摘要：复杂多金属矿中有价元素的分离是选矿领域的难题之一。多金属矿分离困难的主要原因有嵌布粒度细、矿物种类复杂、伴生有次生矿物等。西藏某铜多金属矿石中含有铜、钼、金、银、硫等元素，属于复杂多金属矿。该矿石中的铜以次生硫化铜矿物为主，由于铜矿物的粒度分布不均、有用矿物嵌布粒度细、矿物间嵌布关系密切，且辉钼矿的含量低，因此，需通过细磨才能使铜、钼矿物获得较好的解离效果。矿石中约40%的金与硫化铜矿物关系密切，易进入到铜精矿中。

　　关键词：次生矿物；包裹；嵌布特征；矿石结构构造

　　工艺矿物学是矿物学的一个分支。它是一门以研究矿物处理和矿物原料加工过程为主要内容的学科。在选矿方面，工艺矿物学主要研究矿石的物质成分，矿石的矿物组成，矿石的结构和构造及其物理、化学性质和矿物在选矿过程的行为，为诠释选矿机理、制定选矿工艺方案和实现选矿过程优化提供矿物学依据。为合理开发利用该多金属矿，本研究借助XRF分析、化学多元素分析、物相分析、XRD分析、显微镜下矿物鉴定、MLA检测及ToF-SIMS分析等测试手段，对西藏某伴生稀贵金属铜钼矿工艺矿物学研究，查明了该矿石的化学成分、矿物组成及矿物的嵌布特征，确定了矿石的类型。

　　1原矿的主要化学性质

　　1.1原矿的光谱分析及化学成分分析

　　（1）原矿的光谱分析光谱分析结果为：CaO含量0.133%、Cu含量0.52%、Fe含量4.28%、Al2O3含量13.11%、As含量0.03%、Ba含量0.025%、Be含量小于0.005%、Bi含量小于0.005%、Cd含量小于0.005%、Co含量0.01%、Cr含量小于0.005%、Li含量小于0.005%、MgO含量为0.45%、Mn含量0.011%、Ni含量为0.0061%、Pb含量为0.029%、Sb含量小于0.005%、Sn含量小于0.005%、Sr含量0.046%、Ti含量0.095%、V含量0.009%、Zn含量0.01%。

　　（2）原矿的主要化学成分分析结果为：Cu含量0.50%、Mo含量0.008%、Au含量0.05g/t、Ag含量0.37g/t、Fe含量4.48%、S含量4.41%、C含量0.035%、Al2O3含量13.90%、CaO含量为0.091%、MgO含量0.42%、K2O含量为2.69%、Na2O含量为0.063%、Ti含量0.087%、Pb含量0.018%、Zn含量0.0083%、Ge含量小于0.005%、SiO2含量69.64%、P含量0.043%。As含量0.039%、Sb含量小于0.005%、Bi含量小于0.005%、Hg含量小于0.00029%、MFe含量小于0.005%。

　　由原矿的主要化学成分分析结果可知，该矿石中的有价元素主要为Cu，品位为0.50%；伴生有价元素具有种类多、品位低的特征，其中Au、Ag和Mo的品位分别为0.05g/t、0.37g/t和0.008%，有害元素As的品位为0.039%。

　　1.2矿石中铜、钼、金、银的化学物相分析

　　对-0.074mm占100%样品中的铜、钼、金和银进行了化学物相分析，铜物象化验结果为，自由氧化铜含量为0.01%、次生硫化铜含量为0.45%、原声硫化铜含量为0.03%，铜总含量为0.49%。钼物象化验结果为，氧化钼含量为0.0003%、硫化钼含量为0.0079%，钼总含量为0.0082%。金物象化验结果为，裸露金含量为0.036g/t、硫化物包裹金含量为0.010g/t、其他金含量为0.05g/t，金总含量为0.51g/t。银物象化验结果为，自然银含量为0.01g/t、裸露硫化银含量为0.2g/t、硫化物包裹银含量为0.09g/t、其他银含量为0.06g/t，银总含量为0.36g/t。

