青海夏日哈木銅鎳礦石工藝礦物學(xué)研究

劉長(zhǎng)征，楊啟安，吳樹寬，謝海林，徐修生，于傳兵，王治安

(1.青海省第五地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，青海 西寧 810028；2.青海省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局，青海 西寧 810001；3.北京礦冶研究總院，北京 102600)

青海夏日哈木銅鎳礦石工藝礦物學(xué)研究

劉長(zhǎng)征1，楊啟安1，吳樹寬1，謝海林2，徐修生3，于傳兵3，王治安1

(1.青海省第五地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，青海 西寧 810028；2.青海省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局，青海 西寧 810001；3.北京礦冶研究總院，北京 102600)

摘要：青海夏日哈木銅鎳礦石屬硫化鎳礦石，含鎳0.63%～0.80%，銅0.14%～0.20%，鈷0.025%～0.028%，是主要回收對(duì)象。礦石礦物組成復(fù)雜，銅礦物以黃銅礦為主，少量的墨銅礦和微量的方黃銅礦及銅藍(lán)；鎳礦物以鎳黃鐵礦為主，有微量的紫硫鎳礦、砷鎳礦、輝砷鎳礦及含鈷的輝砷鎳礦等；鐵礦物主要為磁鐵礦，微量赤鐵礦及菱鐵礦。銅、鎳礦物嵌布特征復(fù)雜、嵌布粒度細(xì)微，普遍被脈石礦物包裹，同時(shí)銅、鎳礦物自身相互緊密連生；礦石中含鎂脈石礦物較多，具有質(zhì)地柔軟，容易泥化，自然可浮性好，吸附能力強(qiáng)的特點(diǎn)，將給銅、鎳礦物的分選帶來不利的影響。

關(guān)鍵詞：銅鎳礦石；工藝礦物學(xué)；礦物組成；有用礦物嵌布特征；脈石礦物

夏日哈木銅鎳礦區(qū)位于青海省西部東昆侖山脈西段，大地構(gòu)造上夾持于昆北、昆中近東西向的區(qū)域性深大斷裂帶之間的東昆中隆起帶，地處伯喀里克-香日德金、鉛、鋅、銅成礦帶中的拉陵灶火鉬多金屬礦整裝勘查區(qū)內(nèi)，成礦地質(zhì)條件有利[1-3]。礦區(qū)出露主要為古元古代金水口巖群白沙河巖組地層，巖性有黑云母斜長(zhǎng)片麻巖、云母二長(zhǎng)片麻巖、斜長(zhǎng)角閃巖、大理巖等。斷裂構(gòu)造有近東西向、北西向、北東向和南北向四組，近東西向斷裂形成時(shí)間早，北東向、南北向斷裂形成時(shí)間晚。巖漿巖較為發(fā)育，主要有早泥盆世基性-超基性雜巖體、早二疊世閃長(zhǎng)巖和晚三疊世花崗巖。

2011年，夏日哈木銅鎳礦床由青海省第五地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院發(fā)現(xiàn)及勘查，2014年已完成礦區(qū)首采區(qū)段的地質(zhì)勘探工作，規(guī)模達(dá)到超大型，填補(bǔ)了青海無大型銅鎳資源的歷史，成為東昆侖地區(qū)最具開發(fā)價(jià)值的巖漿熔離型銅鎳硫化物礦床。隨著該地區(qū)找礦工作的不斷推進(jìn)，對(duì)夏日哈木銅鎳礦床地質(zhì)特征、成因及成礦條件等方面開展了深入研究[4-13]。本文通過夏日哈木銅鎳礦石的化學(xué)組成、物質(zhì)組成、礦物嵌布特征、賦存狀態(tài)等工藝礦物學(xué)性質(zhì)的研究，找出影響銅鎳礦物選別的因素，為進(jìn)一步礦山選礦試驗(yàn)及開發(fā)利用提供基礎(chǔ)資料和參考。

1礦石的化學(xué)組成

1.1礦石的化學(xué)分析

對(duì)礦石進(jìn)行多元素化學(xué)分析及貴金屬分析見表1。

從表1可知：礦石中鎳、銅和鈷含量較高，Ni達(dá)到了0.63%～0.80%，Cu為0.14%～0.20%，Co為0.025%～0.028%，達(dá)到了綜合回收的要求，礦石屬于中高品位銅鎳礦石；貴金屬金、鈀、鉑不足0.3g/t；礦石MgO含量達(dá)24.09%～27.36%，SiO2含量為43.94%～49.96%，礦石中脈石礦物含量較高，存在大量含鎂的脈石礦物，對(duì)選礦產(chǎn)生影響元素是氧化鎂、鐵、鉻、鈦、磷。

