李瀟雨，周滿賡，王　婧，王　越

(1.中國地質科學院礦產(chǎn)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)

攀西釩鈦磁鐵礦硫族元素工藝礦物學研究

李瀟雨1，2，周滿賡1，2，王婧1，2，王越1，2

(1.中國地質科學院礦產(chǎn)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)

摘要：對攀西釩鈦磁鐵礦攀枝花、白馬、紅格、太和4大礦區(qū)和選廠的礦樣進行了詳細的工藝礦物研究，查明了硫族元素在礦石中的賦存狀態(tài)和分布規(guī)律。鈷、鎳、銅等可綜合利用的黃銅礦、鎳黃鐵礦、方鈷礦等礦物平均粒度小于0.074mm，嵌布粒度微細，但與磁黃鐵礦和黃鐵礦關系密切，大部分賦存于磁黃鐵礦和黃鐵礦等礦物中，與鈦磁鐵礦緊密鑲嵌的黃鐵礦次之，僅少部份以微細礦物的形式賦存于鐵相和硅酸鹽相礦物中；在選礦過程中進入鐵精礦的硫化物也以磁黃鐵礦為主。結合硫族元素的利用現(xiàn)狀和對礦石中硫族元素的工藝礦物學研究資料，認為在目前的選礦工藝中，以磁黃鐵礦和黃鐵礦為選別目標，進一步提高以硫精礦為載體的鈷、鎳、銅元素的精礦品位和回收率，形成可利用含鈷鎳銅較高品位的硫精礦是可能的，也是符合生產(chǎn)實際的。

關鍵詞：攀西釩鈦磁鐵礦；硫族元素；賦存狀態(tài)；綜合利用

攀西釩鈦磁鐵礦富含鐵、鈦等金屬，同時還伴生釩、鉻、鎳、鈷、銅、硫等成份，是我國為數(shù)不多的特大型多元素共生礦，具有很高的綜合利用價值。目前除了鈦、釩外，鉻、鈷、鎳、銅基本沒有作過系統(tǒng)的地質評價。本文將重點對硫、鈷、鎳、銅等元素的共伴生狀態(tài)進行研究，查清其賦存狀態(tài)和分布規(guī)律，并客觀評價開發(fā)利用現(xiàn)狀，為下一步高效、合理開發(fā)利用該類共伴生元素提供科學依據(jù)。

1地質概況

峨眉火成巖省中與深成層狀鎂鐵-超鎂鐵質雜巖體有關的鐵-鈦-釩成礦亞系統(tǒng)廣布于攀西地區(qū)，形成了馳名中外的大型-超大型釩鈦磁鐵礦，如攀枝花、紅格、白馬、太和等釩鈦磁鐵礦礦床。而與淺成鎂鐵-超鎂鐵質有關的銅-鎳-鉑族元素成礦亞系統(tǒng)，分布于前震旦系至二疊系中，這類巖體與銅、鎳、鉑族硫化物成礦關系密切，礦床主要產(chǎn)于巖體底部或內外接觸帶中。

2硫、銅、鈷、鎳元素在礦石和選礦產(chǎn)品中的變化規(guī)律

2.1攀西四大礦區(qū)主要礦石中的硫、銅、鈷、鎳元素含量

攀西四大礦區(qū)的主要礦石中的硫、銅、鈷、鎳元素含量見表1、表2。各礦區(qū)和同一礦區(qū)不同品級礦石中硫化物鈷、鎳、銅含量差別大，高低含量并無明顯的規(guī)律性。

表1　攀枝花礦區(qū)主要礦石中硫、銅、鈷、鎳的化學分析表

表2　白馬、太和、紅格礦區(qū)主要礦石中硫、銅、鈷、鎳的化學分析表

2.2硫、銅、鈷、鎳在選礦產(chǎn)品中的變化規(guī)律

攀西四大礦區(qū)選礦產(chǎn)品中硫、銅、鈷、鎳的含量見表3。從表3中可以看出四大礦區(qū)選礦產(chǎn)品中硫、銅、鈷、鎳的走向特征。

1)攀枝花礦區(qū)密地選鐵廠鐵精礦對原礦的富集比S 1.21，Cu 8.2，Co 1.22，Ni 3.2。選鈦廠鈦精礦對原礦的富集比S 0.17，Cu 0.2，Co 3.14，Ni 1。次鐵精礦對原礦的富集比S 2.46，Cu 1.46，Co 1.73，Ni 9.3。