　　化学物相分析结果表明，铜主要以次生硫化铜的形式存在，占总铜的91.84%，其次是以原生硫化铜矿形式存在，其占有率为6.12%；钼主要以硫化钼的形式存在，占总钼的96.34%；金以裸露金为主，其占有率为70.59%，其次为硫化物包裹金，其占有率为19.61%；银以裸露硫化银为主，其占有率为55.56%，其次为硫化物包裹银和其他矿物包裹银，其占有率分别为25.00%和16.66%。

　　1.3矿石的矿物组成

　　矿石中的铜矿物主要为辉铜矿、蓝辉铜矿和斑铜矿，其次为砷黝铜矿，另有微量黄铜矿、硫砷铜矿、铜蓝；钼矿物是辉钼矿；金矿物有自然金、碲金矿、银金矿和碲金银矿；银矿物主要为辉银矿，另有少量碲银矿、硫铋银矿、硒银矿和自然银；其他金属矿物主要是黄铁矿，另有少量褐铁矿、赤铁矿、菱铁矿、金红石、方铅矿、闪锌矿、毒砂、自然铜等。非金属矿物主要为石英，其次为白云母、高岭石，另有少量明矾石、叶腊石，微量长石、磷钙铝矾、锆石、磷铝铈矿、菱磷铝锶矾、重晶石、磷灰石、方解石、镁电气石。

　　1.4矿石的构造及结构

　　矿石构造主要为浸染状构造、斑杂状构造，其次为脉状构造、土状构造等。

　　浸染状构造。矿石中的黄铁矿多呈星散状分布在脉石矿物中，形成浸染状构造。

　　斑杂状构造。黄铁矿呈大小不一的粒状集合体分布在脉石矿物中，形成斑杂状构造。

　　脉状构造。黄铁矿呈脉状分布在脉石矿物裂隙中，形成脉状构造。

　　土状构造。矿石中的长石、云母等硅酸盐矿物经风化作用后形成黏土矿物，构成土状构造。

　　矿石结构主要为他形晶结构，其次为镶边结构、交代结构、自形—半自形晶结构、包含结构、胶状结构、压碎结构等。具体表现如下。

　　他形晶结构。黄铁矿、辉铜矿、斑铜矿等硫化物大部分呈不规则粒状嵌布在脉石矿物中，很少具备完好的晶面，形成他形晶粒状结构。

　　镶边结构。蓝辉铜矿沿边缘交代斑铜矿，形成镶边结构。

　　交代结构。斑铜矿被辉铜矿交代，形成交代结构。

　　自形—半自形晶结构。少部分黄铁矿具有完好或部分完好的晶面，辉钼矿常呈片状集合体分布在脉石矿物中，片理清晰，形成自形—半自形晶结构。

　　包含结构。黄铜矿呈圆粒状包裹于黄铁矿中，呈包含结构。

　　胶状结构。褐铁矿在形成过程中由于脱水而产生不规则状的裂隙，破裂面具贝壳状纹，构成胶状结构。

　　压碎结构。黄铁矿颗粒因压力而产生裂缝、小位移及具尖角的碎块，呈压碎结构。

　　2矿石中重要矿物的嵌布特征

　　2.1辉铜矿（Cu2S）、蓝辉铜矿（Cu9S5）

　　辉铜矿和蓝辉铜矿是矿石中最主要的铜矿物，二者在矿石中的紧密嵌布。辉铜矿和蓝辉铜矿中可混入Fe、Co、Ni、As、Ag等杂质元素，为了解其成分特征，特进行了扫描电镜-X射线能谱成分分析，分析结果为辉铜矿和蓝辉铜矿的成分均较为稳定，大部分不含杂质元素，个别含微量的杂质元素Fe。辉铜矿和蓝辉铜矿常与斑铜矿、铜蓝、砷黝铜矿、黄铜矿等其他铜矿物紧密嵌布，辉铜矿主要被蓝辉铜矿和铜蓝沿边缘和裂隙交代；少量辉铜矿可交代斑铜矿、黄铜矿；有时可见其交代砷黝铜矿或被自然铜交代。此外，也有少部分辉铜矿、蓝辉铜矿呈不规则状嵌布于脉石矿物中，偶尔可见其分布于脉石矿物与黄铁矿的接触粒间。辉铜矿和蓝辉铜矿的粒度粗细不均，最粗可达0.40mm，分布范围主要在0.03mm～0.15mm之间。

