某铜铁矿尾矿工艺矿物学研究

矿产综合利用

Multipurpose Utilization of Mineral Resources

·75·

分析与鉴定某铜铁矿尾矿工艺矿物学研究

吴玉元，何东升 ，胡洋，谢志豪，解维闵，陈靖

（武汉工程大学资源与土木工程学院，湖北 武汉 430074）

摘要：为了更好的了解某尾矿中元素的赋存状态、矿物解离情况，以便制定更加合理的分选方案，采用光学电子显微镜、MLA等方法对尾矿及分选后精矿进行了矿物工艺学研究。结果表明，尾矿中主要有价元素为铁、铜，目的矿物为磁铁矿、黄铜矿和斑铜矿，磁铁矿含量16.36%。脉石矿物主要是石英、方解石。该尾矿分选后所得精矿中主要矿物为磁铁矿，占86.66%，含有少量石英和方解石。

关键词：铜铁矿；工艺学矿物；MLA技术

doi:10.3969/j.issn.1000-6532.2019.02.015

中图分类号：TD9 文献标志码：A 文章编号：1000-6532（2019）02-0075-04

我国当前铁尾矿排放量较大的主要是赤铁矿尾矿和磁铁矿尾矿[1]，含铁尾矿的利用对老久矿山的改造以及资源综合利用起到了至关重要的作用。尾矿的再选利用是目前综合利用铁矿尾矿的主要途径，国内不少矿山近年来也开展了这方面的工作[2-3]。江西[4]某褐铁尾矿经磁化焙烧－磁选工艺分选, 可获得产率51.46%、全铁含量 .83%、全铁回收率

78.88%的铁精矿；梅山[5]铁矿采用弱磁强磁工艺，

粗精矿和钛品位11.09%、钛回收率46.65%的高钛扫选粗精矿；弓长岭选矿厂[8]为了回收铁浮选尾矿采用微细粒级重选设备-悬振选矿机，得到综合铁精矿品位63.22％，回收率40.73％，综合尾矿铁品位降至12.58％，有效的回收了该尾矿中的铁。针对湖北某低品位铜铁矿尾矿，研究了该铜铁尾矿的工艺矿物学，为从该尾矿中回收铁、铜提供参考。

从尾矿中每年选出铁精矿7万t；袁致涛、马玉新

[6]

等通过预富集、弱磁选对某铁尾矿进行再选，

1 尾矿主要矿物组成

化学多元素分析见表1。从表1中可以看出，该尾矿中含Fe2O3 21.45%，SiO2含量32.84%，含CaO 21.45%，该尾矿属于高硅型中低品位的磁铁矿。

可获得铁品位66.09%、回收率26.08%的弱磁选精矿；太和矿区[7]为了回收尾矿中的铁和钛，采用“一粗一扫湿式磁选”工艺回收尾矿中的铁、钛矿物，可获得铁品位38.96%、全铁回收率37.11%的高铁

表 1 尾矿化学多元素分析结果/%

Table 1 Multi-elements analysis of tailings

Fe2O321.45

MgO3.93

Al2O36.1

SiO232.84

P2O50.12

TiO20.28

MnO0.42

CuO0.07

ZnO0.02

RbO20.01

SrO0.03

K2O0.5

CaO21.45

Cl0.01

BaO0.05

总计100.00

对矿样进行MLA矿物自动定量系统测定，辅以镜下鉴定、扫描电镜分析，测得原矿矿物组成

见表2。

收稿日期：2017-11-11；改回日期：2017-12-19

湖北省自然科学基金武汉工程大学青年基金基金项目：国家自然科学基金；（2014CFB794）；（Q201405）（51674179）

资助

作者简介：吴玉元（1993-），男，硕士研究生，从事选矿工艺与理论研究。

通讯作者：何东升（1979-），男，博士，副教授，从事矿物分离与分选研究工作。Email：csuhy@126.com

·76·

矿产综合利用

2019年

表 2 原矿主要矿物组成

Table 2 The main mineral composition of the raw ore

矿物磁矿铁石英钙长石方解石铁白云石普通辉石钠长石铁铝榴石透辉石白云石黄铁矿铁酸钙金红石含量/%16.3615.45.0716.813.230.395.791.616.971.150.010.60.03矿物正石长黑云母高岭石角 石闪绿泥石铁镁钙橄榄石斑铜矿铁尖晶石黄铜矿硅灰石磷灰石总计含量/%40.830.130.550.9518.80从表2可以得出，铜铁尾矿主要的金属矿物为磁铁矿，铁矿物主要为磁铁矿，含量为