1.2礦石中銅鎳物相分析

對(duì)夏日哈木銅鎳礦區(qū)2-7勘探線部分地段礦石進(jìn)行化學(xué)物相分析，其-0.074mm占100%的樣品的銅鎳鈷物相分析結(jié)果見表2。

表1　礦石主要分析結(jié)果/%

注：Au、Ag、Pd、Pt、Ir含量單位g/t。

數(shù)據(jù)來源：① 北京礦冶研究總院.青海省格爾木市夏日哈木銅多金屬礦實(shí)驗(yàn)室流程試驗(yàn)研究報(bào)告，2013；② 金川鎳鈷研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司.青海省格爾木市夏日哈木銅鎳礦可選性試驗(yàn)研究報(bào)告，2013；③ 北京礦冶研究總院.青海省夏日哈木鎳多金屬礦選礦試驗(yàn)研究報(bào)告，2014。

表2　銅鎳鈷物相分析結(jié)果表

由表2可得到以下結(jié)論。①鎳主要以硫化鎳的礦物形式存在，占85.34%～98.75%左右，包裹或分散于硅酸鹽(脈石礦物)中的鎳有3%左右，包裹或分散于不溶物中的鎳約有4.5%；總體上，礦床中鎳硫化率達(dá)到了85%～98%。②銅主要以硫化銅的礦物形式存在，約有76.93%～93.53%，包裹或分散于氧化物和硅酸鹽中的銅(包括硅孔雀石等銅的氧化物)占4.98%～7.69%，水溶性銅占了1.49%～15.38%，礦石銅硫化率達(dá)到77%～94%。③鈷以硫化物狀態(tài)存在高達(dá)96.15%，鈷主要也是以硫化鎳存在的。④硫化鎳/全鎳>60%，氧化銅/全銅為>10%。根據(jù)的物相分析結(jié)果，可知銅鎳礦石主要以硫化礦為主，氧化礦和混合礦占的比例很少，屬于高鎂硫化鎳礦石。

1.3礦石礦物組成

礦床原生礦石可分為塊狀、星點(diǎn)狀、浸染狀和脈狀礦石等幾種類型，礦石中主要礦物含量見表3。礦石金屬礦物主要為鎳黃鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦，少量的墨銅礦和微量的方黃銅礦、銅藍(lán)、紫硫鎳礦、砷鎳礦、輝砷鎳礦及含鈷的輝砷鎳礦等；鐵礦物主要為磁鐵礦，微量赤鐵礦、菱鐵礦、鈦鐵礦；脈石礦物主要為透閃石、滑石、輝石，其次為蛇紋石、橄欖石、透輝石、綠泥石、陽起石、陽起石石棉及蛇紋石石棉，少量的金云母、鈉長(zhǎng)石，微量的石英、方解石等。

表3　礦石礦物組成及含量

數(shù)據(jù)來源：北京礦冶研究總院，青海省格爾木市夏日哈木銅多金屬礦實(shí)驗(yàn)室流程試驗(yàn)研究報(bào)告，2013。

2礦物嵌布特征

2.1鎳黃鐵礦嵌布特征

礦石中主要的鎳礦物，粒度粗細(xì)極不均勻，常呈它形晶粒狀產(chǎn)出。常與磁黃鐵礦、黃銅礦以規(guī)整的共邊呈它形集合體沿自形硅酸鹽礦物晶粒間隙充填形成海綿隕鐵結(jié)構(gòu)產(chǎn)出(圖1(a))；也常見火焰狀、紡錘狀、條帶狀、透鏡狀及粒狀集合體嵌布在磁黃鐵礦中；其次呈它形晶粒狀嵌布在脈石礦物中；在部分鎳黃鐵礦的晶粒間或裂隙中有脈狀、微細(xì)脈狀磁鐵礦或脈石充填(圖1(b))；可見平行細(xì)脈狀及細(xì)粒、微細(xì)粒的鎳黃鐵礦嵌布脈石礦物中；常見鎳黃鐵礦與磁黃鐵礦、黃銅礦呈共邊結(jié)構(gòu)在脈石礦物中產(chǎn)出。含鈷鎳黃鐵礦X-射線能譜分析結(jié)果顯示，Co以類質(zhì)同象形式賦存鎳黃鐵礦中。

