新疆西昆侖鉛鋅礦中鉛鋅物相分析方法研究

宋 萍

（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第八地質(zhì)大隊(duì)，新疆 阿克蘇 843000）

新疆西昆侖鉛鋅礦區(qū)位于新疆和田縣甜水海一帶，距和田縣直線距離約250km。目前在西昆侖甜水海一帶發(fā)現(xiàn)29處鉛鋅礦床，其中火燒云鉛鋅礦達(dá)到超大型規(guī)模，鉛鋅礦床主要分布于喬爾天山-岔路口斷裂帶及其南側(cè)的中生代陸緣盆地內(nèi)，成礦地質(zhì)條件優(yōu)越[1]。在新疆西昆侖眾多鉛鋅礦中，現(xiàn)今已發(fā)現(xiàn)有250多種鉛鋅礦物，大約1/3是硫化物和硫酸鹽類(lèi)，但可供工業(yè)利用的僅有17種。其中，鉛工業(yè)礦物有11種，鋅工業(yè)礦物有6種，以方鉛礦、閃鋅礦最為重要，還有菱鋅礦、白鉛礦等。菱鋅礦（化學(xué)成分為碳酸鋅ZnCO3），比重4.3～4.45白鉛礦（化學(xué)成分為碳酸鉛PbCO3），比重6.4～6.6方鉛礦（化學(xué)成分為硫化鉛PbS），比重7.4～7.6閃鋅礦（化學(xué)成分為硫化鋅ZnS），比重3.9～4.2。本文針對(duì)新疆西昆侖鉛鋅礦中鉛鋅物相分析方法進(jìn)行研究，通過(guò)物相分析方法對(duì)鉛鋅礦中各組成成分的存在狀態(tài)、形態(tài)以及價(jià)態(tài)進(jìn)行綜合確定，致力于通過(guò)得到精準(zhǔn)的分析數(shù)據(jù)，為新疆西昆侖鉛鋅礦開(kāi)展后續(xù)工作提供技術(shù)支持。本文結(jié)合國(guó)內(nèi)鉛鋅物相分析方法經(jīng)常采用的XRD分析法，以水作為鉛鋅的選擇性溶劑，進(jìn)行硫化鋅、鐵酸鉛有效分離測(cè)定。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)材料

本次實(shí)驗(yàn)樣品取自新疆西昆侖鉛鋅礦，實(shí)驗(yàn)樣品的化學(xué)分析結(jié)果，如表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)樣品化學(xué)分析結(jié)果

三氧化二鐵 0.478 15.42三氧化二鋁 0.271 15.41鋅13.045 15.74

結(jié)合表1信息，可以看出該礦物為富銀低品位氧化鉛鋅礦。

1.2 試驗(yàn)方法

本文采用的試驗(yàn)方法為XRD分析法，結(jié)合XEAWPEART-PRO型X-射線粉末衍射儀分析低品位氧化鉛鋅礦的物相。本次試驗(yàn)具體的工作條件包括：靶極材料；管電壓，80kV；管電流；80mA；將掃描范圍控制在0°～90°。在得到鉛鋅物相結(jié)果后，采用SEM-EDS分析方法，結(jié)合JEOPIL公司JESSM61200LV型掃描電子顯微鏡觀察背散射電子像進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 XRD鉛鋅物相分析

在物相分析中，物相指的是物質(zhì)中具有特定的物理化學(xué)性質(zhì)的相[2]。同一元素在一種物質(zhì)中可以一種或多種化合物狀態(tài)存在，所以，特定物質(zhì)的物相都是以元素的賦存狀態(tài)及某種物相相對(duì)含量的特征而存在的。通過(guò)三強(qiáng)線法分析XRD鉛鋅物相結(jié)果，具體結(jié)果如表2所示。

表2 實(shí)驗(yàn)樣品化學(xué)分析結(jié)果

結(jié)合表2信息，鉛鋅礦產(chǎn)資源中包含的主要物相分別為：白鉛礦、石英、白云石、針鐵礦以及赤鐵礦?？梢钥闯鲢U鋅物相衍射背景深、干擾大以及衍射峰強(qiáng)度相對(duì)較弱。因此，采用X-射線衍射進(jìn)行鉛鋅物相定性分析，再根據(jù)三強(qiáng)線法確定鉛鋅礦樣的主要物相。最后，反查PDF卡片確認(rèn)原子內(nèi)層電子躍遷對(duì)應(yīng)的物相。

