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第6 0 卷第4 期 有色金属 矿山部分 2 0 0 8 年7 月 金堆城钼矿床单质碳相及其对产品质量的影响 严芳玲 金堆城钼业集团有限公司，陕西华县7 1 4 1 0 2 摘要2 0 0 4 年年初，金堆城钼业集团有限公司的主要产品之一高纯二硫化钼粉出现质量问题。经多种手 段检测是其原料5 7 ％钼精矿含单质碳量增高所致。针对此情况，进行了金堆城钼矿床单质碳相探索研究。结 果表明，原矿中有极微量的半石墨碳和无定形碳。由于单质碳相的晶体结构与辉钼矿相似，在选矿过程中会同 辉钼矿一起富集，但含量甚微，不足以影响5 7 ％钼精矿的质量。 关键词金堆城钼矿；单质碳；赋存特征；5 7 ％钼精矿 中图分类号P 6 1 8文献标识码A文章编号1 6 7 1 4 1 7 2 2 0 0 8 0 4 0 0 2 1 0 4 S i m p l eS u b s t a n c eC a r b o na n dI t ’SE f f e c t so n P r o d u c tQ u a l i t yo fJ i n d u i c h e n gM o l y b d e n u mD e p o s i t Y A NF a n g l i n g J i n d u i e h e n gM o l y b d e n u mM i n i n gG r o u pC o ．L t d ．，H u a x i a n7 1 4 1 0 2 ，S h a n x i ，C h i n a A b s t r a c t I nt h eb e g i n m n go f2 0 0 4 ，q u M i t yp r o b l e mo c c u ro nh i s h - p u r i t yd i s u l f i d em o l y b d e n u mp o w d e r ，w h i c hi s o n eo ft h em a i np r o d u c t so fJ i n d u i e h e n gM o l y b d e n u mM i m n gG r o u pC o ．L t d ．M t e rc h e c k i n g ，a b o v ep r o b l e mi sc a u s e db y l l i g hi n c r e a s i n go fs i m p l es u b s t a n c ec a r b o ni nr a wm a t e r i a lo f5 7 ％m o l y b d e n u mc o n c e n t r a t e s ．A c c o r d i n gt ot h i s e o n d i t i o n ，t h ee x p l o r a t i o ns t u d i e so fs i m p l es u b s t a n c ec a r b o ni nJ i n d u i c h e n gm o l y b d e n u md e p o s i th a v eb e e nc a r r i e do n ．T h er e - s u i t ss h o wt h a tt h e r ea 弛l o w l e v e l e dh a l fg r a p h i t ec a r b o na n da m o r p h o u sc a r b o ni nr u d eo r e ．D u et ot h ec r y s t a lt e x t u r eo f s i m p l es u b s t a n c ec a r b o ni ss i m i l a rw i t l lt h a to fm o l y b d e n i t e ．