新疆西昆仑铅锌矿中铅锌物相分析方法研究

宋 萍

（新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第八地质大队，新疆 阿克苏 843000）

新疆西昆仑铅锌矿区位于新疆和田县甜水海一带，距和田县直线距离约250km。目前在西昆仑甜水海一带发现29处铅锌矿床，其中火烧云铅锌矿达到超大型规模，铅锌矿床主要分布于乔尔天山-岔路口断裂带及其南侧的中生代陆缘盆地内，成矿地质条件优越[1]。在新疆西昆仑众多铅锌矿中，现今已发现有250多种铅锌矿物，大约1/3是硫化物和硫酸盐类，但可供工业利用的仅有17种。其中，铅工业矿物有11种，锌工业矿物有6种，以方铅矿、闪锌矿最为重要，还有菱锌矿、白铅矿等。菱锌矿（化学成分为碳酸锌ZnCO3），比重4.3～4.45白铅矿（化学成分为碳酸铅PbCO3），比重6.4～6.6方铅矿（化学成分为硫化铅PbS），比重7.4～7.6闪锌矿（化学成分为硫化锌ZnS），比重3.9～4.2。本文针对新疆西昆仑铅锌矿中铅锌物相分析方法进行研究，通过物相分析方法对铅锌矿中各组成成分的存在状态、形态以及价态进行综合确定，致力于通过得到精准的分析数据，为新疆西昆仑铅锌矿开展后续工作提供技术支持。本文结合国内铅锌物相分析方法经常采用的XRD分析法，以水作为铅锌的选择性溶剂，进行硫化锌、铁酸铅有效分离测定。

1 试验部分

1.1 试验材料

本次实验样品取自新疆西昆仑铅锌矿，实验样品的化学分析结果，如表1所示。

表1 实验样品化学分析结果

三氧化二铁 0.478 15.42三氧化二铝 0.271 15.41锌13.045 15.74

结合表1信息，可以看出该矿物为富银低品位氧化铅锌矿。

1.2 试验方法

本文采用的试验方法为XRD分析法，结合XEAWPEART-PRO型X-射线粉末衍射仪分析低品位氧化铅锌矿的物相。本次试验具体的工作条件包括：靶极材料；管电压，80kV；管电流；80mA；将扫描范围控制在0°～90°。在得到铅锌物相结果后，采用SEM-EDS分析方法，结合JEOPIL公司JESSM61200LV型扫描电子显微镜观察背散射电子像进行分析。

2 结果与讨论

2.1 XRD铅锌物相分析

在物相分析中，物相指的是物质中具有特定的物理化学性质的相[2]。同一元素在一种物质中可以一种或多种化合物状态存在，所以，特定物质的物相都是以元素的赋存状态及某种物相相对含量的特征而存在的。通过三强线法分析XRD铅锌物相结果，具体结果如表2所示。

表2 实验样品化学分析结果

结合表2信息，铅锌矿产资源中包含的主要物相分别为：白铅矿、石英、白云石、针铁矿以及赤铁矿。可以看出铅锌物相衍射背景深、干扰大以及衍射峰强度相对较弱。因此，采用X-射线衍射进行铅锌物相定性分析，再根据三强线法确定铅锌矿样的主要物相。最后，反查PDF卡片确认原子内层电子跃迁对应的物相。

通过XRD分析得到铅锌矿样中的某种元素的物相，由于物相中原子能量的减少，根据玻尔理论增加电子动能，从外层轨道跃迁到内层轨道。

当量子数由大变小时，原子的能量减少。原子减少的能量以光子的形式辐射出去，考虑到原子核对电子的库仑力为电子绕核做匀速做圆周运动的向心力，因此，该种元素并非全部物相，还需要更全面的了解铅锌矿样中主要元素的物相，进而探明铅锌矿样的最终物相。结合牛顿第二运动定律以及库仑定律进行铅锌物相分析，发现铅锌矿样中铅的物相以白铅矿和铅铁矾为主，方铅矿、砷(磷、钒)氯铅矿次之，铅矾含量甚微。而锌的物相以锌氧化物为主，硅酸锌次之，有少量闪锌矿，硫酸锌含量甚微。利用原子层沉积ALD技术，将Pt原子孤立地分散在含氮的碳载体中，形成高度均一的Pt1/N-C单原子催化剂，作为模型催化剂研究在电化学还原反应中活性位点的结构演变。其中，锌氧化物中氧化锌占绝大多数，异极矿次之，几乎没有碳酸锌和硫酸锌。单原子催化剂的活性和选择性高度取决于其金属原子的局域原子和电子结构，及其与载体间的相互作用，因此。铅锌矿样中铁的物相主要为赤铁矿和褐铁矿；有少量的黄铁矿和硅酸铁；有微量的菱铁矿；没有磁铁矿和磁黄铁矿。在新疆西昆仑铅锌矿场中大多数发现的铅锌矿中，原生矿物是以针铁矿为主体的。

因此结合XRD分析分析，得出结论为：在铅锌物相中，以氧化物以及氢氧化物中存在的铁元素为主，通过铁的氢氧化物形式表现出来，即主要物相为针铁矿，剩余部分大多以赤铁矿的形式存在。

2.2 化学铅锌物相分析的误差讨论

由于铅锌物相分析受到温度、电场以及光照等外界环境激发，会发生结构演变的响应，因此，原位实时在线表征这种特殊的结构响应行为对于理解单原子催化的本质并发现新的催化现象具有重要的启发意义。本次试验的铅锌化学物相分析采用的主要是XRD物相分析，主要存在两方面误差，分别为：由于溶剂的多次浸取，导致铅锌矿物由于“串相”所形成一直往后积累的误差。这样一来，使得物相分析误差越来越大；而另一方面指的是铅锌矿物自身在组成过程中存在的复杂性以及与某些矿物之间的相似性。在铅锌物相分析中，很难对其进行有针对性的物相分析。综上所述，还需对同步辐射X射线吸收谱进行具体描绘，从而催化活性中心的局域空间以及电子结构，确保在实际应用中利用铅锌物相分析方法，得出精准的铅锌物相分析结果。

3 结语

通过铅锌物相分析方法研究表明：在铅锌矿样中铅的物相以白铅矿和铅铁矾为主，方铅矿、砷（磷、钒）氯铅矿次之，铅矾含量甚微。锌的物相以锌氧化物为主，硅酸锌次之，有少量闪锌矿，硫酸锌含量甚微；其中锌氧化物中氧化锌占绝大多数，异极矿次之，几乎没有碳酸锌和硫酸锌。依托XRD铅锌物相分析方法，可以实现铅锌物相精准分析。