非洲中南部某镍矿石工艺矿物学性质

doi:10.11872/j.issn.1005-2518.2019.02.285

非洲中南部某镍矿石工艺矿物学性质

唐浪峰^,¹, 盛秋月¹, 马英强^,¹^,², 印万忠¹

1. 福州大学紫金矿业学院，福建福州 350116

2. 紫金矿业集团股份有限公司，福建上杭 364200

Process Mineralogy of a Nickel Ore in South Central Africa

TANG Langfeng^,¹, SHENG Qiuyue¹, MA Yingqiang^,¹^,², YIN Wanzhong¹

1. College of Zijin Mining, Fuzhou University, Fuzhou 350116，Fujian，China

2. Zijin Mining Group Co., Ltd., Shanghang 364200，Fujian，China

收稿日期: 2018-03-26 修回日期: 2018-09-01 网络出版日期: 2019-04-29

基金资助:

矿物加工科学与技术国家重点实验室开放研究基金“氧化铜矿物晶体结构基因特性与表面性质及可浮性关系的研究”（编号：BGRIMM-KJSKL-2017-14）、福建省教育厅基金项目“硫化铁矿物晶体化学特征与表面特性及可浮性关系的研究”（编号：JAT160058）、福州大学贵重仪器设备开放测试基金项目“氧化铜矿物晶体结构基因特性与表面性质及可浮性关系的研究”（编号：2018T038）和国家自然科学基金项目“磨矿体系新生离子效应对硫化铜矿物浮选的影响及优化调控”. 编号：51804081

Received: 2018-03-26 Revised: 2018-09-01 Online: 2019-04-29

作者简介 About authors

唐浪峰（1993-），男，江西宜春人，硕士研究生，从事浮选研究工作2816911415@qq.com , E-mail：2816911415@qq.com

马英强（1983-），男，河北阜城人，副教授，从事难选矿分选技术与理论研究工作mayingqiang@mail.fzu.edu.cn , E-mail：mayingqiang@mail.fzu.edu.cn

摘要

对非洲中南部某镍矿石的工艺矿物学特征进行研究，为合理有效利用该镍矿石提供依据，采用X射线荧光光谱分析、多元素分析、X射线衍射和镜下鉴定等方法，分析了矿石的化学成分、矿物组成、嵌布特征、矿石结构构造以及主要金属矿物磁黄铁矿和镍黄铁矿的嵌布粒度等。研究结果表明：该矿石中镍含量高达3.42%，以镍黄铁矿的形式存在；硫化镍矿嵌布粒度较粗，+150 μm粒级含量为38.20%，+75 μm粒级含量达68.58%，但分布不均匀。该矿石镍品位高且含镍矿物嵌布粒度相对较粗，属于易选矿石类型，白云石、滑石等含镁脉石矿物的存在是影响该镍矿分选的主要因素。

关键词： 镍矿石 ; 工艺矿物学 ; 含镁脉石矿物 ; 结构构造 ; 嵌布粒度

Abstract

In order to study the processing mineralogy characteristics of nickel ore in South Central Africa, and provide a basis for its reasonable recovering，use the X ray fluorescence spectrum analysis, multi element analysis, X ray diffraction and microscopic examination and statistics, the chemical and minerals composition and embedding characteristics, ore structure and texture and the granularity of pyrrhotite and nickel pyrite are analyzed.According to the results of XRF analysis:The main chemical compositions of the ore are iron, sulfur, silicon, magnesium, calcium, nickel, copper, aluminium,cobalt and so on,in these elements,the nickel can be used in industrial, and the copper, cobalt, sulfur are valuable elements,which can be recovered comprehensively.The results of multi-element analysis showed that the content of nickel in the ore is 3.42%,the main associated impurities are SiO₂, MgO and CaO.Through X-ray diffraction analysis, microscopic detection and statistics, concluded that the main mineral composition of the ore is pyrrhotite with a content of 76.06%, nickel-bearing pyrite with a content of 9.74%, and gangue minerals with magnesium silicate minerals such as dolomite, talc and chlorite with a content of 7.75%, 2.39% and 1.43%, respectively.The study on the structure and dissemination characteristics of the ore showed that the dissemination size of pyrrhotite in the ore is mainly coarse and uniform, and the dissemination size of nickel pyrite is also coarse, but not uniform. Pyrrhotite,nickel pyrite and chalcopyrite coexist closely,and have interpenetration,encapsulation and substitution phenomena.They are closely distributed in aggregates, forming massive ore structures.In addition, a small number of pyrrhotite, nickel pyrite and magnetite are distributed in gangue minerals in granular form, showing disseminated structure.Some gangue minerals are veined along pyrrhotite and nickel pyrite. Intergranular, fissure filling cementation forms vein-like, reticular structure.The results of particle size measurement and analysis of pyrrhotite and nickel pyrite in ore under microscope show that the pyrrhotite in ore is mainly coarse grained, mainly distributed in the range of +75 micron, the content of +150 micron is 92.76%, the content of fine grains is less, and the distribution is uniform; The size of pyrrhotite is coarse, but the distribution is not uniform,except for the content of +150 micron is 38.2% and the content of pyrrhotite is more than that of +150 micron. Except for 16.63% of -150+100 μm grain size, the content of other grain size ranges is about 10%.On the whole,the ore with high nickel grade,the granularity of nickel bearing minerals is relatively coarse, which is easy selection ore.The existence of magnesium bearing minerals, such as dolomite and talcum,affect the separation of nickel ore.

