

賴楊，惠博，龔大興，徐鶯

（中國地質科學院礦產綜合利用研究所,四川 成都 610041）

鉛、鋅在電器、機械、軍事、冶金、化學、醫療等領域用途廣泛。我國鉛鋅礦的產量和消費量巨大，但鉛鋅工業多年來的快速發展，也給生態環境造成了一定的影響和破壞，嚴防重金屬污染已成鉛鋅行業不可逾越的紅線。在“環保優先、清潔生產”的新發展理念下，大力促進鉛鋅行業發展向循環、低碳、綠色方向轉變，所以丹寨縣老冬寨鉛鋅礦在勘探開發之初，有必要查清鉛鋅礦工藝礦物學特征，為今后開發利用階段制定綠色、環保、高效的選冶工藝提供必要的技術支撐。

1 地質概況

丹寨縣老冬寨鉛鋅礦大地構造位于揚子陸塊江南造山帶黔南坳陷都勻南北向構造變形區與榕江加里東褶皺開闊復式褶皺變形區的交接部位，綜合地層區劃屬揚子地層區黔南分區臺江-從江小區，成礦區帶劃屬上揚子東緣成礦帶。礦區出露的地層主要有青白口系平略組（Pt3p）、隆里組（Pt3l），南華系富祿組（Pt3f）、大塘坡組（Pt3d）、南沱組（Pt3n），震旦系陡山沱組（Pt3d），其中震旦系陡山沱組（Pt3d）為主要的容礦地層[1]，其巖性為灰-灰黑色含粉砂質炭質泥質板巖夾白云質炭質鈣質板巖及透鏡狀白云質灰巖、白云巖。礦區內整體屬傾向近北西向單斜構造，平均傾向近西，傾角一般為20～40°，另發育向斜構造，軸向北北西向，軸向長近1.3 km，寬約1.5 km，兩翼基本對稱，核部為陡山沱組（Pt3d），產狀平緩，形態開闊，向斜兩翼地層為南沱組及大塘坡組地層，巖層傾角一般17～25°。礦區主要發育北東向和南北向斷層，以北東向朱砂場斷層和近南北向老東寨斷層為主干斷層，而礦床正處于兩條斷層的交匯處。

2 礦石組構特征

2.1 礦石結構

礦石結構主要有半自形晶結構、它形晶粒狀結構、碎裂結構（圖1a）、交代殘余結構、交代假象結構等。礦石中的閃鋅礦為主要的礦石礦物，大部分單晶粒度＜0.2 mm，一般為它形粒狀集合體，粗細不一，和方鉛礦緊密共生。閃鋅礦多呈不規則狀、粒狀結構以及交代殘余結構，閃鋅礦表面一般不干凈，常含大量雜質包體，常見含小乳滴狀黃銅礦。礦石中的方鉛礦含量不高，偶見自形或它形粒狀或者集合體產出（圖1b），鏡下多見特征黑三角孔，粒度變化非常大，大者粒度可達2 mm，小者粒度小于0.01 mm，受應力作用可見揉皺結構，亦見黑三角孔具有拉長的現象。

圖1 老冬寨鉛鋅礦手標本Fig.1 Pictures of rock sample

2.2 礦石構造

礦石構造主要為塊狀構造，次要為脈狀構造、浸染狀構造以及角礫狀構造等。

塊狀構造：礦石主要以閃鋅礦、方鉛礦等組成，致密、無空洞，礦物顆粒大小不定，分布無方向性，其中礦石礦物含量占75%以上，僅含少量脈石礦物。

脈狀構造：礦石中閃鋅礦、方鉛礦以脈狀、細脈狀沿脈石礦物裂隙侵入，脈寬0.1～1 cm 不等。

浸染狀構造：礦石中有閃鋅礦、方鉛礦等礦石礦物以它形粒狀呈無規則稀疏分散狀分布于脈石礦物中，礦石礦物含量一般＜20%。

3 礦石物質組成

礦石物質組成研究的樣品為選礦試驗綜合樣品。為保證測試樣品代表性，所取樣品經過嚴格的試樣加工后，均經過方格縮分法進行取樣。物質組成研究工作包括化學組成和礦物組成兩個部分。

3.1 化學組成

采用X 射線熒光光譜分析，對原礦綜合樣進行化學成分分析，分析結果見表1。

表1 礦石的X 熒光光譜分析結果/%Table 1 X-ray fluorescence spectrum analysis of ores

由表1 可知，（1）該礦石中可供選礦回收的主要元素為鉛和鋅，其品位分別為0.712%和10.705%，硫含量為5.413%，銅含量0.031%，鉀元素含量1.912%，應注意其綜合利用和評價。另據前人研究[2]，該鉛鋅礦還伴生有銀、鎵、鍺等有價元素。（2）礦石中脈石組分明確，主要脈石組分為SiO2和Al2O3，含量分別為65.903%和8.461%，MgO、CaO 等其他脈石組份含量較低。

3.2 礦物組成

通過光薄片鑒定（圖2）、X 射線衍射分析（圖3）以及電子探針（圖4）綜合分析，查明了礦石中主要礦物種類及含量（表2），結果表明礦石中金屬硫化物主要為閃鋅礦（15.02%），其次為少量的方鉛礦（0.81%）、黃鐵礦（0.81%），偶見黃銅礦（0.08%）；脈石礦物以石英（56.21%）為主，其次為白云母（15.2%）和高嶺石（6.55%），以及少量白云石、方解石等。礦石中的還可以見到微量礦物，包括磁鐵礦、赤鐵礦、磷灰石、角閃石、重晶石、黑云母、伊利石等（表2），主要礦石礦物的特征描述如下。

