安徽省鳳陽縣焦臺陳含金石墨礦物質組份研究

李磊，魏旭，遇禎，盧晶，王楓，張青

（安徽省地質試驗研究所，安徽 合肥 230000）

1 區域地質概況

該區域處于中朝準地臺（Ⅰ級）南緣，系淮河臺坳（Ⅱ級）之蚌埠復背斜（Ⅲ級）中段，郯廬斷裂以西。礦區內的斷裂構造主要有兩組：一是北西（335°左右）走向的擠壓構造帶，其斜貫全區，寬達50 ～60m，傾向南西，傾角一般為10°～25°，控制著礦區內銀（金）礦體和晶質石墨礦的分布；二是北東走向的具平推性質的斷裂，其規模相對較小，形成較晚。礦體分銀多金屬礦體、金礦體、晶質石墨礦體。銀礦體多呈透鏡狀，少數為似層狀；金礦體為脈狀、透鏡狀，大多數礦體為單孔見礦；晶質石墨礦體多呈層狀、透鏡狀產出，多為單孔見礦，部分與金銀多金屬礦礦體重合、共生。

2 礦石物質組分

2.1 礦石化學成分特征

樣品取自選礦大樣原化驗固定碳范圍≤3%、3%≤固定碳范圍≤7%及固定碳范圍≥7%三種類型大樣破碎縮分后的粗副樣，先后進行了兩次化學分析，結果（表1）表明該三種類型固定碳范圍在2.00% ～ 2.64%，平均2.34%，均低于工業品位，位于邊界品位附近。

表 1 石墨固定碳實測結果/%Table 1 Table of the measured results of graphite fixed carbon

利用等離子體質譜儀、原子熒光光譜儀，通過對提純黃鐵礦、磁黃鐵礦、石墨單礦物進行Ag、Au 分析，依據DZG93-01、DZG93-09，結果表明（表2），原礦中Au 含量在2.1×10-19～3.0×10-19，Ag含量在0.104×10-6～ 0.152×10-6，低于檢出限。

表 2 單礦物化學分析結果Table 2 Table of chemical analysis of single minerals

2.2 礦石礦物特征

2.2.1 礦石礦物組成

大量光、薄片鑒定、電子探針分析表明，該礦床礦物成分相對簡單，共有32 種礦物。脈石礦物有透閃石、透輝石、方解石、斜長石、黑云母、石英、角閃石、陽起石、鈉長石、鉀長石、磷灰石、黝簾石、白云母、石榴石、絹云母、綠泥石、粘土礦物、金紅石、白鈦礦、蛇紋石。金屬礦物有石墨、黃鐵礦、黃銅礦、鈦鐵礦、磁黃鐵礦、磁鐵礦、閃鋅礦、輝鉬礦、銅藍、褐鐵礦、自然銀、毒砂、白鐵礦。現對幾種主要金屬礦物特征做詳細闡述：

石墨（C）：石墨為本礦床主要有益礦物。鏡下觀察，石墨透射光下不透明，反射光下淺棕灰色，反射多色性明顯，為灰色帶棕-深藍灰色，非均質性強，偏光色為稻草黃色，晶形呈葉片狀、顯微鱗片狀，多定向分布，部分彎曲變形或折曲，片徑長0.01 ～ 4.52 mm，寬0.002 ～ 0.45 mm，多數片徑長＞0.1mm，光片及探針片觀察不同樣品石墨體積百分含量在0～20%，大多在5%多，石墨多見沿邊緣或解理被黃鐵礦、磁黃鐵礦、鈦鐵礦交代現象（圖1-a、b、c），個別細小鱗片狀石墨有被磁黃鐵礦交代包裹現象（圖1-d）。

選取不同片徑石墨進行電子探針測試，發現其中Au、Ag 含量均偏低，Au 含量0 ～ 0.053%，平均0.018%，均低于檢出限；Ag含量0.002% ～ 0.027%，平均0.014%（表3 ），也低于檢出限；對石墨單礦物做Au、Ag 化學分析，其Au、Ag 含量分別＜0.1×10-6、＜1×10-6，均低于檢出限（表2）。

黃鐵礦（FeS2）：為本礦床主要金屬硫化物之一，為熱液期貫通礦物，先形成的黃鐵礦呈半自形-他形晶結構，粒徑變化范圍較大0.01 ～2 mm，以0.2 ～1 mm為主，星散浸染狀-稀疏浸染狀分布，可見沿石墨的邊部或解理有交代現象（圖1-b），同時可見被磁黃鐵礦、黃銅礦、白鐵礦沿孔隙或邊部交代現象，個別有被磁黃鐵礦交代呈包裹現象（圖1-d），偶見黃鐵礦內部存在細小磁鐵礦，少量可見被褐鐵礦交代呈殘余包于褐鐵礦內；晚形成的黃鐵礦呈細脈狀、火焰狀，可見交代石墨及早期黃鐵礦現象（圖1-e），偶見后期黃鐵礦呈膠狀結構，具圈層結構。不同樣品中黃鐵礦體積含量在0 ～ 5%，大部分含量在2% ～ 3%。

選取不同期次黃鐵礦進行電子探針分析（表3），發現黃鐵礦中基本不含Au，而Ag 含量也均偏低，含量在0.000 ～ 0.064%，平均0.019%，均低于檢出限，對比早晚期黃鐵礦發現，早期黃鐵礦中Ag（平均0.007%）明顯低于晚期黃鐵礦中Ag（平均0.064%）。對黃鐵礦單礦物做Au、Ag化學分析（表2），查明其Au 在＜0.1×10-6～ 0.31×10-6范圍，Ag ＜1×10-6。

