新疆白鑫灘銅鎳礦礦石特征及其地質(zhì)意義

韓建華，祖力哈爾，李 鑫

（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第一區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)，新疆烏魯木齊830011）

白鑫灘銅鎳礦位于康古爾塔格大斷裂北側(cè)，屬大南湖（復(fù)合島弧帶）Cu-Zn-Au-U-Ni-鈉硝石—膨潤(rùn)土—沸石—硅灰石—煤礦帶[1]，前人已對(duì)礦床地質(zhì)特征、勘查啟示、礦床成因開(kāi)展過(guò)系統(tǒng)研究，但對(duì)礦石分類、特征及形成背景并未有較為詳細(xì)的研究。該文以礦床的典型礦石為研究對(duì)象，將礦床的主要礦石類型按照氧化程度的不同分為氧化礦石和原生礦石，分別對(duì)其特征及有用元素賦存狀態(tài)開(kāi)展研究，總結(jié)銅鎳礦物分布規(guī)律，希望能為礦床成因研究及后續(xù)勘查開(kāi)發(fā)提供一定的理論依據(jù)。

圖1 礦石類型實(shí)例圖片

1 區(qū)域地質(zhì)背景

白鑫灘銅鎳礦位于塔里木古陸緣地塊與準(zhǔn)噶爾南緣活動(dòng)帶結(jié)合部位。主要出露地層有中—下奧陶統(tǒng)恰干布拉克組、上泥盆統(tǒng)康古爾塔格組、下石炭統(tǒng)干墩巖組、上石炭統(tǒng)梧桐窩子巖組、上石炭統(tǒng)臍山組、上石炭底坎兒組、侏羅系八道灣組、三工河組及第四系。區(qū)內(nèi)侵入巖較為發(fā)育，主要為泥盆紀(jì)、石炭紀(jì)和二疊紀(jì)侵入巖[2]。區(qū)域斷裂構(gòu)造主要發(fā)育近東西向的康古爾塔格斷裂、大草灘斷裂等。

2 礦床地質(zhì)特征

礦區(qū)出露地層主要為中—下奧陶統(tǒng)恰干布拉克組、上石炭統(tǒng)迪坎爾組、下侏羅統(tǒng)八道灣組及第四系。侵入巖分布面積較廣，北中部分布二疊紀(jì)含銅鎳的基性—超基性雜巖體，中南部分布有泥盆紀(jì)花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖，東北部分布有石炭紀(jì)石英閃長(zhǎng)巖和閃長(zhǎng)玢巖及二疊紀(jì)鉀長(zhǎng)花崗巖。其中二疊紀(jì)基性—超基性雜巖體為主要賦礦巖體。

礦區(qū)共圈定礦體10 條，其中Ⅰ2號(hào)主礦體，成板狀體，長(zhǎng)約1100m，平均厚度為17.10m，沿傾向延伸約200m；平均品位為Cu0.84%，Ni0.59%，占礦區(qū)資源總量73%以上[3]。

3 礦石特征

3.1 礦石類型

礦石自然類型有氧化礦石、原生礦石，礦床以原生礦石為主。礦石工業(yè)類型為硫化銅鎳礦石。氧化帶地表風(fēng)化極為強(qiáng)烈，已發(fā)生全蝕變，呈粉末狀，碳酸鹽化、褐鐵礦化強(qiáng)烈，可見(jiàn)浸染狀孔雀石化發(fā)育，鉆孔中氧化帶特征表現(xiàn)為高嶺土化、褐鐵礦化、伊丁石化、孔雀石化發(fā)育，碳酸鹽化呈脈狀分布，經(jīng)計(jì)算確定礦區(qū)氧化帶平均深度為36m，36m以下為原生礦石，金屬礦物以黃銅鎳、磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦為主。