通過(guò)XRD分析得到鉛鋅礦樣中的某種元素的物相，由于物相中原子能量的減少，根據(jù)玻爾理論增加電子動(dòng)能，從外層軌道躍遷到內(nèi)層軌道。

當(dāng)量子數(shù)由大變小時(shí)，原子的能量減少。原子減少的能量以光子的形式輻射出去，考慮到原子核對(duì)電子的庫(kù)侖力為電子繞核做勻速做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，因此，該種元素并非全部物相，還需要更全面的了解鉛鋅礦樣中主要元素的物相，進(jìn)而探明鉛鋅礦樣的最終物相。結(jié)合牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律以及庫(kù)侖定律進(jìn)行鉛鋅物相分析，發(fā)現(xiàn)鉛鋅礦樣中鉛的物相以白鉛礦和鉛鐵礬為主，方鉛礦、砷(磷、釩)氯鉛礦次之，鉛礬含量甚微。而鋅的物相以鋅氧化物為主，硅酸鋅次之，有少量閃鋅礦，硫酸鋅含量甚微。利用原子層沉積ALD技術(shù)，將Pt原子孤立地分散在含氮的碳載體中，形成高度均一的Pt1/N-C單原子催化劑，作為模型催化劑研究在電化學(xué)還原反應(yīng)中活性位點(diǎn)的結(jié)構(gòu)演變。其中，鋅氧化物中氧化鋅占絕大多數(shù)，異極礦次之，幾乎沒(méi)有碳酸鋅和硫酸鋅。單原子催化劑的活性和選擇性高度取決于其金屬原子的局域原子和電子結(jié)構(gòu)，及其與載體間的相互作用，因此。鉛鋅礦樣中鐵的物相主要為赤鐵礦和褐鐵礦；有少量的黃鐵礦和硅酸鐵；有微量的菱鐵礦；沒(méi)有磁鐵礦和磁黃鐵礦。在新疆西昆侖鉛鋅礦場(chǎng)中大多數(shù)發(fā)現(xiàn)的鉛鋅礦中，原生礦物是以針鐵礦為主體的。

因此結(jié)合XRD分析分析，得出結(jié)論為：在鉛鋅物相中，以氧化物以及氫氧化物中存在的鐵元素為主，通過(guò)鐵的氫氧化物形式表現(xiàn)出來(lái)，即主要物相為針鐵礦，剩余部分大多以赤鐵礦的形式存在。

2.2 化學(xué)鉛鋅物相分析的誤差討論

由于鉛鋅物相分析受到溫度、電場(chǎng)以及光照等外界環(huán)境激發(fā)，會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)演變的響應(yīng)，因此，原位實(shí)時(shí)在線表征這種特殊的結(jié)構(gòu)響應(yīng)行為對(duì)于理解單原子催化的本質(zhì)并發(fā)現(xiàn)新的催化現(xiàn)象具有重要的啟發(fā)意義。本次試驗(yàn)的鉛鋅化學(xué)物相分析采用的主要是XRD物相分析，主要存在兩方面誤差，分別為：由于溶劑的多次浸取，導(dǎo)致鉛鋅礦物由于“串相”所形成一直往后積累的誤差。這樣一來(lái)，使得物相分析誤差越來(lái)越大；而另一方面指的是鉛鋅礦物自身在組成過(guò)程中存在的復(fù)雜性以及與某些礦物之間的相似性。在鉛鋅物相分析中，很難對(duì)其進(jìn)行有針對(duì)性的物相分析。綜上所述，還需對(duì)同步輻射X射線吸收譜進(jìn)行具體描繪，從而催化活性中心的局域空間以及電子結(jié)構(gòu)，確保在實(shí)際應(yīng)用中利用鉛鋅物相分析方法，得出精準(zhǔn)的鉛鋅物相分析結(jié)果。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)鉛鋅物相分析方法研究表明：在鉛鋅礦樣中鉛的物相以白鉛礦和鉛鐵礬為主，方鉛礦、砷（磷、釩）氯鉛礦次之，鉛礬含量甚微。鋅的物相以鋅氧化物為主，硅酸鋅次之，有少量閃鋅礦，硫酸鋅含量甚微；其中鋅氧化物中氧化鋅占絕大多數(shù)，異極礦次之，幾乎沒(méi)有碳酸鋅和硫酸鋅。依托XRD鉛鋅物相分析方法，可以實(shí)現(xiàn)鉛鋅物相精準(zhǔn)分析。