陕西煎茶岭镍矿中镍和钴的赋存状态分析

安徽白象山铁矿中铁、钴、钒、镍和镓的赋存状态分析~

安徽白象山铁矿要做可选性试验。为对该矿床矿石的综合利用作出评价，用赋存状态分析对该选矿样的铁、钴、钒、镍、镓、硫和磷作了物相分析或赋存状态分析，基本上定量地搞清了这些元素的存在形式和赋存状态，给选矿研究、综合利用提供了基础资料。
（一）岩矿组成调查和化学全分析
根据岩矿鉴定资料，该铁矿床的矿物组成如下。
金属矿物：主要有磁铁矿、假象赤铁矿，其次有黄铁矿、黄铜矿、菱铁矿等。
脉石矿物：主要有碳酸盐矿物、白云母（似金云母）、磷灰石、滑石、绿泥石、蛇纹石、斜长石、石英和榍石。
矿样全分析结果列于表3.3。

表3.3 原矿（编号：选79-原）化学分析结果（wB/%）

（二）铁、硫、磷的化学物相分析
根据选矿要求，先进行了铁、硫、磷的化学物相分析，凡未写明方法者均按第一章中的方法测定。
1.铁的物相分析（图3.1）

图3.1 铁矿物相分析流程

2.磷的物相分析
称样100mg，加40mL HNO3（1+99），在沸水浴上浸取30min，滤液用钒钼黄比色法测定磷灰石状态的磷。
铁、硫、磷的物相分析结果见表3.4。

表3.4 铁、硫、磷的物相分析结果

由物相分析结果可看出，该铁矿床的铁主要是磁铁矿，已有部分氧化为假象赤铁矿和赤褐铁矿。在硫化矿中主要是黄铁矿和磁黄铁矿。磷矿物几乎全部是磷灰石。
（三）原矿、精矿、中矿和尾矿中钴、钒、镍、镓的测定
取原矿和经磁选分离的精、中、尾矿同时进行钒、钴、镍、镓的测定，结果列于表3.5。

表3.5 原矿、精、中、尾矿中钒、钴、镍、镓分析结果和平衡验算

精矿、中矿、尾矿的加权平均结果与原矿的分析结果基本一致，说明分析结果正确可靠。
从表3.5所列结果可见，钒主要赋存在精矿中，镍、钴主要赋存在中矿和尾矿中，而镓则是较均匀地分散在各级矿样中。经过简单探索后，重点进行了磁铁矿中钒的赋存状态分析和黄铁矿中镍和钴的赋存状态分析。
（四）单矿物分析
1.磁铁矿
（1）磁铁矿单矿物的提取。取磁选精矿小心作湿法磁选后的磁性铁部分，用HNO3和HF在铂皿中沸水浴处理20～30min（大约30g的磁性铁，加入60mL HNO3）（1+2）、10mL HF）以除去夹杂和连生的硅酸盐、磁黄铁矿等矿物，然后矿样用水清洗后烘干，再经过干法磁选制得磁铁矿单矿物（实际上单矿物尚含有少量的假象赤铁矿）。
（2）磁铁矿单矿物组成的测定。测定磁铁矿单矿物的全铁、氧化亚铁、钒、钴、镍、镓的含量，结果列于表3.6。

表3.6 磁铁矿单矿物组成分析结果（wB/%）

（3）磁铁矿中钒的控制溶解分析。为了辨别钒在磁性铁部分的赋存状态，取单矿物作控制溶解试验。取多份单矿物试样，约0.2g，用HCl（1+3）在电热板上加热处理，使其不等量溶解。取下，用磁铁吸住磁性部分，将清液滤入100mL容量瓶中，稀至刻度，分别取相当50mg试样测定全铁和取5mg试样测定钒，以单矿物中铁、钒含量为基础，计算得铁和钒的溶解百分率。结果绘图，如图3.2。

图3.2 磁铁矿中钒和铁的控制溶解曲线

图3.2中，斜率等于1，说明钒以类质同象存在于磁铁矿中。
（4）磁铁矿中钒的多点微量分析。称样800～1000μg 20份，用PAR吸光光度法测定钒，其结果列于表3.7。