3.2 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

（1）原生礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造：礦石的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)主要為輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu)、反應(yīng)邊結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)、包橄結(jié)構(gòu)、含長(zhǎng)結(jié)構(gòu)、半自形粒狀結(jié)構(gòu)、他形粒狀結(jié)構(gòu)；常見(jiàn)的構(gòu)造主要為星點(diǎn)浸染狀構(gòu)造、星散浸染狀構(gòu)造和稀疏浸染狀構(gòu)造，極少量塊狀構(gòu)造（圖1）。星點(diǎn)浸染狀構(gòu)造、星散浸染狀構(gòu)造和稀疏浸染狀構(gòu)造均為金屬礦物呈單晶粒狀、連晶狀和聚粒狀分布于硅酸鹽礦物晶粒間（圖2），區(qū)別為三種構(gòu)造的金屬礦物含量不同，該區(qū)以星散浸染狀（金屬礦物含量10%~20%）最為常見(jiàn)，星點(diǎn)浸染狀構(gòu)造次之（金屬礦物含量＜5%），稀疏浸染狀構(gòu)造最少（金屬礦物含量20%~30%）。

圖2 金屬礦物分布狀態(tài)圖

（2）氧化礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造：礦石結(jié)構(gòu)以交代結(jié)構(gòu)，海綿隕鐵結(jié)構(gòu)為主，其次有自形—半自形中細(xì)粒狀結(jié)構(gòu)、他形粒狀結(jié)構(gòu)、填隙結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)等。其中交代結(jié)構(gòu)在礦石中很普遍，褐鐵礦交代黃鐵礦，孔雀石交代黃銅礦，角閃石交代輝石，蛇紋石交代橄欖石等形成交代殘余結(jié)構(gòu)、交代假象結(jié)構(gòu)等。礦石構(gòu)造主要有浸染狀構(gòu)造、斑點(diǎn)狀構(gòu)造等，局部有塊狀和團(tuán)塊狀構(gòu)造，浸染狀構(gòu)造表現(xiàn)為金屬礦物在脈石中分布沒(méi)有方向性，含量在50%~25%間，分布較為均勻，呈稠密浸染狀分布；斑點(diǎn)狀構(gòu)造表現(xiàn)為在脈石礦物基質(zhì)中，金屬礦物呈斑點(diǎn)狀或點(diǎn)子狀（點(diǎn)子大小一般0.2~0.5cm）分布。

3.3 礦石物質(zhì)組成

原生礦石中金屬礦物主要為磁黃鐵礦、黃銅礦，次為磁鐵礦、鎳黃鐵礦、褐鐵礦，微量及少見(jiàn)礦物為赤鐵礦、鈦鐵礦、紫硫鎳礦、黃鐵礦、輝砷鎳礦、紅砷鎳礦和銅藍(lán)；脈石礦物主要為斜長(zhǎng)石、斜方輝石、單斜輝石和橄欖石，次為角閃石和黑云母等。氧化礦石中金屬礦物主要為褐鐵礦，少量磁鐵礦、硅孔雀石、孔雀石、黃銅礦，微量紫硫鎳礦、鎳黃鐵礦、鈦鐵礦、磁黃鐵礦等。脈石礦物主要為綠泥石、蛇紋石、滑石、角閃石、輝石、橄欖石、碳酸鹽，少量斜長(zhǎng)石、鈉黝簾石、蛇紋石、滑石、纖閃石、綠泥石、絹云母、碳酸鹽、綠簾石、白鈦石等蝕變礦物。

原生礦石的主要化學(xué)成分為SiO2、MgO、Fe2O3，次要化學(xué)成分為CaO、Al2O3、S，主要有用元素為Cu、Ni。據(jù)礦石的組合樣分析結(jié)果，礦石伴生有益元素為Co、Ag、S（表1）。氧化礦石的主要成分是SiO2、MgO、Fe，次要成分為Al2O3、CaO，礦石中主要有價(jià)元素為銅、鎳，伴生少量金（表2）。

表1 原生礦石全分析結(jié)果表

表2 氧化礦石多元素分析結(jié)果表

3.4 礦石中有益組分賦存狀態(tài)

