劉志國

(中國恩菲工程技術(shù)有限公司，北京 100038)

1 前言

一般認(rèn)為，鎳黃鐵礦無磁性，如秦善主編的《礦物學(xué)基礎(chǔ)》中所述[1]。然而，盧冀偉[2]等人的研究顯示，鎳黃鐵礦具有一定的磁性，采用JDAW- 2000D型振動樣品磁強計對鎳黃鐵礦的比磁化系數(shù)進(jìn)行測定，其值為2.0×10-6m3/kg，采用XCSQ- 50×70 型濕式磁選機對鎳黃鐵礦進(jìn)行磁選，在0.4T的磁場強度下其回收率為85%。劉莉[3]等人以硫化銅鎳為原料制備鎳黃鐵礦單礦物，并委托中國地質(zhì)大學(xué)測試其比磁化系數(shù)，結(jié)果為7.3×10-7m3/kg。

青海某銅鎳礦的選礦試驗研究[4]顯示，獲得的鎳精礦除含鎳黃鐵礦外，還含有較多的磁黃鐵礦。為提高鎳精礦品位，研究人員嘗試采用磁選法分離鎳黃鐵礦和磁黃鐵礦，但效果并不理想。試驗中發(fā)現(xiàn)部分鎳黃鐵礦磁性較強，部分鎳黃鐵礦磁性很弱。結(jié)合前人的研究資料，可知鎳黃鐵礦的磁性變化較大，并不能籠統(tǒng)的斷定鎳黃鐵礦磁性如何，應(yīng)視具體礦石性質(zhì)而定。

本文對不同磁性的鎳黃鐵礦進(jìn)行了掃描電鏡分析，探究了鎳黃鐵礦磁性和其Ni、Fe元素含量變化的關(guān)系，對鎳黃鐵礦磁性相關(guān)的因素進(jìn)行淺析，為相關(guān)研究提供一些借鑒和思考。

2 研究對象

本次試驗研究對象為青海某硫化鎳多金屬礦采用浮選法獲得的鎳黃鐵礦精礦，以下稱為試樣。試樣的元素含量化學(xué)分析結(jié)果見表1，試驗XRD分析結(jié)果如圖1所示。試驗所含主要礦物為鎳黃鐵礦，另外含有黃銅礦和少量的磁黃鐵礦。

表1 試樣元素化學(xué)分析結(jié)果

圖1 試樣XRD分析結(jié)果

3 研究方法

首先采用XCGS- 50型磁選管去除試樣中少量強磁性礦物，然后采用XCSQ- 50×70 型濕式磁選機對試樣進(jìn)行磁選分離，磁場強度為0.6T，分選箱齒板間距為3mm。磁性較強的鎳黃鐵礦將進(jìn)入磁選精礦中，磁性較弱或無磁性的鎳黃鐵礦將進(jìn)入磁選尾礦中。

將磁選精礦和磁選尾礦分別烘干后制取磨片并噴碳，用掃描電鏡及能譜分析研究不同磁性的鎳黃鐵礦的性質(zhì)差別。掃描電子顯微鏡及能譜分析在北京科技大學(xué)材料分析測試中心的德國卡爾蔡司EVO18掃描電子顯微鏡及Bruke XFlash Detector 5010能譜分析儀上完成。

4 結(jié)果與討論

4.1 鎳黃鐵礦磁選試驗

圖2 鎳黃鐵礦磁選試驗流程

鎳黃鐵礦用磁選管去除少量強磁性礦物后，采用XCSQ- 50×70 型濕式磁選機對試樣進(jìn)行磁選分離，試驗流程如圖2所示，試驗結(jié)果見表2。結(jié)果顯示在0.6T的磁場強度下，磁選精礦的產(chǎn)率達(dá)到67.45%，Ni在磁選精礦中的分布率為64.49%。試驗結(jié)果說明鎳黃鐵礦的磁性變化較大，大部分鎳黃鐵礦具有磁性，少部分鎳黃鐵礦磁性較弱或無磁性。