　　2.2斑铜矿（Cu5FeS4）

　　斑铜矿是矿石中重要的铜矿物之一，常呈不规则状分布于脉石矿物中；部分斑铜矿与其他硫化铜矿物共生关系密切，如少量辉铜矿、蓝辉铜矿、铜蓝等可沿边缘交代斑铜矿，构成镶边结构；有时可见斑铜矿交代黄铜矿，形成交代结构。斑铜矿粒度分布不均，最粗可达0.50mm，分布范围主要在0.03mm～0.15mm。

　　2.3砷黝铜矿（Cu12As4S13）、硫砷铜矿（Cu3AsS4）

　　砷黝铜矿是矿石中的主要铜矿物之一，含量达到0.13%，另有微量的硫砷铜矿，二者均为As元素的主要载体矿物。通常，砷黝铜矿和硫砷铜矿中可存在完全和部分的Sb-As元素类质同象替代现象。因此，为了解砷黝铜矿和硫砷铜矿的元素组成，对其进行了扫描电镜-X射线能谱成分分析，分析结果为砷黝铜矿大部分不含Sb，少部分含有微量的Sb，其Cu含量在47.32%～53.75%，As含量在16.62%～21.47%，S含量在26.41%～29.79%；硫砷铜矿成分较为稳定，不含Sb，少量可含有不高于1%的Fe，Cu含量在47.56%～48.69%，As含量在19.39%～20.45%，S含量在31.00%～32.05%。

　　矿石中的砷黝铜矿常交代黄铁矿、黄铜矿、斑铜矿等早期硫化物，其中，与黄铁矿的共生关系紧密；少量砷黝铜矿和硫砷铜矿呈不规则状嵌布于脉石矿物中；偶见其呈微细粒包裹于黄铁矿裂隙中。砷黝铜矿和硫砷铜矿的粒度均较细，主要分布在0.05mm以下。

　　2.4黄铜矿（CuFeS2）

　　蓝辉铜矿和铜蓝交代；部分黄铜矿沿黄铁矿边缘和裂隙充填交代；少量黄铜矿呈微细粒嵌布于脉石矿物中。黄铜矿粒度分布不均，最粗可达0.80mm，分布范围主要在0.03mm～0.15mm之间。

　　2.5辉钼矿（MoS2）

　　辉钼矿常呈片状或以片状集合体形式嵌布于脉石矿物中，与白云母关系较密切，主要嵌布在白云母集合体中或石英颗粒与白云母集合体的接触部位。部分辉钼矿与黄铁矿紧密嵌布。

　　2.6金矿物（Au）

　　将0～2mm综合样破碎至0.3mm以下，将其制成环氧树脂片，然后利用光学显微镜、矿物自动分析仪（MLA）对样品中的金矿物和银矿物进行研究。通过对总数约800余万颗亮矿物颗粒的检测分析，共查找到金矿物28颗、银矿物84颗，对金矿物的成分和嵌布特征进行详细的工艺矿物学研究。

　　研究结果表明，金矿物种类包括有自然金、碲金矿和碲金银矿。由于样品为细碎样品，因此部分金矿物以裸露金的形式存在。矿石中的裸露金（占有率为32.78%）、裂隙金（占有率为35.22%）和包裹金（占有率为32.00%）的占有率均较为接近。矿石中的金与黄铁矿和硫化铜矿物关系密切，约50%的金与黄铁矿相关，约40%的金与硫化铜矿物相关，另有约10%的金与脉石矿物相关。金矿物粒度普遍较细，本次研究所发现的金矿物颗粒短径均在0.01mm以下。

　　2.7银矿物（Ag）

　　银矿物主要为辉银矿，另有少量碲银矿、硫铋银矿、硒银矿和自然银。矿石中的裸露银占38.53%、裂隙银占23.83%，有37.64%的银以包裹银的形式存在，这些银主要与辉钼矿关系密切，其次与硫化铜矿物、脉石矿物和黄铁矿相关。其中大部分被硫化铜矿物和黄铁矿包裹，另有11.60%的银被脉石矿物包裹。本次研究所发现的银矿物颗粒短径均在0.01mm以下。

