某銅鎳多金屬硫化礦工藝礦物學(xué)

談偉軍，馮澤平

（1.青海黃河礦業(yè)有限責(zé)任公司，青海 格爾木 816099；2.中國(guó)電建集團(tuán)西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710065）

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，銅、鎳等金屬的需求量與日俱增，高品位易選別的銅鎳礦資源日益枯竭，世界上銅鎳金屬礦資源逐漸趨于貧細(xì)雜，對(duì)選別工藝要求越來(lái)越高。而工藝礦物學(xué)是決定選別工藝流程的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，可以通過(guò)工藝礦物學(xué)的系統(tǒng)研究，闡明其礦物中金屬分布的規(guī)律，指導(dǎo)和配合選礦工藝研究和實(shí)際生產(chǎn)。因此對(duì)銅鎳共生的多金屬硫化礦進(jìn)行工藝礦物學(xué)研究，查明其礦物賦存狀態(tài)具有重要意義。本文采用MLA、X射線衍射分析儀、光學(xué)顯微鏡等分析檢測(cè)手段對(duì)某銅鎳多金屬硫化礦進(jìn)行了工藝礦物學(xué)研究，獲得了全面的原礦工藝礦物學(xué)信息，為后續(xù)的選礦設(shè)計(jì)研究提供了依據(jù)[1-2]。

1 原礦多元素分析

原礦多元素分析結(jié)果見(jiàn)表1。主要有價(jià)金屬元素為銅、鎳，伴生的鈷達(dá)到了綜合回收的品位，含有貴金屬，貴金屬具有重要綜合回收價(jià)值。

表1 原礦多元素分析結(jié)果/%Table1 Multi-element analysis resultsof raw ore

2 原礦物質(zhì)組成

2.1 原礦X射線衍射分析

原礦X射線衍射見(jiàn)圖1，原礦中以蛇紋石、斜綠泥石和陽(yáng)起石為主，其次為金云母、滑石、方解石等。蛇紋石是原礦中含量最多的脈石礦物，X衍射分析顯示蛇紋石以葉蛇紋石為主，其次為利蛇紋石。

圖1 原礦X射線衍射譜Fig.1 X-ray diffraction spectrum of raw ore

2.2 原礦礦物組成

采用MLA對(duì)原礦進(jìn)行全礦物定量檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。礦石中主要有用礦物為鎳黃鐵礦和黃銅礦；其他金屬硫化物為磁黃鐵礦和少量黃鐵礦以及極少量閃鋅礦；貴金屬礦物有：砷鉑礦、銻鉑礦、斜鉍鈀礦、方鉍鈀礦、自然金、銀金礦和自然銀。脈石礦物主要為硅酸鹽礦物，其中蛇紋石、陽(yáng)起石、橄欖石、輝石（包括頑火輝石、古銅輝石和紫蘇輝石）含量較高，此外還含有長(zhǎng)石（包括鈉長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石）、綠泥石、云母（包括金云母和白云母）、滑石、黝簾石、角閃石等，脈石礦物中含有少量方解石等碳酸鹽礦物；原礦中含有少量氧化物，主要為磁鐵礦、鉻鐵礦和鈦鐵礦。

表2 原礦主要礦物及含量/%Table 2 Raw oremineralsand content

2.3 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)：該礦石中硫化物主要為他形不等粒結(jié)構(gòu)、海綿隕鐵結(jié)構(gòu)、固溶體分離結(jié)構(gòu)（結(jié)狀結(jié)構(gòu)、格狀結(jié)構(gòu)），部分硫化物呈脈狀穿插結(jié)構(gòu)、脈狀填充結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)。成礦母巖主要為橄欖巖和二輝橄欖巖，母巖普遍遭受蛇紋石化、陽(yáng)起石化、局部有碳酸鹽化。礦石構(gòu)造：塊狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、稀疏浸染狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造。