s i m p l es u b s t a n c ec a r b o nc 锄e o n c e n t r a t ow i t hm o l y b d e n i t e d u r i n gt h ep r o c e s so fb e n e f i e i a t i o n ，b u ti t sc o n t e n ti sv e r yl i t t l e ，w h i c hi sn o te n o u g ht oa f f e c tt h eq 1 1 a U t y0 f5 7 ％m o l y b d e - a mc o n c e n t r a t e s ． K e yw o r d s J i n d u i c h e n gm o l y b d e n u md e p o s i t ；s i m p l es u b s t a n c ec a r b o n ；o c c u r r e n c ec h a r a c t e r i s t i c ；5 7 ％m o l y b d e - n l H I Ic o n c e n t r a t e s 金堆城钼业集团公司是钼采、选、冶、加工、科 研、贸易等一体化的大型联合企业。公司钼产品种 类繁多。高纯二硫化钼粉是该公司的主要产品之 一，产品以其质量高、性能稳定，远销欧美。但是在 2 0 0 4 年4 月份，在原工艺条件下生产的二硫化钼粉 出现质量问题，主要成份M o S 含量达不到 9 8 ．5 0 ％。不符合P M D 2 2 规格二硫化钼粉的质量要 求。 通过各种分析检测后，是生产二硫化钼粉的原 料5 7 ％钼精矿质量出现问题含碳量增高。 2 0 0 3 年生产的5 7 ％钼精矿碳含量一般在0 ．3 ％一 0 ．5 ％之间，平均0 ．4 2 ％；2 0 0 4 年4 月份生产的5 7 ％ 钼精矿碳含量在0 ．9 9 ％～1 ．1 5 ％之间，平均 1 ．1 1 ％。2 0 0 4 年4 月份生产的5 7 ％钼精矿比2 0 0 3 作者简介严芳玲 1 9 6 5 一 ，女，地质高级工程师。 年生产的碳含量高出6 ‰以上。迸一步利用高科技 手段对低碳 合格 和高碳 不合格 5 7 ％钼精矿进 行碳相的分析测试对比高碳5 7 ％钼精矿中含有有 机碳 选矿药剂 、单质石墨、半石墨、无定形碳。低 碳5 7 ％钼精矿中也有有机碳、单质半石墨和无定形 碳，但没有石墨。两种5 7 ％钼精矿含有单质碳的种 类有一定差异。为了能尽快解决5 7 ％钼精矿含碳 量高这一难题，公司从多方面人手，进行5 7 ％钼精 矿降碳攻关。开展原矿中单质碳相的探索研究也是 一个主要方面。 1 地质概况 金堆城钼矿是一个高中温热液细脉浸染型硫化 矿床。矿石类型主要是熊耳群的安山玢岩和燕山期 侵入体花岗斑岩，有少量高山河组的石英砂岩加凝 万方数据 有色金属 矿山部分 第6 0 卷 灰质板岩。 花岗斑岩岩石呈肉红色、浅肉红色，斑状结构， 斑晶大者为0 ．5e m 左右，为正长石及石英；组成矿 物主要为长石、石英，其次为绢云母、黑云母、白云 母；副矿物为萤石、黄铁矿、磷灰石等。 安山玢岩岩石呈暗绿色、黑绿色，致密块状，隐 晶质，一般肉眼观察仅可见到矿物颗粒的轮廓，如斜 长石等，绝大部分不易区分。组成矿物主要为斜长 石、黑云母，其次有角闪石、绿泥石、绿帘石、石英等。 凝灰质板岩主要矿物为绢云母、黑云母、石英、 绿帘石等⋯。 各类矿石中均无单质碳相的记录。 2 采场踏勘及采样 金堆城钼矿当时所采矿石位于矿体北部，矿石 类型主要是花岗斑岩和安山玢岩。根据单质碳相黑 色、质软、污手等特点，地质技术人员对采场的各类 矿石进行了详细的踏勘。 踏勘中发现在矿区中部十四剖面附近安山玢岩 中有黑色泥质夹层，另外由于矿区构造比较发育，灰 黑色松软、泥化的断层泥和表面有黑色擦痕的矿块 比较多见。