細(xì)粒嵌布貧銅鎳礦的特征及其對選礦的影響

倫紹雄，陸薇宇

(1. 廣西桂華成有限責(zé)任公司，廣西 鐘山542611；2.廣西冶金研究院，廣西 南寧530023)

0 引 言

對于硫化銅鎳礦來說，鎳礦石的一般工業(yè)要求原生鎳礦的邊界品位為0．2%～0．3%，氧化鎳礦的邊界品位為0．7%；原生鎳礦的最低工業(yè)品位為0．3%～0．5%，氧化鎳礦的低工業(yè)品位為1%.硫化鎳礦石的品級分為三等，特富礦石、富礦石和貧礦石，品位分別為3%、1%和0．3%～0．5%.硫化銅鎳礦很多為銅鎳共生，因此要考慮伴生組分的綜合回收問題[1].廣西融水某銅鎳礦石銅的品位為0.83%，主要賦存于黃銅礦(含量2.5%)中，微量賦存于孔雀石中；鎳的品位為0.52%，主要賦存于鎳黃鐵礦(含量1.5%)中，屬于貧銅鎳礦.礦石的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，礦石中鎳黃鐵礦、黃銅礦的粒度以細(xì)粒為主，且鎳黃鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦之間共生關(guān)系密切，多數(shù)以非自形晶結(jié)構(gòu)為主，接觸邊界不規(guī)則，這將給硫化礦物之間的分離帶來困難，從而影響銅鎳精礦品位[2-6].

1 實驗部分

實驗設(shè)備：偏反光顯微鏡和體視顯微鏡Leica S6D和Leica DM2500P/DFC450(德國萊卡公司).

測試方法:從礦樣中挑選出部分代表性塊礦石后，其余部分破碎至-2 mm混勻作為綜合樣，用于測定礦石的化學(xué)成分、礦物組成.塊礦主要用于研究礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造、礦物粒度特性、嵌布特征等.將塊礦制成光片和薄片，采用偏反光顯微鏡和體視顯微鏡(Leica DM2500P/DFC450)對塊礦、光片、薄片進行鏡下觀察，結(jié)合化學(xué)分析，查明礦石的礦物組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、礦物粒度特性、嵌布特征等.

2 礦石的物質(zhì)組成

2.1 礦石的化學(xué)組成

礦石的光譜半定量分析結(jié)果見表1，礦石的化學(xué)多元素分析結(jié)果見表2，原礦銅鎳物相分析結(jié)果見表3.

表1 礦石的光譜半定量分析結(jié)果 Table 1 Spectral semi-quantitation analysis of ore

表2 礦石的化學(xué)多元素分析結(jié)果 Table 2 Composition of ore

表3 礦石的銅、鎳物相分析結(jié)果Table 3 Mineral composition analysis of ore

從表1、表2結(jié)果可知，礦石中的有價元素為銅、鎳，銅的含量為0.83%，鎳的含量為0.52%，其他元素含量均低，未達(dá)到綜合回收價值；銅礦物以硫化礦為主，硫化銅中的銅占96.02%，銅的氧化率很低，鎳礦物以硫化礦為主，硫化鎳中的鎳占73.08%.綜合化學(xué)成分特點，可以認(rèn)為該礦樣為銅鎳硫化礦礦石.

2.2 礦石的礦物組成及含量

礦石的礦物組成較為簡單，金屬礦物主要有黃銅礦、磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃鐵礦，微量閃鋅礦、鎳華等，脈石礦物主要有陽起石、角閃石、黑云母等硅酸鹽礦物和方解石構(gòu)成，礦石礦物組成及含量見表4.

注：其他中包括孔雀石、鎳華、褐鐵礦等微量礦物.

從表4可知，礦石中主要回收的目的礦物為黃銅礦、鎳黃鐵礦，黃銅礦的含量為2.5%，鎳黃鐵礦的含量1.5%.

3 礦石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

3.1 礦石的結(jié)構(gòu)

礦石的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，主要有他形晶粒狀結(jié)構(gòu)、交代溶蝕結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)、海綿隕鐵結(jié)構(gòu)，其次有自形晶～半自形晶粒狀結(jié)構(gòu)、壓碎結(jié)構(gòu).

他形晶粒狀結(jié)構(gòu)：因受結(jié)晶習(xí)性和空間位置的限制，磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦黃銅礦、閃鋅礦常具不完整的他形晶結(jié)構(gòu).

交代溶蝕結(jié)構(gòu)：黃銅礦、磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦常常緊密共生，邊界互相溶蝕交代，它們與脈石也常常交代溶蝕，邊界呈不規(guī)則的港灣狀.

交代殘余結(jié)構(gòu)：磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦被脈石強烈交代后，呈星點狀、蠕蟲狀、片狀的交代殘余結(jié)構(gòu)，見圖1.

