新疆白鑫滩铜镍矿矿石特征及其地质意义

韩建华，祖力哈尔，李 鑫

（新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第一区域地质调查大队，新疆乌鲁木齐830011）

白鑫滩铜镍矿位于康古尔塔格大断裂北侧，属大南湖（复合岛弧带）Cu-Zn-Au-U-Ni-钠硝石—膨润土—沸石—硅灰石—煤矿带[1]，前人已对矿床地质特征、勘查启示、矿床成因开展过系统研究，但对矿石分类、特征及形成背景并未有较为详细的研究。该文以矿床的典型矿石为研究对象，将矿床的主要矿石类型按照氧化程度的不同分为氧化矿石和原生矿石，分别对其特征及有用元素赋存状态开展研究，总结铜镍矿物分布规律，希望能为矿床成因研究及后续勘查开发提供一定的理论依据。

图1 矿石类型实例图片

1 区域地质背景

白鑫滩铜镍矿位于塔里木古陆缘地块与准噶尔南缘活动带结合部位。主要出露地层有中—下奥陶统恰干布拉克组、上泥盆统康古尔塔格组、下石炭统干墩岩组、上石炭统梧桐窝子岩组、上石炭统脐山组、上石炭底坎儿组、侏罗系八道湾组、三工河组及第四系。区内侵入岩较为发育，主要为泥盆纪、石炭纪和二叠纪侵入岩[2]。区域断裂构造主要发育近东西向的康古尔塔格断裂、大草滩断裂等。

2 矿床地质特征

矿区出露地层主要为中—下奥陶统恰干布拉克组、上石炭统迪坎尔组、下侏罗统八道湾组及第四系。侵入岩分布面积较广，北中部分布二叠纪含铜镍的基性—超基性杂岩体，中南部分布有泥盆纪花岗闪长岩、二长花岗岩，东北部分布有石炭纪石英闪长岩和闪长玢岩及二叠纪钾长花岗岩。其中二叠纪基性—超基性杂岩体为主要赋矿岩体。

矿区共圈定矿体10 条，其中Ⅰ2号主矿体，成板状体，长约1100m，平均厚度为17.10m，沿倾向延伸约200m；平均品位为Cu0.84%，Ni0.59%，占矿区资源总量73%以上[3]。

3 矿石特征

3.1 矿石类型

矿石自然类型有氧化矿石、原生矿石，矿床以原生矿石为主。矿石工业类型为硫化铜镍矿石。氧化带地表风化极为强烈，已发生全蚀变，呈粉末状，碳酸盐化、褐铁矿化强烈，可见浸染状孔雀石化发育，钻孔中氧化带特征表现为高岭土化、褐铁矿化、伊丁石化、孔雀石化发育，碳酸盐化呈脉状分布，经计算确定矿区氧化带平均深度为36m，36m以下为原生矿石，金属矿物以黄铜镍、磁黄铁矿、镍黄铁矿为主。

3.2 矿石结构构造

（1）原生矿石结构、构造：矿石的结构较复杂，常见的结构主要为辉长结构、反应边结构、包含结构、包橄结构、含长结构、半自形粒状结构、他形粒状结构；常见的构造主要为星点浸染状构造、星散浸染状构造和稀疏浸染状构造，极少量块状构造（图1）。星点浸染状构造、星散浸染状构造和稀疏浸染状构造均为金属矿物呈单晶粒状、连晶状和聚粒状分布于硅酸盐矿物晶粒间（图2），区别为三种构造的金属矿物含量不同，该区以星散浸染状（金属矿物含量10%~20%）最为常见，星点浸染状构造次之（金属矿物含量＜5%），稀疏浸染状构造最少（金属矿物含量20%~30%）。

图2 金属矿物分布状态图

（2）氧化矿石结构、构造：矿石结构以交代结构，海绵陨铁结构为主，其次有自形—半自形中细粒状结构、他形粒状结构、填隙结构、包含结构等。其中交代结构在矿石中很普遍，褐铁矿交代黄铁矿，孔雀石交代黄铜矿，角闪石交代辉石，蛇纹石交代橄榄石等形成交代残余结构、交代假象结构等。矿石构造主要有浸染状构造、斑点状构造等，局部有块状和团块状构造，浸染状构造表现为金属矿物在脉石中分布没有方向性，含量在50%~25%间，分布较为均匀，呈稠密浸染状分布；斑点状构造表现为在脉石矿物基质中，金属矿物呈斑点状或点子状（点子大小一般0.2~0.5cm）分布。