表2 鎳黃鐵礦磁選試驗結(jié)果

4.2 鎳黃鐵礦磁性與Ni、Fe含量高低的關(guān)系

鎳黃鐵礦的通常以(Fe,Ni)9S8表示，其晶體結(jié)構(gòu)為等軸晶系，S原子呈立方最緊密堆積，Ni、Fe充填于四面體和八面體空隙。其Ni、Fe含量隨成礦條件的不同而變化，可能會對鎳黃鐵礦的物理性質(zhì)造成一定的影響。

對磁性產(chǎn)品和磁選尾礦中的多個鎳黃鐵礦顆粒進(jìn)行了EDS能譜分析，對其Ni、Fe、S含量進(jìn)行半定量分析，分析結(jié)果以原子百分比表示，結(jié)果見表3。結(jié)果顯示，磁性產(chǎn)品中的鎳黃鐵礦Ni、Fe元素平均原子百分比含量為24.85%和29.80%，Ni原子和Fe原子個數(shù)比為0.83；磁尾礦中的鎳黃鐵礦Ni、Fe平均原子百分比含量為27.16%和27.49%，Ni原子和Fe原子個數(shù)比為0.99。分析結(jié)果表明，磁性較強的鎳黃鐵礦Fe含量高、Ni含量低，磁性較弱的鎳黃鐵礦中Ni和Fe元素含量相當(dāng)，原子百分比含量接近1∶1。

平均原子百分比含量的平均值可能不能充分體現(xiàn)兩種鎳黃鐵礦中Ni、Fe原子含量的差異，本文分別計算了兩種鎳黃鐵礦中Ni、Fe原子百分比含量差值的絕對值，并對其取平均值，磁性較強和磁性較弱的計算結(jié)果為5.34%和2.04%?？梢姶判暂^強的鎳黃鐵礦Ni、Fe原子含量差距更大。

4.3 鎳黃鐵礦磁性與其Ni、Fe含量波動的關(guān)系

為分析不同磁性的鎳黃鐵礦Ni、Fe元素含量穩(wěn)定性的差異，對不同磁性的鎳黃鐵礦顆粒進(jìn)行元素線掃描分析，試驗結(jié)果如圖3、圖4和圖5所示。試驗發(fā)現(xiàn)，磁性較強的鎳黃鐵礦顆粒線掃描分析多如圖3所示，Ni、Fe含量有一定的波動，少數(shù)情況會出現(xiàn)Ni、Fe含量大幅波動，具體如圖4所示。磁性較弱的鎳黃鐵礦Ni、Fe含量波動較小，相對比較穩(wěn)定，具體如圖5所示。

表3 磁性不同的鎳黃鐵礦元素含量分析/%

圖3 磁性較強的鎳黃鐵礦Fe、Ni、S元素線掃描分析

圖4 磁性較強的鎳黃鐵礦Fe、Ni、S元素線掃描分析

圖5 磁性較弱的鎳黃鐵礦Fe、Ni、S元素線掃描分析圖

以上分析顯示，磁性較強的鎳黃鐵礦Fe含量較高、Ni元素含量較低，且Ni和Fe元素含量并不穩(wěn)定。而磁性較弱或無磁性的鎳黃鐵礦中Ni、Fe元素平均含量相當(dāng)，而且含量穩(wěn)定，波動性較小。分析認(rèn)為，Ni、Fe元素含量的差異和波動與鎳黃鐵礦的晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)，這可能是礦物晶體結(jié)構(gòu)的不對性或者晶格缺陷造成的，從而對礦物的磁性產(chǎn)生影響。

5 結(jié)論

鎳黃鐵礦的磁性不能一概而論，其磁性和Ni、Fe含量的高低及穩(wěn)定性有一定的關(guān)聯(lián)。磁性較強的鎳黃鐵礦Fe含量較高、Ni含量較低，且Ni與Fe的含量具有一定的波動性。礦物在成礦過程中條件不同，各元素含量及種類也有差異，晶體結(jié)構(gòu)也會不同，從而導(dǎo)致礦物的磁性具有較大的差異。因此，針對不同的鎳黃鐵礦，研究人員應(yīng)結(jié)合經(jīng)驗并從實際情況出發(fā)進(jìn)行相關(guān)試驗研究。