Keywords： nickel ore ; process mineralogy ; magnesium bearing gangue minerals ; structure and texture ; disseminated grain size

PDF (9253KB) 元数据多维度评价相关文章导出 EndNote| Ris| Bibtex 收藏本文

本文引用格式

唐浪峰, 盛秋月, 马英强, 印万忠. 非洲中南部某镍矿石工艺矿物学性质[J]. 黄金科学技术, 2019, 27(2): 285-291 doi:10.11872/j.issn.1005-2518.2019.02.285

TANG Langfeng, SHENG Qiuyue, MA Yingqiang, YIN Wanzhong. Process Mineralogy of a Nickel Ore in South Central Africa[J]. Gold Science and Technology, 2019, 27(2): 285-291 doi:10.11872/j.issn.1005-2518.2019.02.285

工艺矿物学研究方法主要分为元素分析法和矿物分析法，采用元素分析法可查明矿石中所含元素种类及含量，采用矿物分析法可进一步查明矿石中各种元素以何种矿物存在，以及矿物含量、嵌布特性及相互间的共生关系^［1,2］。金属镍具有优良的铁磁性、延展性和抗腐蚀性能，是国防工业和航空工业不可或缺的战略物资^［3,4］。镍主要源自硫化铜镍矿、硅酸盐镍矿和红土镍矿，其中红土镍矿和硅酸盐镍矿均为氧化矿，不易浮选分离，回收率低，因此目前全球镍资源开发利用以硫化铜镍矿石为主^［5,6］。浮选是处理硫化铜镍矿的主要方法，硫化铜镍矿嵌布粒度细、结构复杂且粒度分布不均，对于含有含镁脉石矿物的低品位镍矿石，含镁脉石矿物会严重影响其可浮性，而降低浮选精矿中的镁含量一直是个选矿技术难题。在铜镍矿中，有害的含镁脉石矿物对硫化铜镍矿物的可浮性影响主要体现在：微细粒脉石矿物矿泥比表面积大，表面能高，容易吸附捕收剂和起泡剂而上浮进入精矿产品，从而影响精矿品位;矿石中的含镁脉石矿物在磨矿过程中泥化，矿泥在铜镍矿表面产生覆盖作用，从而阻止了捕收剂对铜镍矿物的吸附。目前，除了传统的含镁脉石矿物抑制剂和分散剂外，尚无有效的降镁工艺技术在工业上得以应用^{［7,8,9,10,11］}。若要开发利用非洲中南部某现场生产的硫化镍矿石，应对其进行工艺矿物学研究，从而深入了解矿石性质，对其可选性进行分析，为其高效合理开发利用提供依据^{［12,13,14］}。

1 矿石化学成分分析

矿石的X射线荧光光谱（XRF）分析结果如表1所示。

表1 矿石的X射线荧光光谱（XRF）分析结果

Table 1 XRF analysis results of ore

组分	质量分数/%	组分	质量分数/%
Fe₂O₃	34.2576	NiO	2.4192
SO₃	33.8388	CuO	0.3281
SiO₂	13.3193	Al₂O₃	0.2687
MgO	9.9334	Co₂O₃	0.1456
CaO	5.2447	P₂O₅	0.1152
MnO	0.0704	K₂O	0.0075
Na₂O	0.0515

新窗口打开| 下载CSV

由XRF分析^［15,16］结果可知，该矿石中主要化学成分为铁、硫、硅、镁、钙、镍、铜、铝和钴等。矿石中可供工业利用的元素为Ni，可综合回收的有价元素为Cu、Co和S等。进一步对该矿石进行多元素分析，结果见表2。由表2可知，该矿石中有用金属元素Ni的含量较高，为3.42%，主要伴生杂质成分有SiO₂、MgO和CaO等。

表2 矿石的多元素分析结果

Table 2 Multi-element analysis results of ore

组分	质量分数/%	组分	质量分数/%
Fe	45.09	SiO₂	6.21
Ni	3.42	MgO	4.38
Cu	0.42	CaO	3.58
S	28.60	Al₂O₃	0.034