16.36%，其次为铁白云石和铁橄榄石。还有少量

的斑铜矿、黄铜矿和黄铁矿组成。脉石矿物主要为石英、方解石、橄榄石、透辉石、钠长石、钙长石、正长石和白云石组成。主要矿物的微观形貌详见图2～5。

Fig .1 The microscopic appearance of magnetite monomer

图 1 磁铁矿单体颗粒的微观形貌

particles

图 2 石英内部包裹磁铁矿

Fig .2 Quartz is encased in magnetite

图 3 钙长石颗粒的形貌

Fig .3 The morphology of calcium feldspar granules

0.030.030.020.150.100.00

图 4 方解石与正长石相互共生

Fig .4 Calcite and feldspar symbiosis

从图1～4可以看出：①磁铁矿以单体颗粒的形式存在，部分与不规则的方解石包裹（见图1）；②石英内部包裹少量的磁铁矿（见图2）；③钙长石、钙铁橄榄石以单体颗粒的形式存在（见图3）；

④钙铁橄榄石主要以单体颗粒的形式存在，少量方解石附着在钙橄榄石周围，部分正长石与方解石相互共生（见图4）。

2 尾矿中Cu、Fe元素的配分和主要矿物嵌布特征

2.1 铜元素的配分

原矿中铜元素主要赋存在黄铜矿和斑铜矿中，都属于硫化矿物。其中黄铜矿中Cu的含量占

28.71%，斑铜矿中Cu的含量占71.29%。

2.2铁元素的配分

元素Fe在原矿中的含量为15.02%%，主要赋存在磁铁矿和脉石矿物中，其中磁铁矿中的铁含量占57.11%，在钙铁橄榄石中，钙长石、铁白云石和铁橄榄石中也有少量的分布。其他则赋存在脉石矿物中，详见表3。

第2期2019年4月

吴玉元等：某铜铁矿尾矿工艺矿物学研究

·77·

表3 铁元素在不同矿物中的配分

Table 3 The distribution of iron elements in different ores

矿物名称磁铁矿含量/%57.11

钙长石铁白云石钙铁橄榄石铁橄榄石铁铝榴石透辉石

3.373.23.811.113.112.13

铁酸钙

1.78

方解石0.77

其他3.27

总计100.00

2.3磁铁矿的单体解离度测定

经过MLA矿物分析仪测定，按照自由表面积占总表面积80%以上的颗粒算做单体颗粒的数学

模型，测出磁铁矿的单体解离度为63.76%。2.4磁铁矿单晶粒度测定

表4 磁铁矿单晶粒度分布

Table 4 The single grain size distribution of magnetite

粒级/mm产率/％正累积/％

-0.251.20

-0.25+0.181.602.80

-0.18+0.12511.9214.72

-0.125+0.075

35.2049.92

-0.075+0.045

26.4176.33

-0.045+0.019-0.019+0.0081

18.014.3994.3498.73

-0.0081

1.27100.00

从表4看出，粒级为-0.125 +0.075 mm时占有率最大为35.2%，+0.075 mm 49.92%，-0.075 mm

50.08%。

依附在磁铁矿周围，将磁铁矿包裹；③不规则的透辉石和正长石相互交代形成共生体；④方解石内部包裹磁铁矿粒状小颗粒。3.2精矿中磁铁矿的单体解离度测定

经过MLA矿物分析仪对大量的磁铁矿颗粒进行统计计算，按磁铁矿颗粒自由表面积占80%以上的矿物颗粒算作单体颗粒的数学模型，该精矿中磁铁矿的单体解离度为93.12%。

3.3精矿中主要含铜矿物的单体解离度的测定

斑铜矿的单体解离度的测定：斑铜矿的单体解离度为7.27%。黄铜矿的单体解离度的测定：黄铜矿的单体解离度为0.00%，即未见单体解离。

综上分析，尾矿中含铁矿物主要为磁铁矿，可考虑回收。采用磁选流程对其进行了分选，得到磁选精矿和磁选尾矿两个产品。磁选机采用弱磁选机，磁铁矿精矿Fe品位为52%，产率为1.2%。

