某銅鎳多金屬硫化礦工藝礦物學

談偉軍，馮澤平

（1.青海黃河礦業有限責任公司，青海 格爾木 816099；2.中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司，陜西 西安 710065）

隨著經濟發展，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雜，對選別工藝要求越來越高。而工藝礦物學是決定選別工藝流程的基礎和關鍵，可以通過工藝礦物學的系統研究，闡明其礦物中金屬分布的規律，指導和配合選礦工藝研究和實際生產。因此對銅鎳共生的多金屬硫化礦進行工藝礦物學研究，查明其礦物賦存狀態具有重要意義。本文采用MLA、X射線衍射分析儀、光學顯微鏡等分析檢測手段對某銅鎳多金屬硫化礦進行了工藝礦物學研究，獲得了全面的原礦工藝礦物學信息，為后續的選礦設計研究提供了依據[1-2]。

1 原礦多元素分析

原礦多元素分析結果見表1。主要有價金屬元素為銅、鎳，伴生的鈷達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值。

表1 原礦多元素分析結果/%Table1 Multi-element analysis resultsof raw ore

2 原礦物質組成

2.1 原礦X射線衍射分析

原礦X射線衍射見圖1，原礦中以蛇紋石、斜綠泥石和陽起石為主，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對原礦進行全礦物定量檢測，檢測結果見表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，此外還含有長石（包括鈉長石、斜長石和鉀長石）、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 礦石結構構造

礦石結構：該礦石中硫化物主要為他形不等粒結構、海綿隕鐵結構、固溶體分離結構（結狀結構、格狀結構），部分硫化物呈脈狀穿插結構、脈狀填充結構和網絡狀結構。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、陽起石化、局部有碳酸鹽化。礦石構造：塊狀構造、條帶狀構造、浸染狀構造、稀疏浸染狀構造、角礫狀構造。

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檢測并結合反光顯微鏡測定硫化物的嵌布粒度。從光學顯微鏡觀察中，發現該礦石中鎳黃鐵礦、黃銅礦與磁黃鐵礦關系密切，大部分鎳黃鐵礦、黃銅礦與磁黃鐵礦連生或呈細小固溶體分布在磁黃鐵礦中。基于銅、鎳礦物與磁黃鐵礦的不可分離性，有可能選礦時不作分選，因而測定全硫化物（鎳黃鐵礦、黃銅礦與磁黃鐵礦）的嵌布粒度，也分別測定鎳黃鐵礦、黃銅礦和磁黃鐵礦的嵌布粒度，結果見表3。從表中可見，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，無磁性。鎳黃鐵礦化學成分能譜檢測結果顯示，平均含Ni 35.41%，S 33.13%，Fe 29.83%。Ni:Fe＞1(比值約1.15)，并有鈷以類質同象進入鎳黃鐵礦晶格，Co平均含量為1.24%，是鈷的主要載體礦物。MLA和光學顯微鏡檢測發現，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。礦石中黃銅礦化學成分能譜檢測結果顯示，黃銅礦中普遍含少量鎂硅鋁雜質，部分黃銅礦含鎳、鋅、銀，平均含Cu 34.32%，Fe 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量最多的硫化礦物，其相對含量為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構中，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，數量極稀少，通過MLA檢測光片首次發現了痕量鉑鈀礦物，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，強金屬光澤，具延展性。金粒化學成分見表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，金粒呈微細粒包裹在鎳黃鐵礦、黃銅礦等硫化物中，見圖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

5.1 鎳在礦石中的賦存狀態

根據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表4。鎳的賦存狀態表明，單獨分選鎳黃鐵礦，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

根據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表5。通過光學顯微鏡和MLA檢測發現，磁黃鐵礦和脈石中的銅主要以微細固溶體或包裹體的黃銅礦形式存在，無法通過細磨的方法將其解離，預計銅的理論回收率為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

根據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表6，通過浮選鎳黃鐵礦和磁黃鐵礦，可綜合回收鈷金屬，預計鈷的理論回收率為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）本研究中發現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。經化學分析表明原礦含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值，建議立項開展對該礦鉑、鈀、金、銀的賦存狀態研究和相應的選礦工藝研究，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、條帶狀構造，三者呈集合體產出，三者之間固溶體分離，以共結邊連生，并且相互包含，不易磨礦解離。