德兴铜矿堆浸场矿石矿物学、cu伴生元素地球化学特征及意义.doc

德兴铜矿堆浸场矿石矿物学、Cu 伴生元素地球化学特征及意义 高知睿 赵元艺 曹冲 常玉虎 中国地质科学院矿产资源研究所国土资源部成矿作用与矿产资源评价重点实验室 中国地质调查局天津地质调查中心 中国地质大学(北京) 摘 要： 德兴铜矿是我国乃至世界著名的低品位多金属岩型铜矿之一多年来, 德兴铜矿在低品位矿石堆浸过程中只对 Cu 元素进行回收, 而对 Re、Co、Au、Ag 等伴生元素研究甚少本文采用 X 射线衍射、扫描电镜与电镜能谱、电子探针以及ICP-MS 等方法对德兴铜矿杨桃坞与祝家村堆浸场低品位矿石进行测试分析, 研究了低品位矿石矿物组成变化、重要共伴生元素的赋存状态与空间分布规律, 并对其进行了综合利用的可行性评价研究结果表明, Au 主要以自然金形式存在, Ag 以单质和化合物两种形式存在, Co 主要以类质同像形式存在;Re 与 Mo含量很低, 无利用价值;Co 元素含量相对较高, 均值 19 g/t 左右, 浸出率为 73%,因此回收酸性水库中的 Co 元素可能具有重大经济价值;杨桃坞堆浸场 Au 平均含量 0.10 g/t, 几乎无浸出;Ag 平均含量 0.39 g/t, 浸出率较低, 可作为一种潜在资源。

此外, 堆浸场中金红石含量较丰富, 平均粒度 20μm 左右, 估算储量达 460 万吨, 有必要对其回收性开展深入研究关键词： 德兴铜矿; 堆浸场; 共 (伴) 生元素; 赋存状态; 综合利用; 作者简介：高知睿 (1987-) , 女, 汉族, 硕士研究生, 主要从事地质及矿床学研究;E-mail:191432736@.com;作者简介：赵元艺, 研究员, 主要从事矿床学与地球化学研究, E-mail:yuanyizhao2@收稿日期：2017-03-27基金：国土资源部公益性行业科研专项 (201311072-01, 200911007-01) Ore mineralogy of the heap leaching field of the Dexing copper deposit and geochemistry of Cu and associated elementsGAO Zhi-rui ZHAO Yuan-yi CAO Chong CHANG Yu-hu Institute of Mineral Resources, CAGS/MLR Key Laboratory of Metallogeny and Mineral Assessment, Institute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences; China University of Geosciences (Beijing) ; Abstract： The Dexing copper deposit is one of the famous porphyry copper deposits characterized by low grade and multi-elements in China. In the past years, only the Cu element was recovered, and the other elements, such as Re, Co, Au and Ag, were hardly considered in the heap leaching process. In this study, XRD, SEM and EDS, EMPA, ICP-MS analysis and phase analysis were conducted to study mineral composition variations, modes of occurrence and spatial distribution regularity of associate elements in order to put forward the feasible evaluation on comprehensive utilization in this paper. The main conclusions are as follows: Au mainly occurs as native gold; Ag occurs as both simple substance and compounds; Co mainly occurs as isomorphs; Mo and Re elements have no economic value in the heap leaching field due to their very low content. However, recovery of Co element in the acid water reservoir can possess important economic value with its higher content of 19 g/t and its higher leaching rates of 73%. Au and Ag are just potential resources with the much lower leaching rates and the lower average content of 0. 1 g/t and 0. 39 g/t, respectively. Besides, the further study should be performed with regard to recycling rutile due to its rich content and its average particle size of 20 μm.Keyword： Dexing copper deposit; heap leaching field; associate elements; modes of occurrence; comprehensive utilization; Received： 2017-03-27德兴铜矿位于江西省德兴市, 是亚洲开采规模最大的露天斑岩型铜 (钼) 矿床, 金属铜品位 0.467%, 储量逾 900 万吨, 占全国探明储量的 20%, 金属钼品位0.011%, 储量 29 万吨, 此外还伴生有 Au、Ag、Re、Co 等多种元素, 其中 Au 的品位为 0.06~0.25 g/t, 储量 275 t, 达到特大型规模矿床 (周清等, 2013) , 约占全国伴生金产量的 30%;Ag 的品位 0.8~3.4 g/t, 储量达到 3 000 吨, 为大型规模矿床, 约占全国银产量的 5%;Re 的工业储量 1 000 余吨, 为大型矿床 (尹启华等, 2009;张红华, 2011;吴宝清, 2017) 。