3磁选精矿分析

3.1精矿精矿中主要矿物组成

该铁精矿中矿物主要由磁铁矿、石英和方解石组成，其中绝大多数都属于磁铁矿，脉石矿物较少，结果见表5。

表5 精矿中主要矿物组成

Table 5 Main mineral components in the concentrate磁铁矿86.66正长石0.4

石英3.77黑云母0.53

钙长石0.17铁橄榄石0.49斑铜矿0.03透辉石0.61

方解石1.79镁橄榄石0.7钠长石0.42白云石0.24

铁铝榴石0.56铁酸钙0.24

4 结 论

（1）该铜铁尾矿中的铁主要赋存在磁铁矿中，磁铁矿的矿物含量为16.36%。铜矿物主要以黄铜矿和斑铜矿形式存在，黄铜矿中Cu的含量占

28.71%，斑铜矿中Cu的含量占71.29%。脉石矿物

铁白云石钙铁橄榄石0.670.65角闪石绿泥石0.350.82

主要为石英、方解石。

（2）铜铁尾矿中磁铁矿的单体解离度为

63.76%，部分与石英、方解石相包裹。磁铁矿单

从表5可以看出，精矿中主要以磁精矿为主，占86.66%，其次为少量的脉石矿物，以石英和方解石为主，各占3.77%和1.79%。精矿中还含有少量的其他矿物，如黑云母、镁橄榄石和斑铜矿等。

由矿物微观形貌可知，①磁铁矿为单体颗粒且单体解离，表面多缺陷；②长石和绿泥石主要

晶粒度＋0.075 mm 49.92%。

（3）铜铁尾矿经磁选后，所得铁精矿主要由磁铁矿、石英和方解石组成，其中以磁铁矿为主，占比86.66%，脉石矿物较少。精矿中磁铁矿的单体解离度为93.12%。

·78·

矿产综合利用

2019年

参考文献：

[1]秦煜民. 磁选尾矿铁资源回收利用现状与前景[J]. 中国矿业, 2010,19(5):47-49

[2]刘永光, 王晓雷．铁尾矿资源化综合利用的发展[J]．矿业快报, 2010(2):28-29.

[3]黄勇刚. 我国铁尾矿资源的利用现状及展望[J]. 资源与产业,2013,15(3):40-44.

[4]罗丕,周美兰,罗琳,等. 江西某铁尾矿综合回收铁试验

研究[J]. 有色金属:选矿部分,2008 (3):30-32.

[5]衣德强,范庆霞. 梅山铁矿尾矿再选与利用研究[J]. 矿业研究与开发,2005 (5):48-49.

[6]袁致涛,马玉新,李庚辉,等. 某铁尾矿再回收铁矿物试验研究[J]. 矿冶工程,2016,36 (4):37-40+44. [7]扈维明,何刚,张洪波. 太和钒钛磁铁尾矿再回收选矿试验研究[J]. 矿产综合利用,2013 (6):50-53.

[8]李小娜. 悬振选矿机在弓长岭选矿厂铁尾矿再选中的应用[J].矿产综合利用,2016 (3):80-82.

Mineralogical Study on a Copper - iron Ore Tailings Process

Wu Yuyuan, He Dongsheng, Hu Yang,Xie Zhihao, Xie Weimin, Chen Jing

(School of Resources and Civil Engineering, Wuhan Institute of Technology, Wuhan, Hubei, China)

Abstract: In order to understand the occurrence, elements of tailings mineral dissociation, in order to develop a more reasonable sorting scheme, the optical electronic microscope and MLA method were used for the study of tailings and sorting concentrate. The results show that the main valuable elements in the tailings are iron and copper, and the target minerals are magnetite, chalcopyrite and copper. The content of magnetite is 16.36%. Gangue minerals are mainly quartz and calcite. After the tailings are sorted, the main mineral in the concentrate is magnetite, accounting for 86.66%, containing a small amount of quartz and calcite.Keywords: Delafossite; Technological mineralogy; MLA technology

（上接147页）

Experimental Analysis of Micro-characteristic and Macroscopic

Mechanical Properties of Phosphate Tailings Material

Zhang Huiying, Dai Qiliang

(Yunnan Agricultural University, Kunming, Yunnan, China)

Abstract: The microscopic characteristics and macro mechanical properties of phosphate rock tailings were studied by experiments in this paper. The composition, pore structure, particle structure, matric suction and shear strength of phosphate rock tailings are discussed. The porosity of tailings is mostly mesoporous. The hysteresis loops of adsorption desorption curves are relatively generous. The particle structure is characterized by continuous particle grading and particle size. It remains the single grain structure. The matrix suction of unsaturated tailings is very small. The slope of soil water characteristic curve of tailings varies greatly. And the water holding capacity is poor, so it is easy to dehydrate. With the increase of dry density, the shear strength of tailings increases under the same degree of saturation. With the decrease of saturation, the cohesion of the tailings remained basically unchanged, and the angle of internal friction increased slightly under the same density.

Keywords: Tailings; Micro characteristics; Mechanical properties; Pore structure; Soil water characteristics; Grain structure