表3.7 磁铁矿单矿物中V2O5的多点微量分析结果（w（V2O5）/%）

20份V2O5结果平均为0.318%，与磁铁矿单矿物分析结果0.320%接近，说明取点已有代表性。V2O5含量0.140%～0.549%，说明矿体不同部位的磁铁矿含钒量有较大的波动。
2.黄铁矿
（1）黄铁矿单矿物的提取。取经浮选富集的黄铁矿，用HCl（1+1）加NH4F和适量的SnCl2按固液比（g/mL）1/50～1/100，加热微沸约1h，以溶去磁黄铁矿、磁铁矿和硅酸盐类。但经镜下观察，脉石之类矿物仍较多，故又在铂皿中用HCl和HF沸水浴溶掉脉石后，倾洗法洗涤5～6次，将残渣在水浴上烘干制得。
取上述制得的黄铁矿单矿物分别测定铁、钴、镍、钒、硫、镓，结果列于表3.8。

表3.8 黄铁矿单矿物分析结果（wB/%）

（2）黄铁矿单矿物的控制溶解分析 取样品多份进行控制溶解分析。每份取样100mg，用20mL HNO3（5+95）在电热板上处理不同时间，倾出清液，转为HCl介质后注入100mL容量瓶中，稀至刻度摇匀后，分别测定铁、钴、镍的含量，以单矿物中铁、钴、镍含量为基础，计算得钴、镍和铁的溶解百分率，并绘图，如图3.3、图3.4。

图3.3 黄铁矿Co、Fe控制溶解曲线


图3.4 黄铁矿Ni、Fe控制溶解曲线

从图3.3、图3.4可见，钴⁃铁、镍⁃铁两直线斜率均等于1，说明镍、钴呈类质同象存在于黄铁矿之中。
根据精矿、中矿、尾矿的测定，可知镓是以分散状态存在于磁铁矿及脉石中，黄铁矿含镍，经测定小于0.0001%。
（五）结论
用赋存状态分析方法研究了安徽白象山铁矿中铁、钒、钴、镍、镓的赋存状态。
铁：原生矿物为磁铁矿，已部分氧化为假象赤铁矿和赤褐铁矿，用弱磁选可回收的磁性铁占总铁量的83%。
钒：主要以类质同象状态存在于磁铁矿和假象赤铁矿中（V3+置换Fe3+），磁铁矿单矿物平均含V2O5为0.320%，约占总钒量的85%，在矿体不同部位的磁铁矿中，V2O5的含量可在0.140%～0.549%之间波动。黄铁矿不含钒。
钴：主要以类质同象状态赋存在黄铁矿（Co2+置换 Fe2+）中，黄铁矿平均含钴为0.640%，占原矿样总钴量的72%。因磁黄铁矿量太少，故未作磁黄铁矿含钴量的测定。假象赤铁矿含钴0.0016%，赤铁矿和脉石含钴极微。
镍：黄铁矿含镍 0.160%，以类质同象状态存在（Ni2+置换 Fe2+）。磁铁矿含镍0.006%。
镓：镓呈较均匀分散状态存在，除黄铁矿含镓小于0.0001%外，其他如磁铁矿、假象赤铁矿、脉石等镓含量均相似，在0.0015%～0.0022%范围内。