新窗口打开| 下载CSV

2 矿石矿物组成

通过X射线衍射分析和镜下检测，得出矿石的主要矿物组成和含量,见表3。矿石中主要金属矿物为磁黄铁矿，含量高达76.06%；含镍矿物是镍黄铁矿，含量为9.74%；脉石矿物主要为含镁硅酸盐矿物，包括白云石、滑石和绿泥石，含量分别为7.75%、2.39%和1.43%。

表3 矿石中主要矿物组成及相对含量

Table 3 Main mineral composition and relative content in the ore

矿物名称	质量分数/%	矿物名称	质量分数/%
磁黄铁矿	76.06	滑石	2.39
镍黄铁矿	9.74	绿泥石	1.43
黄铜矿	2.11	水镁石	0.24
磁铁矿	0.16	石英	0.12
钛铁矿	微	菱沸石	微
白云石	7.75

新窗口打开| 下载CSV

3 矿石结构构造

矿石结构通常是指矿物晶粒的外部形态及其内部的显微结构，矿石构造是指矿物的空间分布特征，对矿石结构构造的研究将有助于深入了解矿石的性质^{［17,18,19］}。

3.1 矿石结构

（1）他形晶粒状结构：磁黄铁矿和镍黄铁矿多数以他形晶粒状分布在脉石矿物中，形成他形晶粒状结构。

（2）结状结构：磁黄铁矿、镍黄铁矿和黄铜矿的不混溶作用，使析出物逐渐移向颗粒外缘，形成结状结构。

（3）包含状结构：镍黄铁矿以火焰状、蛇状分布在磁黄铁矿中，形成包含状结构。

（4）格子状结构：脉石矿物沿磁铁矿解离充填，形成格子状结构。

3.2 矿石构造

（1）块状构造：磁黄铁矿和镍黄铁矿以集合体产出，矿石中金属矿物含量达到80%以上，很少有脉石产出，形成块状构造。

（2）浸染状构造：磁黄铁矿和镍黄铁矿以粒状分布在脉石矿物中，形成浸染状构造。

（3）脉状构造：磁黄铁矿和镍黄铁矿的裂隙被脉石矿物充填胶结，形成脉状构造。

（4）网状构造：脉石矿物沿磁黄铁矿和镍黄铁矿颗粒间隙充填胶结，形成网状构造。

4 主要矿物的嵌布特征

将矿石磨制成光片，在反射偏光显微镜下进行岩矿鉴定分析^［20,21］，获得了主要金属矿物与脉石矿物的嵌布特征。

4.1 金属矿物

（1）磁黄铁矿。磁黄铁矿是矿石中产出最多的一种矿物，分布广泛。磁黄铁矿多数以粗大粒状及集合体产出，少量以细粒状分布在脉石矿物和镍黄铁矿中［图1（a）~（c）］；磁黄铁矿包裹少量脉石矿物颗粒［图1（d）］；在磁黄铁矿颗粒间隙和裂隙中有脉石矿物以细粒或细脉状充填胶结［图1（e）］，形成脉状和网状构造；少数镍黄铁矿以断续脉状沿磁黄铁矿裂隙充填胶结［图1（e）］；大颗粒镍黄铁矿与磁黄铁矿边缘接触，形成比较典型的结状结构［图1（b）］；大颗粒黄铜矿与磁黄铁矿边缘接触，但二者接触界限不清，形成结状结构。总之，磁黄铁矿与镍黄铁矿嵌布最密切，与黄铜矿嵌布也较为紧密，与其他金属矿物嵌布不太密切。

图1

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图1 磁黄铁矿嵌布特征

Fig.1 Disseminated characteristics of pyrrhotite

（a）磁黄铁矿和镍黄铁矿以粒状分布在脉石矿物中；（b）镍黄铁矿中包含有细粒状磁黄铁矿；（c）镍黄铁矿粒间分布有脉石矿物；（d）镍黄铁矿以片状包含在磁黄铁矿中；（e）镍黄铁矿沿磁黄铁矿裂隙浸入

（2）镍黄铁矿。镍黄铁矿主要呈粒状产于脉石矿物中［图2（a）］；除此之外，镍黄铁矿与磁黄铁矿、黄铜矿嵌布关系密切，一部分镍黄铁矿以细粒状、片状分布在磁黄铁矿中［图2（a）］；另一部分镍黄铁矿以粗粒状、脉状沿磁黄铁矿粒间和裂隙充填胶结［图2（b）、（c）］；与黄铜矿接触关系主要表现为镍黄铁矿粒间夹杂有黄铜矿颗粒产出［图2（d）］。