虽然德兴铜矿已经对Re、Au、Ag 实现初步的综合利用, 但对生产过程各阶段与堆浸过程中不同堆浸程度的矿石中共伴生元素的分布规律研究并不充分重要共伴生元素的综合利用研究, 既要考虑它们在矿床不同蚀变带的分布规律, 为矿山开采提供理论依据, 还必须查明它们在生产过程与低品位矿石堆浸过程中的分布与变化规律本文在基本了解堆浸工艺流程的基础上, 具有针对性地对不同堆浸程度的低品位矿石进行了系统研究, 使矿产综合利用的研究范畴从原矿矿石拓展到生产过程以及堆浸过程中各个领域, 旨在优化生产与堆浸工艺流程, 实现最大限度地利用矿产资源1 堆浸场概况德兴铜矿矿石中金属硫化物矿物主要为黄铁矿、黄铜矿和辉钼矿 (叶建平, 2015) , 此外还有砷黝铜矿、方铅矿、铜蓝、黝铜矿、独居石等矿物矿石经浮选后, 黄铁矿、黄铜矿和辉钼矿分别富集于硫精矿、铜精矿 (或精铜) 、钼精矿中, 平均质量分数分别达到 90%、50%、97%, 其中 Re 主要赋存于辉钼矿中, Co 主要赋存于黄铁矿中, Au 和 Ag 主要赋存于黄铜矿中德兴铜矿于 1995 年便建成规模 2 000 t/a 阴极铜的堆浸厂 (图 1a) , 对 Cu 金属已经实现了充分利用, 但面临着回收利用资源单一的现状 (张红华, 2013;肖荣等, 2016;杨波等, 2016) 。

考虑到德兴铜矿祝家村排石场已经堆存低品位矿石量达 2 亿吨左右, 杨桃坞排石场堆存量为 1.5 亿吨 (李壮阔等, 2002) , 如果在堆浸过程中能实现除 Cu 以外其它元素 (Au、Ag、Co、Ni 等) 的综合利用, 必将产生巨大的经济效益 (刘汉钊, 2005;刘民元等, 2007;文政安等, 2010;Trubetskoy et al., 2012;Czuppon et al., 2014) 而实现堆浸场重要共伴生元素的回收利用, 必须对矿石开展详细的矿物学和元素地球化学特征研究 (Liipo, 2003;刘耀文, 2004;谢玉玲等, 2010;刘汉钊, 2010) , 在此基础上, 才能为堆浸场矿产的综合利用提供重要且科学的指导2 样品制备与测试方法采样位置为德兴铜矿杨桃坞与祝家村两个堆浸场 (图 1a、1b) , 在每个堆浸场根据不同的堆浸程度各布置两条剖面, 分别为 ytw-1、ytw-2、zjc-1 和 zjc-2剖面 (图 1c) 其中堆浸提铜的杨桃坞堆浸场堆浸时间长, 目前已经不再使用;祝家村 zjc-1 剖面取样时正在堆浸, 堆浸时间较短, zjc-2 剖面几乎无堆浸的矿石。

为确保取样的均匀性, 以每条剖面的采样间隔 10 m 进行系统采样, 每个采样点上按照 20 cm 的深度间隔取 2~3 个样品此外, 还对部分采场的矿石进行取样, 综合堆浸场与采场样品, 样品总量为 259 件采用粉晶 X 射线衍射 (XRD) 对 16 件样品进行矿物物相分析, 仪器为日本理学D/max-r A12KW 旋转阳极 X 射线衍射仪, 样品粉碎至 200 目后置于 X 射线衍射分析仪中凹槽内进行扫描X 光源为铜靶/40 k V/40 m A, 探测器为锂漂移硅固体探测器, 狭缝 DS=SS=1 mm, RS=0.1 mm, 扫描方式为连续扫描, 扫描速度3°/min, 采样间隔 0.02°, 依据 JY/T009-1996 转靶多晶体 X 射线衍射方法通则图 1 德兴铜矿堆浸场位置示意图 (a、b) 与采样剖面示意图 (c) Fig.1 Sketch maps of location (a, b) and sampling sections (c) in the heap leaching field of the Dexing copper mine 下载原图挑选有代表性的 32 件样品在中国石油勘探开发研究院石油地质实验中心进行扫描电镜 (SEM/EDS) 分析, 仪器为捷克公司生产的 TESCAN-VEGA\\LMU 扫描电子显微镜和 INCA-X 射线能谱仪, 电压 20 k V, 电流 100 p A, 执行标准为SY/T5162-1997, 分析方法为 SY/T 6189-1996 (2004) 岩石矿物能谱定量分析方法。

电子探针 (EMPA) 测试单位为中国地质科学院矿产资源研究所电子探针实验室, 测试样品为探针片, 测试点 36 个, 实验前做镀碳处理, 仪器型号为日本电子生产的 JXA-8230, 加速电压为 20 k V, 电流为 20 n A, 束斑直径为 5μm微量元素以及 Au、Ag 分析测试单位为北京安来利科技有限责任公司神光测试技术中心, 测试样品总数 259 件, 其中堆浸场样品 247 件, 采场矿石样品 12 件, 测试仪器主要包括 X 荧光光谱仪、等离子质谱仪、电子天平、滴定管、电阻炉, 实验温度为。