3 主要礦物的嵌布粒度

在原礦石中選取具有代表性的塊樣，制成光片，采用MLA檢測(cè)并結(jié)合反光顯微鏡測(cè)定硫化物的嵌布粒度。從光學(xué)顯微鏡觀察中，發(fā)現(xiàn)該礦石中鎳黃鐵礦、黃銅礦與磁黃鐵礦關(guān)系密切，大部分鎳黃鐵礦、黃銅礦與磁黃鐵礦連生或呈細(xì)小固溶體分布在磁黃鐵礦中?；阢~、鎳礦物與磁黃鐵礦的不可分離性，有可能選礦時(shí)不作分選，因而測(cè)定全硫化物（鎳黃鐵礦、黃銅礦與磁黃鐵礦）的嵌布粒度，也分別測(cè)定鎳黃鐵礦、黃銅礦和磁黃鐵礦的嵌布粒度，結(jié)果見(jiàn)表3。從表中可見(jiàn)，由于硫化礦物之間緊密連生，全硫化礦物的嵌布粒度較粗，以粗～中粒嵌布為主，+0.08 mm粒度占有率為88.58%；而三種硫化礦物中，以磁黃鐵礦的嵌布粒度較粗，與全硫化物類似，以粗～中粒嵌布為主，鎳黃鐵礦與黃銅礦的嵌布粒度相似，以細(xì)粒嵌布為主，其中-0.01 mm的難選粒子占7%左右[3-5]。

表3 主要礦物的粒度分布Table 3 Particle size distribution of main minerals

4 主要礦物在礦石中的嵌布特性

4.1 鎳黃鐵礦(Fe，Ni)9S8

鎳黃鐵礦是本礦石中最主要的鎳礦物，其相對(duì)含量為1.020%。鎳黃鐵礦屬等軸晶系，常呈粒狀、葉片裝或火焰狀與磁黃鐵礦連生，呈古黃銅色，金屬光澤，不透明，莫氏硬度3～4，密度4.5～5.0 g/cm3，無(wú)磁性。鎳黃鐵礦化學(xué)成分能譜檢測(cè)結(jié)果顯示，平均含Ni 35.41%，S 33.13%，F(xiàn)e 29.83%。Ni:Fe＞1(比值約1.15)，并有鈷以類質(zhì)同象進(jìn)入鎳黃鐵礦晶格，Co平均含量為1.24%，是鈷的主要載體礦物。MLA和光學(xué)顯微鏡檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，鎳黃鐵礦在礦石中與磁黃鐵礦、黃銅礦固溶體分離形成不同的嵌布形式，顯微鏡圖見(jiàn)圖2、3。

圖2 顯微鏡，反射光Fig.2 Microscope,reflected light

4.2 黃銅礦CuFeS2

圖3 顯微鏡，反射光Fig.3 Microscope,reflected light

黃銅礦是本礦石中最主要的銅礦物，其相對(duì)含量為0.524%。黃銅礦呈黃銅黃色，金屬光澤，不透明，具貝殼狀至不平坦斷口，性脆。硬度3～4，密度4.1～4.3 g/cm3。礦石中黃銅礦化學(xué)成分能譜檢測(cè)結(jié)果顯示，黃銅礦中普遍含少量鎂硅鋁雜質(zhì)，部分黃銅礦含鎳、鋅、銀，平均含Cu 34.32%，F(xiàn)e 30.47%，S 34.9%。黃銅礦與磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦緊密共生，與鎳黃鐵礦類似，黃銅礦在礦石中的嵌布形式見(jiàn)圖4、5[6]。

圖4 顯微鏡，反射光Fig.4 Microscope,reflected light

4.3 磁黃鐵礦Fe1-xS

磁黃鐵礦為本礦石中數(shù)量最多的硫化礦物，其相對(duì)含量為3.784%。磁黃鐵礦粉晶衍射顯示，該礦石中磁黃鐵礦主要為單斜磁黃鐵礦。磁黃鐵礦與鎳黃鐵礦和黃銅礦密切連生，是塊狀硫化礦石的主要礦物，呈它形晶粒狀集合體，晶粒間或雙晶面間常有熔離分離的鎳黃鐵礦或黃銅礦；在超基性巖的海綿隕鐵結(jié)構(gòu)中，磁黃鐵礦與鎳黃鐵礦、黃銅礦共生，呈它形晶集合體嵌布于硅酸鹽脈石中[7]。