图2

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图2 镍黄铁矿嵌布特征

Fig.2 Disseminated characteristics of pentlandite

（a）镍黄铁矿包含在磁黄铁矿中；（b）镍黄铁矿沿磁黄铁矿裂隙充填胶结；（c）镍黄铁矿沿磁黄铁矿粒间充填胶结；（d）镍黄铁矿粒间夹杂有黄铜矿

（3）黄铜矿与磁铁矿。黄铜矿多数以细粒状和不规则状分布在磁黄铁矿颗粒间隙中［图3（a）］；有少量细粒黄铜矿包含在镍黄铁矿中［图3（a）］；大颗粒黄铜矿与磁黄铁矿边缘接触，但二者接触界限不清，形成结状结构［图3（b）］；黄铜矿与其他矿物无接触关系。

图3

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图3 黄铜矿与磁铁矿嵌布特征

Fig.3 Disseminated characteristics of chalcopyrite and magnetite

（a）镍黄铁矿和黄铜矿以粒状分布在磁黄铁矿中；（b）黄铜矿与磁黄铁矿形成结状结构；（c）磁铁矿中夹杂有钛铁矿

磁铁矿粒间夹杂有钛铁矿［图3（c）］；磁铁矿与钛铁矿关系密切，但与其他矿物嵌布不紧密。

4.2 脉石矿物

（1）白云石。白云石是矿石中含量较多的一种矿物，分布较普遍。白云石以他形粒状、不规则状及其集合体产出，多充填在金属矿物粒间；有的以不规则状与滑石混生，或包裹在滑石集合体颗粒中，粒度分布不均匀。

（2）滑石。滑石以细小叶片状、纤维状及其集合体产出，多胶结白云石颗粒，与白云石紧密伴生。

（3）绿泥石。绿泥石以片状、板状及其集合体产出，与滑石紧密伴生；绿泥石集合体颗粒较粗，集中分布在局部地段。

（4）水镁石。水镁石以粒状、不规则状产出，常与白云石紧密伴生，分布较少；水镁石有时可变成菱镁矿。

（5）石英。石英产出很少，多以细小粒状分布在滑石中，沿滑石片理产出，与滑石紧密伴生。

5 主要金属矿物粒度分析

在显微镜下对磁黄铁矿和镍黄铁矿进行了粒度分析，结果见表4。由表4可知，磁黄铁矿以粗粒为主，主要分布在+75 μm粒级范围，+150 μm粒级范围的含量占92.76%，细粒含量较少，且分布均匀；镍黄铁矿嵌布粒度也较粗，但是分布不均，除+150 μm含量占38.2%及-150+100 μm粒级占16.63%以外，其他粒级区间含量均约为10%。

表4 矿石中主要矿物的粒度分析结果

Table 4 Particle size analysis results of main minerals in ore

粒度范围/μm	磁黄铁矿		镍黄铁矿
粒度范围/μm	含量/%	累计含量/%	含量/%	累计含量/%
+150	92.76	92.76	38.20	38.20
-150+100	3.00	95.76	16.63	54.83
-100+75	1.79	97.55	13.75	68.58
-75+53	0.76	98.31	12.38	80.96
-53+37	0.94	99.25	8.90	89.86
-37	0.75	100.00	10.14	100.00

新窗口打开| 下载CSV

6 结论

（1）通过XRF、化学多元素和XRD等分析可知，该矿Ni含量较高，为3.42%，属于特富镍矿，S的含量也较高，分析可知属于硫化镍矿石。

（2）矿石金属矿物中磁黄铁矿含量最多，其次为镍黄铁矿，另有少量的黄铜矿和磁铁矿，还有微量的钛铁矿；脉石矿物主要有白云石，其次是滑石、绿泥石、水镁石和石英，以及微量的菱沸石。

（3）磁黄铁矿浸染粒度以粗粒为主，较均匀嵌布；镍黄铁矿浸染粒度也较粗，但为不均匀嵌布。

（4）矿石矿物产出特征与嵌布关系：磁黄铁矿、镍黄铁矿与黄铜矿紧密共生，并有相互穿插、包裹和交代现象，嵌布关系十分紧密，多以集合体产出，形成块状矿石构造；另有少数磁黄铁矿、镍黄铁矿和磁铁矿以粒状分布在脉石矿物中，呈浸染状构造；部分脉石矿物以脉状沿磁黄铁矿、镍黄铁矿粒间裂隙充填胶结，形成脉状、网状构造。

（5）从工艺矿物学角度评价，该矿石镍品位高，含镍矿物嵌布粒度相对较粗，属于易选矿石类型。

参考文献

原文顺序

文献年度倒序

文中引用次数倒序

被引期刊影响因子

[1]

许时

矿石可选性研究

[M]. 北京：冶金工业出版社, 1981.