（一）Ni、Co在表生条件下的存在形式
镍、钴矿床主要产于超基性岩。镍的主要工业矿物有镍黄铁矿（（Fe，Ni）9S8）、紫硫镍（铁）矿（FeS·Ni2S3）、针镍矿（NiS）、辉（铁）镍矿（Ni3S4）和方硫镍矿（NiS2）。钴的工业矿物主要有钴黄铁矿（（Fe，Co）S2）、辉钴矿（CoAsS）、含钴黄铁矿（Co，Ni，Fe）S2）、含钴磁黄铁矿（（Co，Ni，Fe）S）、硫钴矿（Cos·Co2S3）和硫铜钴矿（Cus·Cos）。超基性岩中Ni的含量可高达0.36%，Co的含量可达0.04%，它们主要赋存在橄榄石、蛇纹石中，以Ni2+、Co2+置换Fe2+或Mg2+状态存在。镍、钴的硫化物矿物被氧化后可形成翠镍矿（NiCO3·2Ni（OH）2·4H2O）、镍矾（NiSO4·6H2O）、碧矾（NiSO4·7H2O）、菱钴矿（CoCO3）、水钴矿（Co2O3·H2O）和赤矾（CoSO4·7H2O）。超基性岩受水化作用之后，通常主要变成富镍的硅酸盐矿物，硅酸盐矿物水解析出的Ni2+、Co2+，硫化物矿物淋滤带出的Ni2+、Co2+，还有深部含镍、钴矿源层扩散迁移的Ni2+、Co2+均有可能被铁锰氧化物所吸附，形成褐铁矿中的均质胶体矿物状态。还有土壤中的腐殖质，它主要为胡敏酸盐和富啡酸盐所组成，也能固定Ni2+、Co2+形成有机酸盐金属络合物。
总之，在表生条件下，镍、钴有可能呈以下几种形式存在：①硫化物矿物相；②次生矿物相（包括碳酸盐、硫酸盐、氧化物等）；③硅酸盐相（主要为超基性岩，中、酸性岩中也可含有微量的Ni、Co）；④铁锰氧化物吸附相和有机络合物相等。
（二）Ni、Co矿致异常的相态特征
不同的采样介质，不同的景观地球化学条件（主要是温度、雨量），决定了Ni、Co可能存在的各种形式。
在分散流、原生晕采样介质中，在干旱半干旱的景观地球化学条件下，由于化学作用较弱，常保留有较多的硫化物相和超基性岩类硅酸盐矿物，而铁锰氧化物相、中、酸性岩相和有机络合物相的量均较低。对这类异常的评价，硫化物相Ni、Co的含量大于超基性岩相Ni、Co的含量是矿致异常的重要特征。
在分散流、原生晕采样介质中，温度较高、雨量较丰富的条件下，化学作用强烈，硫化物矿物和硅酸盐矿物受到严重的氧化和水解，带出的Ni2+、Co2+形成次生矿物相和铁锰氧化物吸附相，这时残存的硫化物相和次生矿物相是矿异常的重要特征。
在土壤次生晕采样方法中，壤层的厚薄、景观条件的差别均影响土壤中Ni、Co的赋存状态。壤层薄、基岩出露面大的次生晕，如岩屑样，它的相态特征可参考分散流和原生晕。壤层较厚甚至覆盖很厚的土壤次生晕采样，Ni、Co主要呈铁锰氧化物吸附相状态存在。尽化进入铁锰氧化物的Ni、Co形成机制复杂，但选择浸取铁锰氧化物相（应用偏提取技术），对评价异常有较好的效果。
（三）异常评价中相态分析方法选择
由于Ni2+、Co2+、Cu2+的地球化学参数十分相近，因此做Ni2+、Co2+异常的评价时，同时做Cu的相态分析（Cu的相态分析方法见第一章第十三节）。
分散流、原生晕、岩屑等采样介质通常测定Ni、Co的硫化物相、超基性岩相、铁氧化物相和中酸性岩相，相态分析方法见第一章第二十节。
土壤次生晕中Ni、Co的相态分析通常选择浸取铁锰氧化物吸附相，所用的偏提取分析方法如下：称取2g试样置于300mL锥形瓶中，加入100mL 0.5mol/L盐酸羟胺⁃0.5mol/L HCl，在沸水浴上浸取1h，过滤，溶液调整至合适测定介质，定容，用AAS法测定Ni、Co和Cu。
（四）Ni、Co异常评价应用举例
1.新疆吉木乃县4个Cu、Ni、Co异常（H9、H17、H24、H49）的评价
评价用的是原分散流样品。对Cu测定了氧化物相（O），硫化物相（S）和结合相（铁、硅质吸附包裹和硅酸盐中类质同象相）三相。Ni、Co测定了硫化物相、超基性岩相、铁氧化物相和中酸性岩相。结果列于表4.78～表4.81。