特别是在矿区东北角断层带附近看到一 块碳酸岩脉，表面有一层黑色土状物、污手，与单质 碳类物质相似。 在踏勘过程中对不同类型的矿石和含有可疑矿 物的矿块都进行了各种分析样品的采制。同时为了 考察以往原矿含碳情况，对2 0 0 2 年选矿试验样的付 样 样号2 0 0 2 0 6 也进行了碳的分析。 3 原矿中碳的含量分析 3 ．1 不同类型矿石碳含量分析 对采场主要出露的花岗斑岩和安山玢岩矿石碳 的含量分析结果见表1 。 表1 不同类型矿石碳含量分析 T a b l e1 A n a l y s i so fc a r b o nc o n t e n t si nd i f f e r e n tt y p eo r e 样号岩性C 的含量／％ 3 9 4 2 1 安山玢岩 0 ．3 6 4 1 2 1 1 安山玢岩 0 ．3 l 4 1 3 9 一1 9 安山玢岩0 ．3 6 2 9 6 4 2 花岗斑岩 O ．1 8 2 9 8 7 2 5 花岗斑岩0 ．4 8 3 6 6 9 3 6 花岗斑岩O ．3 8 平均0 ．3 4 2 0 0 2 0 6 原矿O ．3 9 从上表的分析结果可以看出1 矿区两大类矿 石安山玢岩和花岗斑岩中，碳的含量在0 ．1 8 ％一 0 ．4 8 ％之间，平均0 ．3 4 ％，基本稳定，没有特别异常 含量。2 2 0 0 4 年原矿中碳的含量与2 0 0 2 年原矿中 碳的含量基本一致。 3 ．2 含有可疑矿物样品中碳的含量分析 在采场踏勘过程中，对断层泥、及表面有黑色擦 痕的矿块、脉体等，采取了样品进行了化学分析。结 果如下表2 。 表2 含有可疑矿物的矿石碳含量分析 T a b l e 2 A n a l y s i so fc a r b o nc o n t e n t si no r eo fc o n t a i n i n g d o u b t f u lm i n e r a l 样品编号 矿石类型及位置 碳含量／％ 0 1 矿区东北角断层带附近的碳酸岩脉， 1 0 ．6 l 表面有一层黑色土状、污手。 手拣样 0 2 黑云母化安山玢岩，肉眼可见 O ．0 8 细小黑五母片。 手拣样 0 3 矿区东北角附近断层泥。 O ．6 3 灰黑色、泥土状。 于．拣样 0 4 绿帘石化安山玢岩 手拣样 O ．1 0 0 5 1 0 5 6 平盘花岗斑岩中灰黑色泥质 手拣样 0 ．0 5 0 6 1 0 5 6 平盘块状花岗斑岩 O ．2 6 表面有灰黑色土状物 手拣样 0 7 1 0 6 8 平盘安山玢岩中层状黑色夹层 手拣样 O ．2 6 从以上分析结果可以看出，碳酸岩脉含碳量 1 0 ．6 1 ％，按碳元素在方解石中的含量计算，也属正 常。其它手拣小块样中碳的含量均较低，最高只有 0 ．6 3 ％。说明原矿中除碳酸岩脉含碳量较高以外， 没有含碳量较高的其它岩石夹层和特殊矿块。即 5 7 ％钼精矿含碳量增高时，原矿中碳含量相对稳定。 4 不同碳相的测试分析 4 ．1 显微镜下鉴定 主要是鉴定结晶碳相 对矿区不同类型矿石及特殊样品选择了重点样 进行了显微镜下分析鉴定，共分析鉴定了光薄片3 9 个，除含碳矿物方解石、二氧化碳气液包体外，未见 到其它碳质矿物。 4 ．2X 衍射分析 由于在反光显微镜下，石墨和辉钼矿的鉴定特 征相似，特别是粒度细小时，很难辨别。为了验证显 微镜鉴定的准确性，对0 1 号样品又进行了X 衍射 分析。经过x 衍射分析0 1 号样的矿物组成为岩 石的矿物组成方解石、石英、长石、绿泥石、辉钼矿 等，无石墨。 4 ．3 拉曼光谱测试 拉曼光谱是一种微区测试手段，可以直接测试 粒度为微米级的样品，可以测试单质晶态和非晶态 的物质。 万方数据 第4 期 严芳玲金堆城钼矿床单质碳相及其对产品质量的影响 2 3 上面对原矿进行了显微镜下鉴定，x 衍射分析， 检测到原矿中含有碳酸岩矿物及二氧化碳包体，未 见到结晶石墨碳。