2.2黃銅礦嵌布特征

礦石中最主要的銅礦物，粒度粗細(xì)不均勻，常呈它形粒狀嵌布在脈石礦物中(圖1(a)、圖1(c))；常見黃銅礦與磁黃鐵礦及鎳黃鐵礦等礦物以集合體形式呈海綿隕鐵狀嵌布在脈石晶粒間隙中；少量黃銅礦沿脈石或硫化物裂隙充填以脈狀形式產(chǎn)出，或以細(xì)粒、微細(xì)粒狀或平行細(xì)脈狀嵌布在脈石中；有時(shí)呈包裹體嵌布在磁黃鐵礦或鎳黃鐵礦中，有時(shí)與磁鐵礦共結(jié)邊在脈石中產(chǎn)出；偶見在黃銅礦的邊緣交代銅藍(lán)呈鑲邊結(jié)構(gòu)產(chǎn)出，及偶見裂隙充填有微細(xì)脈狀的脈石礦物。

2.3磁黃鐵礦嵌布特征

礦石中主要的硫化物礦物之一，粒度粗，多以它形粒狀產(chǎn)出。常見磁黃鐵礦與鎳黃鐵礦及黃銅礦等礦物以集合體形式呈海綿隕鐵狀嵌布在脈石礦物中(圖1(d))，也常包裹火焰狀、紡錘狀及粒狀的鎳黃鐵礦(圖1(e)、圖1(f))，少量呈細(xì)粒、微細(xì)粒嵌布或呈平行細(xì)脈狀在脈石礦物中產(chǎn)出；另有少量磁黃鐵礦的晶粒間隙、裂隙中有脈狀或微細(xì)網(wǎng)脈狀充填的磁鐵礦，也可見其與磁鐵礦共結(jié)邊嵌布在脈石礦物中；偶見磁黃鐵礦呈微粒包體嵌布在磁鐵礦中；常見磁黃鐵礦與鎳黃鐵礦、黃銅礦鑲嵌呈它形集合體嵌布在脈石礦物中(圖1(f))；對(duì)其進(jìn)行掃描電鏡能譜測(cè)定，部分磁黃鐵礦顯示含有少量Ni。

2.4墨銅礦嵌布特征

礦石中的銅礦物之一，含量很少，粒度極細(xì)。常以細(xì)粒、微細(xì)粒及其微細(xì)粒集合體呈云霧狀或脈狀在脈石礦物中產(chǎn)出；有時(shí)在硫化物晶?；蚣象w邊緣形成墨銅礦的鑲邊結(jié)構(gòu)(圖1(e))。

2.5紫硫鎳礦嵌布特征

礦石中很少量的鎳礦物，常呈它形晶粒狀產(chǎn)出。常與鎳黃鐵礦共邊呈海綿隕鐵結(jié)構(gòu)充填在脈石礦物晶粒間隙；在它晶粒間或裂隙中有脈狀、微細(xì)脈狀磁鐵礦或脈石充填。含鈷的紫硫鎳礦，Co以類質(zhì)同象的形式賦存在紫硫鎳礦中。

2.6銅鎳鈷的賦存狀態(tài)

礦石中銅主要以黃銅礦、方黃銅礦、墨銅礦及銅藍(lán)等礦物形式存在，硫化銅礦物中主要為黃銅礦，少量的方黃銅礦、墨銅礦及微量的銅藍(lán)等，其分布率為95.02%，有4.98%的銅分散存在于蛇紋石、褐鐵礦等礦物中。礦石中鎳主要以鎳黃鐵礦、紫硫鎳礦的礦物形式存在，另有微量鎳以類質(zhì)同象形式賦存在磁黃鐵礦中，其分布率為98.73%，只有1.27%的鎳以分散狀態(tài)賦存在蛇紋石及褐鐵礦等礦物中。礦石中鈷以類質(zhì)同象形式賦存在鎳黃鐵礦，微量賦存在輝砷鎳礦等硫化物礦物中。

3嵌布粒度與解離度

3.1主要礦物嵌布粒度

為了查明礦石中鎳黃鐵礦、黃銅礦及磁黃鐵礦的粒度特性，以便確定合理的礦石磨礦工藝和磨礦細(xì)度，對(duì)主要金屬礦物及硫化物集合體粒度組成進(jìn)行了測(cè)定(表4)。測(cè)定時(shí)，將鎳黃鐵礦、輝砷鎳礦、砷鎳礦等視為鎳黃鐵礦顆粒，黃銅礦、方黃銅礦、銅藍(lán)及墨銅礦等視為黃銅礦顆粒，全硫化物集合體視為單個(gè)顆粒。