2)白馬礦區(qū)芨芨坪流程樣鐵精礦對原礦的富集比S 1.57，Cu 1.44，Co 1.05，Ni 1.31。田家村流程樣鐵精礦對原礦的富集比S 1.39，Cu 1.05，Co 1.05，Ni 1.17。

3)太和礦區(qū)鐵精礦對原礦的富集比S 0.2，Cu 0.37，Co 5.19，Ni 0.3。鈦精礦對原礦的富集比S 1.21，Cu 8.2，Co 1.22，Ni 0.4。硫鈷精礦對原礦的富集比S 50.2，Cu 16.6，Co 12.3，Ni 1.22。

4)紅格礦區(qū)鐵精礦對原礦的富集比S 4.79，Cu 1.01，Co 1.10，Ni 0.90。

3伴生元素賦存狀態(tài)概述

從20世紀60年代起陸續(xù)有科技工作者對攀西釩鈦磁鐵礦中伴生的硫、鈷、鎳、銅等元素進行了大量研究工作，但所獲取的硫化物精礦，鈷、鎳、銅品位不穩(wěn)定，回收率低，經(jīng)反復分析研究認為釩鈦磁鐵礦中的鈷、鎳、銅元素，以硫化物相、鐵鈦氧化物相和硅酸鹽相而存在，后兩種物相，對鈷、鎳而言，無獨立利用的價值，只有硫化物相是綜合利用鈷、鎳、銅、硫等元素之對象。

釩鈦磁鐵礦儲量很大，據(jù)地勘部門勘探皆有硫化物富集地段，但不能構成以硫化物為主的獨立礦山。攀枝花地區(qū)釩鈦磁鐵礦無論何礦區(qū)、礦點，不同類型、不同層位和不同品級的礦石普遍分布有硫化物。硫化物的礦物量，不同礦區(qū)不同層位的礦石差別很大，攀枝花礦區(qū)硫化物富集，全區(qū)硫化物含量由8.72%～0.05%；白馬礦2.59%～0.4%，太和礦4.03%～0.34%。紅格礦7.15%～0.13%。取代表性綜合大樣，四大礦區(qū)硫化物含量從1.84%～1.07%。

3.1不同礦區(qū)綜合樣主要硫化物類別及含量

硫化物的分帶，各礦區(qū)有一定的規(guī)律性可循，同礦區(qū)綜合樣主要硫化物類別含量，見表4。

表3　攀西四大礦區(qū)選礦產(chǎn)品中硫、銅、鈷、鎳的化學分析表

表4　不同礦區(qū)綜合樣主要硫化物類別含量表[1]

硫化物的礦物種類很多，主要是磁黃鐵礦，占硫化物總數(shù)的80%以上。其次為黃銅礦、黃鐵礦、鎳黃鐵礦等，其他礦物含量很少。鎳黃鐵礦大多為磁黃鐵礦的固溶體分解物，紫硫鎳礦往往又交代鎳黃鐵礦。黃銅礦與磁黃鐵礦緊密共生。磁黃鐵礦是鈷、鎳、銅等有用成份的賦存物，因此對磁黃鐵礦的回收也就達到了鎳、鈷、銅回收的目的。

3.2各礦區(qū)主要硫化物特征

3.2.1硫化物的化學成分

各礦區(qū)鈷、鎳、銅的含量，特別是鈷含量差異較大，因此各礦區(qū)硫化物精礦，鈷、鎳、銅的品位也存在明顯的不同(表5)。原礦硫化物中含鈷量一般大于0.3%，四大礦區(qū)相比較，紅格、太和高，攀枝花、白馬低。硫化物中鎳的含量，紅格、白馬明顯高出攀枝花、太和礦。硫化物中銅的含量與鎳含量高低同步，紅格、白馬礦硫化物中銅高出攀枝花、太和礦硫化物含銅量數(shù)倍。

四大礦區(qū)主要硫化物化學成分分析見表6、表7、表8、表9、表10。

表5　原礦石混合樣硫化物鈷、鎳、銅的含量/%

表6　各礦區(qū)磁黃鐵礦的化學成分/%

表7　各礦區(qū)黃鐵礦主要成分/%

由于磁黃鐵礦、黃鐵礦物化性質的差異，在選礦過程中走向不同：進入鐵精礦中的硫化物以磁黃鐵礦為主，與磁鐵礦緊密鑲嵌的黃鐵礦次之，二者合量占硫化物總量的25%～30%。磁黃鐵礦、黃鐵礦中的鈷鎳含量，鐵精礦高于磁選尾礦，見表11。