在此利用拉曼光谱对原矿中的单 质碳进行检测，一方面可以分析原矿中的非晶质碳， 另一方面可以对显微镜下鉴定和x 衍射分析无结 晶石墨碳这一结果进行验证。 为了使检测的样品有代表性，同时又能突出重 点，对2 0 0 2 年和2 0 0 4 年的两个原矿砂样 编号分别 为2 0 0 2 0 6 、2 0 0 4 0 7 及在岩矿鉴定样中选择了1 6 个 光片样进行了反复、细致的拉曼光谱测试。 1 原矿砂样的拉曼光谱检测 经过多次反复检测，在2 0 0 2 0 6 、2 0 0 4 0 7 0 6 原矿 砂样中检测到极少量碳相，检测图见图1 。经过对 光谱曲线的分析，原矿砂中极少量的碳相，为半石墨 及无定形碳。 拉曼位移 e r D 图1 原矿砂中的半石墨和无定形碳 n 昏1H a l fg r a p h i t ec a r b o na n d a m o r p h o u sc a r b o ni nr u d eo r e 2 岩石光片的拉曼光谱检测 对1 6 个岩石光片进行了拉曼光谱检测。光片 中普遍检查到无机含碳化合物方解石，用拉曼光谱 在0 l 号样的方解石脉壁的黑色膜中检测到较多半 石墨，在其它5 个岩石光片中也检测发现有附着于 辉钼矿表面的半石墨。半石墨的颗粒细小，多数在 高倍显微镜下也看不清楚，仅个别见到1t t m 左右 大的鳞片状颗粒。附着在辉钼矿表面的半石墨的拉 曼光谱见图2 。它们在辉钼矿中的分布极不均匀， 有的辉钼矿上能够检测到半石墨，有的则没有。即 使在同一个辉钼矿晶体的表面上，有的部位能够检 测出半石墨，在另一个点上就可能测不到。图2 还 可以看到，拉曼光谱中与半石墨有关的15 9 0 、13 6 0 c m 。两个谱带的强度变化很大，以15 9 0e m 一谱带 为例，多数样品强度计数低于5 0 0 ，少数样品的强度 计数分别为24 6 9 、42 0 8 。谱带强度与半石墨的浓 度直接相关。检测的半石墨拉曼光谱谱带强度相差 最大达4 2 倍，这给半石墨含量的定量带来很大困 难，同时也说明半石墨碳在矿区分布很不均匀。 针● 图2 岩石中附着于辉钼矿的半石墨的拉曼光谱 F i g , 2 R a m a nS l i q 地．t r u l no fh a l fg r a p h i t e c a r b o na t t a c h m e n tt om o l y b d e n i t ei nr o c k s 由以上原矿砂样和1 6 个光薄片的拉曼光谱分 析可知，原矿中有单质半石墨和无定形碳，没有石墨 碳。无定形碳在两个原矿中偶尔见到，在1 6 个光片 中未检测到，半石墨在1 6 光片之中的6 个中检测 到，而且在碳酸岩脉壁分布较多。所以说原矿中的 单质碳以半石墨碳为主，有极少量的无定形碳。半 石墨在矿区分布不均匀，且多与碳酸盐矿物关系密 切 可能是碳酸盐矿物在频繁的构造过程中形成了 半石墨和无定形碳 。 4 ．4 小结 通过对2 0 0 4 年5 7 ％钼精矿含碳量增高经采场 踏勘，各种样品中碳含量的分析及与2 0 0 2 年矿石中 碳的含量比较，说明金堆城钼矿矿石性质稳定，并且 矿区除碳酸盐脉含碳量较高以外，无含碳量较高的 岩石夹层或构造破碎带。进一步通过不同样品的岩 矿鉴定、x 衍射分析、拉曼光谱分析，说明历年原矿 中均有极微量的半石磨和无定形碳。半石墨和无定 形碳在矿区分布不均匀，其多分布在受强烈劈理化 作用的碳酸盐脉壁，并附着于辉钼矿表面，粒度细 小，多数在高倍显微镜下也看不清楚，仅个别粒度在 1 岬左右，呈鳞片状，含量甚微。 5原矿中的单质碳对5 7 ％钼精矿质 量影响分析 半石墨和无定形碳是一种结晶较差的石墨怛』， 具有石墨的物化性，石墨与辉钼矿的晶体结构相 似【3 ] ，选别行为一致，浮选药剂基本相同MJ ，加之原 矿中的半石墨多吸附在辉钼矿表面，所以在选矿过 下转第2 7 页 万方数据 第4 期江家权采空区三维探测技术在安庆铜矿的应用 2 7 s ，再乘上剖面间距矗，相加后便可得到采空区的体 积∥。