圖1 黃銅礦(白色)在脈石中呈微細(xì)粒的交代殘余結(jié)構(gòu)(反射光，×100)Fig.1 Chalcopyrite (white) finely metasomatic relict texture in the gangue mineral(reflecfor，×100)

包含結(jié)構(gòu)：磁黃鐵礦中包含圓粒狀或自形晶粒狀的黃鐵礦、黃銅礦、鎳黃鐵礦，黃銅礦中包含圓粒狀磁黃鐵礦、黃鐵礦、鎳黃鐵礦，見圖2.

圖2 黃銅礦中包含粒狀磁黃鐵礦(反射光，×100)Fig.2 Chalcopyrite containing granular pyrrhotite (reflecfor，×100)

海綿隕鐵結(jié)構(gòu)：他形晶的黃銅礦集合體充填在自形晶的角閃石晶隙之間而構(gòu)成.

自形晶～半自形晶粒狀結(jié)構(gòu)：黃鐵礦和少數(shù)鎳黃鐵礦呈結(jié)晶完好的自形晶～半自形晶粒狀結(jié)構(gòu).

壓碎結(jié)構(gòu)：粒度較大的黃銅礦、磁黃鐵礦受壓力作用產(chǎn)生碎塊或裂隙.

3.2 礦石的構(gòu)造

礦石的構(gòu)造主要有浸染狀、斑點狀構(gòu)造，其次有少量脈狀和網(wǎng)脈狀構(gòu)造.

浸染狀構(gòu)造：磁黃鐵礦、黃銅礦呈大小不一的星點狀或不規(guī)則形態(tài)浸染在脈石中.

斑點狀構(gòu)造：黃銅礦或磁黃鐵礦的集合體有時呈斑點狀嵌布于脈石中，有的斑點由黃銅礦、磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦共同組成.

脈狀和網(wǎng)脈狀構(gòu)造：由黃銅礦、磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦組成，在脈石中沿某一方向嵌布，形成脈狀和網(wǎng)脈狀構(gòu)造.

4 主要礦物嵌布特征及共生關(guān)系

黃銅礦：多呈他形晶粒狀或集合體，晶粒大小不一，常被脈石強烈交代，呈星點狀或片狀的交代殘余體，與磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦關(guān)系密切，見圖3，邊界相互交代溶蝕，呈港灣狀，黃銅礦集合體中常包含圓粒狀的磁黃鐵礦或自形晶粒狀的鎳黃鐵礦及脈石，或圓粒狀黃銅礦包含在磁黃鐵礦集合體中，黃銅礦與脈石交代，邊界不規(guī)則，呈破布狀，見圖4；少量閃鋅礦與黃銅礦交代共生.粒度最大為4 mm，最小為0.001 mm，多數(shù)為0.01～0.18 mm.

圖3 黃銅礦、磁黃鐵礦與鎳黃鐵礦緊密共生(反射光，×200)Fig.3 Symbiosis of chalcopyrite, pyrrhotite and pentlandite (reflecfor，×200)

圖4 黃銅礦與脈石的邊界呈不規(guī)則的彎曲狀(反射光，×100)Fig.4 Irregularly curving shape of boundary of chalcopyrite and gangue(reflecfor，×100)

磁黃鐵礦：呈他形晶粒狀，晶粒大小不一，多數(shù)被脈石交代呈分散粒狀，有時以不規(guī)則狀集合體產(chǎn)出，集合體常包含黃銅礦、鎳黃鐵礦，邊界不規(guī)則，有時包含少量粒狀黃鐵礦和脈石，有少量呈圓粒狀磁黃鐵礦包含在黃銅礦集合體中，有時與黃銅礦共同組成連續(xù)的脈狀貫穿于脈石中.粒度：最大3 mm，最小為0.001 mm，多數(shù)為0.03～

0.25 mm.

鎳黃鐵礦：多數(shù)呈他形晶粒狀少數(shù)呈自形晶～半自形晶粒狀.硬度為3.5～4.鎳黃鐵礦常呈散粒嵌布于礦石中，有的被脈石強烈交代呈星點狀的交代殘余結(jié)構(gòu)，多數(shù)與磁黃鐵礦、黃銅礦關(guān)系緊密，有時呈數(shù)粒集合體與磁黃鐵礦、黃銅礦交代共生，或包含于磁黃鐵礦、黃銅礦中，見圖5，或嵌布于磁黃鐵礦、黃銅礦的邊緣，有很少量鎳黃鐵礦在磁黃鐵礦中，呈固溶體分離結(jié)構(gòu)的片狀溶出.粒度：最大為0.12 mm，最小為0.005 mm，多數(shù)在0.015～0.1 mm，集合體大小在0.2 mm左右.

圖5 鎳黃鐵礦包含在磁黃鐵礦中(反射光，×200)Fig.5 Pentlandite contained in the gangue(reflecfor，×200)

黃鐵礦：多數(shù)呈自形晶～半自形晶粒狀，硬度為5.5～6.通常呈散粒嵌布于礦石中，與黃銅礦、磁黃鐵礦關(guān)系密切，常包含于黃銅礦、磁黃鐵礦中，邊界平滑，少數(shù)與鎳黃鐵礦關(guān)系密切，見圖6，粒度多數(shù)為0.02～0.1 mm.

