影响镍黄铁矿磁性的因素浅析

刘志国

(中国恩菲工程技术有限公司，北京 100038)

1 前言

一般认为，镍黄铁矿无磁性，如秦善主编的《矿物学基础》中所述[1]。然而，卢冀伟[2]等人的研究显示，镍黄铁矿具有一定的磁性，采用JDAW- 2000D型振动样品磁强计对镍黄铁矿的比磁化系数进行测定，其值为2.0×10-6m3/kg，采用XCSQ- 50×70 型湿式磁选机对镍黄铁矿进行磁选，在0.4T的磁场强度下其回收率为85%。刘莉[3]等人以硫化铜镍为原料制备镍黄铁矿单矿物，并委托中国地质大学测试其比磁化系数，结果为7.3×10-7m3/kg。

青海某铜镍矿的选矿试验研究[4]显示，获得的镍精矿除含镍黄铁矿外，还含有较多的磁黄铁矿。为提高镍精矿品位，研究人员尝试采用磁选法分离镍黄铁矿和磁黄铁矿，但效果并不理想。试验中发现部分镍黄铁矿磁性较强，部分镍黄铁矿磁性很弱。结合前人的研究资料，可知镍黄铁矿的磁性变化较大，并不能笼统的断定镍黄铁矿磁性如何，应视具体矿石性质而定。

本文对不同磁性的镍黄铁矿进行了扫描电镜分析，探究了镍黄铁矿磁性和其Ni、Fe元素含量变化的关系，对镍黄铁矿磁性相关的因素进行浅析，为相关研究提供一些借鉴和思考。

2 研究对象

本次试验研究对象为青海某硫化镍多金属矿采用浮选法获得的镍黄铁矿精矿，以下称为试样。试样的元素含量化学分析结果见表1，试验XRD分析结果如图1所示。试验所含主要矿物为镍黄铁矿，另外含有黄铜矿和少量的磁黄铁矿。

表1 试样元素化学分析结果

图1 试样XRD分析结果

3 研究方法

首先采用XCGS- 50型磁选管去除试样中少量强磁性矿物，然后采用XCSQ- 50×70 型湿式磁选机对试样进行磁选分离，磁场强度为0.6T，分选箱齿板间距为3mm。磁性较强的镍黄铁矿将进入磁选精矿中，磁性较弱或无磁性的镍黄铁矿将进入磁选尾矿中。

将磁选精矿和磁选尾矿分别烘干后制取磨片并喷碳，用扫描电镜及能谱分析研究不同磁性的镍黄铁矿的性质差别。扫描电子显微镜及能谱分析在北京科技大学材料分析测试中心的德国卡尔蔡司EVO18扫描电子显微镜及Bruke XFlash Detector 5010能谱分析仪上完成。

4 结果与讨论

4.1 镍黄铁矿磁选试验

图2 镍黄铁矿磁选试验流程

镍黄铁矿用磁选管去除少量强磁性矿物后，采用XCSQ- 50×70 型湿式磁选机对试样进行磁选分离，试验流程如图2所示，试验结果见表2。结果显示在0.6T的磁场强度下，磁选精矿的产率达到67.45%，Ni在磁选精矿中的分布率为64.49%。试验结果说明镍黄铁矿的磁性变化较大，大部分镍黄铁矿具有磁性，少部分镍黄铁矿磁性较弱或无磁性。

表2 镍黄铁矿磁选试验结果

4.2 镍黄铁矿磁性与Ni、Fe含量高低的关系

镍黄铁矿的通常以(Fe,Ni)9S8表示，其晶体结构为等轴晶系，S原子呈立方最紧密堆积，Ni、Fe充填于四面体和八面体空隙。其Ni、Fe含量随成矿条件的不同而变化，可能会对镍黄铁矿的物理性质造成一定的影响。

对磁性产品和磁选尾矿中的多个镍黄铁矿颗粒进行了EDS能谱分析，对其Ni、Fe、S含量进行半定量分析，分析结果以原子百分比表示，结果见表3。结果显示，磁性产品中的镍黄铁矿Ni、Fe元素平均原子百分比含量为24.85%和29.80%，Ni原子和Fe原子个数比为0.83；磁尾矿中的镍黄铁矿Ni、Fe平均原子百分比含量为27.16%和27.49%，Ni原子和Fe原子个数比为0.99。分析结果表明，磁性较强的镍黄铁矿Fe含量高、Ni含量低，磁性较弱的镍黄铁矿中Ni和Fe元素含量相当，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体现两种镍黄铁矿中Ni、Fe原子含量的差异，本文分别计算了两种镍黄铁矿中Ni、Fe原子百分比含量差值的绝对值，并对其取平均值，磁性较强和磁性较弱的计算结果为5.34%和2.04%。可见磁性较强的镍黄铁矿Ni、Fe原子含量差距更大。

4.3 镍黄铁矿磁性与其Ni、Fe含量波动的关系

为分析不同磁性的镍黄铁矿Ni、Fe元素含量稳定性的差异，对不同磁性的镍黄铁矿颗粒进行元素线扫描分析，试验结果如图3、图4和图5所示。试验发现，磁性较强的镍黄铁矿颗粒线扫描分析多如图3所示，Ni、Fe含量有一定的波动，少数情况会出现Ni、Fe含量大幅波动，具体如图4所示。磁性较弱的镍黄铁矿Ni、Fe含量波动较小，相对比较稳定，具体如图5所示。

表3 磁性不同的镍黄铁矿元素含量分析/%

图3 磁性较强的镍黄铁矿Fe、Ni、S元素线扫描分析

图4 磁性较强的镍黄铁矿Fe、Ni、S元素线扫描分析

图5 磁性较弱的镍黄铁矿Fe、Ni、S元素线扫描分析图

以上分析显示，磁性较强的镍黄铁矿Fe含量较高、Ni元素含量较低，且Ni和Fe元素含量并不稳定。而磁性较弱或无磁性的镍黄铁矿中Ni、Fe元素平均含量相当，而且含量稳定，波动性较小。分析认为，Ni、Fe元素含量的差异和波动与镍黄铁矿的晶体结构有关，这可能是矿物晶体结构的不对性或者晶格缺陷造成的，从而对矿物的磁性产生影响。

5 结论

镍黄铁矿的磁性不能一概而论，其磁性和Ni、Fe含量的高低及稳定性有一定的关联。磁性较强的镍黄铁矿Fe含量较高、Ni含量较低，且Ni与Fe的含量具有一定的波动性。矿物在成矿过程中条件不同，各元素含量及种类也有差异，晶体结构也会不同，从而导致矿物的磁性具有较大的差异。因此，针对不同的镍黄铁矿，研究人员应结合经验并从实际情况出发进行相关试验研究。