（1）原生礦銅鎳賦存狀態(tài)。銅的賦存狀態(tài)以黃銅礦為主，銅藍(lán)含量較低。鎳的賦存狀為硫化鎳占比約83%,主要賦存于鎳黃鐵礦、紫硫鎳礦中，輝砷鎳礦、紅砷鎳礦含量極低；硅酸鎳占比約16%，主要賦存于鎳綠泥石中；氧化鎳占比約1%，主要賦存于綠鎳礦中。礦石礦物間鑲嵌關(guān)系簡(jiǎn)單，大多數(shù)磁黃鐵礦、黃銅礦、鎳黃鐵礦呈不混溶連晶狀分布，且三者粒徑多數(shù)較大（其粒徑多大于0.1mm），有利于單體解離。

（2）氧化礦銅鎳賦存狀態(tài)。銅呈孔雀石、硅孔雀石等氧化銅的形式產(chǎn)出，少量硫化銅。氧化銅礦物形成時(shí)期較晚，常產(chǎn)出于礦石裂隙中，或與褐鐵礦、綠泥石等混雜在一起?？兹甘凸杩兹甘植疾痪鶆颍讲坏?，部分和褐鐵礦共生，有些混雜于綠泥石、高嶺土中。鎳賦存形式比較復(fù)雜，除偶爾見(jiàn)到鎳黃鐵礦和紫硫鎳礦外，鎳主要呈分散狀態(tài)賦存于綠泥石中，少量賦存于褐鐵礦中。綠泥石呈微細(xì)粒鱗片狀集合體，分布不均勻，和其他脈石礦物混雜在一起。

（3）伴生有益組分賦存狀態(tài)。鈷：鏡下未見(jiàn)到單獨(dú)的鈷礦物，經(jīng)電子探針?lè)治鰷y(cè)得紫硫鎳礦分別含鈷1.76%和2.11%，黃鐵礦含鈷3.33%。鈷以類質(zhì)同象替代的方式賦存于紫硫鎳礦與黃鐵礦中。銀：鏡下未見(jiàn)到單獨(dú)的銀礦物，經(jīng)電子探針?lè)治龃_定銀以類質(zhì)同象替代的方式賦存于黃銅礦中。硫：主要賦存于黃鐵礦、黃銅礦中。

4 礦石可選性試驗(yàn)

4.1 原生礦石

經(jīng)實(shí)驗(yàn)室流程試驗(yàn)，確定原生礦選礦工藝確定采用銅鎳混合浮選—銅鎳分離的原則流程。選礦試驗(yàn)結(jié)果表明，鎳的綜合回收率為70.29%，銅的綜合回收率為87.59%，伴生銀的綜合回收率為67.95%，伴生鈷的綜合回收率為65.50%，硫的綜合回收率為90.06%。原生礦石可選性為易選。

4.2 氧化礦石

經(jīng)實(shí)驗(yàn)室流程試驗(yàn)表明氧化礦石采用常溫池浸處理工藝具備可行性，其最佳工藝條件下銅浸出率達(dá)到了78.57%，鎳浸出率達(dá)到了56.08%，然后采用鐵置換銅—除鐵—硫化法沉淀鎳工藝對(duì)浸出液進(jìn)行處理，其銅置換率為97.35%，生成的海綿銅品位為92.35%；其鎳的沉淀率為98.13%，生成的硫化鎳鎳品位為24.31%。

5 結(jié)論

（1）白鑫灘銅鎳礦礦石主要有用組分為鎳、銅，伴生有益組分為鈷、銀、硫；礦石工業(yè)類型主要為超基性巖型硫化鎳礦石，其中銅的賦存狀態(tài)以黃銅礦為主，鎳的賦存狀態(tài)以鎳黃鐵礦、紫硫鎳礦為主。

（2）白鑫灘銅鎳礦地表氧化礦石為原生礦石受到剝蝕后出露地表發(fā)生風(fēng)化氧化的結(jié)果。說(shuō)明礦床剝蝕程度較深。

（3）確定原生礦為易選礦石，選礦工藝采用混合浮選—銅鎳礦分離原則流程；確定氧化礦為難選礦石，采用常溫池浸流程具備可行性。