磁黃鐵礦（Fe1-xS）：本礦床磁黃鐵礦呈半自形-他形晶結構，粒徑0.01 ～2 mm，多0.1 ～ 0.5 mm，體積含量0 ～ 4%，多2%±，星散浸染狀分布，可見交代黃鐵礦或被黃銅礦交代（圖1-b、d、f），偶見磁黃鐵礦與黃銅礦、毒砂接觸界線平直，形成共邊結構，可能兩者同時形成。

對磁黃鐵礦進行電子探針分析，Au、Ag 含量均低于檢出限，Au含量0 ～ 0.094%，平均0.047%；Ag 含量0 ～ 0.073%，平均0.036%（表3）。對磁黃鐵礦單礦物化學分析（表2），查明其含Au 0.12×10-6～ 0.35×10-6、Ag ＜1×10-6。

黃銅礦（CuFeS2）：本礦床中黃銅礦呈他形晶結構，粒徑多0.02 ～ 0.2 mm，體積含量不超過0.1%，多星散浸染狀分布于脈石礦物間，少量與磁黃鐵礦、閃鋅礦等呈細脈狀，有的可見交代石墨、黃鐵礦、磁黃鐵礦（圖1-c、f），偶見與閃鋅礦、磁黃鐵礦呈平直的共邊接觸關系，個別可見被銅藍交代現象。電子探針分析（表3），黃銅礦中Au 0.30×10-6～ 0.82×10-6、Ag 0～0.046×10-6。

脈石礦物中一般金銀含量偏低，本研究中未做電子探針分析，僅對脈石礦物中的石英、斜長石等輕礦物混合體進行Au 、Ag 化學分析（表2），其中Au ＜0.1×10-6、Ag ＜1×10-6均低于檢出線，這里不做詳細闡述。

圖 1 礦物光、薄片鏡下鑒定特征Fig. 1 Identification characteristics of Minerals under Light and Thin Section Microscope

表3 不同礦物電子探針分析/%Table 3 Electron probe analysis of different minerals

3 石墨的粒級分布及鑲嵌特征

3.1 石墨的粒級分布

根據結晶程度石墨分晶質石墨（又稱鱗片石墨）和土狀石墨（又稱隱晶質石墨、微晶質石墨或無定形石墨）兩大類。晶質石墨呈單個晶體或片狀晶體的連生體產出，其片徑大于1 μm；土狀石墨為細小的微粒晶（片徑1 ～ 0.01 μm）構成的集合體。本礦床石墨絕大部分片徑＞1 μm，為晶質石墨，屬較易開采礦床。

本次對150 個光片中石墨片徑進行線測量方法測量，測量統計結果（表4）顯示，石墨粒徑＞ 0.147 mm 占總量的93.07%，＜0.147 mm 石墨僅占總量的6.93%；即0.208 mm 以上石墨占總量93.07%，0.104 mm 以上石墨占總量98.36%。根據石墨工藝粒度的特點，粒度累計曲線（圖2）顯示，本礦床石墨礦石為粗粒均勻礦石，曲線分布粒徑范圍較窄，以粗粒為主，對于這類礦石可采用一段磨礦，直接把礦石細磨到含量最多粒級即可。

表 4 石墨的工藝粒度測量統計結果Table 4 Statistical result table of graphite process particle size measurement

圖 2 焦臺陳礦床礦石石墨的粒度分布曲線Fig. 2 Graphite size distribution curve of Jiaotaichen deposit

3.2 石墨的嵌鑲特征

礦物的嵌鑲關系是指連生礦物之間的相對粒度大小、空間關系和接觸面形態特征，它與礦物的解離性關系密切。

石墨與黃鐵礦、磁黃鐵礦、石英、云母等礦物多呈規則毗連嵌鑲（圖1-c），石墨與黃鐵礦、磁黃鐵礦的接觸界面平直，易于解離；個別可見細小石墨被磁黃鐵礦、方解石包裹形成包裹嵌鑲（圖1-d），該類石墨相對難解離，但整體含量偏低，僅屬于個別現象。就石墨與其他金屬礦物及脈石礦物的接觸關系，易于解離。

4 結 論

（1）鳳陽縣焦臺陳含金石墨礦礦體分銀多金屬礦體、金礦體、晶質石墨礦三種類型，固定碳范圍在2.00% ～ 2.64%，平均2.34%，均低于工業品位，位于邊界品位附近；原礦中Au 含量在2.1×10-9～ 3.5×10-9，Ag 含量在0.104×10-6～0.152×10-6，低于檢出限。

（2）該礦床礦物成分相對簡單，共有32 種礦物，主要金屬礦物為石墨、黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦，三者Au、Ag 含量均低于檢出限。石墨粒級分布對石墨的回收有一定影響，粒徑過小不利于石墨的回收。

（3）本礦床石墨礦石屬粗粒均勻分布礦石，+0.208以上石墨占總量的93.07%，屬易解離礦床，只需采用一段磨礦即可。

（4）礦物之間的嵌鑲關系直接影響回收率，本礦床中石墨與黃鐵礦、磁黃鐵礦、石英等礦物以規則毗連嵌鑲型為主，極個別有包裹嵌鑲型，故對石墨的回收率影響不大。

（5）石墨片徑中包裹的細小黃鐵礦、泥質等其他礦物對精礦的回收率有一定的影響。