表4.78 吉木乃H9异常Ni、Cu相态分析结果


表4.79 吉木乃H17异常Ni、Cu相态分析结果


表4.80 吉木乃H24异常Ni、Co、Cu相态分析结果


表4.81 吉木乃H49异常Ni、Co、Cu相态分析结果


表4.82 新疆额尔齐斯Ni-Co-Cu异常相态分析结果

从表中结果可见：
Cu的相态分析按（O+S）≥45%划界，4个异常55件样品中没有一件超过此界。
Ni的相态分析，超基性岩相的Ni占主导地位，两个硅酸盐相之和与相和的比值，每个样品都大于70%，说明4个异常均为岩性引起的异常，没有找矿意义。
经地质工作检查已证实了这个评价结论。
2.新疆额尔齐斯Ni-Co-Cu异常的评价
额尔齐斯Ni⁃Co⁃Cu异常规模大，由7个小异常组成。评价时，对每个异常2～3个高值点，合计16个样，进行Ni、Co和Cu的相态分析，结果列于表4.82。
将表4.82结果做数据处理，可发现以下特点：Ni的相态分析中，硅酸盐Ni（超基性岩相+中酸性岩相）与总Ni的比值，端值为0.66～0.89，平均值为0.81。Co的相态分析中，硅酸盐Co（超基性岩相+中酸性岩相）与总Co的比值，端值为0.57～0.86，平均值为0.74。另外，Cu的相态分析中（O+S）≥45%的样品数，在13个样品中只有2个。因此，该Ni⁃Co⁃Cu异常为岩性引起的异常。这个结论已为地质工作所证实。

此项工作是配合地质研究工作进行的。煎茶岭镍矿有两种矿石类型，一种产于滑镁岩，另一种产于蛇纹岩。在采样设计中对每种矿石类型采样两个。查明镍和钴在各种矿物中的赋存状态和含量，为矿石的综合利用提供重要资料。

（一）岩石组成调查

根据岩矿鉴定资料，该矿床的矿物组成如下：

硫化物：主要的有磁黄铁矿、黄铁矿、镍黄铁矿，次要的有针镍矿、辉镍矿、黄铜矿和紫硫镍铁矿。除黄铜矿外，均可含有镍和钴。

氧化物：主要有磁铁矿，次要的有铬尖晶石和褐铁矿。前两种矿物可含有镍和钴。

碳酸盐：主要的有菱镁矿、菱铁矿，次要的有白云石、方解石。镍、钴可置换铁、镁存在有关矿物中。

硅酸盐：主要的有滑石、蛇纹石，次要的有透闪石、绿泥石和金云母等。镍、钴可置换镁、铁而存在。

用作研究的矿石大致有三种类型。一是以滑镁岩为主，两个样。二是以蛇纹岩为主，一个样。三是块状富矿，一个样。

（二）矿样全分析

根据存在的矿物及其化学组成，做矿样全分析，结果列于表3.37。

表3.37 矿样全分析结果（w_B/%）

注：在计算全量时，把Fe质量分数/%按后面矿物量/%换算成矿物计量。

（三）矿物组成分析

根据镍、钴赋存状态分析的需要，有九种矿物需要测定其矿物量。它们是黄铁矿、磁黄铁矿、镍黄铁矿或针镍矿、磁铁矿、铬尖晶石、滑石或蛇纹石和镁菱铁矿。下面将分别叙述这些矿物量的测定方法。

（1）黄铁矿。按第一章元素化学物相分析方法测定黄铁矿状态的Fe，然后按组成FeS₂计算黄铁矿的矿物量。

（2）磁黄铁矿和镍黄铁矿或针镍矿。由于磁黄铁矿包裹镍矿物紧密共生，两者矿物量的测定只能采用特殊方法。即采用选择浸取与解联立方程式计算的方法。称取试样0.2g，置干烧杯中，加入30mL甲醇、2mL溴，电磁搅拌30min以选择浸取磁黄铁矿和镍黄铁矿或针镍矿，用永久磁钢吸住杯底磁铁矿，用滤纸过滤非磁性部分，滤液中测定Fe，为磁黄铁矿和镍黄铁矿或针镍矿两种矿物的含Fe量之和，由于这两种矿物的化学式中Fe：S均为1：1，且Fe与Ni的原子量相近，因此，可从Fe的含量算得这种矿物的矿物量之和。另外，这两种矿物的含Ni量不同，又可列出一个Ni平衡的方程式。现以4201号矿样为列，设磁黄铁矿的矿物量为x，镍黄铁矿的矿物量为y，并已知样品含Ni为3.90%，磁黄铁矿单矿物含Ni为0.86%，镍黄铁矿单矿物含Ni为36%，按前述用溴⁃甲醇处理测得Fe计算成FeS的量为66.3%，可列联立方程式如下：