圖6 鎳黃鐵礦、黃銅礦和黃鐵礦緊密共生(反射光，×200)Fig.6 Symbiosis of sphalerite,pentlandite,chalcopyrite and pyrite(reflecfor，×200)

閃鋅礦：呈他形晶粒狀產(chǎn)出，含量很少，在光片中偶爾看見閃鋅礦在磁黃鐵礦或黃銅礦邊緣交代共生，見圖5.粒度為0.03～0.06 mm.

5 主要礦物的礦物學(xué)因素對選礦的影響

5.1 銅、鎳的賦存形式的影響

礦石中的銅礦物以黃銅礦為主，硫化銅中的銅占96.02%，銅的氧化率很低，微量的氧化銅對銅的回收影響不大，銅容易回收；鎳礦物以硫化礦為主，硫化鎳中的鎳占73.08%，但氧化鎳和硅酸鎳的存在會影響到鎳的回收率，其中氧化鎳采用常規(guī)的浮選藥劑是較難回收的，而硅酸鎳是不能回收的.所以這25.00%的鎳實際上是不能回收的.

5.2 鎳黃鐵礦對選礦的影響

鎳黃鐵礦的粒度很細(xì)，一般在0.015～0.1 mm，除了在脈石中呈星點狀以外，多數(shù)與黃銅礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦等硫化礦關(guān)系緊密，鎳黃鐵礦常包含在黃銅礦、磁黃鐵礦中，還有少量鎳黃鐵礦在磁黃鐵礦中，呈固溶體分離結(jié)構(gòu)的片狀溶出.同時，鎳黃鐵礦性脆，易造成過粉碎，而影響鎳的回收率.這將給硫化礦物之間的分離帶來困難，從而影響銅鎳精礦品位.

5.3 磁黃鐵礦對選礦的影響

磁黃鐵礦是礦石中含量最多的金屬硫化物(6%)，由礦物的嵌布特性可知，鎳黃鐵礦與磁黃鐵礦、黃鐵礦的共生關(guān)系非常密切而復(fù)雜.磁黃鐵礦中包含的微細(xì)粒鎳黃鐵礦在磨礦過程中是不能解離的，因此，在選礦過程中，一方面，磁黃鐵礦和黃鐵礦可能隨鎳黃鐵礦進入鎳精礦，從而降低鎳精礦品位；另一方面，鎳黃鐵礦也可能隨磁黃鐵礦和黃鐵礦進入尾礦，從而影響鎳的回收率.

5.4 黃銅礦對選礦的影響

黃銅礦粒度大部分為細(xì)?！⒓?xì)粒，多數(shù)為0.01～0.18 mm之間，而黃銅礦有時包含在磁黃鐵礦中，有時嵌布于脈石中或磁黃鐵礦旁邊，邊界不規(guī)則，要使黃銅礦與磁黃鐵礦、脈石解離比較不容易.要回收包裹于脈石礦物中的細(xì)小黃銅礦單礦物，必然增加磨礦成本.

5.5 脈石礦物對選礦的影響

硬度較低陽起石是含量最多、最主要的脈石礦物，它也是與鎳黃鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦的關(guān)系最密切的礦物.陽起石具有易泥化的性質(zhì)，并在礦漿中易污染其他礦物表面，并形成礦泥膜，易與泡沫產(chǎn)品一起進入精礦，直接影響選礦精礦質(zhì)量.

6 結(jié) 語

a.礦石中有用元素為銅、鎳，銅的品位為0.83%，主要賦存于黃銅礦(含量2.5%)中；鎳的品位為0.52%，主要賦存于鎳黃鐵礦(含量1.5%)中，硫化銅鎳礦物屬于易浮礦物.根據(jù)物相分析結(jié)果，礦石中氧化鎳中和硅酸鎳中的鎳占總鎳的25.0%，可不考慮回收.

b.礦石的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，主要有他形～半自形晶結(jié)構(gòu)、自形晶粒狀結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)、溶蝕結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)、固溶體分離結(jié)構(gòu)、壓碎結(jié)構(gòu)；礦石的構(gòu)造主要有塊狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、星散狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、脈狀構(gòu)造.

c.礦石中鎳黃鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦的粒度以細(xì)粒為主，部分磁黃鐵礦的粒度相對較粗，但是鎳黃鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦之間共生關(guān)系密切，接觸邊界不規(guī)則，磁黃鐵礦中包裹有細(xì)粒黃銅礦、鎳黃鐵礦，黃銅礦中包裹有細(xì)粒鎳黃鐵礦，這將給硫化礦物之間的分離帶來困難，從而影響銅鎳精礦品位.

致 謝

本研究中光譜半定量分析是由廣西地礦局分析測試中心完成，多元素化學(xué)分析和物相分析是由廣西冶金研究院分析測試中心完成，在此一并表示謝意.

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