圖5 顯微鏡，反射光Fig.5 Microscope,reflected light

4.4 貴金屬礦物

（1）鉑鈀礦物

本礦石中含Pd 0.25 g/t，Pt 0.09 g/t。鉑鈀屬于稀貴金屬，數(shù)量極稀少，通過(guò)MLA檢測(cè)光片首次發(fā)現(xiàn)了痕量鉑鈀礦物，主要為斜鉍鈀礦、方鉍鈀礦、銻鉑礦和砷鉑礦，見(jiàn)圖6。

圖6 掃描電鏡背散射圖像Fig.6 Scanning electron microscope backscattered image

（2）自然金和銀金礦

本礦石中含Au 0.12g/t。自然金呈金黃色，強(qiáng)金屬光澤，具延展性。金粒化學(xué)成分見(jiàn)表4，其平均含Au 75.53%，含Ag 24.47%，大部分金粒中Ag含量高于20%，可稱為銀金礦，少數(shù)為含銀小于5%的自然金。本礦石中金粒呈渾圓狀、渾圓條狀或自形晶，金粒呈微細(xì)粒包裹在鎳黃鐵礦、黃銅礦等硫化物中，見(jiàn)圖7。

表4 鎳在各礦物中的平衡分配Table 4 Balanced distribution of nickel in various minerals

圖7 掃描電鏡背散射圖像Fig.7 Scanning electron microscope backscatter image

5 鎳、銅及鈷在礦石中的賦存狀態(tài)

5.1 鎳在礦石中的賦存狀態(tài)

根據(jù)原礦礦物含量和各礦物含鎳量，作出鎳在礦石中的平衡分配見(jiàn)表4。鎳的賦存狀態(tài)表明，單獨(dú)分選鎳黃鐵礦，鎳的理論回收率約69%，浮選回收鎳黃鐵礦和磁黃鐵礦等硫化礦物，鎳的理論回收率87%左右[2,4]。

5.2 銅在礦石中的賦存狀態(tài)

根據(jù)原礦礦物含量和各礦物含銅量，作出銅在原礦中銅的平衡分配見(jiàn)表5。通過(guò)光學(xué)顯微鏡和MLA檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，磁黃鐵礦和脈石中的銅主要以微細(xì)固溶體或包裹體的黃銅礦形式存在，無(wú)法通過(guò)細(xì)磨的方法將其解離，預(yù)計(jì)銅的理論回收率為86%左右。

表5 銅在各礦物中的平衡分配Table5 Balanced distribution of copper in variousminerals

5.3 鈷在礦石中的賦存狀態(tài)

根據(jù)原礦礦物含量和各礦物含鈷量，作出鈷在原礦中的平衡分配見(jiàn)表6，通過(guò)浮選鎳黃鐵礦和磁黃鐵礦，可綜合回收鈷金屬，預(yù)計(jì)鈷的理論回收率為70%左右。

表6 鈷在各礦物中的平衡分配Table6 Balanced distribution of cobalt in various minerals

6 結(jié)論

（1）該礦為賦存于蝕變超基性巖中的鎳礦床，伴生銅、鈷及貴金屬鉑、鈀、金、銀。原礦中主要有用礦物為鎳黃鐵礦和黃銅礦，主要金屬硫化物為磁黃鐵礦，少量黃鐵礦。脈石礦物主要為蛇紋石、橄欖石和陽(yáng)起石等鎂硅酸鹽礦物，脈石礦物中含有少量方解石等碳酸鹽礦物。

（2）本研究中發(fā)現(xiàn)該礦存在多種貴金屬礦物，如砷鉑礦、銻鉑礦、自然金、銀金礦、自然銀等。經(jīng)化學(xué)分析表明原礦含Au 0.14 g/t，Ag 4.3 g/t，Pd 0.32 g/t，Pt 0.1 g/t。這些貴金屬具有重要的綜合回收價(jià)值，建議立項(xiàng)開(kāi)展對(duì)該礦鉑、鈀、金、銀的賦存狀態(tài)研究和相應(yīng)的選礦工藝研究，以最大限度地回收該礦中貴金屬礦物[2-3,6]。

（3）本礦石中鎳黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦呈塊狀、條帶狀構(gòu)造，三者呈集合體產(chǎn)出，三者之間固溶體分離，以共結(jié)邊連生，并且相互包含，不易磨礦解離。