0.009x+0.36y=3.90

x+y=66.3

可解得

x=56.9%，y=9.4%。

（3）磁铁矿。在用溴⁃甲醇处理后残渣中的磁性部分，洗净后测定Fe，可算得磁铁矿矿物量。

（4）铬尖晶石。根据Cr₂O₃含量，按其单矿物组成可算得铬尖晶石矿物量。

（5）滑石。该矿床的矿石中硅酸盐矿物主要为滑石和蛇纹岩。蛇纹石易溶于稀酸，滑石难溶，在用HCl（5+95）处理后的残渣中测定SiO₂，即可求得滑石矿物量。

（6）铁菱镁矿。按方解石族碳酸盐矿的化学物相分析，可根据铁菱镁矿的组成求得矿物量。

四个研究样品的各种矿物量结果列于表3.38。

表3.38 矿物组成分析结果（w_B/%）

①针镍矿非单镍一矿物。

（四）矿物的分离和富集

原矿样中各种矿物大都较贫，为便于选取单矿物，用选矿手段先进行富集，矿样经磨矿后用浮选法将硫化物和氧化物等矿物分开，在浮选精矿中，用磁选分成两部分。磁性部分主要是磁黄铁矿，非磁性部分主要为黄铁矿。浮选的尾矿部分也用磁选分成两部分，磁性部分主要是磁铁矿，非磁性部分则为脉石，在滑镁岩矿样中，脉石主要为菱镁矿和滑石，在蛇纹岩矿样中，脉石主要为蛇纹石。富集矿物的分选流程如图3.16。

图3.16 分选流程简图

经选矿手段分选富集后，磁黄铁矿、黄铁矿、磁铁矿等经检查，相应矿物已富集到80%以上。

（五）镍钴在各种矿物中的存在形式

根据类质同象元素置换规律，在硫化物矿物中，Ni²⁺和Co²⁺通常可置换Fe²⁺而呈类质同象状态存在。因此，研究Ni²⁺、Co²⁺在硫化矿物中的存在形式时，均测定Ni、Co、Fe和S。在氧化物和硅酸盐矿物中，则重点注意Ni²⁺和Co²⁺同Fe²⁺和Mg²⁺的置换关系。下面逐个介绍研究方法和所得结果。

（1）黄铁矿。取分选富集的黄铁矿，用HCl（1+1）加少许NH₄F，按固液比（g/mL）为1/50～1/100，加热微沸约1h，以溶去磁黄铁矿、磁铁矿和硅酸盐等，然后用水倾洗数次，残渣在水浴上烘干，再用溴⁃甲醇（1+10）按固液比1/50～1/60在室温搅拌处理30min，以溶去镍黄铁矿、针镍矿等。再用甲醇倾洗2～3次，残渣在水浴上烘干，按常法分别测定铁、镍、钴和硫，结果列于表3.39。

表3.39 黄铁矿单矿物分析结果（w_B/%）

为了辨别镍和钴在黄铁矿中的赋存状态，取上述化学处理提取的单矿物作控制溶解分析：取样约0.5g，用20mL HNO₃（5+95）在沸水浴上加热处理15min，取下倾出清液，蒸干，转为HCl介质，分液测定镍、钴和铁。残渣再用20mL HNO₃（5+95）同上处理，逐次累计，以单矿物中镍、钴和铁的含量为基础计算得溶解率，然后以镍钴溶解率对铁溶解率作图。结果如图3.17和图3.18。

图3.17 黄铁矿中镍、钴和铁的控制溶解曲线

图3.18 黄铁矿中镍、钴和铁的控制溶解曲线

从图可见，四个黄铁矿试样，其斜率均等于1，说明此镍和钴均以类质同象状态存在于黄铁矿中。

对3803B试样作了钴的多点微量分析，称样400～910μg，用5⁃Cl⁃PADAB分光光度法测定钴，所得结果绘图，见图3.19。

从图3.19可见，20次测定结果含钴平均值为0.33%，与原分析结果含钴0.32%颇为接近，说明取样点数已有代表性，多点含钴连线与平均含量波动很小，说明钴在黄铁矿中是以类质同象状态存在。