圖1　銅鎳礦物嵌布特征

粒級(jí)/mm黃銅礦鎳黃鐵礦磁黃鐵礦硫化物集合體含量/%累計(jì)/%含量/%累計(jì)/%含量/%累計(jì)/%含量/%累計(jì)/%>2//0.890.892.682.684.484.482～1.651//0.691.580.933.610.434.911.651～1.1686.456.452.674.255.038.636.0010.911.168～0.8334.5811.036.8211.076.8815.526.1517.070.833～0.5896.5017.539.4120.488.5124.038.5725.640.587～0.4179.2026.736.8527.336.2830.316.6632.300.417～0.2954.8831.628.0835.4110.1640.479.6841.980.295～0.2086.9238.539.6345.049.3149.778.7050.680.208～0.1479.7748.308.2853.329.0258.808.7159.390.147～0.1043.4651.7612.1165.439.3768.178.7068.080.104～0.0742.8554.617.0772.506.2874.455.8373.910.074～0.0439.1763.7810.9483.4410.0584.509.5583.470.043～0.02011.8575.647.4190.858.3592.858.0991.560.020～0.0154.8680.492.5993.442.1094.952.0993.650.015～0.0106.8487.331.7295.161.9496.892.1895.84<0.01012.67100.004.84100.003.11100.004.16100.00

數(shù)據(jù)來源：北京礦冶研究總院，青海省格爾木市夏日哈木銅多金屬礦實(shí)驗(yàn)室流程試驗(yàn)研究報(bào)告，2013。

礦石中鎳黃鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦及全硫化物的嵌布粒度粗細(xì)極不均，礦石中全硫化物的嵌布粒度最粗，其次是磁黃鐵礦和鎳黃鐵礦，而黃銅礦的粒度最細(xì)。在>0.074mm粒級(jí)中，全硫化物、鎳黃鐵礦、黃銅礦及磁黃鐵礦的占有率分別為73.91%、72.50%、54.61%及74.45%，在<0.010mm粒級(jí)中，全硫化物、鎳黃鐵礦、黃銅礦及磁黃鐵礦的占有率分別為4.16%、4.84%、12.67%及3.11%，微細(xì)粒黃銅礦的含量極高，細(xì)粒、微細(xì)粒的黃銅礦極易損失于尾礦中。結(jié)果表明，選擇經(jīng)濟(jì)合理的磨礦工藝，兼顧不同嵌布粒度的回收礦物是取得理想回收指標(biāo)及經(jīng)濟(jì)效益的前提。

3.2主要礦物單體解離度

對(duì)礦石中的硫化物集合體、鎳黃鐵礦、黃銅礦及磁黃鐵礦在不同磨礦細(xì)度下的單體解離度測(cè)定，結(jié)果見表5。對(duì)硫化物集合體，當(dāng)磨礦細(xì)度為-0.074mm占65%時(shí)，其單體解離已達(dá)90.26%，說明只要磨礦細(xì)度-0.074mm 達(dá)65%，硫化物礦物即可充分單體解離；礦石中鎳黃鐵礦、黃銅礦及磁黃鐵礦的解離度，在磨礦細(xì)度-0.074mm占65%時(shí)，鎳黃鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦單體解離度只有78.07%、65.47%和87.25%，而此時(shí)單體+各硫化物連生體的解離度可達(dá)88.80%、79.71%及93.26%，因此選擇磨礦細(xì)度-0.074mm占60%～70%，全硫化物浮選后銅鎳分選是合適的。

表5　主要礦物單體解離度測(cè)定結(jié)果

數(shù)據(jù)來源：北京礦冶研究總院，青海省格爾木市夏日哈木銅多金屬礦實(shí)驗(yàn)室流程試驗(yàn)研究報(bào)告，2013。

4影響選礦的礦物學(xué)因素

銅鎳礦石在選礦過程中影響選別指標(biāo)的因素較多，以礦石性質(zhì)最為重要[14-16]，主要影響因素有以下3方面。

4.1賦存狀態(tài)的影響

礦石有98.73%的鎳賦存在鎳黃鐵礦和磁黃鐵礦等礦物中，鈷以類質(zhì)同象形式賦存在鎳黃鐵礦等礦物中，有利于鎳、鈷的回收；礦石中95.02%的銅以黃銅礦、方黃銅礦、墨銅礦及銅藍(lán)等獨(dú)立礦物存在，4.98%的銅以分散狀態(tài)的形式存在于蛇紋石、褐鐵礦中，這部分銅極易損失于尾礦中。