　　2.8黄铁矿（FeS2）

　　黄铁矿是矿石中含量最高的金属矿物，主要呈他形粒状分布于脉石矿物中，少量可呈半自形粒状分布；少部分黄铁矿中包裹有黄铜矿、蓝辉铜矿、金红石等矿物；有时可见黄铁矿与辉钼矿共生在一起。

　　2.9白云母（KAl2（Si3Al）O10（OH）2）、高岭石（Al2（Si2O5）（OH）4）

　　白云母、高岭石是矿石中含量较高的层状硅酸盐矿物，常包裹有石英或与石英紧密连生，较集中于0.05mm～0.40mm之间。

　　3铜、钼、金、银和砷的赋存状态

　　矿石中的铜主要赋存在辉铜矿和蓝辉铜矿中，其次赋存在斑铜矿中，另有少量赋存在砷黝铜矿、硫砷铜矿、铜蓝和黄铜矿中。

　　钼以独立矿物辉钼矿的形式存在。

　　金主要以独立矿物自然金、碲金矿和碲金银矿的形式存在。

　　银主要以独立矿物辉银矿的形式存在，另有少量碲银矿、硫铋银矿、硒银矿和自然银等。

　　砷主要赋存在砷黝铜矿中，另有少量赋存在硫砷铜矿和毒砂中。

　　4影响矿石中铜、钼、金和银回收的矿物学因素

　　矿石中的铜主要以辉铜矿、蓝辉铜矿、砷黝铜矿、硫砷铜矿和黄铜矿等硫化铜矿物的形式存在，其中砷黝铜矿和硫砷铜矿是As的主要载体矿物，它们与其他硫化铜矿物可浮性相近，易于进入铜精矿中，从而导致铜精矿中的砷超标。

　　矿石中砷黝铜矿和硫砷铜矿与黄铁矿的嵌布关系较为密切，并且砷黝铜矿和硫砷铜矿的粒度均较细。因此，可通过强化对S的抑制来降低铜精矿中As的含量，但会造成一定的Cu回收率损失。

　　矿石中约40%的金与硫化铜矿物关系密切，易进入到铜精矿中。另外，约50%、10%的金与分别黄铁矿和脉石矿物相关，进入到铜精矿中的难度较大。

　　矿石中的裸露银占38.53%、裂隙银占23.83%，其中裂隙银在进一步的磨矿过程中易于裸露，它们均有利于银的回收；在包裹银中，包裹于硫化铜矿物中的银易于进入铜精矿中，有利于银的回收；另有部分脉石矿物包裹银，可能损失在尾矿中，从而影响银的回收率。

　　矿石中存在较多白云母、高岭石、叶腊石等层状硅酸盐矿物，其具有可浮性好、易泥化的特点，因此需采用合适的磨矿工艺减少过磨，同时在浮选过程中加强对其的抑制。

　　矿石中的钼赋存在辉钼矿中，辉钼矿的粒度较细易损失在尾矿中。

　　5结论

　　化学分析结果表明，矿石中的有价元素主要为Cu，品位为0.50%；伴生有价元素种类多、品位低，其中Au、Ag和Mo的品位分别为0.05g/t、0.37g/t和0.008%，有害元素As的品位为0.039%。

　　矿石中的铜矿物主要为辉铜矿、蓝辉铜矿和斑铜矿，其次为砷黝铜矿，另有微量黄铜矿、硫砷铜矿、铜蓝；钼矿物是辉钼矿；金矿物包括自然金、碲金矿和碲金银矿；银矿物主要为辉银矿，另有少量碲银矿、硫铋银矿、硒银矿和自然银。其他金属矿物主要是黄铁矿，另有少量褐铁矿、赤铁矿、菱铁矿、金红石，微量方铅矿、闪锌矿、毒砂等。非金属矿物主要为石英，其次为白云母、高岭石，另有少量明矾石、叶腊石等。

　　矿石中约40%的金与硫化铜矿物关系密切，易进入到铜精矿中。

　　矿石中存在部分砷黝铜矿和硫砷铜矿，难以通过物理选别的方式与其他铜矿物进行分离，会造成铜精矿中砷超标。