3.3 矿石物质组成

原生矿石中金属矿物主要为磁黄铁矿、黄铜矿，次为磁铁矿、镍黄铁矿、褐铁矿，微量及少见矿物为赤铁矿、钛铁矿、紫硫镍矿、黄铁矿、辉砷镍矿、红砷镍矿和铜蓝；脉石矿物主要为斜长石、斜方辉石、单斜辉石和橄榄石，次为角闪石和黑云母等。氧化矿石中金属矿物主要为褐铁矿，少量磁铁矿、硅孔雀石、孔雀石、黄铜矿，微量紫硫镍矿、镍黄铁矿、钛铁矿、磁黄铁矿等。脉石矿物主要为绿泥石、蛇纹石、滑石、角闪石、辉石、橄榄石、碳酸盐，少量斜长石、钠黝帘石、蛇纹石、滑石、纤闪石、绿泥石、绢云母、碳酸盐、绿帘石、白钛石等蚀变矿物。

原生矿石的主要化学成分为SiO2、MgO、Fe2O3，次要化学成分为CaO、Al2O3、S，主要有用元素为Cu、Ni。据矿石的组合样分析结果，矿石伴生有益元素为Co、Ag、S（表1）。氧化矿石的主要成分是SiO2、MgO、Fe，次要成分为Al2O3、CaO，矿石中主要有价元素为铜、镍，伴生少量金（表2）。

表1 原生矿石全分析结果表

表2 氧化矿石多元素分析结果表

3.4 矿石中有益组分赋存状态

（1）原生矿铜镍赋存状态。铜的赋存状态以黄铜矿为主，铜蓝含量较低。镍的赋存状为硫化镍占比约83%,主要赋存于镍黄铁矿、紫硫镍矿中，辉砷镍矿、红砷镍矿含量极低；硅酸镍占比约16%，主要赋存于镍绿泥石中；氧化镍占比约1%，主要赋存于绿镍矿中。矿石矿物间镶嵌关系简单，大多数磁黄铁矿、黄铜矿、镍黄铁矿呈不混溶连晶状分布，且三者粒径多数较大（其粒径多大于0.1mm），有利于单体解离。

（2）氧化矿铜镍赋存状态。铜呈孔雀石、硅孔雀石等氧化铜的形式产出，少量硫化铜。氧化铜矿物形成时期较晚，常产出于矿石裂隙中，或与褐铁矿、绿泥石等混杂在一起。孔雀石和硅孔雀石分布不均匀，粒径不等，部分和褐铁矿共生，有些混杂于绿泥石、高岭土中。镍赋存形式比较复杂，除偶尔见到镍黄铁矿和紫硫镍矿外，镍主要呈分散状态赋存于绿泥石中，少量赋存于褐铁矿中。绿泥石呈微细粒鳞片状集合体，分布不均匀，和其他脉石矿物混杂在一起。

（3）伴生有益组分赋存状态。钴：镜下未见到单独的钴矿物，经电子探针分析测得紫硫镍矿分别含钴1.76%和2.11%，黄铁矿含钴3.33%。钴以类质同象替代的方式赋存于紫硫镍矿与黄铁矿中。银：镜下未见到单独的银矿物，经电子探针分析确定银以类质同象替代的方式赋存于黄铜矿中。硫：主要赋存于黄铁矿、黄铜矿中。

4 矿石可选性试验

4.1 原生矿石

经实验室流程试验，确定原生矿选矿工艺确定采用铜镍混合浮选—铜镍分离的原则流程。选矿试验结果表明，镍的综合回收率为70.29%，铜的综合回收率为87.59%，伴生银的综合回收率为67.95%，伴生钴的综合回收率为65.50%，硫的综合回收率为90.06%。原生矿石可选性为易选。

4.2 氧化矿石

经实验室流程试验表明氧化矿石采用常温池浸处理工艺具备可行性，其最佳工艺条件下铜浸出率达到了78.57%，镍浸出率达到了56.08%，然后采用铁置换铜—除铁—硫化法沉淀镍工艺对浸出液进行处理，其铜置换率为97.35%，生成的海绵铜品位为92.35%；其镍的沉淀率为98.13%，生成的硫化镍镍品位为24.31%。

5 结论

（1）白鑫滩铜镍矿矿石主要有用组分为镍、铜，伴生有益组分为钴、银、硫；矿石工业类型主要为超基性岩型硫化镍矿石，其中铜的赋存状态以黄铜矿为主，镍的赋存状态以镍黄铁矿、紫硫镍矿为主。

（2）白鑫滩铜镍矿地表氧化矿石为原生矿石受到剥蚀后出露地表发生风化氧化的结果。说明矿床剥蚀程度较深。

（3）确定原生矿为易选矿石，选矿工艺采用混合浮选—铜镍矿分离原则流程；确定氧化矿为难选矿石，采用常温池浸流程具备可行性。