图3.19 黄铁矿中钴的多点微量分析

（2）磁黄铁矿。在滑镁岩中所采试样，经分选富集后，所获的磁黄铁矿量很少，甚至无法取得足够量的试样进行下一步工作。

在蛇纹岩中所采试样，由于磁黄铁矿和镍黄铁矿的共生关系甚为密切，常常有磁黄铁矿包裹镍黄铁矿的情况，因此，要提取足够纯度的磁黄铁矿较为困难。在稀盐酸中黄铁矿和镍黄铁矿很难溶，因此需要采取如下方法：先提取得到较纯硫化物，然后，用稀盐酸选择溶解磁黄铁矿，测定转溶液中铁、镍和钴，并测定不溶残渣中的含硫量，间接算得被溶解的硫计算得磁黄铁矿的组成。

较纯硫化物按下述方法提取：取分选富集的磁黄铁矿，用HF加数滴H₂SO₄在水浴上处理1h，以溶去硅酸盐和磁铁矿等不溶残渣，用水倾洗5～6次，最后在水浴上烘干。测定其铁、镍、钴和硫的含量以检查硫化物纯度，要求四项结果总和应为（100±1）%为度。如纯度不够则应继续用HF等处理之。

以编号4201号样为例，经提纯的硫化物中含铁52.80%、镍3.50%、钴0.112%、硫43.25%，四项合计为99.56%。

然后称取此样多份，每份0.1g，加入50mL HCl（1+23），在沸水浴上处理不同时间，控制溶下的量，倾出清液转为HCl介质后分液测得铁、镍和钴，残留试样测定硫的含量，根据总硫量，算出被溶解的硫量。测得结果列于表3.40。

从表3.36数据还可计算得出，每次测定溶下的铁、镍之比值均落在72.0～72.5之间，这说明镍在磁黄铁矿中是呈类质同象状态存在。

按相同的工作方法求得4003样的磁黄铁矿组成列于表3.41。

3803B和3803A两样因磁黄铁矿量甚少未做试验。

（3）镍黄铁矿和针镍矿。镍的主要矿物在滑镁岩中与黄铁矿共生关系比较密切，在蛇纹岩中则与磁黄铁矿的共生关系很密切。因此，提取镍矿物，前两样取自磁黄铁矿，后两样取自磁黄铁矿。

从黄铁矿中提取镍矿物按下述方法进行：取分选富集的黄铁矿按固液比为1/50用HCl（1+5）并加少量NH₄F 加热煮沸约1h，倾去溶液，残渣再按固液比1/25用HCl（1+5）重复处理一次，用水倾洗4～5次，残留样在水浴上烘干，再用20～30mL氯仿温热溶解可能存在的游离硫，冷却至室温，倾去氯仿层，并用甲醇倾洗两次，残留样在水浴上烘干，测定试样中铁、镍、钴和硫的含量，四项结果的总和应为（100±1）%，此样品中只有黄铁矿、镍黄铁矿和针镍矿。

表3.40 4201号磁黄铁矿组成测算表

注：①测得值系指实测结果；②相应值系指以各项测得值之和为100%时计算得各项的百分数；③原子数，系指以相应值除以各自的原子量的值。

表3.41 磁黄铁矿单矿物分析结果（w_B/%）

从磁黄铁矿中提取镍矿物，也是先用HCl（1+5）处理，但固液比为1/100，反复处理2～3次直至溶下的铁很少，然后用水倾洗数次，残样在水浴上烘干，用20～30mL氯仿微热以溶去析出的硫，冷至室温后，倾去氯仿，并再用氯仿洗1～2次，再烘干，转残留样入铂皿，用10～20mL HF，加数滴H₂SO₄在沸水浴上处理约30min，以溶去残存的硅酸盐和磁铁矿等，然后用水倾洗5～6次，残留样即为镍黄铁矿（包括针镍矿）和黄铁矿，同上测定铁、镍、钴和硫，要求四项之和为（100±1）%。