4.2嵌布特征的影響

礦石中黃銅礦、鎳黃鐵礦及磁黃鐵礦粒度大小分布不均勻，小于0.010mm粒級(jí)中黃銅礦的占有率高達(dá)12.67%，微細(xì)粒的黃銅礦單體解離會(huì)很困難，在浮選過程中極易損失于尾礦中，從而影響銅的回收。礦石中部分磁黃鐵礦包裹細(xì)粒、微細(xì)粒的鎳黃鐵礦，而礦物本身同時(shí)含少量的Ni，需對(duì)磁黃鐵礦進(jìn)行有效回收，否則將造成鎳的損失。

4.3脈石礦物的影響

礦石中滑石、蛇紋石、綠泥石及云母等層狀硅酸鹽礦物種類多，含量高，在磨礦過程中易磨、易碎、易泥化且易浮，在浮選過程中消耗浮選藥劑，影響浮選作業(yè)及浮選指標(biāo)，因此，需要選擇合適的磨礦工藝，以及選礦過程加強(qiáng)對(duì)脈石礦物的分散和抑制；另外，沿硫化物礦物碎裂裂隙中充填的微細(xì)脈狀脈石與這些硫化物很難相互解離，也會(huì)對(duì)選礦有一定的影響。

5結(jié)論

1)礦石中鎳、銅和鈷含量較高，鎳為0.63%～0.80%，銅為0.14%～0.20%，鈷為0.025%～0.028%，是主要的回收對(duì)象。礦石礦物組成復(fù)雜，有用礦物包括鎳黃鐵礦、紫硫鎳礦、黃銅礦、墨銅礦等，銅、鎳賦存形式以黃銅礦和鎳黃鐵礦為主，鈷以類質(zhì)同象形式賦存在鎳黃鐵礦，主要回收礦物為黃銅礦和鎳黃鐵礦。

2)礦石中礦物嵌布特征復(fù)雜，銅、鎳礦物互相連生致密，普遍被脈石礦物包裹，且嵌布粒度分布廣泛而不均勻，將導(dǎo)致銅、鎳礦物解離困難，應(yīng)選擇經(jīng)濟(jì)合理的磨礦工藝、兼顧不同嵌布粒度礦物的回收。

3)礦石中滑石、蛇紋石、綠泥石及云母等脈石礦物較多，易磨、易碎、易泥化，自然可浮性好，吸附能力強(qiáng)，易惡化浮選指標(biāo)。

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Study on the process mineralogy of Xiarihamu copper-nickel ore in Qinghai

LIU Chang-zheng1，YANG Qi-an1，WU Shu-kuan1，XIE Hai-lin2，XU Xiu-sheng3，YU Chuan-bing3，WANG Zhi-an1

(1.No.5 Institute of Geological and Mineral Resources of Qinghai Province，Xining 810028，China；2.Bureau of Geological Exploration and Mineral Development of Qinghai Province，Xining 810001，China；3.Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy，Beijing 102600，China)

Abstract:Qinghai Xiarihamu deposit copper-nickel ore belongs to the nickel sulfide ore，nickel 0.63%～0.80%，copper 0.14%～0.20%，cobalt containing 0.025%～0.028%，is the main object of recycling.The deposit of copper-nickel ore mineral composition complex，copper content is given priority to with chalcopyrite，a small amount of the ink copper and Party chalcopyrite and copper blue；Nickel mineral is given priority to with nickel pyrite，there are traces of purple sulfur nickel，nickel arsenic，fai arsenic nickel and fai arsenic containing cobait nickel ore，etc.Iron ore are mainly magnetite，trace hematite and siderite.The disseminated characteristics of copper and nickel minerals are complicated which embedded in superfine particle and are generally packed by the gangue minerals.Meanwhile the copper and nickel minerals are closely associated.There are amounts of magnesium gangue minerals in ores with characteristics of soft texture，easily sliming，good floatability high adsorption ability.These will bring seriously bad impact to the separation of copper and nickel ore.

Key words：copper and nickel ore；proscess mineralogy；mineral composition；mineral dissemination characteristics；gangue minerals

收稿日期：2015-03-16

作者簡(jiǎn)介：劉長(zhǎng)征(1970-)，男，高級(jí)工程師，主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查、地球化學(xué)勘查研究工作。

中圖分類號(hào)：P616.4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004-4051(2016)03-0136-06