表2 原礦綜合樣礦物組成Table 2 Mineral composition of ore samples

圖2 主要礦石礦物顯微鏡下特征Fig.2 Microscopic characteristics of major ore minerals

圖3 主要礦物的X 射線衍射圖譜特征Fig.3 XRD characteristics of major minerals

圖4 主要金屬礦物能譜鑒定特征Fig.4 X-ray energy spectrum curve of main minerals

方鉛礦：鉛灰色，立方體晶型完整，呈自形粒狀集合體產出，顯微鏡下呈灰白色，無內反射色，均質性，多見三組解理相交形成的典型黑三角孔（圖2b），局部可見受應力作用后形成的揉皺現象。方鉛礦常交代閃鋅礦呈港灣狀浸蝕結構。據方鉛礦電子探針分析結果顯示（表3），方鉛礦中Pb 平均含量為86.78%，S 平均含量為12.82%，Zn 平均含量為0.05%，另含微量的Fe、Sb。

表3 方鉛礦電子探針分析結果/%Table 3 Electron probe analysis results of galena

閃鋅礦：淺黃灰色、半透明，他形粒狀，原生粒度普遍較小，顯微鏡下呈灰色略帶褐色（圖2a），無多色性，具有顯著的棕黃-棕紅色內反射色，常見出溶乳滴狀黃銅分布于礦閃鋅礦中，多見方鉛礦交代閃鋅礦形成浸蝕結構。據閃鋅礦電子探針分析結果顯示（表4），閃鋅礦中Zn 平均含量為62.65%，S 平均含量為33.68%，Fe 平均含量為3.38%，另含微量的As、Sb。

表4 閃鋅礦電子探針分析結果/%Table 4 Electron probe analysis results of sphalerite

黃鐵礦：淺黃白色，半自形-他形粒狀，顯微鏡下呈單黃色，均質性，多見半自形-他形粒狀集合體產出，偶見碎裂結構。據黃鐵礦電子探針分析結果顯示（表5），黃鐵礦中Fe 平均含量為48.45%，S 平均含量為49.85%，Zn 平均含量為0.55%，As 平均含量為0.30%，另含微量的Cu、Co。

表5 黃鐵礦電子探針分析結果/%Table 5 Electron probe analysis results of pyrite

黃銅礦：銅黃色，多呈他形粒狀結合體，顯微鏡下呈較濃的銅黃色，弱非均質性，主要以他形粒狀產出與閃鋅礦、方鉛礦以及脈石礦物顆粒間隙中，另見少量黃銅礦呈出溶乳滴狀產出于閃鋅礦中，形成固溶體分離結構。據黃銅礦電子探針分析結果顯示（表6），黃銅礦中Cu 平均含量為33.72%，Fe 平均含量為30.41%，S 平均含量為35.53%，As 平均含量為0.13%，另含微量的Co。

表6 黃銅礦電子探針分析結果/%Table 6 Electron probe analysis results of chalcopyrite

3.3 主要礦物工藝粒度

礦物的原生粒度[3-6]是重要的礦石性質，對選礦工藝有較大的影響。該鉛鋅礦的礦物組成簡單，主要的礦石礦物為方鉛礦和閃鋅礦，總體粒度較細，它們的原生粒度統計見表7。

表7 主要礦石礦物的原生粒度統計Table 7 Statistical table of primary grain size of useful minerals

4 主要有價元素賦存狀態及分布規律

在取得礦石中礦物含量、電子探針分析以及礦石中鉛鋅的平均品位的基礎上，進行鉛、鋅元素分布規律統計（表8），從表8 中可知，礦石中方鉛礦Pb 元素分布率高達98.60%，說明礦石中Pb 元素主要以硫化物形式賦存于方鉛礦中，方鉛礦是回收Pb 的主要目的礦物；礦石中閃鋅礦Zn 元素分布率高達87.90%，說明礦石中Zn 元素主要以硫化物形式賦存于閃鋅礦中，閃鋅礦是回收Zn 的主要目的礦物。鉛、鋅元素理論回收率分別為98.60%和87.90%。

表8 礦石中鉛鋅元素分布規律統計Table 8 Statistics of distribution law of lead and zinc elements in ores

5 結論

（1）礦石中可供選礦回收的主要元素為Pb 和Zn，其品位分別為0.71%和10.70%；另外礦石中硫含量為5.413%、銅含量0.031%、鉀元素含量1.912%，應注意其綜合利用和評價。

（2）礦石中的閃鋅礦為主要有用礦物，和方鉛礦緊密共生，大部分單晶粒度小于0.2 mm，一般為它形粒狀集合體，粗細不一，其工藝粒度主要集中在150～20 μm 之間，含量合計約76%。而方鉛礦的工藝粒度主要集中在75～20 μm 之間，含量約61.7%，其粒度總體小于閃鋅礦。

（3）Pb 和Zn 的主要載體礦物分別為方鉛礦和閃鋅礦，礦石中98.60%的Pb 分布于方鉛礦中，87.90%的Zn 分布于閃鋅礦中。鉛、鋅元素理論回收率分別為98.60%和87.90%。