通过计算得⋯4 6 0 5 1 0m 中段9 号柱上盘 采空区实际体积为2 07 9 6m 3 。 从生成采空区的水平和纵向剖面可以看到，回 采⋯4 6 0 5 1 0m 中段9 号柱上盘时，存在一定的 超、欠挖现象。为了更清楚地了解超、欠挖现象和采 空区顶板、片帮的现况，将实测的实体模型与设计单 元实体模型复合，在三维空间上看，获得对比效果更 佳，如图8 所示。 挖量分别为24 9 5n 1 3 、23 5 0m 3 。 3结论 采空区三维探测技术在安庆铜矿应用已近两年 时间，真实而全面地反映出了采空区的本来面目，达 到了预期的效果。采空区三维探测技术是目前测量 采空区唯一的有效的技术手段。为安庆铜矿下一步 回采和爆破方案的设 计，提供了可靠的资料依据。 通过近两年来的应用，C M S 探测系统具有如下优 点探测系统安全性高，无需人员进入采空区；探测 系统使用方便；探测系统采集的数据全面，不留死 角；探测系统扫测快捷，节省人力；建立的三维模型 直观、立体感强、可视效果好、分辨率高，可从多视角 浏览，获得的信息丰富，应用广泛。虽然C M S 探测 系统优点多，但是在坑下矿山应用时，也存在一定的 缺陷当坑下采空区水蒸气或泞水大时，C M S 探测 系统采集的数据会发生偏差；当坑下采空区的灰尘 达到一定限度时，C M S 探测效果不是很好。 参考文献 [ 1 ] 北京中翰仪器有限公司C M S 洞穴测量系统说明书[ G ] ． 图8实测实体模型与设计单元模型复合图h t t p ／／w w w ．z h i n c ．c o r n ．c n ／c p ／o p t e a hc m s ．h t m l F i g ．SC o m p l e xm a po fs u r v e ye n t i t y m o d e la n dd e s i g nu n i tm o d e l 通过相关计算步骤得一4 6 0 一一5 1 0m 中段9 号柱上盘采空区的超 包括顶板和片帮的跨落 、欠 [ 2 ]中南大学，安庆铜矿．安庆铜矿采空区三维动态探测技术的研 究报告[ R ] ．2 0 0 7 ． [ 3 ] 过江，罗周全．三维动态空区监测系统C M S 在矿山的应用 [ J ] ．地下空间与工程学报，2 0 0 5 ，1 6 1 6 1 8 ．口 - t r 七七七女七七女七七- t o 电七．4 - 电电电电女七弋电女女电电七- 6 女- 4 “ 七七弋七电女电电电电女电电电- - - 4 “ 上接第2 3 页 程中半石墨、无定形碳会同辉钼矿一起富集到钼精 矿中。但是金堆城钼矿中半石墨碳、无定形碳含量 甚微，且矿石中碳的含量相对稳定，没有局部含碳量 较高的岩石夹层和特殊矿块，不会导致生产过程中 钼精矿中的碳含量突然增高。结合2 0 0 3 年合格 5 7 ％钼精矿中碳的含量分析，说明原矿中的单质碳 在5 7 ％钼精矿中的富集量加上选矿过程中带入的 药剂，5 7 ％钼精矿中的碳量不会超过0 ．5 ％，不足以 影响5 7 ％钼精矿的质量。 从不合格 高碳 5 7 ％钼精矿中含有石墨而原 矿和合格5 7 ％钼精矿中没有石墨，进一步说明5 7 ％ 钼精矿含碳量增高不是原矿所致。通过其它方面的 分析查明导致5 7 ％钼精矿含碳量增加的原因是磨 矿过程中添加的球墨铸铁钢球所致。 参考文献 [ 1 ]陕西渭南金堆城钼矿最终地质勘探报告[ R ] ．1 9 5 9 4 1 5 0 ． [ 2 ]人民教育出版社化学室，化学[ M ] ．北京人民教育出版社， 2 0 0 0 7 8 7 9 ． [ 3 ] 武汉地质学院矿物教研室．结晶学与矿物学[ M ] ．北京地质 出版社，1 9 8 4 1 7 1 8 ；3 7 3 8 ． [ 4 ] 李英堂，田淑艳．应用矿物学[ M ] ．北京科学出版杜，1 9 9 5 口 万方数据