3.3硫化物在四大礦區(qū)不同礦物中的分布率

硫化物在四大礦區(qū)不同礦物中的分布率見圖1。

表8　各礦區(qū)黃銅礦化學成分/%

表9　各礦區(qū)鎳黃鐵礦化學成分(電子探針分析結果)/%

表10　各礦區(qū)紫硫鎳礦化學成分(電子探針分析結果)/%

圖1　硫化物在四大礦區(qū)不同礦物中的分布率

3.4硫化物鈷、鎳、銅含量與粒度關系

3.4.1不同粒級硫化物精礦中鈷鎳銅的含量變化

各礦區(qū)不同選礦產(chǎn)品、不同粒級硫化物精礦中，隨著粒度變細，鈷、鎳、銅含量增加，而黃鐵礦的含量亦增多，見圖2和表12。

3.4.2硫化物中主要分類礦物的粒度上限

硫化物多為不規(guī)則粒狀或以集合體的形式產(chǎn)出，因此粒度大小相差懸殊，大顆?？纱笥?mm，小的粒度0.01～0.001mm，一般在1～0.1mm之間。

3.4.2.1攀枝花礦區(qū)

攀枝花礦區(qū)硫化物中主要分類礦物的粒度上限見表13。

3.4.2.2白馬芨芨坪和田家村

白馬芨芨坪和田家村礦物硫化物中主要分類礦物的粒度上限見表14。

4伴生元素利用現(xiàn)狀

攀西四大礦區(qū)共伴生礦中釩鈦磁鐵礦中鐵、釩、鈦資源利用率平均達到了70%、50%和20%，共伴生元素鈷、鎳、銅、鉻、硫已基本查明其賦存狀態(tài)和在選礦流程中的走向規(guī)律。共伴生礦利用現(xiàn)狀見表15。

4.1硫、鈷、鎳、銅等伴生元素的利用現(xiàn)狀評價

為研究各選廠對伴生元素的綜合利用現(xiàn)狀，對各選廠生產(chǎn)流程中硫、鈷、鎳、銅的分布率和品位進行了詳細的分析。

4.1.1密地選廠、選鈦廠產(chǎn)品中硫、鈷、鎳、銅分布率

1)密地選廠產(chǎn)品中硫、鈷分布率見表16。

圖2　攀枝花礦不同粒級硫化物精礦鈷、鎳、銅的含量

成分CoNi鐵精礦磁選尾礦鐵精礦磁選尾礦黃鐵礦磁黃鐵礦黃鐵礦磁黃鐵礦黃鐵礦磁黃鐵礦黃鐵礦磁黃鐵礦攀枝花0.3630.3130.1840.2610.2350.1470.1030.139白馬0.1160.5400.1970.1470.1451.0210.3380.367紅格1.0950.4060.4580.3080.9522.0780.2420.738

表12　攀枝花礦選礦產(chǎn)品與不同粒級硫化物中鈷、鎳、銅的含量/%

表14　白馬芨芨坪和田家村礦區(qū)硫化物中主要分類礦物的粒度上限表

表15　攀西釩鈦磁鐵礦共伴生礦產(chǎn)利用現(xiàn)狀

表16　密地選廠產(chǎn)品中硫、鈷分布率表

2)密地選鈦廠產(chǎn)品中硫、鈷、鎳、銅分布率見表17。

4.1.2密地選廠、選鈦廠產(chǎn)品中硫、鈷、品位變化(表18)

硫化物中的含鈷鎳黃鐵礦、硫鈷礦、黃銅礦是鈷鎳載體礦物，一部份鈷鎳以類質同象的方式賦存于磁黃鐵礦和黃鐵礦中。鈷鎳銅的硫族礦物大部分以微細包體存在于磁黃鐵礦和黃鐵礦中，少部份賦存于鐵相和硅酸鹽相礦物中。

表17　密地選鈦廠產(chǎn)品中硫、鈷、鎳、銅分布率表

表18　密地選廠、選鈦廠產(chǎn)品中硫、鈷、鎳、銅品位變化表

硫鈷的品位和回收率提高空間較大，但從產(chǎn)品的鈷鎳銅礦物粒度測定數(shù)據(jù)分析，均在-200目以下粒級，50%以上在-500目以下粒級，單體解離度<30%，以鈷鎳銅單體礦物為選別目標無疑是難以奏效的，而這些鈷鎳銅單體礦物相當部份(60%～70%)與磁黃鐵礦和黃鐵礦共生，若以其為選別目標，形成可利用含鈷鎳銅的硫精礦則是符合生產(chǎn)實際的。