对所提取的试样，曾试图用高频介电分离黄铁矿和镍黄铁矿，所得结果不太令人满意。故采用控制溶解分析手段测定。按下述进行：取样2～3g（对1、2号样）或0.1～1g（对3号样），每次用20mL溴⁃甲醇（1+10）在电磁搅拌器上搅拌浸取镍矿物，第一次4～5min，第二次7～8min，第三次10～12min，第四次14～16min。倾取清液，必要时离心分离之。清液中加2g KClO₃、8～10mL HNO₃，加热蒸发至干。用HCl驱除HNO₃，每次加2～3mL，反复三次，最后加入5mL HCl（1+1）以溶解残渣。转入100mL容量瓶中，用水稀至刻度，摇匀，分液50mL，以硫酸钡重量法测定硫，另分液以分光光度法测定铁、镍和钴，分次测定结果及计算数据列于表3.42和表3.43。

表3.42 3803A 样镍矿物组成测算表

注：数据说明同表3.40。

表3.43 4201 号镍黄铁矿组成测算表

注：数据说明同表3.40。

3803B样和4003号样的实验方法同此两样，详细实验数据从略，四个样的镍矿物的化学分析结果列于表3.44。

表3.44 镍矿物组成测定表（w_B/%）

（4）磁铁矿。取分选富集的磁铁矿部分用HNO₃（加数滴HF）在沸水溶上处理溶去硅酸盐和硫化物，残留样主要为磁铁矿和铬尖晶石，由于铬尖晶石常常被磁铁矿包裹，因此不可能提取很纯的磁铁矿，故利用铬尖晶石不溶于HCl，测定HCl溶解的全铁和亚铁，求得磁铁矿，并在同一溶液中测定镍和钴，再换算成以磁铁矿（Fe₃O₄）为基准的镍、钴含量，结果列于表3.45。

表3.45 磁铁矿含镍、钴情况（w_B/%）

3803B样，含镍较高。分查清铬在磁铁矿中的存在形式，做了控制溶解分析。方法系称取磁铁矿单矿物多份，每份约100mg，用HCl加热使不等量地溶解，滤入100mL容量瓶中，用水稀至刻度，摇匀，分液分别测定铁和镍，两者溶解率的关系如图3.20。

图3.20 磁铁矿中镍和铁的控制溶解曲线

从图可见，该镍呈类质同象存在于磁铁矿中。另外三个样因含镍较低未作试验。

（5）铬尖晶石。取分选富集的磁铁矿部分，先用HCl溶去磁铁矿等，继用HF加HNO₃溶去硅酸盐和硫化物，然后用水洗净残留样，即为铬尖晶石。曾对38A样铬尖晶石的主元素进行分析，结果列于表3.46。

（6）脉石中主要组成的测定。根据地质研究的要求，对3803B、3803A样滑镁岩（滑石和菱镁矿）做了矿物组成和含镍、钴量的试验。

分选富集的脉石部分（据岩矿鉴定估计，滑石和菱镁矿约各占一半），用溴⁃甲醇（1+9）以固液比1/10在电磁搅拌器上处理30min，用水倾洗干净，残留样在水浴上烘干，对主要元素的分析结果列于表3.47。

表3.46 3803A样铬尖晶石组成情况

表3.47 脉石主要元素分析结果（w_B/%）

另外，按第一章方解石族碳酸盐矿化学物相分析测定碳酸盐矿物的组成，考虑到试样中没有方解石，只做了B和C两个条件，实验时，称样250mg，测得数据经标准化处理后列于表3.48。

表3.48 碳酸盐矿物组成测定数据

从结果可见，在扣除白云石相应的镁后，3803B样，B项之M_Mg/M_Fe2+=4.33，C项之M_Mg/M_Fe2+=4.28，而C项M_Mg/B项M_Mg=1.39，C项M_Fe2+/B项M_Fe2+=1.41。同样3803A样B项之M_Mg/M_Fe2+=2.85，C项之M_Mg/M_Fe2+=2.91，而C项M_Mg/B项M_Mg=1.36，C项M_Fe2+/B项M_Fe2+=1.34。因此，该两样中铁和镁主要呈铁菱镁矿状态存在，在组成（Mg，Fe）CO₃中，Mg与Fe的原子比，3803B样为4.30，3803A样为2.88。若以质量分数计，在3803B样的铁菱镁矿中含MgO 36.30%、FeO 15.00%，3803 A样MgO 32.40%、FeO 20.00%。这里计算得的是铁菱镁矿单矿物的一般组成，实际上尚可能存在少量的置换Mg²⁺和Fe²⁺的Ni²⁺和Co²⁺。