硫鈷鎳銅的利用，必須服從選鐵、選鈦的流程的工藝，從理論上說，鐵精礦、選鈦尾礦中的硫鈷鎳銅均是提高回收率的對象，但根據(jù)其在礦石中的賦存特點和選礦產(chǎn)品的檢測數(shù)據(jù)，機械選礦的方式受到很大限制。

綜上所述，硫精礦中硫、鈷、鎳、銅在當前冶煉工藝中雖可綜合利用，但其品位和回收率均難以提高。

5結論和建議

硫、鈷、鎳、銅元素，多分布在成礦巖體的底部，其含量有富集、粒度有變粗的趨勢。尤其在橄輝巖

中，需要加強對上述成份的監(jiān)測，采取綜合利用措施。

這類元素以微細粒礦物或硫化礦物的形式存在，各礦區(qū)不同礦段以不同分配率的形式存在于鈦磁鐵礦、硫化物(以磁黃鐵礦、黃鐵礦為主)和脈石中——其中又以磁黃鐵礦、黃鐵礦為富集平臺和載體，故應以這2類礦物作為硫、鈷、鎳、銅元素的回收目標。

脈石中鈷、鎳、銅必須服從鐵、鈦選礦工藝的要求丟棄，鐵精礦中的鈷、鎳、銅進入冶煉流程沒有回收。在現(xiàn)選礦工藝中，唯一有提升空間的是進一步提高以硫精礦為載體的鈷、鎳、銅元素的精礦品位和回收率。但是選鈦流程中浮硫作業(yè)放在二段強磁之后選鈦之前，經(jīng)幾段弱磁、強磁工藝后，大部份磁黃鐵礦已散落于鐵精礦、次鐵精礦、鈦精礦和先拋尾礦中。如果把硫精礦作為回收對象，回收硫化物的作業(yè)放在何處應是值得思考和試驗的問題。

參考文獻

[1]吳本羨，孟長春，范章杰，等.攀枝花釩鈦磁鐵礦工藝礦物學[M].成都：四川科學技術出版社，1998.

[2]丁其光，徐明.攀西釩鈦磁鐵礦共伴生資源高效利用潛力調查研究報告[R].成都：中國地質科學院礦產(chǎn)綜合利用研究所，2013.

[3]周滿賡，李瀟雨，王婧，等.攀枝花釩鈦磁鐵礦主要有價元素走向及其狀態(tài)研究[R].成都：中國地質科學院礦產(chǎn)綜合利用研究所，2013.

Craft mineralogy research of chalcogens in Panxi vanadium-titanium magnetite

LI Xiao-yu1，2，ZHOU Man-geng1，2，WANG Jing1，2，WANG Yue1，2

(1.Institute of Multipurpose Utilization of Mineral Resources，Chinese Academy of Geological Sciences,Chengdu 610041，China；2.Key Laboratory of Vanadium-titanium Magnetite Comprehensive Utilization,Ministry of Land and Resources,Chengdu 610041，China)

Abstract:After detailed mineral research of sample ore in Panzhihua，Baima，Hongge and Taihe，the Big Four Panxi Vanadium-Titanium Magnetite mining area，we find out the assigned state and distribution of chalcogens in ores：multiply utilizable minerals such as Co，Ni，Cu contained in pyrite，pentlandite，skutterudite，their embedded particle size is imperceptibly and the average particle size is less than 0.074mm.But they are closely related with pyrrhotite and pyrite，mostly occurrence in magnetic minerals such as pyrite and pyrite，and then in closely inlaid with titanium magnetite pyrite，only little part in the form of fine mineral occurrence in iron minerals and silicate phase，and pyrrhotite is the primary sulfide into concentrate during dressing processes.Combined with utilization status of chalcogens and research materials of its process mineralogy，we think it’s feasible and in line with the actual production in present processing technology，to aim at distinguishing pyrrhotite and pyrite，further improve the sulphur concentrate’s grade and recovery as the carrier of Co，Ni，Cu，and finally form up available sulphur concentrate containing Co，Ni and Cu with high grade.

Key words：Panxi vanadium-titanium magnetite；chalcogen；occurrence；utilization of high efficiency

收稿日期：2014-10-13

基金項目：科技部863項目“釩鈦磁鐵礦髙效選礦關鍵技術與示范--工藝礦物學研究”資助(編號：2012AA062301)

中圖分類號：P578.1+5

文獻標識碼：A

文章編號：1004-4051(2016)01-0118-07