根据铁菱镁矿与滑石组成间的差别，前者特点是有CO₂，而后者则有SiO₂（滑石组成为3MgO·4SiO₂·H₂O，理论值含量MgO 31.7%，SiO₂63.5%，H₂O 4.8%，通常有少量的Al₂O₃和有少量的MgO被FeO和NiO置换）。同时根据在HCl（5+95）中沸水浴上加热1h，铁菱镁矿能定量溶解而滑石溶解小于5%的特点，设计了脉石中这两种矿物含镍量的试验，在HCl（5+95）溶解相和全溶条件下测定铁、镍、镁和二氧化硅的结果已从表3.47和表3.48算得，为便于计算应用，结果整理列于表3.49。

表3.49 脉石中镍分配试验数据（w_B/%）

设：滑石含镍量为x%，铁菱镁矿含镍为y%。

而滑石的矿物量为

铁菱镁矿的矿物量

相态分析与地质找矿

相态分析与地质找矿

因此，对3803B样，根据在HCl（5+95）溶解条件下及全溶条件下两组滑石中Ni与铁菱镁矿中Ni之和，可列成联立方程式：

相态分析与地质找矿

相态分析与地质找矿

解出此联立方程式，即可求得3803 B样中滑石单矿物含Ni为0.56%，铁菱镁矿单矿物含Ni为0.055%。

同样可计算得3803A样中滑石单矿物含Ni为0.19%，铁菱镁矿单矿物含Ni为0.023%。

（六）镍和钴的赋存状态分析结果

综合矿物组成分析和镍、钴在各种矿物中的存在形式，单矿物化学组成测定等研究数据表明，除镍黄铁矿针镍矿中的镍和钴是呈独立矿物状态存在外，在其他矿物中镍和钴均呈类质同象置换Fe²⁺、Mg²⁺状态存在。四个研究样品中镍和钴的赋存状态分析结果列于表3.50～表3.53。

表3.50 滑镁岩（编号3803A）

表3.51 滑镁岩（编号3803A）

表3.52 蛇纹岩（编号4003）

表3.53 块状富矿（编号4201）

注：①表3.50和表3.51中镍矿物系镍黄铁矿和针镍矿，因量太少，不易再细分；②矿物量一项，表3.52和表3.53中脉石系指除上述矿物外之总和，主要是蛇纹石。

（七）平衡验算

为了检查整个实验结果的可靠性，以测得单矿物的矿物量乘以该单矿物中各元素的含量加权计算，∑A矿物的矿物量×A矿物中各元素的含量，与原样中测得结果进行验算，结果列于表3.54。

表3.54 按矿物组成和矿物量的元素验算表（w_B/%）

（八）结论

用以化学物相分析为基础的赋存状态分析方法研究了煎茶岭镍矿中镍和钴的赋存状态。

在滑镁岩镍矿石中，镍的独立矿物有针镍矿（包含有部分镍黄铁矿），其组成含铁7%～9%、含镍59%～61%、含钴约0.1%、含硫31%～33%，磁黄铁矿很少，黄铁矿中以类质同象存在的镍为0.2%～0.5%，钴的含量很低，仅为0.00 n%，滑石含镍0.2%～0.6%，铁菱镁矿含镍0.02%～0.06%，铬铁矿含镍为0.0 n%，这几种矿物含钴均在0.00 n%以下。

蛇纹岩镍矿石和块状富矿中，镍的独立矿物有镍黄铁矿，其组成含铁28%～29%，含镍33%～36%，含钴1%～4%，含硫34%～36%，磁黄铁矿中以类质同象存在的镍为0.7%～0.9%，钴为0.02%以下，黄铁矿中以类质同象存在的镍为0.1%～0.2%，钴为0.5%～1.2%，磁铁矿含镍约0.04%，含钴则在0.00 n以下。

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陕西煎茶岭镍矿中镍和钴的赋存状态分析视频